Termik Santraller ve Elektrik Üretimi

Termik Santraller ve Elektrik Üretimi

Yanmayla ortaya çıkan ısı enerjisinden elektrik enerjisi üreten merkez. Yanma, bir kazan yada buhar üretecinde gerçekleştirilir ve suyun buhara dönüştürülmesini,daha sonrada bunun yüksek basınç altında (135 bar),yüksek sıcaklıkta(535�C)çok ısıtılmasını sağlar.Buhar önce türbinin yüksek basınçlı bölümünde ve daha sonra yeniden çok ısıtıldıktan sonra orta ve alçak basınçlı bölümlerde genişler.Birbirini izleyen bu genişlemeler sırasında ısı enerjisi mekanik enerjiye dönüşür.Kondansede soğutulan buhar tekrar su haline döner; türbinden çektiği buharla çalışan bir yeniden ısıtma bölümüyse suyun ısısını yükseltip kazana gönderir.Buhar ve su bir kapalı devre halinde dolaştıkları için,bu çevrim sonsuza kadar yenilenir.
Duman kazan çıkışında büyük oranda ısı yitirir ve elektro filtreden sonra havaya verilir; Böylece yanma olayı gerçekleşir. Kömürle çalışan santrallerde dumanın daha sonra elektrostatik düzenekler yardımıyla tozu alınır ve bacadan dışarı atılır. Bu arada türbinde yaratılan mekanik enerji bir alternatöre iletilir ve burada elektrik enerjisine dönüştürülür. Türbo-alternatör gurubunun uzunluğu 600 megawat  bir güç için bazen 50m�aşar; verilen elektrik akımıysa 20 000 voltluk bir gerilim altında 19 200 ampere ulaşır. Modern bir termik santralın verimi %40 dolayındadır.
Termik santralın bilançosu incelendiğinde, üretilen bir kilowatt için 4000 kilojoule�dan fazla bir enerjinin soğutma suyuna harcandığı anlaşılmıştır. Su bir akarsudan alınırsa, bu suyun günümüzde en çok 7-10�C arasında ısıtılmasına izin verilmektedir; bu da büyük bir debi gerektirir. Sözgelimi, 600 megawattlık bir enerji grubunda soğutma için saniyede 22 metreküp su gerekir. Bu nedenlerden ötürü, büyük santraller ancak büyük akarsuların üzerinde ya da deniz kıyısında kurulur. Bununla birlikte, termik santrallerin yol açtığı ısı artışı, su bitkileri ve hayvanları için ciddi sorunlar yaratır. Suyun az, santrallerin çok sayıda bulunduğu bölgelerde, genellikle hiperbol biçiminde büyük kulelerden oluşan havalı (atmosferik) soğutma sistemlerinden yararlanılır.
Termik santrallerde kullanılan yakıtlar mazot, gaz ve kömürdür. Mazot içi gerekli olan tesisler basit tesislerdir; mazot 30000-40000mküp hacimli, silindir biçiminde metalik depolarda saklanır. Depolardan alınıp ısıtılan mazot püskürtülerek brülörlere aktarılır. Gaz kullanımı için gerekli olan donanımlar çok az sayıdadır; Gaz brülörlere gönderilmeden önce yalnızca genişletilir, filtreden geçirilir ve ısıtılır.
Termik santrallerde kömür kullanımı; için gerekli olan tesisler gaz ya da mazota oranla çok daha önemli ve büyüktür. Burada özellikle kömürün demiryolu, akarsu ya da deniz yoluyla santrale getirilmesi, boşaltılması, depolanması, santral alanı içinde dolaştırılması ve kazana verilmesi için gerekli tesisler yapılmalıdır. Kömür önce toz haline getirildikten sonra, önceden mazotla 500�C�a kadar ısıtılmış olan yanma odalarının brülörlerine kuvvetli bir hava akımıyla gönderilir. Bu odaların birkaç yüz m küp�ü bulan bir hacmi ve birkaç bin m kare büyüklüğünde bir ısıtma alanı vardır. Büyük bir termik santralin kömür tüketimi günde 5000 t�u aşar.
Termik santral, kapalı devre halinde dolaşan suyu buharlaştıran bir kazan ve bir türboalternatör (bir türbinle harekete geçirilen alternatör) grubu içine girer. Bu tür klasik santrallerde buhar, kömür, fuel-oil ve nadiren doğalgaz veya yüksek fırın gazı yakılarak üretilir.
Termik santralleri büyük debili akarsu yakınında veya deniz kıyısına kurmak gerekiyor; böylece santralde üretilen ısının yarısını boşaltan kondansenin suyla beslenmesi sağlanır. Sıcak su ırmağa doğrudan boşaltıldığı gibi (açık devre soğutma) büyük soğutma kulelerine yollanabilir; burada havayla temas ederek kısmen buharlaştıktan sonra kondanseye basılır (kapalı devre soğutma). Bu son çözüm daha pahalıdır, ama su alma işlemini ve ırmak sularının ısınmasına bağlı çevre sorunlarını azaltma olanağı sağlar.
Malzemelerin üretim maliyeti sınırlamak ve işletimi kolaylaştırmak için santraller standart ve özerk üretim birimleri halinde gerçekleştirilir. Her ünitede bir buhar kazanı, bir buhar üretici, bir türboalternatör grubu ve iletişim şebekesine bağlı, gerilim yükseltici bir trafo (transformatör) bulunur.
Daha mütevazi güçteki termik santraller, su buharı çevriminden geçmeden elektrik üretir. Bunlar uçak motorlarının çalışma ilkesine dayanan gaz türbinleridir ve doğrudan doğruya bir alternatörü veya elektrojen dizel gruplarını çalıştırır. Bu türbinler belirli zamanlarında devreye sokulmak üzere tasarlanmıştır ve güçleri 100 MW geçmez; ama oldukça basit olmaları (görece küçük boyut, su buhar devresinin olmaması, havayla soğutma nedeniyle birkaç dakikada devreye alınabilirler. Bu termik tesisler pratik olarak her yerde kurulabilir.
Elektrik santralleri, başka enerji biçimler (termik, nükleer, hidrolik, jeotermal, güneş, rüzgar, gelgit v.b) elektrik enerjisine dönüştürmek amacıyla bir araya getirilmiş donanımlardan oluşan işletmelerdir. Çağımızda büyük güçlü sınai donanımların çoğunluğu, hidrolik ve termik (klasik ve nükleer) santrallerden meydana gelmektedir. Türü ne olursa olsun, her elektrik santralı, temel olarak bir enerji kaynağı, hareketlendirici bir aygıt, bir alternatör ve bir dönüştürme istasyonundan meydan gelir. Dönüştürme istasyonu, alternatörün ürettiği gerilimi, genel ulusal veya uluslar arası interkonnekte şebekenin beslenme hatları için uygun bir değere yükselir.
Ülkemizin enerji gereksiniminin önemli bir bölümünü karşılayan ve Türkiye Elektrik Üretim A.Ş.(EÜAŞ) tarafından işleten termik santraller, fuel-oil, taşkömürü linyit, motorin, jeotermal ve doğal gaz türde enerji kaynağı kullanmakta olup sayıları 30 u aşmaktadır.