ENERJ MHENDSLNE GR1. Giri

Enerji, deiikliklere neden olma yetenei olarak ifade edilebilir [engel, 2008]. Bylednldnde evimizin scakln deitiren sistemler, canl ve cansz varlklarn konumlarn deitiren yaplanmalar, potansiyel enerjiyi sya veya k gibi faydalanlabilir duruma getiren tesisler tm enerji mhendislii kavramnn konularna rnek olarak gsterilebilir. Enerjinin dnmn salayan sistemler ve enerjiyi belirli bir ama iin kullanan sistemler en genel anlamda enerji mhendisliinin ilgi alanna girmektedir. Burada nemli bir hatrlatma yapmakta fayda vardr. Enerji tketimi diye bir kavram yoktur. Enerjinin dnm veya kullanm kavram vardr. Herkesin bildii temel bir yasa; Enerji yoktan var edilemez ve var olan enerji

yok edilmez olduunu belirtir. Bu durumda enerji tketimi artt veya azald eklindeallagelmi ifadelerden kanlmaldr.

Enerjinin

yalnzca

kalitesi

tketilebilir.

Okyanuslardaki suyun bir scakl vardr ve dolaysyla okyanuslarn bir i enerjisi vardr. Fakat bu enerji bize bir litre suyu kaynatma imkan verebilirmi ? Bu soruya cevap verebilmek iin enerjinin bilimi olarak tanmlanan Termodinamiin yasalar bilinmelidir. Burada anahtar kelime 2.yasa veya kullanlabilirlik veya ekserjidir.

Bir nceki paragrafta i enerji kavram kullanlmt. nce bunu tanmlayalm. Bir sistemin veya cismin toplam enerjisi iinde yer alan i enerji, sistemin molekler yaps ve molekler hareketlilii ile ilgilidir. enerji mikroskopik enerjilerin tmnn toplamdr. Daha ak bir ifade ile molekllerin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamdr. Sistemin i enerjisinin, molekllerin kinetik enerjisi ile ilgili blmne duyulur enerji, sistemin fazyla ilgili blmne ise gizli enerji ad verilir [engel ve Boles, 2008]. Bu konuda daha geni bilgi sahibi olabilmek iin Termodinamik kitaplarna bavurulmaldr.

Enerjinin ksa bir tanmn yaptktan sonra enerjinin biimlerini ksaca sralayabiliriz. Enerjinin sl, mekanik, kinetik, potansiyel, elektrik, manyetik, kimyasal, nkleer gibi deiik biimleri vardr. Bu enerji biimlerinin toplam, sistemin toplam enerjisini oluturduu bilinmelidir. Bu enerji biimleri ile alan sistemleri incelemeye balamadan nce, baz temel kavramlar aklamak gerekir.

2. Temel Kavramlar

a. Boyut ve birim: Herhangi bir fiziksel byklk boyutlar ile tanmlanr. Boyutlara verilen byklkler ise birimler olarak ifade edilir. Yedi temel boyut vardr ki bunlar; Ktle, uzunluk, zaman, elektrik akm, k iddeti, madde miktar (mol) ve scaklktr. Temel boyutlar kullanarak hz (U), enerji (E) ve alan (A) gibi baz tretilmi boyutlarda vardr. Bunlar genel bir liste altnda rneklendirebiliriz;

Byklk Ktle Uzunluk Zaman Scaklk Alan Hacim Hz vme Asal hz Asal ivme Kuvvet Birim arlk Younluk Basn Mutlak viskozite Kinematik viskozite Birim deformasyon Elastisite modl G Moment Hacimsel debiKayma gerilmesi Yzey gerilmesi Arlk Lineer momentum Asal momentum

Tanm

Uzunluk x uzunluk Alan x uzunluk Uzunluk/zaman Hz/zaman A/zaman Asal hz/zaman Ktle x ivme Arlk/hacim Ktle/hacim Kuvvet/yzeyKayma geril./hz gradyan

Sembol m l t T A V U a,g w

wF P E N T

Mutlak vis./younluk Uzama/uzunluk Gerilme/birim defor. /zaman Kuvvet x uzunluk Hacim/zaman Kuvvet/alan Kuvvet/uzunluk Ktle x ivme Ktle x dorusal hz Moment x zaman

V W,G M

Birimi (SI) kg m s K m2 m3 m/s m/s2 rad/s rad/s2 N N/m3 kg/m3 Pa = (N/m2) Pa.s m2/s --N/m2 Watt = (N.m/s) N.m m3/sN/m2 N/m N N.s N.m.s

Boyutu M L T L2 L3 LT-1 LT-2 T-1 T-2 MLT-2 ML-2T-2 ML-3 ML-1T-2 ML-1T-1 L2T-1 Le ML-1T-2 ML2T-3 ML2T-2 L3T-1ML-1T-2 MT-2 MLT-2 MLT-1 ML2T-1

Devir/zaman Frekans f 1/s T-1 Boyutu belirlenen byklklere birim verilmesi ve verilen birimlerin de birbirileri

M

uyumlu olmas gereklidir. SI birim sistemi (Le Systeme International dUnites) ad verilen birim sistemi, lkemizde ve Avrupada yaygn olarak kullanlmaktadr. ngiltere ve Amerikada ngiliz sistemi (United States Customary System) sistemi yaygn olarak kullanlmaktadr. Uluslar aras sistem olarak tanmlanan SI sisteminde deikenlere birim verilirken, ayn ast ve st deerleri kullanmaya zen gsterilmelidir. Elde edilen sonularn doruluu asndan bu hususa dikkat edilmelidir.

b. Basn: Birim alana uygulanan kuvvete basn denir. Basn aslen gaz ve sv dikkate alndnda sz konusudur. Kat cisimlerdeki basn olgusu normal gerilmedir. Dolaysyla bu ayrma dikkat edilmelidir. Basn tanmn bu noktadan hareketle, bir akkann birim alana

uygulad kuvvet olarak tanmlayabiliriz. SI birim sisteminde, bir metrekareye bir Newton kuvvet uygulandnda buna bir Pascal denir. Pascal ksaca Pa ile gsterilir ve

1 Pa= 1

N m2

dir. Basn konusunda ok deiik birimler olduka yaygn olarak kullanlmaktadr. Bunlarn arasndaki oran;

100.000 Pa= 1 bar= 0.1 MPa = 100 kPa= 105 Pa 101.325 Pa= 1 atm 1,01325 bar = 1 atm 14,696 psi =Basncn llmesi ve basncn deiik yntemler ile hesaplanmas konusunda akkanlar mekanii, termodinamik ve hidrolik makineler derslerinde ayrntl olarak anlatlmaktadr. Burada ksa bir bilgi daha verilecektir. Bir sistemdeki akkann basnc uygun bir lme cihaz yardmyla lebiliriz. Bu ltmz basn gsterge basnc veya etkin basn olarak adlandrlr. Toplam basn veya mutlak basn ise bu etkin basnca, blgedeki atmosfer basncn ekleyerek elde edilir. Dolaysyla gsterge, etkin veya efektif basn denildiinde toplam basnc ifade etmedii hatrlanmaldr. Bu durum enerji sistemlerindeki akkann basncndan hareketle, akkann deiik zeliklerini belirlemede hata yapmamz engellemek asndan nem arz etmektedir. nk birok tabloda verilen zelikler toplam basnca gre hazrlanmtr. ekil 1 de, atmosfer basncnn alt ve st basnlar iin mutlak ve etkin basn fark grlmektedir.

ekil 1. Mutlak ve etkin basn kavramnn atmosfer basncna gre izah [engel, 2008].

b. Is: Genellikle scaklk ile kartrlan s kavram, iki farkl scakla sahip nesne veya akkan arasnda gerekleen enerji geiine verilen addr. Dolaysyla scakl ayn olan iki cisim arasnda s geiinden bahsedilemez. Is enerjisi maddelerinin fazlarnn deiimine de yol aabilir. rnek olarak bir buz ktlesinin su buhar haline gelebilmesi iin belirli bir miktarda s enerjisi gereklidir. Bu olayn tersi de geerlidir. Buhar nce su halini alp daha sonra yine ayn miktardaki buz ktlesi haline dndnde, ald sy evreye geri verir. Bu da enerjinin korunumu iin gzel bir rnektir.

Is enerjisi yol ile bir ortamdan dier bir ortama nakil olur. Bunlar; letim; bir maddenin, enerjisi daha fazla olan molekllerinden yakndaki dier molekllere, molekller arasndaki etkileim sonucunda olan enerji geiidir. Buna en gzel rnek kat bir malzemenin sy iletmesi verilebilir. Akkanlarda da azda olsa iletim ile s geii gerekleir; Tanm; Kat bir yzeyle onun temas ettii akkan evre arasnda gerekleen s geiidir; Inm; Maddelerin elektron dzeninde olan deimeler sonucunda yaylan elektromanyetik dalgalar ve fotonlar araclyla gerekleen s geiidir. Buna gzel bir rnek gnetir. Ayn zamanda kn ok yaygn olarak kullanlan elektrikli stclarn bazlar da rnek olarak gsterilebilir.

Is enerjisi dorudan ve tamamen ie dntrlemez. Bu sebeple s enerjisinden i retensistemler, aldklar enerjinin bir ksmn ie dntrrken, bir ksmn evreye verirler. c. Younluk: Bir maddenin birim hacminin ktlesidir. Birimi SI sisteminde kg/m3 tr. rnek olarak suyun 20 oC scaklkta ve 1 atm. basnta younluu 998.2 kg/m3 tr. Ayn suyu sabit basn altnda 120 oC scakla ulatrdmzda buhar fazna (kzgn buhar) dnr ve younluu 0.5652 kg/m3 olur. Grld gibi bir metre kpe san ktle yaklak 997.6 kg azalmtr. Bunun gerekleebilmesi iin suyun buharlamas esnasnda, suyun iinde bulunduu ortamn hacminin de bu genilemeye msaade etmesi gerekir. Eer balangta su kapal bir kapta 20 oC scaklkta ve 1 atm. basnta ise ve kap hacminin genilemesine msaade edilmeden ayn hacimde suyun scakl 120 oC scakla kartlrsa, kap iindeki suyun basnc 131666 kPa seviyesine ular. Yani basn yaklak 1300 kat artar. Bu basn artna ise herhangi bir sistemin dayanmas kolay deildir. Kalorifer ve buhar kazanlarnn zaman zaman su/buhar k vanalarnn kapal unutulmas veya borularnn tkanmas sebebiyle patlamasnn nedenlerinden biri bu durumdur.

Younluk scaklk ile dorudan ilikilidir. Su iin durum biraz deiik olmakla birlikte, bir maddenin scakl arttka younluu azalr. Bunun sebebi snan maddelerin genlemesidir. Dolaysyla birim hacme san ktle miktar azalmaktadr. Bu durumda snan hava ykselir ve souyan hava alalr. Dolaysyla bir hava hareketi oluur. Su iin ise zel bir durum sz konusudur. Suyun en youn olduu scaklk + 4 oC dir. Suyun scakl bu deerin altna da dse stne de ksa younluu azalr. Bu durum suyu ok zel bir madde yapmaktadr. ekil 2de, 1 atm. basntaki suyun younluunun scaklkla deiimi verilmitir. Suyun bu zellii sayesinde okyanus tabanndaki su scakl 4 oC civarnda olacaktr (ar olan su dibe ker) ve bu durum canl yaam iin byk nem arz etmektedir.

1001

ekil 3te ise katdan sv ve gaz fazna geildiinde molekllerin hareketini temsil eden bir izim verilmitir.

ekil 3. Katdan sv ve gaz fazna geildiinde molekllerin hareketi. (a.kat, b.sv, c.gaz) [engel, 2008].

Younluun forml ise yledir;

) 3 mgk( k u nugo Y / l

1000

998.8

997.5

0

4

8

12o

16

20

24

28

T ( C)

ekil 2. 1 atm. basntaki suyun younluunun scaklkla deiimi.

d. Viskozite: Bir akkann akmaya kar gsterdii dirence viskozite denir. ki viskozite tr vardr. Birisi mutlak viskozite () dieri kinematik viskozitedir (). Kinematik viskozite, akkann mutlak viskozitesinin younluuna oranlanmas ile tanmlanan bir byklktr. Viskoziteyi daha ak bir ekilde tarif etmek gerekirse, akkan molekllerinin birbirlerini ekim kuvvetleri ekmesi neticesinde ortaya kan ve molekllerin hareketine kar koyan bir direntir. Molekller arasnda, molekllerin hareketi sebebi ile bir gerilme oluur. Bu gerilme molekllerin belirli bir yndeki hzlar arttka artar. Kayma gerilmesi ile belirli bir yndeki hz deiimi (hz gradyan) arasnda dorusal bir deiim gzlemlendiinde, bu akkan Newtoniyen akkan yani Newtonun viskozite kanununa uyan akkan denir. Kayma gerilmesi ve Newtonun viskozite kanunun grafiksel izah aada verilmitir.

ekil 4. Newtonun viskozite kanunu [engel, 2008]. Gazlarn viskoziteleri scaklkla artarken svlarnki azalr. ekil 5. de bu durum grafiksel olarak sunulmutur.

ekil 5. Gazlarn ve svlarn scaklkla viskozitelerinin deiimine rnek [engel, 2008].

ekil 6da ise ok sklkla kullanlan baz akkanlarn viskozitelerinin scaklkla deiimi verilmitir.

ekil 6. Baz akkanlarn viskozitelerinin scaklkla deiimi [engel, 2008]. e. Is iletim katsays: Bir maddenin birim kalnlnn, birim scaklk fark bana ilettii s enerjisini tanmlayan bir katsaysdr ve birimi W/m oC veya W/mK dir. Bu katsays ne kadar yksek ise cisim sy o kadar iyi iletir. Doal olarak iyi bir izolasyon malzemesi iin ise bu katsay ok dk bir deere sahip olmaldr. Aadaki tabloda baz maddelerin s iletim katsays deerleri 100C scakl iin sunulmutur.

Tablo 2. baz maddelerin s iletim katsays deerleri (100C scakl iin)

MaddeBakr Altn Alminyum Platin Titanyum Cam yn Poliretan Vakum yaltm panelleri

Is iletim katsays (k veya ) W/mK 403 318.7 236.2 73.3 22.34 0.031 0.043 0.024 (maksimum) 0.004 (silis tozu tabanl P = 10 mbar)

Su (hareketsiz) Hava (hareketsiz)

0.5674 0.02512

Is iletim katsays ykseldike iletin s miktar artmaktadr. Bu kanunu Fourier yasas ile ifade edebiliriz; letimle transfer olan s miktar

Q = k * Akesit * T/L

ifadesi ile hesaplanr. Burada Akesit maddenin kesit alan,

T ise L kalnlndaki maddenin iki

yzeyi arasndaki scaklk farkdr. k katsays deneysel olarak elde edilir. f. Yzey gerilmesi: Bir akkann yzeyini birim miktarda arttrmak iin yaplas gereken itir. Akkan moleklleri birbirlerine ekim kuvvetleri ile baldrlar ve bu kuvvetin byklne bal olarak kre ekline ulamaya alrlar. Yandaki ekilde masaya dklm civa damlalarnn grnm, yzey gerilmesinin etkisini gstermektedir. ekil 6. Civa damlalar.

3. Is Pompalar

Youturucu Ksma vanas Hava (20 oC)

ekil 7. Bir s pompasnn almasnn ematik gsterimi [www.emaklima.com, 2010]

Buharlatrc

Kompresr

ekil 8. Yatay ve dikey d bataryal s pompas rnekleri [www.3enmhendislik.com, www.peaktoprairie.com, www.arizonageology.com, 2010]

ekil 9. ematik bir s pompas.

5x104

R134a

104

0.9

11.1 1.2

70C

103

3 4

40C 12.7C -7.8C

] a Pk P [-

2 1

3 1. kJ /kg K

102

0.2

0.4

0.6

0.8

101 0 100 200 300 400 500

h [kJ/kg]ekil 10. ekil 9daki s pompas evriminin lnP-h diyagramnda gsterilii.

3. Enerji Kaynaklar

Enerji kaynaklar, herhangi bir yolla enerji retilmesini salayan kaynaklardr. Dnya zerindeki enerji kaynaklar, klasik ve alternatif kaynaklar olmak zere ikiye ayrlabilir.

Klasik kaynaklar olarak; Fosil kaynakl yaktlar (petrol rnleri ve kmr) Bioktle kaynakl yaktlar (odun v.b.) Hidrolik potansiyel (Hidroelektrik santraller ile retilen elektrik) Nkleer enerji (Uranyum v.b. ar elementler ile retilen elektrik)

-

sralanabilir. Baz kaynaklarda fosil kaynakl yaktlar dndaki tm kaynaklara alternatif enerji kaynaklar da denmektedir. Bir bakma yukarda saylan madde alternatif enerji kaynaklar olarak da tanmlanabilir. Alternatif (yenilenebilir) enerji kaynaklar olarak ise; Gne enerjisi Rzgr enerjisi Dalga enerjisi Jeotermal enerji Hidrojen Biyogaz ve biyodizel yaktlar

-

saylabilir.

3.1. Petrol ve rnleri Petrol, hidrokarbonlarn karmndan meydana gelmi olup, her zaman sabit bir kimyev bileimi yoktur. Doal akaryakt olan ham petrol, bulunduu memleketlere gre deien bileimler gsterir. rnein; Amerika'da zellikle Pensilvanya blgesinde karlan petroller genellikle hidrokarbon snfndan olan bileikleri, Rusya petrolleri, kt kokulu naften snfndan bileikleri; Romanya petrolleri ise bu ikisinin bir karmn ierir. eitli tipteki petrollerin kendine bal younluklar 0,80-0,96; alevlenme noktalar 15-120 C ve ortalama sl deerleri 10,500 cal/kg'dr. Ortalama elementel bileimleri ise; karbon %84, hidrojen %12, oksijen %1 olup ok az miktarda da kkrt bulunur. Teksas ve Kaliforniya petrollerinde kkrt dierlerine oranla fazladr.

Deiik kimyasal ierie sahip hidrokarbonlarn biraraya gelerek oluturduu deiik kimyevi bileimde olan ok sayda petrol tipi bulunmaktadr (rnein: parafin bazl petrol, asfalt bazl petrol gibi).

Yz milyonlarca yl nce, denizlerde yaayan ya da sularn denizlere srkledii hayvan ve bitki kalntlar anaeorabik bir ortamda, gerekli artlar altnda (s basn ve mikroorganizmalarn etkisiyle), ham petrole benzer kerojeni meydana getirmitir. Kerojen sonradan, yukar tabakalara doru g etmesi esnasnda gittike deimi ve ham petrol meydana getirmitir. Bu yzden de hibir sahann ham petrol, tam olarak teki bir sahann ham petrolne uymaz; muhakkak az ok farklar bulunur. Hatta bu durum, ayn bir petrol sahasnda bile, ou zaman grlr. Petrol, denizlerdeki bitki ve hayvanlarn rdkten sonraki kalntlarndan oluur. Bu

kalntlar deniz yatanda milyonlarca yl boyunca rdkten sonra, geriye yalnzca yal maddeler kalr. amur ve byk kaya katmanlar altnda kalan yal maddeler de petrol ve gaza dnr.

Petroln kimyasal yaps farkl uzunluklardaki hidrokarbon zincirlerinden oluur. Bu zincirler, petroln artm srecinde, damtma sayesinde ayrtrlp benzin, jet yakt, kerosen gibi rnler elde edilir.

Bu alkanlarn genel gsterimi CnH2n+2 biimindedir. rnein benzinde yaygn olarak bulunan 2,2,4-Trimetilpentann ifadesi: C8H18 biiminde olup oksijen ile sveren tepkimesine bir rnek yledir: C8H18 (s) + a (O2 + 3.76N2) 10.02CO2 + 0.88CO + 5.62O2 + 83.48N2 + bH2O

Petroln veya benzinin ksm yanmas karbon monoksitin yan sra azot oksit gibi zararl gazlarn yaymna da yol aabilir. Bu olumsuzluu engellemek iin, reaksiyon scakln Azot ile Oksijenin tepkimeye girecei scakln altnda tutmak gerekir. C8H18 (s) + a (O2 + 3.76N2) 10.02CO2 + 0.88CO + xO2 + yN2 + zNO + wNO2 + bH2O

Oktann zincir yaps aadaki ekilde ematik olarak gsterilmitir.

ekil 11. Oktann zincir yaps aadaki ekilde ematik olarak gsterilmesi (siyah kreler karbon, beyaz kreler ise hidrojen).

Petrol rnlerinin hemen hemen hepsi petrol rafinerilerinde damtlm petrolden olumaktadr. Rafineriler ham petroln kalitesine ve ihtiyaca gre petrol rnleri retirler. Petrol genellikle enerji olarak tercih edilir: eitli derecelerde fuel oil ve benzin olarak. Rafineriler dier kimyasal maddeleri de retebilir, bunlardan bazlar plastik veya dier rnleri elde etmek iin kullanlr. Petrol slfr ierdii iin, bu slfrn byk bir ksm da yine petrol rn olarak

ayrtrlr. Hidrojen ve karbon da, petrol kolas formunda rn olarak kullanlabilir. Hidrojen genellikle rafinerideki dier ilemlerde katalizr olarak veya hidrodeslfrizasyonda kullanlr.

Petrol rafinerilerinin ana rnleri; Petrokimyasal rnler (Plastik) Asfalt Mazot (ok geni bal younluk band) Fuel oil Benzin (0.70-0.78 band) Gaz ya (kerosen - uak yakt), (0.78-0.85 band) Svlatrlm petrol gaz (LPG) Kayganlatrc maddeler (yalama yalar) Parafin Katran

Rafinerideki damtma scaklklarna rnek verecek olursak; 150 C a kadar ham benzin, 150250 C a kadar gaz ya, kerosen, jet yakt, 250350 C a kadar dizel yakt, 350 C dan sonra da ar yalar elde edilir.

Aadaki ekilde bir petrol rafinerisinin fotoraf verilmitir.

ekil 12. TPRA, Trkiyedeki bir petrol rafinerisi.

Benzinin oktan says, benzinin vuruntuya olan mukavemetini ifade eder. Ne kadar yksek oktan saysna sahip ise o kadar tutumas ge olur. Benzinin oktan says, trimetilpentan (OS=100) a gre kyaslamal olarak llr. Benzin iersinde, parafin, naften, aromatik ve olefinler gibi

hidrokarbon bileikleri ve vuruntuyu azaltc katklar (Benzen v.b.) ile temizleyici katklar yer alr. Benzin kompleks bir karmdr. Oktan C8H18 olarak, ticari benzin ise C7H13 olarak gsterilir. Benzindeki C/H oran 0.556 dr [Karabekta M. vd., 2010]. Dizel yakt (mazot) ise setan says ile tanmlanr. Setan says ise kendi kendine tutuma kabiliyetini anlatr ve setan says arttka kendi kendine tutuma kabiliyeti artar. Setan says dizel yaktlar tariflemek iin kullanlr ve adn kendi kendine tutumas olduka iyi saylan setan (C16H34) dan alr. Dizel yaktn C/H oran 0.52 dir. Bu noktadan bakldnda, ounlukla CH4 den oluan doalgazn evre iin nemi ortaya kmaktadr. nk doalgazn C/H oran 0.25 dir ve buda birim hidrojen bana karbon saysnn ok dk olduunu gstermektedir. Doalgazn yanmas sonucu oluan, yanm gazlar ierisinde su buhar miktarnn, CO2 e gre fazla oluu evre iin nemlidir. Bilindii zere CO2 kresel snma potansiyeli dk (GWP=1) fakat miktar olarak atmosferde oka yer aldnda kresel snmann en nemli sebebidir.

Petrol kaynakl yaktlarn sl deerlerine deinmek gerekir. Isl deer, yaktn birim miktarnn yaklmas sonucu elde edilecek s miktardr ve alt ve st sl deer olarak iki gruba ayrlr. Alt sl deerde, yaktn yanmas sonucu oluan baca gazlar iersinde su buharnn gaz faznda olmas durumunda elde edilen birim yakt bana elde edilen sy anlatr. st sl deer ise su buharnn yanma ortamn veya sistemini sv fazda terk etmesi durumunda elde edilen sy anlatr. Bilindii zere, su buhar svlarken yanma ortamndan ald gizli sy (faz deiimi ss) geri verir. Dolaysyla alt sl deer ile st sl deer arasndaki fark, yaktn yanmas sonucu oluan su buhar miktarnn okluu orannda fark gstermektedir. Aadaki tablo da yaktlarn alt ve st sl deerleri verilmitir.

Tablo 3.den grld gibi en yksek sl deere sahip yaktlarn banda LPG (Liquefied Petrol Gas) denilen svlatrlm petrol gaz gelmektedir. Doalgazn sl deeri ise LPG ye gre olduka azdr (Yaklak 3.14 kat). Eer bir LPG kullanan cihaz (rnek ofben), doalgaz kullanm iin dntrlecek olursa, ayn sl kapasiteyi elde edebilmek iin ofben gaz pskrtclerinin (gaz memeleri) gaz k deliklerinin bytlmesi gerekir. Tablodan elektrik enerjisinin alt ve st sl deerlerinin birbirine eit olduu grlebilir. Bu doaldr. nk elektrik enerjisi kullanm ile dorudan bir baca gaz emisyonu olumaz ve dolaysyla baca gaz iindeki su buharndan bahsetmek mmkn deildir. Fakat elektrik enerjisinin retimi esnasnda, birincil enerji kaynaklarnn yaklmas sz konusu ise, bu durumda elektrik retim santrallerinden atmosfere salnan baca gazlar, elektrik enerjisinin dolayl emisyonu olarak adlandrlabilir. Bu gaz salmlarn azaltmak iin elektrik retim sistemlerinin verimlerini iyiletirmek gerekir. Tablo 3. den de grld gibi kmrlerin sl deerleri gaz ve sv

yaktlara gre ok dktr. Bu durumda kmr yakarak enerji elde etmek, ok fazla baca gaz olumas anlamna gelmektedir. Fakat lkemiz gibi zengin kmr yataklarna sahip olan lkeler, yerli kaynaklar deerlendirebilmek amacyla kmr kullanmay tercih etmektedirler. Kmr sistemlerinin bacalarna uygun filtrelerin taklmas ile evre asndan oluan bu olumsuz tablonun etkisi azaltlr. Kmrn ierdii kkrt (S) sebebiyle, baca gazlar iersinde slfrdioksitler oluur. Bu bileik, baca gaz iersindeki su buharnn youma durumu sz konusu olduunda, su ile birlikte H2SO4 yani slfirik asit oluumuna yol aabilir. Bu durumda da kazan sistemlerinin zarar grmesi sz konusudur. Bu durum ierisinde kkrt ieren tm yaktlar iin geerlidir.

Tablo 3. Baz yaktlarn alt ve st sl deerleri.

3.2. Bioktle

Endstriyel anlamda bioktle, yaayan ya da yakn zamanda yaam biyolojik maddelerden yakt elde edilmesi ya da dier endstriyel amalarla kullanlmas ile ilgilidir. Yaygn olarak, biyoyakt elde etmek amac ile yetitirilen bitkiler ile lif, s ve kimyasal elde etmek zere kullanlan hayvansal ve bitkisel rnleri ifade eder. Bioktleler, bir yakt olarak yaklabilen

organik atklar da ierir. Buna karn, corafi etkilerle deiiklie uram, kmr, petrol gibi organik maddeleri iermez. Genellikle kuru arlklar ile llrler.

Bioktle elde etmek zere, eker kam, eker pancar, msr, dall dar, arpa, keten tohumu, ayiei, kolza, soya fasulyesi gibi pek ok deiik bitki yetitirilebilir. Petrol bamll azaltma ve kresel snma ile mcadelede yenilenebilir yaktlarn artan nemi nedeniyle bioktle retimi byyen bir endstri haline gelmitir.

Bioktleler de, petrol ve kmr gibi, gne enerjisinin depolanm halidirler. Bitkiler gne enerjisini fotosentez araclyla tutarlar.

Biyoyaktlarn ierisindeki karbon, bitkilerin havadaki karbondioksiti paralamas sonucu elde edildii iin, biyoyaktlarn yaklmas, dnya atmosferinde net karbondioksit artna neden olmaz. Bu nedenle, pek ok insan, atmosferdeki karbondioksit miktarnn artna engel olabilmek iin, fosil yaktlar yerine biyoyaktlarn kullanlmas gerektii grn

savunmaktadrlar. Biyoyaktlar, enerji dnda yap malzemesi ve geri dnml kt ve plastik retiminde de kullanlrlar.

3.3. Hidrolik potansiyel

International Hydropower Association (IHA)' nn almalarnda, Dnyann teknik hidroelektrik kapasitesi 14,2 trilyon kWh/yl olarak hesap edilmektedir. Ekonomik Hidroelektrik Kapasite ise 8,1 trilyon kWh/yl dr. Bu deerlerin dalm Tablo 4'de grlmektedir. Dnyadaki teknik kapasitenin %57 nin ekonomik kapasite olduu ve en byk kapasitenin Asya ktasnda olduu, Asya ktasn srasyla Gney Amerika, Afrika, Kuzey Amerika, Avrupa ve Okyanusya ktalarnn izledii grlmektedir.

Dnyada mevcut ekonomik kriterler ile bu tespit edilmi olan 8,1 trilyon kWh/yl dzeyindeki ekonomik potansiyelin %33.8 lik ksm 2,7 trilyon kWh/yl dzeyindeki kapasite, halen kullanlmakta olan mevcut kapasitedir. Bu kapasite dalm Tablo 5de verilmitir.

Tablo 4. Dnya'da Teknik ve Ekonomik Hidroelektrik Kapasitenin DalmKITA Asya Avrupa Kuzey Amerika Gney Amerika Okyanusya Afrika TOPLAM Teknik Kapasite (GWH/yl) 6,800,000 1,035,000 1,665,000 2,700,000 270,000 1,750,000 14,220,000 % 47.8% 7.3% 11.7% 19.0% 1.9% 12.3% Ekonomik Kapasite (GWH/yl) 3,600,000 793,000 1,000,000 1,600,000 107,000 1,000,000 8,100,000 % 44.4% 9.8% 12.3% 19.8% 1.3% 12.3%

Tablo 5. Dnya' da Mevcut Kurulu Kapasite ile Bakiye Teknik ve Ekonomik Hidroelektrik KapasiteMevcut Kurulu Kapasite (GWH/yl) Asya Avrupa Kuzey Amerika Gney Amerika Okyanusya Afrika TOPLAM 790,000 595,000 700,000 532,000 42,000 81,000 2,740,000 % 21.9% 75.0% 70.0% 33.3% 39.3% 8.1% Bakiye Kapasite (GWH/yl) 2,810,000 198,000 300,000 1,068,000 65,000 919,000 5,360,000 % 78.1% 25.0% 30.0% 66.8% 60.7% 91.9% Ekonomik Bakiye Teknik Kapasite (GWH/yl) 6,010,000 440,000 965,000 2,168,000 228,000 1,669,000 11,480,000 % 88.4% 42.5% 58.0% 80.3% 88.4% 95.4%

KITA

Grlecei zere, Avrupa bugnk ekonomik kapasitenin %75' ini, Kuzey Amerika %70 ini imdiden kullanm durumdadr. Bu kullanm, gelimekte olan Asya' da %22, Afrika' da ise sadece %8.1 seviyesindedir. Dnyadaki letmede - na Halinde ve Planlanm Hidroelektrik Santrallerin Kurulu G Dalm da Tablo 6 da grlmektedir.

Burada Dnyann mevcut kurulu gcnn 720,600 MW, inaa halindeki gcn 88,000 MW, ve ksa srede devreye girmesi ngrlen planlanm gcn 288800 MW olduu grlmektedir. Avrupa ktasnda, baz lkelere ait, mevcut hidroelektrik kurulu g ile elektrik retiminin hidroelektrik kaynaklardan karlanma oran Tablo 7de grlmektedir.

Tablo 6. Dnyadaki letmede/na Halinde/Planlanm Hidroelek. Sant. Kurulu G Dalmletmedeki Kurulu G MW Asya 241,600 % 33.5% na G MW 68,600 % 78.0% Halindeki Kurulu Planlanm Kurulu G MW 154,000 % 53.3%

KITA

Avrupa Kuzey Amerika Gney Amerika Okyanusya Afrika TOPLAM

175,600 158,000 111,500 13,300 20,600 720,600

24.4% 21.9% 15.5% 1.8% 2.9%

2,000 4,000 11,400 200 1,800 88,000

2.3% 4.5% 13.0% 0.2% 2.0%

8,400 12,200 38,500 900 74,800 288,800

2.9% 4.2% 13.3% 0.3% 25.9%

Tablo 7. Avrupa ktasnda, baz lkelere ait, mevcut hidroelektrik kurulu g ve elektrik retiminin hidroelektrik kaynaklardan karlanma oranMevcut Hidroelektrik Kurulu LKE G MW Norve Fransa spanya sve talya svire Avusturya Romanya Ukrayna Almanya Portekiz Yunanistan Yugoslavya Bosna - Hersek Finlandiya TRKYE 27,569 25,200 20,076 16,200 15,267 13,240 11,700 5,860 4,732 4,525 4,394 3,080 2,910 2,380 2,340 12,494 99.4% 15.0% 20.0% 55.0% 18.4% 57.9% 70.4% 34.8% 6.7% 2.6% 27.0% 9.6% 35.0% 46.0% 21.5% 25,21% Elektrik Hidroelektrik Oran ten retiminin Karlanma

Burada, Norve' in elektrik ihtiyacnn %99.4 n, Avusturya ise %70.4 lk ksmnn hidrolik kaynaklardan karlanmasna ramen, Almanya'nn sadece %2.6 snn karlanmas dikkat ekmektedir. Trkiye' de bu oran % 25 mertebesindedir. lkemizdeki potansiyeli daha detayl inceleyelim; Trkiye' nin, deniz seviyesinden ortalama ykseklii 1300 metre civarndadr. Yurdumuza den yllk ortalama ya 501 milyar m ve bunun akarsulara dnen ksmnn 186 milyar m olduu bilinmektedir. DS ve EE tarafndan, Trkiye' nin mevcut 25 havzasnda yaplan almalar neticesinde, Trkiye' nin teorik Elektrik Enerjisi retim Potansiyeli brt 433 milyar kWh/yl, teknik potansiyel 250 milyar kWh/yl, ekonomik elektrik enerji retim potansiyeli 126 milyar kWh/yl olarak belirlenmektedir. Bu rakamlarla, Trkiye, Dnya hidroelektrik potansiyeli iinde %1 pay ile sekizinci srada gelmektedir. Teknik yaplabilir potansiyel olan 250 milyar kWh/yl ile Avrupa potansiyelinin yaklak %20 si mertebesinde hidroelektrik potansiyele sahip bulunmaktadr. Bir baka adan baktmzda Trkiye Avrupa

hidrolik potansiyelinde Rusya ve Norve' ten sonra nc srada gelmektedir. DS ve EE, Trkiye' nin ekonomik olarak gelitirilebilir hidroelektrik kapasitenin yllk 126 milyar kWh/yl civarnda olduunu hesaplamaktadr. Burada anahtar kavram 'ekonomik olarak yaplabilirlik' kavramdr. Trkiye' nin hidroelektrik kapasitesinin deerlendirilmesinde kullanlan ve herhangi bir tesisin ekonomik olarak yaplabilir olup olmad kararna mesnet tekil eden kriterlerin daha yakndan incelenmesi gerekmektedir. Hlihazrda kullanlan kriterlerin, hidroelektrie kar ve caydrc etkisi olduu dnlmektedir. Bu hesaplar ve hesaplamalarda kullanlan kriterler, tamamen 'internal costs' denen isel maliyetler esas alnarak yaplmakta, hidroelektrik santrallarn alternatifi olarak dnlen termik santrallarn dsal maliyetleri (external costs) tmyle gz ard edilmektedir. Literatrde dsal maliyetler bu santrallarn sebep olduu sorunlarnn (sera gaz emisyonlar, asit yamurlar, atk maddelerin muhafazas, evre kirlilii, vs.) giderilmesi iin gerekecek harcamalar olarak tanmlanmaktadr ve mertebesinin isel maliyetlerinin en az %30 u olduu belirtilmektedir.

Yukarda da ifade edildii gibi bu tarz bir ekonomik analizde hidroelektrik santrallar lehine dikkate alnmas gereken birok fayda unsuru dikkate alnmakta, alnanlar ise gerek deerlerinin ok altnda deerlendirilmekte ve kendi kaynamz olan hidroelektrik santralar, hem termik santralarla (zellikle doalgaz ve ithal kmr) haksz rekabete maruz braklmakta, hem de gelitirilmeleri, ekonomik nedenlerle ve verimlilik mlahazalaryla

ertelenebilmektedir. Trkiye genelinde henz etd yaplmam 130 MW aras kk tesislerden, minimum 1015 milyar kWh/yl, kanal ve barajlara konulacak trbinler yoluyla da 35 milyar kWh/yl elektrik retilebilecei dnlmektedir. Btn bu kriterler gz nne

alndnda, lkemizin ekonomik hidroelektrik retim potansiyelinin 190 milyar kWh/yl civarnda olaca ve kurulu g deerinin 48-50 bin MW olaca sylenebilir.Tablo 8de Trkiyenin Hidroelektrik Potansiyelinin Havzalara Dalm verilmektedir. Tablo 8. Trkiyenin Hidroelektrik Potansiyelinin Havzalara DalmSTOKASTK HESAPLAMA (DS) ORTALAMA Teknik Ekono AKIM Teknik KURULU Potans. Kullanlr Potansiyel G Kullanma Potansiyel Oran milyar m/yl GWh/yl Frat Dicle Dou Karadeniz Dou Akdeniz 31.61 21.33 14.90 11.07 84,112 48,706 48,478 27,445 GWh/yl 37,961 16,751 11,062 5,029 (MW) 9,648 5,051 3,037 1,390 % 45.13% 34.39% 22.82% 18.32% 46,267 24,353 24,239 12,350 YEN HESAPLAMA KRTERLERLE

HAVZA

Teknik Ekono. KURULU Potans. Kullanlr G Kullanma Potansiyel Oran (MW) 11,713 6,165 6,136 3,127 % 55,00% 50,00% 50,00% 45,00%

Antalya Bat Karadeniz Bat Akdeniz Marmara Seyhan Ceyhan Kzlrmak Sakarya oruh Yeilrmak Susurluk Ara Byk Menderes Van Gl Havz. Kuzey Ege Gediz Meri Ergene Kk Menderes Asi Burdur Gller Bl. Havz. Akaray Trkiye Toplam Kap.

11.06 9.93 8.93 8.33 8.01 7.18 6.48 6.40 6.30 5.80 5.43 4.63 3.03 2.39 2.09 1.95 1.33 1.19 1.17 0.50 0.49 186.06

23,079 17,914 13,595 5,177 20,875 22,163 19,552 11,335 22,601 18,685 10,573 13,114 1,218 6,263 2,593 2,882 3,916 1,000 1,375 4,897 885 543 432,976

5,163 2,176 2,534 7,571 4,652 6,320 2,373 10,540 5,297 1,602 2,287 104 831 257 42 243 143 102 126,109

1,433 624 674 2,001 1,413 2,094 1,096 3,134 1,259 507 588 32 221 62 16 94 48 37 ... ... ... ... 35,529

22.37% 12.15% 18.64% 36.27% 20.99% 32.32% 20.94% 46.64% 28.35% 15.15% 17.44% 8.54% 13.27% 9.91% 1.46% 6.21% 10.40% 2.08% 29.13%

9,231 7,166 6,118 9,394 9,973 7,821 4,534 12,431 8,408 2,643 5,901 104 831 257 42 243 143 102 192,551

2,337 1,814 1,550 2,378 2,525 1,980 1,133 3,108 2,129 669 1,494 32 221 62 16 94 48 37 48,768

40,00% 40,00% 45,00% 45,00% 45,00% 40,00% 40,00% 55,00% 45,00% 25,00% 45,00% 8,54% 13,27% 9,91% 1,46% 6,21% 10,40% 2,08% 44,47%

Konya Kapal Havz. 4.53

DS ve EE tarafndan yaplan almalar sonucunda ekonomik olarak yaplabilir. Hidroelektrik potansiyelin proje durumlarna gre dalm tablo 9'da gsterilmektedir.

Tablo 9. Trkiye Hidroelektrik Enerji Potansiyelin Proje Durumlarna Gre DalmHidroelektrik Projelerinin Durumu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 letmede na Halinde Kesin Projesi Hazr Kesin Projesi Yaplmakta Planlamas Hazr Planlamas Yaplmakta Master Plan Hazr n ncelemesi Hazr lk Etd Hazr TOPLAM POTANSYEL Santral Proje Kurulu Gc Toplam Enerji retim Kapasitesi Gvenilir GWh 32,984 6,467 7,029 2,492 10,861 4,214 5,674 8,523 526 78,770 Ortalama GWh 44,388 10,845 10,897 4,494 22,324 7,602 9,195 15,184 1,180 126,109 Ardk GWh 44,388 55,233 66,130 70,624 92,948 100,550 109,745 124,929 126,109 Ortalama % Ardk % 35.2% 8.6% 8.6% 3.6% 17.7% 6.0% 7.3% 12.0% 0.9% 35.2% 43.8% 52.4% 56.0% 73.7% 79.7% 87.0% 99.1% 100.0%

Adedi (MW) 130 31 19 21 119 57 40 107 42 566 12,249.15 3,338.00 3,569.75 1,333.50 6,091.65 1,977.73 2,680.89 3,920.44 367.90 35,529

Kurulu g asndan baktmzda, Trkiye hidroelektrik kurulu gc 2003 yl sonu itibariyle 12,494 MW olumutur. lkemizin toplam kurulu gc (tm kaynaklarda) ise 35,502 MW' a ulamtr. Burada grnebilecei gibi lke kurulu gcnn %35 blmn hidroelektrik kurulu g oluturmaktadr.

Son on ylda retilen enerjinin birincil kaynak dalmna baktmzda, hidroelektrik enerji yzdesinin gederek azaldn grmekteyiz. 1993 ylnda lke retiminin % 46 lk blm Hidrolik kaynaklardan salanrken, bu deer 2003 ylndan % 25' e dmtr. Ayn zaman diliminde termik santrallarn retimlerinin ise nemli lde arttn grmekteyiz. Bu durum Hidrolik kaynaklarn nemli lde ihmal edildiini gstermektedir. lk yatrm tutar yksek olmakla birlikte iletme maliyeti ok dktr. Barajlarn gayri ekonomik olduu, hidroelektrik santrallarn pahal olduu ynnde baz grler ileri srlmektedir. Doalgaz santrallar iin ilk yatrm finans miktar yaklak olarak 800 $/kw civarndadr. Kmr ve hidroelektrik santrallar iin bu deer 1500$/kw mertebesindedir. lk yatrm finans maliyetleri asndan doalgaz santrallar ok cazip grlmektedir. Ancak uzun sreli ve iletme maliyetlerine baktmzda hidrolik enerjinin bu dier alternatiflere gre ok daha avantajl olduu grlmektedir. letme mrnn uzun olmas. Barajlara yneltilen bir dier eletiri unsuru ise mrlerinin ok ksa olduu, ekonomik mrleri olan 50 senenin ok uzun tutulduu ve bundan dolay dier alternatiflere kar enerji maliyetlerinin ok dk gsterildiidir. Bu dnce fevkalade yanl bir dncedir. Teorik rakamlar bir kenara brakacak olursak, DS tarafndan yaplan aklamalarda 1974 ylndan beri iletmede olan Keban barajnda yaplan lmlerde 625 ylda sadece silt iin ayrlm olan hacmi doldurabilecei belirtilmitir. Hidroelektrik santrallar verimlilii ok yksek santrallardr. Trbin ve jeneratr imalatndaki teknolojik gelimeler ile verimlilikleri %95 lerin zerine kartlmtr. Hidroelektrik enerji pik ihtiyalar iin en uygun enerji trdr. Ksa srede devreye girme ve devreden kma zelliklerinden dolay iletme gvenilirlii temin eder (sistem reglasyonu asndan). Hammadde girdi maliyetlerinin olmamas, yenilenebilir kaynak olmas ve Temiz (Yeil) elektrik enerjisi ihracat imkan sunmas, yerli kaynak olmas, hammadde girdisi bakmndan darya bamllnn olmamas,

hidroelektrik projeler i olana salayarak istihdama ok olumlu katkda bulunmaktadrlar.

Trkiye' nin enerji tketiminin tamamnn Hidrolik kaynaklardan salanmas tabii ki mmkn deildir, ancak lkemizin hidroelektrik potansiyelinin tamamna yaknnn devreye alnmas bu yukarda belirtilen nedenlerden dolay faydal ve olduka nemlidir. Dnyada kii bana tketilen enerji miktarlarna baktmzda;

Kalknm olan lkelerde 22,000 kWh/yl Kalknmakta olan lkelerde 9,000 kWh/yl Az gelimi lkelerde 3,000 kWh/yl

olmasna karlk Trkiye' de bu deer 2003 ylnda 2,000 kWh/yl mertebesinde gereklemitir. Kalknm olan lkelerde yllk %3 mertebesinde gerekleen Enerji tketimi artn, Trkiye' de yllk %6 civarnda olmasn bekleyebiliriz. Bu noktadan hareketle Trkiye' de kii bana enerji tketimi 2010 ylnda 3380 kWh/yl, 2020 ylnda 6050 kWh/yl olmas beklenmektedir. Bu tketimin karlanabilmesi iin Trkiye' de tketime sunulmas gereken enerji miktarlarnn ise 2010 ylnda 250 milyar kWh, 2020 ylnda 496 milyar kWh olmas gerekmektedir. Bu art oranlarna baktmzda 2020 ylna kadar yaklak 70-80 milyar ABD Dolar yatrm yaplmas gerekmektedir, bir baka deyile ylda ABD Dolar enerji retimi yatrm yaplmas gerekmektedir.

Enerji fiyatlarndaki indirim gndemdedir, fakat, enerjiye dayal kalknmann tamamlanncaya kadar, enerji yatrmlar cazibesini kaybetmemelidir. Aksi halde Kaliforniya ve Norve rneklerinde olduu gibi, enerji yatrmlar yapacak kimse bulunamaz. Bu yatrm programnn ierisinde hidroelektrik santrallar mutlaka gerekli yeri almaldr. Ancak ilk yatrm maliyetlerinin yksek olmas nedeniyle kanlmaz ve olmazsa olmaz baz tevik tedbirlerinin alnmas gerekmektedir. Tm dnyada bu konuda birok uygulamalar mevcuttur. Avrupa Birliinin 'Dahili Elektrik Pazarndaki Yenilenebilir Enerji Kaynaklarndan retilen Elektriin Tevik Edilmesi' ynetmeliin 27 Ekim 2001 tarihinde kesinleerek yrrle girmitir. Bu Ynetmelik gerei olarak Avrupa Birlii lkelerinde 2010 ylndan itibaren tketilecek olan elektriin %22,1 nin yenilenebilir yeil enerji kaynakl olmas ykmll getirilmektedir ve ayn ynetmelikte de Hidrolik kaynaklardan retilen enerjinin tamam yeil enerji olarak ifade edilmektedir. Hidrolik kaynaklarnn tamamn deerlendirmi olan AB' ye ye lkeler mevcut tketimlerindeki yeil enerji oran ve gelecek yllardaki yeni enerji taleplerinin karlanmasnda uymak zorunda olacaklar %22,1 orann kendi lkelerindeki temiz, yeil enerji kaynaklarndan salamalar pek mmkn deildir.

3.4. Nkleer Enerji

Nkleer enerjiyi tarif etmeden nce atomun yapsna bakmak gerekir. Bir atom ekilde grld gibi erisinde Z tane proton ve N tane ntron bulunan bir ekirdekten ve ekirdek etrafnda deiik yrngelerde dolaan Z tane elektrondan meydana gelmektedir.

Elektron (- ykl), proton (+ ykl) ve ntronlarn (yksz) atom iinde ve dnda ki ktleleri farkldr. Atom dndaki ktleler daha byk olup, atomun oluumu srecinde bir miktar ktle eksilmektedir. Meydan gelen m lik ktle eksilmesi E=m.C2 (C: k hz) bants ile enerjiye dnmektedir. Bu enerji elektriksel olarak ayn ykl olan protonlarn atom ekirdei ierisinde hapsedilmesini salayan nkleer kuvvetlerin kaynan oluturmaktadr. Fizikten ayn ykl partikllerin birbirini ittii bilinmektedir. E=m.C2 ile belirlenen enerji deeri peryodik cetvelde bulunan 114 element iin hesaplanp, her atomun (Z+N) saysna blnrse parack bana ba enerjisi bulunur. Bu enerji hidrojen ve helyum gibi en hafif elementler iin ve uranyum gibi ar elementler iin bulunan deerler orta arlktaki demir, silisyum, nikel gibi elementlerinkinden daha dktr. Ba enerjisi bir elementin stabilite (kararllk) gstergesidir. Dolaysyla hafif ve ar ekirdekler kararsz orta arlkl ekirdekler kararldr. Tabii sre ierisinde daha kararsz olan atomlar daha kararl hale gemeye alrlar. Bu amala da hafif elementler birleerek arlarlar. Bu FZYON olarak bilinir. Buna karlk uranyum gibi ar ekirdeklerde blnerek daha kararl hale gemeye alrlar. Bu srete FSYON olarak bilinir. Fzyon ve fisyon ileminde byk lekli bir enerji aa kar. Dolaysyla nkleer santrallerin iki tipi olabilir. Hafif elementleri yakt olarak kullanan Fzyon reaktrleri ve uranyum ve toryum gibi ar elementleri yakt olarak kullanan Fisyon reaktrleri.

Nkleer santrallerin dnya zerindeki yerleri. Kaynak : Olson, M.F., Myth of The Peaceful Atom, Nuclear Information & Resources Service, NIRS, 2002.

Kaynaklar : http://www.iaea.org/programmes/a2/index.html, engel, Y., Yerli, Yenilenebilir ve Nkleer Enerji ve Trkiyenin Enerji Gelecei 1.2 Fzyon Reaktrleri Fzyon reaksiyonu en hafif iki element olan hidrojen ve helyum arasnda en kolay meydana gelir. Hidrojenin 3, helyumun ise 2 izotopu mevcuttur. Hidrojenin (H) 2. iztopu dteryum (D) 3. izotopu ise trityum (T) olarak bilinmektedir. D ve T arasndaki fzyon olasl ok yksektir. lave olarak D ve D arasnda da fzyon kabiliyeti yeterince yksektir. Bu nedenle gelecekteki fzyon reaktrlerinin yakt D ve T olacaktr. D tabii su ierisinde 1/6000 orannda bulunmaktadr. Dolaysyla sudan ayrlarak elde edilebilir. Yeryzndeki tm suyun yarsnn iinden D ayrtrlrsa 23 tirilyon tonluk bir potansiyel elde edilir. Bu potansiyel imdiki dnyann yllk enerji tketiminin 16 milyar katdr. Dolaysyla gelecekteki fzyon reaktrleri yakt darboazna dmeyecektir. Trityum (T) ise lityumun ntronlarla bombardmanndan retilir. Dnyada bilinen lityum rezervlerin T ye dntrlmesi bugnk dnyann yllk enerji tketiminin 2000 kat potansiyel meydana gelmi olur. Fzyon enerjisinin neminin anlalmas iin u kriterede bakmak gerekir. Bir litre suda varolan D ayrlp fzyona tabii tutulsa 300 litre benzinin yanmasyla oluan enerjiye edeer enerji elde edilir. Ancak Fzyon reaksiyonun meydana gelmesi iin ok yksek scakla sahip plazma ortam ( 100 milyon oC) gereklidir. Teknolojik malzemeler bu scakla dayanamaz. Bu nedenle plazmay bolukta askya alan yntemler zerinde almalar devam etmektedir. Aratrma amal baz prototipler baarl neticeler vermektedir. ok pahal ve ok zel teknoloji isteyen bu srecin 30-50 yl kadar daha devam edecei tahmin edilmektedir. Baz problemlerin zm iin sper iletken teknolojisi,

materyal problemi ve daha ekonomik performans artlarnn salanmas gerekmektedir. Bugn kullanlan nkleer reaktrlere yaplan itirazlar ve riskleri tamayan fzyon reaktrleri gelecekte tek bana insanln enerji ihtiyacn binlerce yl karlayabilir. Hatta ekonomik olarak gl lkelerin bu sahadaki aratrma fonlarn bytmeleri daha ksa zamanda fzyon elektriine geii salayacaktr.

1.3 Fisyon Reaktrleri Tabiatta Uranyum (U) ve Toryum (Th) gibi ar elementlerin blnmesi (fisyonu) daha kararl hale dnmek iin meydana gelmektedir. Ancak bu dk younlukta olup, endstriyel manada uygun deildir. Bu dk younluk ntron bombardman ile artrlabilir. nk, atom ekirdeine mdahele etmek iin elektriksel olarak yksz olan ntron en uygunudur. Ntron eksi ykl elektron tabakasn kolayca geer ve art ykl ekirdee ular. Kararsz olan ekirdek ntron ile temastan sonra fisyona urar. Bir uranyum atomun fisyonundan 200 MeV ( 200 milyon mega elektron volt) lik enerji aa kar. Eer bir karbon ( C ) atomu O2 birleerek yanma reaksiyonu yaparsa 1-2 eV luk enerji aa kar. Dolaysyla ayn lekteki fisyon reaksiyonu kimyasal reaksiyona gre milyon kez daha gldr. Uranyum fisyon olunca iki yeni ve daha hafif element, 2-3 tane ntron, , ve nlar aa kar. Yeni ortaya kan ntronlar yeni fisyon reaksiyonunu tetikler. Bylece ekilde grld gibi zincirleme reaksiyon oluur. Bylece, teorik olarak, bir kere harekete geen fisyon reaktr ortamdaki tm uranyum atomlar tkeninceye kadar devam eder. Fisyondan aa kan 2-3 tane ntron, , ve nlar insan fizyolojisi iin zararl olup iyi bir zrh ile dar szmas nlenmelidir. Meydana gelen 2 yeni element de reaktif olup ntron, , ve nlar yaymlarlar. Bu yaynmn iddeti zamanla azalmakla birlikte binlerce ylda srebilir. Bu nedenle reaktr ortamndaki tm artk yaktlar yllarca emniyetli bir ekilde saklanmaldr. Bugnk nkleer reaktrlerin fiziini oluturan fisyonun bu dezavantaj itiraz edilen temel konulardr. Uranyum en temel fisyon yakt olup birka izotoptan meydana gelmektedir. Bu izotoplar tabiattaki uranyum ierisinde %0.7 orannda bulunan 235U ve %99.3 orannda bulunan 238U dur. 235U ok byk bir olaslkla fisyon yapt iin bugnk reaktrlerin asl yakt konumundadr. 238U nun ok az bir ksm plutonyuma dnmekte ve fisyon yoluyla deerlendirilmektedir. Bylece, nkleer reaktre konulan yaktn ancak %1 i yaklmakta, %99 ise kl olarak alnmaktadr. Yksek derecede radyoaktif olan bu artk ok zel tekniklerle uzun sre saklanmaldr. Bugnk nkleer reaktr teknolojisinde emniyet en temel parametre olup, dier teknolojilere gre ok emniyetli hale gelmitir. Birbirinden bamsz birka emniyet sistemi reaktrde kazann olumasna engel olmaktadr. Reaktrden kan radyoaktif malzeme

ise camlama, kurun zrh, tuz maaralarna gmme gibi yntemlerle yllarca dayanacak tekniklerle saklanabilmektedir.

Trkiyenin belirlenmi uranyum ve toyum rezervleri 10000 ton ve 380000 ton kadardr. 1000 MW lk elektrik reten bir nkleer santraln 30 yllk almas sresince 2000 ton uranyum kullanr. Sadece bilinen uranyum rezervleri ile 5 tane santral yaplarak bugnk elektrik retiminin %25 kadar elektrik retilebilir. Uranyum rezervleri iin tam bir aratrma yaplmamtr. Bu nedenle gerek potansiyelin ok daha fazla olmas gerekir. Dier taraftan, uranyum en az 10 lkeden olduka dk fiyatta satn alnarak depolanabilir. Bunlara toryumlu reaktrler ilave edilirse yzlerce yl elektrik reten bir potansiyel oluturulabilir. Bir nkleer santralin kaba gsterimi ekilde grlebilir. Genel olarak uranyumun yakld kalb ksmn soutan soutucu ve trbin sistemine giden soutucu devreleri bir eanjr ile birbirinden ayrlmtr. Bu devrelere ilave olarak trbin devresindeki soutucuyu youturmak iin deniz suyu, nehir suyu veya hava ile alan 3. devre soutucu mevcuttur.

1.3.1 NKLEER ENERJ LE ELEKTRK RETM Gnmzde gelimi ve gelimekte olan lkelerin en nemli gereksinimi enerjidir. Her ne kadar tam bir lt olmasa da lkelerin gelimilik dzeyleri, retip tkettikleri enerji ile llr. Baz lkeler rettikleri enerjiyi ok verimli bir ekilde kullanrlarken, bazlar bu konuda o denli baarl olamazlar. Baz lkeler de kendileri kullanmadklar halde ok miktarda enerji hammaddesi retirler. Enerji retim ve tketiminin ok farkl yntemleri olsa da, tm lkelerin ucuz, bol ve temiz enerji kaynaklarna gereksinimleri vardr. Endstrileme ile ba gsteren buhar gc gereksinimi dolaysyla, kmr kullanm byk bir hzla artmtr. Daha sonralar elektrik enerjisinin kullanlmaya balanmas ve iten yanmal motorlarn kullanm alannn genilemesi ile elektrik retiminde kmr ve petrol, ok byk bir hzla artmtr. Sonunda endstri ve ada yaam iin en nemli hammadde, fosil yaktlar olmutur. Fosil yaktlarn kullanm, zm ok zor sorunlar da beraberinde getirmitir. Bu sorunlarn ilki, tkenen hammadde kaynaklardr. Fosil yaktlar milyonlarca ylda olumu, doann bizlere, daha dorusu bizden sonraki nesillere bir armaandr ve sentetik olarak yaplanmalar son derece zordur. ok saydaki petrokimya rnleri spektrumunu inceleyerek petrol ve bazen de kmrn ne denli vazgeilemez birer doa harikas olduklarn rahatlkla alglayabiliriz. Kmr petrol kadar bir kimyasal deere sahip deildir. Kalitesiz kmrlerin yaklmasnn neden olaca sorunlar ortadadr. Fosil yaktlarn ierdii maddelerin byk bir yzdesini karbon ve hidrojen oluturur. lerinde az da olsa kkrt, yanmayan maddeler ve radyoaktif maddeler de bulunur. Petrol, kmre kyasla daha az kirlilie yol aar. Fosil yaktlar yakldnda ortaya doal olarak CO2 ve SO2 gazlarnn yan sra, radyoaktif maddeler ve kl kar. Ortaya kan CO2 gaz sera etkisine, SO2 gaz ise asit yamurlarna neden olur. Sera etkisinin neden olduu atmosfer scakl art yllardr gzlenmektedir. Asit yamurlar bitki rtsne ve canllara zarar verir. ngiltere'de yaklan kmr yznden Finlandiya'nn gllerindeki balklar asit yamuru nedeni ile lmektedirler.

Radyoaktif maddeler, linyit yataklar ikincil uranyum madenleri olarak kabul edilir. Getiimiz gnlerde Yataan'da ba gsteren radyasyon alarmnn nedenlerini kmrn ierdii radyoaktif maddelerde aramak gerekir. Yaklan kmrn be veya onda birlik ksm, kullanm alanlar ok snrl olan ve evreyi kirleten kl olarak atlr. Bu kller, Elbistan linyitlerinde olduu gibi ok uucu olabilirler. Yanma scaklna bal olarak kullanlan havann iinde bulunan azot gaznn yanmas ile oluan NOx gaz, atmosferde ozon ile etkileime girip ozon miktarn azaltr. ten yanmal motorlar ve doal gaz santralleri, ozon tabakasnn delinmesine istemeden katkda bulunmaktadrlar. Kmr dndaki fosil yaktlarn, stratejik nemleri de vardr. Son petrol ambargolarnn dnya ekonomisine yapt etki ve doal gaz boru hattnn getii lkelerin politik antajlar, bilinen birer gerektirler.

Nkleer enerjinin hammaddesi olan uranyumun hi bir endstriyel kullanm alan yoktur. Uranyum doada bol miktarda bulunmaktadr. Son maden aramalar sonucu Avustralya ve Kanada'da byk uranyum yataklar olduu kmtr. Uranyumun fiyat bu nedenler dolaysyla zaman iinde srekli azalmtr. kinci bir nkleer hammadde ise toryumdur ve Trkiye, dnyann en zengin toryum yataklarna sahiptir. Nkleer hammaddenin stoklanabilir olmas, onun petrol gibi ekonomik silah olarak kullanlmasn imkansz klar. UO2'den (uranyum pas) yaplan 1 cm ap ve yksekliindeki seramik yakt lokmalar, st ste 3,5-4 m uzunluundaki ince bir metal zarf iine yerletirilirler. Elde edilen yakt ubuklar, hafif veya ar su ieren dik veya yatk basn tanklar iine yerletirilir. Belirli geometrik dzende ve belirli miktarda bir araya gelen yakt ntronlarn yardm ile fisyon sonucu enerji retmeye balar. Ortaya kan bu ekirdek enerjisi yakt ubuklarn str. Yakt ubuklarnn su veya ar su ile soutulmas ile yksek basn ve scaklkta buhar elde edilir. Buharn bir trbinde geniletilmesi ile tpk dier fosil yaktl santrallerde olduu gibi, s enerjisi mekanik enerjiye,trbinin evirdii jeneratr ile de mekanik enerji elektrik enerjisine dntrlr. Nkleer enerjinin kullanlmaya balamasndan bugne dek geen yaklak elli yl iinde bir ok nkleer reaktr tipi tasarlanm, imal edilmi ve altrlmtr; ancak gnmzde ticari olan nkleer santral tipleri ok az saydadr. Hafif su teknolojisi adn verdiimiz ve bildiimiz normal su ile soutulan reaktrleri kapsayan teknoloji,ve ar su teknolojisi adn verdiimiz hidrojenin bir izotopu olan deteryumdan yaplan ar su ile soutulan reaktrleri kapsayan teknoloji, gnmzde ticari olarak kullanma sunulmaktadr. Yksek scaklkta alan gaz soutmal reaktrler ve sv metal soutmal hzl retken reaktrler ise, gelecekte kullanma girmeye adaydrlar. Nkleer santraller, normal alma dzenlerinde evreyi kirletecek hi bir etki yaratmazlar. Fosil yaktl santrallerin aksine, evreye zararl olan CO2, SO2 ve NOx gazlarn salmazlar ve kl brakmazlar. Fosil yaktl santral yerine bir nkleer santral yaplmas

durumunda, fosil yaktl santralin evreye ataca zararl maddelerin sz konusu olmamas nedeni ile nkleer santrallerin evreyi temizledii de sylenebilir. 1000 MWe gcndeki bir hafif su soutmal nkleer reaktrden ylda yaklak 27 ton (7 m3) kullanlm yakt kar. Bu miktar, ayn kapasitedeki bir kmr santralinin atk miktarna gre arlk olarak 25-300 bin kere, hacim olarak da 70-80 milyon kere daha azdr. Hemen belirtelim ki nkleer santrallerin gndelik atklar fosil-yaktl santrallerin atklarna kyasla yok denecek kadar azdr ve normal almalar srasnda evreye yaydklar radyasyon, nkleer santral civarnda yaayan bir kiinin doal kaynaklardan almakta olduu radyasyonun 100 ile 200'de biri kadardr.

Nkleer enerjinin elektrik retiminde kullanlmaya balamasndan bu yana ticari nkleer reaktrlerin ilemesi sonucu ortaya kan atklar, imdilik santrallerde saklanmakta ve ileri bir tarihte gmlmeyi beklemektedir. Nkleer atklarn tehlikesi, kurun, civa veya arsenik gibi

zehirli atklara kyasla daha azdr. Nkleer atklarn radyoaktivitesi, zamanla durduu yerde azalrken, zehirli atklar evreye atldklar ilk gnk gibi kalrlar. Normal iletme srasnda evreyi hemen hi kirletmeyen nkleer santrallerin en korkulan yn, bir kaza sonrasnda evreyi temizlenemez ekilde kirletme olaslklardr. Nkleer teknolojinin elli yla yakn kullanm sresi iinde iki nemli reaktr kazas olmutur. Bu iki kaza birbirinin ok benzeri olmasna ramen sonular ve evreye etkileri birbirinden son derece farkldr. Gvenlik felsefesi nemsenen lkelerin tasarmlarndan biri olan Three Miles Island reaktrnde, tahmin edilen en byk kaza gereklemi; fakat reaktr alanlar dahil hi kimse, ngrlen miktarlardan fazla radyoaktiviteye maruz kalmamtr. ok pahal bir deney olarak kabul edilebilecek bu kaza sonunda nkleer reaktr gvenlii snavdan gemi ve baarl olmutur. Dier taraftan nkleer gvenlik felsefesine nem vermeyen, iyi tasarlanmam bir nkleer reaktrn iyi iletilmemesinin sonularnn ne denli ac olduunun kant da ernobil kazasdr. Bu kaza, nkleer teknolojiden kaan lkelerin bile, istemedikleri halde nkleer kazalarn zararlarna katlanmak zorunda olduklarnn da bir gstergesidir. Nkleer reaktrlerin maliyetinin yksek olmas, baz lkelerin nkleer enerjiden uzak kalmalarnn baka bir nedenidir. Bir g santralinden elde edilen elektriin maliyeti, temel olarak o santralin inaat ve elektrik retir hale gelmesi iin, yaplmas gereken yatrm maliyetini, mr boyunca santralin verimli almasn salamaya ynelik iletme ve bakm giderlerini ve elektriin retiminde kullanlan yaktn temini iin gerekli yakt maliyetini ierir. Bir santraln ekonomik olmas iin retilen elektriin satlmas sonucu elde edilen gelirin, en azndan maliyetini karlamas ve ayrca dier elektrik retimi seeneklerine gre daha ucuz olmas gerekir. Elektrik maliyetine etki eden harcamalar deiik zaman dilimlerinde yaplmakta; oysa elektrik retimi santralin mr boyunca gereklemektedir. Enflasyonun olmad sabit bir para birimi ile, bir santralin tm mr boyunca yaplan harcamalarn bugnk deerinin o santralde retilen elektriin bugnk deerine oran, bize ortalama bir elektrik maliyeti verecektir. Elektrik reticisi, rettii elektriin fiyatn bu ortalama maliyete eit olarak seerse, yapt tm harcamalar, parann bugnk deeri gz nne alnarak karlayabilecektir. Bu maliyet, yaklak olarak ayn koullarda alan sistemlerin karlatrlmasn da olas klar. Nkleer santraller genel olarak ilk yatrm maliyetleri yksek, yakt ve iletme giderleri dk santrallerdir. Yatrm maliyetleri ise, elektrik maliyetinin yarsndan fazlasna denk gelmektedir. Bir santral inaatnn balangc ile devreye girmesi arasnda tipik olarak alt ila sekiz yl civarnda bir sre gemesi gerekmektedir. Nkleer santrallerden elde edilen elektriin maliyetinin azaltlmasnda en nemli iki etmen, inaat sresinin gerekli standartlara uyularak azaltlmas ve ilk yatrm maliyetinin drlmesidir.

Yakt giderleri reaktr tipine gre deimektedir. Baz reaktrler zenginletirilmi yakt kullanmakta; bazlar ise doal uranyuma dayal yaktlar kullanmaktadr. Zenginletirme, yakt maliyetini artrr. Ayrca kullanlm yaktlarn ne ekilde depolanaca ve bunun tahmin edilen maliyeti de, yakt maliyetini etkileyecektir. Fakat genel olarak yakt giderlerinin toplam maliyet ierisindeki pay az olduu iin, bu etki o kadar byk deildir. Yakt giderlerinin toplam maliyet ierisindeki paynn dk olmas nedeniyle gelecekte uranyum fiyatlarnda veya zenginletirme fiyatlarnda olabilecek deiiklerden retilen elektriin maliyeti pek etkilenmeyecektir. Yani bir nkleer santral bir kez kurulduktan sonra rettii elektriin maliyeti yaklak olarak sabit kalabilir. Toplam yakt gideri ise reaktrde retilen toplam enerji ile orantl olacaktr. letme ve bakm giderleri doal olarak reaktrden reaktre deimektedir, ayrca reaktrn iletildii lkenin koullar da etkili olmaktadr. Elektriin maliyeti, toplam harcamalarn bugnk deerinin retilen enerjinin bugnk deerine orandr. Bir nkleer santralde iletme ve yakt giderleri dk olduu iin, o santral ne kadar ok alrsa retilen enerjinin maliyeti de o kadar decektir. Bir santraln yk faktr, belirli bir zamanda rettii enerjinin ayn zaman diliminde, tam kapasitede alarak retecei enerjiye orandr. Dolaysyla nkleer santraller, byk yk faktrleri ile altklarnda daha ucuz elektrik reteceklerdir. Santralin ekonomik mr tamamlandktan sonra sklmesi iin gerekli yatrm, genel olarak ilk yatrm maliyetlerinin ierisinde pay ayrlarak gz nne alnr. Sklme iin gerekli maliyetin toplam elektrik maliyeti iersindeki pay %1 civarndadr. 1000 MWe gcnde bir nkleer santraln ekonomik mrnn sonunda sklmesi iin yaklak 100 milyon dolar civarnda bir kaynak gerekmektedir. Bu kaynak, miktar olarak ok byk olmasna karn, bir nkleer santralin bir ylda rettii elektrii satarak elde edecei gelirden daha azdr. u ana kadar sz ettiimiz maliyetler, belirli bir reaktr tipi ve alma koullar gz nne alndnda dorudan tahmin edilebilen maliyetlerdir. Aslnda bunlara ek olarak, gerek maliyetin nitelii gerekse de veri yokluundan dolay tahmin edilmesi olduka zor olan maliyet bileenleri vardr. Byk bir kazann maliyeti bunlara bir rnektir. Gerekleme olasl her yz bin reaktr yl ileyite bir olan kazann etkilerinin getirdii maliyet, 200 milyar dolar civarnda ise , reaktr bana bu maliyet ylda 2 milyon dolar civarndadr. Yani dk olasla sahip byle bir kazann getirdii bir yllk mali risk, elektrik maliyetinin %1'i kadar olmaktadr. Three Mile Island kazasnn yol at d etkilerin maliyetinin 26 milyon dolar, ernobil kazasnn toplam maliyetinin ise 14 milyar dolar dolaynda olduu tahmin edilmektedir.

Alternatif Enerji Kaynaklar

Klasik enerji kaynaklarna alternatif olarak sunulan kaynaklardr. Gne, rzgr, hidrojen, hidroelektrik ve jeotermal kaynaklar buna rnektir. Doada srekli var olan faktrlere dayal olan bu kaynaklarn en nemli zellii ise yenilenebilir olmalar ve doaya zarar vermemeleridir.

Gne Enerjisi

Gne enerjisi' gne ndan enerji elde edilmesine dayal teknolojidir. Gnein yayd ve dnyamza da ulaan enerji, gnein ekirdeinde yer alan fzyon sreci ile aa kan ma enerjisidir, gneteki hidrojen gaznn helyuma dnmesi eklindeki fzyon srecinden kaynaklanr. Dnya atmosferinin dnda gne nmnn iddeti, aa yukar sabit ve 1370 W/m deerindedir, ancak yeryznde 0-1100 W/m2 deerleri arasnda deiim gsterir. Bu enerjinin dnyaya gelen kk bir blm dahi, insanln mevcut enerji tketiminden kat kat fazladr. Gne enerjisinden yararlanma konusundaki almalar zellikle 1970'lerden sonra hz kazanm, gne enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakmndan dme gstermi, gne enerjisi evresel olarak temiz bir enerji kayna olarak kendini kabul ettirmitir. Dnyada yararlanlan ene eski enerji kayna gne enerjisidir. Gne enerjisinin de dier enerjiler gibi kullanm sorunlar ve koullar vardr. Gne enerjisi her tketim modelinde kolaylkla kullanlamaz. Her tketim dalnda kullanlabilmesi iin bu sorunlarnn tketim modellerine gre zlmesi gerekmektedir. Gne enerjisinin depolanmas ya da dier enerjilere dnebilmesi, sl, mekanik, kimyasal ve elektrik yntemlerle olur. Gne enerjisinin, diere enerjilere evriminde kullanlan evrimler; Gne enerjisinden dorudan s enerjisi Gne enerjisinden dorudan elektrik enerjisi Gne enerjisinden hidrojen enerjisi elde edilmesi olarak sralanabilir. Ekoloji bilimi asndan temel enerji gne enerjisidir. Fosil yaktlar dahil, rzgr gc, hidrolik enerji, biyogaz, alkol, deniz, termik, dalga gibi tm enerji kaynaklar gne enerjisinin trevleridir. Fosil yaktlar ve eitli sorunlar yaratan nkleer enerji gemi dnemin enerji kaynaklardr denilebilir. Buna karlk gne ve trevleri gelecein enerji kaynaklardr. Gnlk gne enerjisinden yararlanlmas, dnyada gnlk 300 trilyon ton kmr yaklmasna edeerdir. Baka bir hesaplamayla dnyamza bir ylda den gne enerjisi, dnyadaki karlabilir fosil yakt kaynaklar rezervlerinin tamamndan elde edilecek enerjin yaklak 1520 katna edeerdir.

lkemiz gne enerjisi asndan dier lkelere nazaran daha ansldr. Trkiye den gne enerjisi miktar tm Avrupa lkelerine den enerjinin toplamna eittir. Devlet Meteoroloji leri Genel Mdrlnde (DM) mevcut bulunan 1966-1982 yllarnda llen gnelenme sresi ve nm iddeti verilerinden yararlanarak EE tarafndan yaplan almaya gre Trkiye'nin ortalama yllk toplam gnelenme sresi 2640 saat (gnlk toplam 7,2 saat), ortalama toplam nm iddeti 1311 kWh/m-yl (gnlk toplam 3,6 kWh/m) olduu tespit edilmitir.eitli kaynaklara gre lkemizin ylda alm olduu gne enerjisi ; bilinen kmr rezervimizin 32, bilinen petrol rezervimizin 2200 katdr.

Gne enerjisi sistemleri uygulamalarna rnekler aada verilmitir.

ekil Dzlemsel gne kolektr

a) st rt (effaf rt = Saydam rt) : Isl kayplar nlemek ve toplaycy yamur, kar ve tozdan korumak iin kullanlr. st rt, malzeme olarak cam ya da plastik olabilir. Cam rtler tek veya ift caml olabilir. Genellikle 3 ve 4 mm kalnlndaki pencere camlar kullanlr. b) Toplayc Plaka ve Borular : Toplayc plaka demir, bakr, aluminyum veya plastik sa ve borulardan oluur. Isya dayankl mat siyah boya ile boyanr. c) Yaltm (zolasyon) : Toplaycnn arkadan ve yandan sl kayplarn nlemek iin cam yn ya da benzeri yaltm malzemesi kullanlr. Toplayc plaka altna konulan cam ynnn 7 cm den; yanlara konulan cam ynlerinin de 2 cm den az olmamams gerekir. d) Muhafaza (asi = Kasa) : Yukarda ifade edilen paralar d etkenlere dayankl bir sa ya da plastik bir kasa ierisinde toplanarak gneli su stcsn oluturur. Muhafaza yanlardan profilden, altta da genellikle 1 mm kalnlndaki galvanizli satan oluur.

Dz yzeyli bir gne kollektrnn toplayabilecei enerji (Ekd); kollektre gelen gne nm iddetine (intensitesine) (I), kollektrn yzey alanna (A), gnelenme sresine (t), gne nmnn kollektrn saydam rtsnden ieriye girebilme oranna (i) ve sourucu plakada sourulma oranna (s) bal olarak, farkl birimlere gre, aadaki eitliklerle bulunabilir:

) E kd( kWh) = I kW m2 A m2 t( saat i s

(

) ( )

ekil Bir konutta dzlemsel gne enerjisi kolektrnn su stmak amacyla kullanm

ekil lkemizin blgelere gre Gne enerjisi potansiyeli.

Yl

Gne Enerjisinden Is retimi (bin TEP )

1998 1999 2000 2001 2004 2007

210 236 262 290 375 420 (TEP: 1 ton petrol enerjisine denk enerji)

Istc panel kullanm: 12 milyon m Istc panel retim kapasitesi: ylda 750 bin m (bir ksm da satlyor) Kaynak: EE

Gne pilleri

Gnmz elektronik rnlerinde kullanlan transistrler, dorultucu diyotlar gibi gne pilleri de, yar-iletken maddelerden yaplrlar. Yar-iletken zellik gsteren birok madde arasnda gne pili yapmak iin en elverili olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellr gibi maddelerdir.

Yar-iletken maddelerin gne pili olarak kullanlabilmeleri iin n ya da p tipi katklanmalar gereklidir. Katklama, saf yariletken eriyik ierisine istenilen katk maddelerinin kontroll olarak eklenmesiyle yaplr. Elde edilen yar-iletkenin n ya da p tipi olmas katk maddesine baldr. En yaygn gne pili maddesi olarak kullanlan silisyumdan n tipi silisyum elde etmek iin silisyum eriyiine periyodik cetvelin 5. grubundan bir element, rnein fosfor eklenir. Silisyum'un d yrngesinde 4, fosforun d yrngesinde 5 elektron olduu iin, fosforun fazla olan tek elektronu kristal yapya bir elektron verir. Bu nedenle V. grup elementlerine "verici" ya da "n tipi" katk maddesi denir.

P tipi silisyum elde etmek iin ise, eriyie 3. gruptan bir element (alminyum, indiyum, bor gibi) eklenir. Bu elementlerin son yrngesinde 3 elektron olduu iin kristalde bir elektron eksiklii oluur, bu elektron yokluuna hol ya da boluk denir ve pozitif yk tad varsaylr. Bu tr maddelere de "p tipi" ya da "alc" katk maddeleri denir.

P ya da n tipi ana malzemenin ierisine gerekli katk maddelerinin katlmas ile yariletken eklemler oluturulur. N tipi yariletkende elektronlar, p tipi yariletkende holler ounluk taycsdr. P ve n tipi yariletkenler biraraya gelmeden nce, her iki madde de elektriksel bakmdan ntrdr. Yani p tipinde negatif enerji seviyeleri ile hol saylar eit, n tipinde pozitif enerji seviyeleri ile elektron saylar eittir. PN eklem olutuunda, n tipindeki ounluk taycs olan elektronlar, p tipine doru akm olutururlar. Bu olay her iki tarafta da yk dengesi oluana kadar devam eder. PN tipi maddenin ara yzeyinde, yani eklem blgesinde, P blgesi tarafnda negatif, N blgesi tarafnda pozitif yk birikir. Bu eklem blgesine "gei blgesi" ya da "ykten arndrlm blge" denir. Bu blgede oluan elektrik alan "yapsal elektrik alan" olarak adlandrlr. Yariletken eklemin gne pili olarak

almas iin eklem blgesinde fotovoltaik dnmn salanmas gerekir. Bu dnm iki aamada olur, ilk olarak, eklem blgesine k drlerek elektron-hol iftleri oluturulur, ikinci olarak ise, bunlar blgedeki elektrik alan yardmyla birbirlerinden ayrlr

Birinci nesil gne pilleri Silisyum tabanl (tek kristal) Tek eklemli Geni alanl Verim %20nin altnda Ticari piyasann %86sna hakim

kinci nesil gne pilleri nce film teknolojisi Taban kafes yapsna uyumlu Uzay/uydu uygulamalarnda yaygn

Laboratuar artlarnda %28-30 verim Pahal

Yeryz uygulamalarnda

Laboratuar artlarnda %7-10 verim Ucuz

kinci nesil piller (devam) Silisyum malzeme Amorf silisyum ok kristalli sislisyum Mikro kristalli sislisyum

Kadmiyum Tellrid Bakr ndiyum Selenid GaAs tabanl (%37 verim amalanyor) Esnek tabanlara ince film yap

nc nesil gne pilleri ok eklemli Kuantum noktas Karbon nano boru Nanokristal yap Elektrokimyasal yap Organik yap

Laboratuar artlarnda %45 verim hedefleniyor

alma ilkesi,

Yariletkenler, bir yasak enerji aral tarafndan ayrlan iki enerji bandndan oluur. Bu bandlar valans band ve iletkenlik band adn alrlar. Bu yasak enerji aralna eit veya daha byk enerjili bir foton, yariletken tarafndan sourulduu zaman, enerjisini valans banddaki bir elektrona vererek, elektronun iletkenlik bandna kmasn salar. Bylece, elektron-hol ifti oluur. Bu olay, pn eklem gne pilinin ara yzeyinde meydana gelmi ise elektron-hol iftleri buradaki elektrik alan tarafndan birbirlerinden ayrlr. Bu ekilde gne pili, elektronlar n blgesine, holleri de p blgesine iten bir pompa gibi alr. Birbirlerinden ayrlan elektron-hol iftleri, gne pilinin ularnda yararl bir g k olutururlar. Bu sre yeniden bir fotonun pil yzeyine arpmasyla ayn ekilde devam eder. Yariletkenin i ksmlarnda da, gelen fotonlar tarafndan elektron-hol iftleri oluturulmaktadr. Fakat gerekli elektrik alan olmad iin tekrar birleerek kaybolmaktadrlar.

ekil Gne pili sistemi

Rzgr Enerjisi

1. Rzgr Enerjisi Trbinlerinin Tanm

Tahrik edilen ksm dnme hareketi yapan ve bir akkanda bulunan enerjiyi milinde mekanik enerjiye dntren makinalara trbin denir. Trbinler, en genel halde; buhar, gaz, su ve rzgr trbinleri olarak drt grupta ncelenir. Rzgr trbinleri ile ilgili tanmlar, deiik kaynaklarda birbirleriyle elimektedir. Bu konudaki en genel tanmlama aadaki gibidir: Pervane kanatlar, pervane gbei ve pervane miline rotor veya trbin denilir. Pervane mili dili kutusuna baldr. Dili kutusunu jeneratre balayan mile de, jeneratr mili denir. Bunlarn tm kule tarafndan tanr. Kule ile yer balants da temel araclyla salanr. Tm bu elemanlara, en genel halde rzgr enerjisi tesisi ad verilir. Bu geree ramen, yerli ve yabanc literatrde, rzgr enerjisi tesisi yerine, rzgr trbini denmesi alkanlk olmutur.

2. Rzgr Enerjisi Trbinlerinin Snflandrlmas

Rzgr trbinleri, diren, kaldrma ve ykselen hava kuvvetinden yararlanmalarna gre, pervane ekseninin yatay ya da dey olmasna gre snflandrlabilirler.

2.1 Rzgrn Kuvvetinden Yararlanma ekline Gre Snflandrlmas

2.1.1 Rzgrn Diren Kuvvetinden Yararlanlan Trbinler Diren kuvvetinden yararlanan trbinlerde, rzgra kar bir dzey tutulur ve rzgr basncndan dnme hareketi oluur rnek olarak; kepe tipi anenometreler, Fars ark ve Savonius trbini gsterilebilir. Diren kuvvetinden yararlanan trbinler, pistonlu pompalar ile su pompalanmas gibi yksek moment gereken yerlerde kullanlr ve elektrik retimi gibi yksek g gereken alanlarda kullanlmazlar.

Aadaki ekilde helisel Savonius trbinin resmi verilmitir.

ekil. Helisel Savonius trbinin resimleri.

2.1.2 Rzgrn Kaldrma Kuvvetinden Yararlanlan Trbinler

Kaldrma kuvvetinden yararlanan trbinlerde rzgr; yzeye belli bir ayla gelir ve yzeye etkiyen hava hznn dorultusuna dik olarak oluan kaldrma kuvveti, dnme hareketine dnr. Yzey ncesinde yksek basn, yzey arkasnda ise alak basn olumaktadr. rnek olarak, dey eksenli Darrius trbini ve kanatl yatay eksenli rzgr trbinleri gsterilebilir. Rzgr trbinleri, nominal glerine gre de 5 kW'a kadar kk gl, 5 kW n stnde ise byk gl rzgr trbinleri olarak snflandrlr. Aadaki ekillerde Darrius trbinlerinin ve kanatl yatay eksenli rzgar trbinlerinin resimleri verilmitir.

ekil. Darrius trbinleri.

ekil. Kanatl yatay eksenli rzgr trbinleri.

2.1.3 Ykselen Hava Akml Rzgr Trbinleri

Ykselen hava akml rzgr trbinleri, hava hareketindeki kinetik enerjiden yararlanan trbinlerdir. Enerji dntrcs ykselen hava akml rzgr trbinleri (gne enerjisi konveksiyon bacas), gne nlan enerjisi tarafndan stlan havann ykselmesi ve ykselen havadaki kinetik enerjinin de rzgr trbinini tahrik etmesi prensibine gre alr. Istlarak ykselmesi istenen hava, sten cam veya plastik malzemeden yaplm geirgen bir at ile rtldr ve bu atnn ortasnda yer alan betonarme bacada ykselir.

Ykselen hava akml rzgr trbinlerinde elde edilen g; kolektr verimi, kolektr enine kesit alan, havann sabit basnta zgl s kapasitesi, d ortam scakl, gne sabiti ve bacann yksekliine baldr Buradaki baca ykseklii arttka, elde edilen g de artmaktadr Bu baca, alttan ankastre mesnet sten serbest bir ubuk olarak idealletirilmektedir. Baca boyu, yapm ve montajndaki teknik kstlar gibi; burkulma problemi ile de snflandrlmaktadr. Ykselen hava akml rzgr trbinleri ile ilgili teorik ve deneysel aratrmalar devam etmektedir. Bu sistemlerin bir dier ad ise gne bacalardr.

ekil. Ykselen hava akml rzgr trbinleri

2.2 Pervane Ekseninin Konumuna Gre Snflandrlmas Yatay Eksenli Trbinler Dnme eksenleri rzgr ynne paralel ve kanatlar rzgr ynne diktir. Ticari trbinler genellikle yatay eksenlidir Rotor, rzgr en iyi alacak ekilde dner bir tabla zerine yerletirilmitir. Yatay eksenli trbinlerin ou rzgr nden alacak ekilde tasarlanr. Rzgr arkadan alan trbinlerin ise, yaygn bir kullanm alanlar yoktur.

Yatay eksenli kanatl rzgr trbinlerinden daha fazla enerji alabilmek iin, tarih boyunca neriler yaplmtr. Bunlardan birisi, iki pervanenin arka arkaya yerletirilerek, ayn jeneratr milimin dndrlmesidir. Arkadaki pervaneye, ndeki pervaneye gelen rzgr hznn optimum durumda ancak te biri geleceinden, bu neri verimli olmamtr. Pervanenin nne bir nozul yerletirilerek, rzgr hznn arttrlmas nerisi de, hava debisinin kk kesit tarafndan belirlenmesi ve rzgr ynne ters hava sirklasyonu oluturmas nedeniyle, bekleneni verememitir. Rzgr trbini pervanesinin bir difzr iine

yerletirilmesi sonucunda, rzgr ynnde hava sirklasyonu olumas ve bunun da hava hzn arttrmas nedeniyle, serbest pervaneye nazaran 3,5 kat daha fazla enerji elde edilmitir Fakat, bunun iin difizr boyunun pervane apnn 2-3 kat olmas gerekmektedir. Difizrn arl, hem ek bir yktr, hem pervane dzleminin rzgr hzna dik konuma getirilmesi daha zor olmaktadr. Bu gibi nedenlerle, difizrden elde edilen ek kazan, sistemin serbest pervaneye gre daha ekonomik olmas iin yeterli olmamaktadr.

ekil. Difzr iine yerletirilmi yatay eksenli rzgr trbini.

Bu trbinleri avantajlar, Deitirilebilir kanatk as Yerden daha yksek olmas nedeni ile daha yksek rzgr hzlar ile almas. Yksek verim Hcum asnn kararll

Dezavantajlar, Yksek kule ve geni kanatklar sebebiyle nakliye ve kurulum sorunlar Ana bileenlerin kule zirvesinde olmas Yksek grnrlk Yalpa kontrolnn gereklilii

Dey Eksenli Trbinler Bu trbinlerin dnme eksenleri dey ve rzgra diktir. Kanat kirileri dnme eksenine dik olacak ekilde yerletirilmitir. Dey eksenli trbinlerde, kanatlarn ibkey ve dbkey yzeyleri arasndaki ekme kuvveti fark nedeniyle dnme hareketi oluur. Ayn ilke Savonius

rotorlarda daha zel bir ekilde kullanlr. Bu rotorda g katsays 0,15'den daha azdr. Bu nedenle g retiminde tercih edilmezler

Bu trbinleri avantajlar, Yatay eksenli trbinlere kyasla daha kk mesnet yaps gereksinimi Yalpa kontrol gerekmez Jeneratr bileenlerinin yere sabitlenmesi Yatay eksenli trbinlere gre daha az grlt Yerel corafyadan ve yaplanmadan kaynaklanan daha yksek rzgar hzlarn alabilme potansiyeli Dezavantajlar, Periyodik deiken rzgr ykleri nedeniyle trbin milinde daha muhtemel yorulma hasar olumas Daha kk boyutlar sebebiyle daha dk rzgr hzlar

Eik Eksenli Trbinler Dnme eksenleri, deyle rzgr ynnde bir a yapan trbinlerdir. Ayrca, kanatlar ve dnme ekseni arasnda da belirli bir a bulunmaktadr. Yaygn bir kullanm alan yoktur.

3. Modern Yatay Eksenli Rzgr Trbinlerinin Ana Elemanlar Yer konumuna gre, rotoru yatay eksende alan yatay eksenli rzgr trbinleri, daha geleneksel ve daha modern bir kullanm sunarlar. Modern yatay eksenli kanatl rzgr trbinlerini oluturan ana elemanlar ile ilgili, alt balklarda ksa bilgiler verilmektedir.

ekil. Yatay rzgr trbini kesit grnm.

ekil. Yatay rzgr trbini kesiti fotoraf.

ekil. Hibrid yatay rzgr trbini kesiti fotoraf.

ekil. Hibrid yatay rzgr trbinin almas.

Bir rzgr trbinin rettii gcn rzgr hzna gre deiimi ve g reglasyonu mant aadaki ekilde gsterilmitir.

5 m/s

15 m/s

ekil. Rzgr hzna gre eksenel rzgr trbinin rettii g ve g reglasyonu.

G (MW)

Rzgr hz belli bir seviyeye ulancaya kadar rzgr trbini kanatklar dnmez. Belirli bir rzgr hzndan sonra balayan g retimi, parabolik olarak artarak devam eder. Rzgr hznn ar ykselmesi ile trbinin tehlikeli devirlere kmasn engellemek iin g reglasyonu yaplr. Jeneratre uygulanan elektriksel alan arttrlr, kanatklarn eim as deitirilir, 25 m/s yalpa kontrol yaplr ve gerektiinde trbin mili mekaniksel olarak frenlenerek, trbin devrinin Rzgr hz (m/s) tehlikeli snrlara kmas engellenir. Buna g reglasyonu denir. Eer ak hz 25 m/s gibi kritik bir deere ularsa (frtnal hava) ve g reglasyonu ile trbin devri kontrol edilemez ise trbin milinin dnmesi mekaniksel olarak engellenir.

3.1 Kule Kule malzemesi, genelde elik veya betondur. Modern rzgr trbinleri, halka enine kesitli kulelere sahiptir Kule ykseklii, yksekteki daha rzgr hzlarndan yararlanmann getirii ile boya bal art gsteren kule maliyeti arasndaki optimum zmle belirlenir. Kule boyutlandrlmasndaki bir dier parametre de, eilme doal frekans, kule malzemesi ve dolaysyla maliyeti nemli lde etkilemektedir. Rzgr trbinlerinin tm imalat giderlerinin % 11-20' si kule imalatna aittir. 3.2 Trbin Pervanesi Rzgr trbinlerinin pervaneleri; alminyum, titan, elik, elyaf ile glendirilmi plastik (cam elyaf, karbon elyaf ve aramid elyaf) ve aatan imal edilmektedir. Modern rzgr trbinlerinin kanatlarnn hemen hemen tamam, cam elyaf ile glendirilmi polyester veya

epoksi gibi, cam elyafiyla plastikten retilirler. elikten retilen kanatlarn eilmeye dayanm ok iyidir. Fakat, yorulma dayanmlar ve korozyon sorunu yaratmaktadr. Alminyum kanatlar, elie gre daha hafiftir, yorulma dayanmlar daha iyidir ve korozyona daha dayankldr. Alminyum malzemenin zayf noktalan; kabuk eklindeki malzemenin burkulmas, imalat tekniinin zorluu ve pahal olmasdr. Cam elyafnn kopma mukavemeti, 420 N/nm2 ile St 52 eliinin kopma mukavemeti 520 N/nm2'ye yakndr. Karbon elyaf le glendirilmi epoksi plastik malzemenin kopma mukavemeti ise, 550 N/nm2 ile elikten daha iyidir. Cam elyafi ile glendirilmi epoksi plastik malzemenin ana sorunu, elastisite modlnn 15 kN/nm2 ile elie nazaran (210 kN/nm2 ) ok dk olmasdr. Bu nedenle, ok uzun kanatlarda cam elyafi yerine, elastisite modl 44 kN/nm2 olan karbon elyaf ile glendirilmi epoksi plastik malzeme kullanlr. Fakat, bu malzemede pahaldr.

3.3 Dili Kutusu Pervane muindeki enerji, jeneratre bir dili sistemi ile (rnein, evrim oran; 1:15 ) aktarlr. Dili sistemi, pervane milinin devir saysn jeneratrn gerek duyduu devir saysna karr. rnein Nortex Firmas tarafinda retilen N 54 adl, 1000 kW nominal gl rzgr trbinlerinde dili kutusunun evrim oran l:70'dir. Bu trbinlerin jeneratrlerinde, rzgr hzna gre otomatik olarak devreye giren 6 ve 4 kutup sz konusudur. 6 kutbun devrede olmas durumunda, pervane rotorunun dakikadaki devir says 14, jeneratr milinin dakikadaki devir says 1000 ve trbin gc 200 kW olurken; 4 kutbun devrede olmas durumunda, pervane rotorunun dakikadaki devir says 22, jeneratr milinin dakikadaki devir says 1500 ve trbin gc 1000 kW olmaktadr.

ekil. Dili kutusu. 3.4 Jeneratr Rzgr enerjisi tesislerinde kullanlan jeneratrler, alternatif akm veya doru akm jeneratrleri olabilir. Burada elde edilen elektrik akm, yetersiz kalitede alternatif akm veya doru akm bile olsa, eitli g elektronii dzenekleriyle ebekeye uygun hala getirilebilir.

Doru akm jeneratrleri, byk gl rzgr enerjisi tesislerinde tercih edilmemektedir. Bunun nedeni, sk bakm gereksinimi ve alternatif akm jeneratrlerine gre daha pahal olmasdr. Doru akm jeneratrleri, gnmzde sadece kk gl rzgr enerji tesislerinde aklere enerji depolamak iin kullanlr. Direkt ebekeye balant sistemlerinde; alternatif akm jeneratrlerini oluturan asenkron veya senkron jeneratrlerin millerinin devir says:

Nsenkron = 60.f/p (d/d)

balants ile verilir. Burada f Hertz biriminde elektrik ebekesi frekans, p ift kutup says ve n dakikada devir saysdr Dilideki kayplar ve grltnn nlenmesi amacyla, ok kutuplu jeneratr olan dili kutusuz trbinler de kullanlmaktadr. Bu bantdan da anlalabilecei gibi, jeneratrn kutup says arttka, 50 Hz'lik elektrik ebekesi frekansna uygun akm iin gereken jeneratr mili devir says da azalmaktadr. Bu nedenle, yksek kutup sayl jeneratrlerde dili kutusuna gerek kalmamaktadr.

Germiyan da otoprodktr sistemi ile kurulan, Alman Firmas Enercon tarafndan retilen E-40 adl dili kutusuz rzgr trbinleri, 84 kutupludurlar ve pervane milinin dakikada 38 devir yapmas durumunda 500 kW'hk nominal gce ulamaktadr. ebeke balantl alternatif akm jeneratrlerinde, sadece ebeke frekansn salayan devir saysnda elektrik enerjisi retebilmektedir. Bu da, rzgr trbininden rnein sadece 8 m/s iin optimum yararlanmak demektir. Bu nedenle, rzgr trbinlerinin bazlarnda, dk ve yksek rzgr hzlar iin iki ayr jeneratr kullanlmaktadr.

4 Rzgr Trbinlerinin ebeke Balant Yntemleri 4.1 Rzgr Trbinlerinin ebekeye Balants 4.1.1 Genel kstlamalar Rzgr enerjisi ok kesintili bir enerji kaynadr. Bu rzgr enerjisini, hibir snrlamaya tabi tutmadan elektrik enerjisine evirerek ebekeye veren bir rzgr konvektrnn de ok kesintili bir elektrik enerjisi retmesi kanlmaz. Kesintili yk eken tesislerin elektrik ebekesindeki olumsuz etkileri ok eskiden beri bilinmektedir. Bu nedenle kesintili retim yapan bir rzgr konvektrnn de ebekeye yapt olumsuz etkileri snrlamak iin, dier lkelerde olduu gibi lkemizde de snrlamalar getirilmitir.

Rzgr trbinlerinin ebekeye yapt olumsuz etki, ebekeye balant noktasndaki ksa devre gcne baldr. Bugn gnmzde tesis edilecek bir rzgr santralinin kurulu gc, balant noktasndaki minimum ksa devre gcnn yzde bei ile snrldr. ( Bu g bir veya daha fazla rzgr santrali arasnda paylalabilir) Ancak rzgr konvektrleri son 5-10 ylda byk bir gelime gstermitir. Bugn kullanlan modern rzgr trbinlerinde, rzgr enerjisi, olduu gibi elektrik enerjisine evrilerek ebekeye verilmeden nce eitli kademelerden gemektedir Trbinlerin ilk devreye ektii akm snflandrlarak, ebekeye etkisi azaltlmaktadr. Rzgr hzna gre retimi sabit tutmak amacyla kanat alan srekli deitirilmektedir. Bir ksm rzgr trbinleri ise, ani gelen rzgr darbeleri ile retim yapmadan dn hzn arttrmakta, bu ekilde rzgr darbesinin elektrik darbesi olarak ebekeye aktarlmasn nispeten engellemektedir Dier yandan bugn gelitirilen ou rzgr trbinlerinde, trbinlerin gerilim seviyesini, ebekenin mevcut geriliminden daha yksek veya daha dk tutmak suretiyle ebekenin gerilim regulasyonuna katkda bulunmak da mmkn olmaktadr. lkemizde elektrik sisteminin zelletirilmesi planlanmaktadr. Bilindii kadan ile bu planlamaya gre, datm sistemi ve santralarn iletmesi zel sektre devredilecek, planlama ve enterkonnekte ebekenin iletilmesi ise TEA'n uhdesinde kalacaktr. Enerji retiminde rzgrdan yzde onu amalayan Avrupa lkelerindeki yk tevzi

merkezlerinde kullanlan yazlmlarn, TEA tarafindan gelitirilip iletilecek yk tevzi merkezlerinde de kullanlmasyla, rzgr santrallannn sistem zerindeki etkileri ngrlp, tesisine getirilen kstlamalar bir lde azaltlabilir.

4.1.2 Rzgr Trbinlerinin Datm ebekesine Balants Datm gerilimi seviyesinde ebekeye balanmas planlanan bir rzgr santral, dier enerji santralleri veya otoprodktr santrallerde olduu gibi, ancak bamsz bir enerji nakil hatt ile bir datm merkezine veya TEA trafo merkezine balanabilir. Sistem emniyeti ve can gvenlii asndan datm hatlarna saplama girmelerine msaade edilmemektedir. lkemizin elektrik datm ebekesi genelde 34,5 kV ve daha dk gerilim seviyesindedir. Rzgrn bol olduu ky blgelerimizde trafo merkezlerinin gleri 25-50 MW olduu, bu blgedeki iletim sistemimizin genelde radyal olduu ve minimum sistem empedans gz nne alnrsa, ksa devre gleri 200-300 MWA ile snrl kalmaktadr. Bu durumda datm ebekelerine balanacak rzgr santrallerinin gc azami 15 MW civarnda olmaktadr. Rzgr trbinleri ou gelimi lkelerde basit sigortal ayrclar ve her bir trbin iin trafo ile ebekeye balanmakta ve banda eleman bulunmadan iletilmektedir. Personelsiz iledikleri

iin trbinin her trl ebeke olayna ve trbin arzalarna kar koruyan bilgisayarl bir kontrol sistemi iermekte, ok nadir olarak meydana gelen arzalarda trbin kontrol sistemi tarafndan sinyal yollanmakta ve uzaktan mdahale ile teknisyen yollanarak arza giderilmektedir. lkemizde ise, trafolar, trbinleri ve balant kablolarn korumak iin kesici ve ayrc gibi ilave tehizat ve kablo arzalarna kar ring sisteminin kullanlmas art koulmakta, mkerrer saylabilecek bu tehizat ise santral maliyetlerini arttrmaktadr.

4.1.3 Rzgr Trbinleri letim ebekesine Balants letim ebekesine bir rzgr santrali, ya en yakn TEA trafo merkezine ekilecek bir iletim hatt ile, ya da en yakn iletim hattna girdi kt yaparak ebekeye balanabilir. letim ebekemizin gerilim seviyesi 154 veya 300 kW dur. Bu gerilimdeki trafo merkezlerimizin ksa devre gleri 300-400 MWA dan balamakta, 10000 MWA ya kadar kabilmektedir. Bu nedenle byk gte rzgr santrali tesis etmek isteyenler ancak iletim ebekesine balanabilecektir. Datm sistemine balanacak bir rzgr iftliindeki elektrik balantlarnn gerilim seviyesi, tercihen balanacak trafo merkezinin gerilim seviyesi olarak seilmektedir. Bu durumda santral kna ilave bir ykseltici (veya drc) trafo tesis maliyeti olmayacaktr. letim ebekesine balanacak rzgr santralinde ise gerilim seviyesi olarak en ekonomik datm gerilim seviyesi seilir. Bu durumda, santral knda kullanlacak ykseltici trafonun, lkemizde kullanlan standartlardan farkl olmas durumunda, yedekleme sorunu ortaya kabilir. Rzgr, santrallerinin retim ebekesine balanmas dier bir ekil ise, ksa devre gcnn olduka yksek olduu bir 380 kW merkeze balanmaldr. lkemizde 380 kW merkezlerinin minimum ksa devre gc genelde 5000 MWA'nn zerinde olduundan byle bir merkeze ok sayda rzgr santrali, ebekeyi rahatsz etmeden balanabilir. Burada nemli olan, ok sayda trafo maliyetinden tasarruf etmek iin, gerektiinde sadece rzgr santrallerinin balanaca bir kirli bara tesis edilerek en ekonomik zmn bulunmasdr.

4.2 ebeke zerindeki Bozucu Etkiler Rzgr trbinleri balandklar ebeke zerinde olumsuz etkilerini genelde gerilim

dalgalanmalar, fliker ve harmoniklerin retilmesi olarak gstermektedir.

4.2.1 Gerilim Dalgalanmas ve Fliker

Gerilim dalgalanmas ve fliker, rzgr trbinlerinin devreye girmesi, devreden kmas, rzgra bal olarak retimin deimesi gibi geici olaylar nedeniyle olumakta ve kullanlan trbin tipine bal olarak deimektedir. Fliker, ykteki dalgalanmalarn meydana Fliker, Ykteki dalgalanmalarn meydana getirdii ve aydnlatma armatrlerinde getirdii ve aydnlatma armatrlerinde krpmaya yol aan 50 Hz altndaki gerilim salnmlardr. Bugn lkemizde rzgr iftliklerinde kullanlan, yeni rzgr projelerinde teklif edilen ve gelimi lkelerdeki Pazar paynn en n sralarnda yer alan rzgr trbinleri, senelerce gelitirildikten sonra sertifika aldklarndan, ebekeyi bozan bu etkileri asgariye indirilmitir

4.2.2 Harmonikler Harmonikler genelde invertrl rzgr trbinlerinde olumaktadr. Bugn gelitirilmi ou trbinde ksmide olsa invertr kullanlmakta ve gerekli filtreler kullanlarak harmonikler istenilen seviyelere indirilmektedir. Harmonik, gerilim ve akm dalga Harmonik, gerilim ve akm dalga eklinin ideal formundan eklinin ideal formundan uzaklamasdr. ebekede akan uzaklamasdr. ebekede akan harmonik akmlar ebeke empedans harmonik akmlar ebeke empedans (AC devrelerinde direncin edeeri olarak empedans kavram kullanlr. inde kondansatr ve endktans gibi zamanla deien deerlere sahip olan elemanlar olan devrelerde diren yerine empedans kullanlmaktadr) zerinde gerilim dm meydana zerinde gerilim dm meydana getirir ve gerilim dalgasnn formu getirir ve gerilim dalgasnn formu bozulur, kayplar artar, ebekede bozulur, kayplar artar, ebekede kullanlan cihazlarda olumsuzluklar kullanlan cihazlarda olumsuzluklar meydana gelir.

4.2.3 Uygulama lkemizde sanayi tesislerinden kesintili olarak enerji eken tesislerin sistemindeki olumsuz etkilerini snrlamak iin TEA tarafndan snr deerler belirlenmekte ve sistemdeki bu olumsuzluklarn snr deerlerini aan tketicilerin gerekli nlemleri almalar istenmektedir. Rzgr santradan da kesintili tketici snfna sokulmakta ve elektrik ebekesini zorlayan olumsuzluklarn snr deerlerinin altnda kalmas istenmektedir ARES santral devreye alndktan sonra TEA tarafndan yaplan incelemede, Ortak Kuplaj Noktas olan Alaat Trafo Merkezindeki olumsuzluklarn snr deerlerin altnda kald kvanla izlenmitir.

4.3 ebekeye Katklar ve Faydalar 4.3.1 Kayplarn Azaltlmas

lkemizde retim kaynaklan ile tketim birimleri arasnda uzun mesafeler bulunmaktadr. ok yksek gerilim ile tanan bu gerilim daha sonra yksek ve orta gerilime indirilerek tketicilere tanmaktadr. Bilindii gibi lkemizin dousundaki enerji tketim kaynaklan tketimin youn olduu batdaki merkezlere tanmasnda ve daha sonraki datm ebekelerinde sarfnazar edilmeyecek kadar yksek oranda enerji kayplar olumaktadr. Rzgr kaynaklar genelde lkemizin batsnda ve Ege kylarnda younlamaktadr. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanl tarafndan almalarda, lkemizde fizibl olarak tesis edilebilecek on bin MW dolaylarnda rzgr gc olduu belirlenmitir. Bat yrelerimizdeki uygun blgelere datlm olarak tesis edilecek bir-iki bin MW dolaylarndaki rzgr santrali, gerek ok yksek gerilimle gerekse yksek ve orta gerilimle enerjinin kayplarnn azalmasnda azda olsa rol oynayacaktr.

4.3.2 letim ebekesine Katks letim sistemimizin iletme maliyetleri arasnda, iletim kayplarna ilaveten, gerekli iletim hatlarnn ve indirici trafo merkezlerinin tesis maliyeti de nemli bir yer tutmaktadr. Rzgr enerjisi kesintili bir enerji kaynadr. Bu nedenle, datm ebekelerinde, tketiciye gtrlecek enerji iin datm ve trafo merkezi planlamasnda, yerel olarak tesis edilecek rzgr santrallerinin nemi ok snrldr. Ancak her blgenin rzgr rejimi snrldr. Bir blgede rzgr olmad halde dier yrede rzgr esebilir. Bu gne kadar yaptmz rzgr lmlerinde, birbirinde 100 km kadar uzak olan iki blgede farkl rzgr rejimlerinin olabildiini grdk. Bu nedenle iletim ebekelerinin ve trafo merkezlerinin planlanmasnda daha byk bir blge gz nne alndndan, rzgr santrallerinin retimi nemli bir rol oynayabilir ve enerji iletimi planlamas asndan tesis maliyetlerinde nispi bir tasarruf salayabilir. Bilindii gibi, rzgr santralleri gibi datlm ve yklere yakn olarak tesis edilmi retim kaynaklar, enterkonnekte iletim ebekesinin stabilite asndan gerekli olan iletim hatlarnn tesis maliyetinden de tasarruf salanabilir.

4.3.3 Datm ebekesine Katks Trkiye'deki datm ebekelerinin tasarmnda genelde o blgedeki datm ykleri gz nnde bulundurulur. zellikle ky blgelerinde yklerin dk olmas nedeni ile bu blgelerde datm ebekeleri radyal ve nispeten zayf olarak tasarlanmtr. Bunun sonucunda ebekelerin ksa devre gc dktr Bu ise bu blgelerde datm ebekelerine balanacak rzgr santrallerinin glerinin dk olmasn gerektirmektedir.

Buna rnek olarak, Alacat da kurduumuz Trkiye'nin ilk Yap-let-Devret rzgr santral olan ARES'i (Alacal Rzgr Enerji Santral) gsterebiliriz. Alaat trafo merkezinde 34,5 ksa devre gcnn 200 MWA civarnda olmas nedeni ile buraya balanacak rzgr santrallerinin toplam gc 10 MW ile snrlandrlmtr. Dier yandan ARES, Alaat-eme'nin enerji gereksiniminin belirli bir orann karlamaktadr. Bu ise ilerideki yk artlarnda, ilave trafo tesis maliyetinden tasarruf salayacaktr. ebekeye verilen enerji, 34,5 kV orta gerilim seviyesinden verildiinden, 154/34,5 kV trafolarn reaktif kayplarndan da tasarruf salanmaktadr. lkemizin ou blgesinde rzgrn youn olduu, ancak enterkonnekte ebekelerin uzak ve ksa devre gcnn dk olduu yerler bulunmaktadr. Bu blgelerdeki ksa devre gc, 1-2 MW gibi, ancak lokal enerji ihtiyacnn karlayacak kadar dk gte bir rzgr santralnn tesisine olanak salamaktadr. Rzgr enerji santrallerinin bu zellii gz nne alnarak, datm ebekelerine saplama balanmasna olanak tannr. Der yandan bu santrallerde minimum salt cihaznn kullanmna onay verilirse, bu yerlere bir veya birka rzgr trbininin tesis edilmesi fizibl olacaktr. Bylece lokal ihtiyacnn bir blm karlanacak ve dank olarak tesis edilecek bu rzgr trbinleri ile, datm ebekelerinin hat ve trafo tesis maliyetlerinden ve kayplardan tasarruf salanmas mmkn olacaktr.

5. Teknik Fizibilite ve Mhendislik Tasarmlar Yaplmas gereken teknik ve mhendislik ilemleri yle sralanabilir; 1 ) Rzgr trbinlerinin satn alma koullarnn ve mevcut trbinlerin teknik karakteristik ve fiyat analizlerinin hazrlanmas. 2 ) Rzgr iftlii blgesinin incelenmesi; yerin jeolojik yap analizi ve yol gereksiniminin belirlenmesi. 3 ) Rzgr trbini temel inaatnn tasarlanmas. 4 ) Blgenin elektrik ebekesinin incelenmesi. 5 ) Ana ebeke balantlarnn tasarlanmas. 6 ) Teknik veri ve trbin karakteristiklerinin gerekleme durumlarn belirlemek iin rzgr trbini performans testi lmlerinin yaplmas.

6. RZGR TRBNNN PROJELENDRLMES Yre ncelemesi

Bir yer hakknda bilgi edinmek iin pek ok donanm kullanlr. erit metreler, fotoraf makineleri ile eitli anemometrelerle veriler toplanr. Bir yerin tetkikinden salanan veriler bir plan dorultusuna sistematie oturtulmaldr. Rayleigh datm ve ani hamle rzgr tablosu basit bir tetkik yaplmasna izin verir. Basit istatistiki veriler ile yaplan testler mmkn olabilecek hatann %10 veya daha az olacan gsterir. Fakat bu veriler o yerdeki gerek rzgr karakteristiklerini tanmlamaz. Rayleigh dalm ortalama rzgr hz 5 m/s ve daha az olan blgelerde salkl sonu vermez. Buna ramen havann iyi olduu zamanlarda rzgr davrann kestirmenizi salar.

Bir mevkiinin tetkikinde rzgr kayna ve rzgr trbini ilk olarak ele alnmas gereken deikenlerdir. Geri kalan deikenler ise srasyla; a) Yllk Ortalama Rzgr Hz b) Rzgr Hz Dalm c) Rzgr Yn d) Rzgrn Kesilmesi e) Yzey Yaps f) Blgenin Denize Ykseklii Rzgr kayna ile ilgili olan karakteristikler ise unlardr : -ok kuvvetli rzgr (frtna, kasrga v.s.) ihtimali -Buz, sulu sepken, yamur, dolu, kar ve don gibi hava olaylar. -Kum frtnas -Ar nesneleri beraberinde tamas. Rzgr trbini tasarmn etkileyen fakat rzgra ait olmayan dier faktrler ise unlardr. -Gebe kular -Televizyon sinyal parazitleri -Toprak artlar -Sismik (Depremsel) dayankllk -Blgesel, sosyal, kanuni ve evresel kstlamalardr.

DALGA ENERJS Gne nlar dnyann temel enerji kaynadr. Dnya zerinde kara ve denizlerin dalmndan dolay gelen nlarn %70'i denizler tarafndan tutulur. Bu sebeble uygun yntemler kullanlabildiinde okyanuslar iyi bir enerji kayna olabilir. Bu enerji deposu bilim insanlarnn da dikkatini ekmi ve denizler zerine eitli almalar yaplmtr. Bu almalar birka blmde zetlenebilir: Yzey sular derin sular arasndaki scaklk farkndan yararlanan teknolojiler. Gelgitlerin mekanik enerjisinden yararlanan sistemler. Dalgalardan yararlanan sistemler. Akntlardan yararlaman sistemler. Yzey ve dip arasndaki tuzluluk farkndan yararlanan sistemler.

Yerkrede 25 Kuzey ve 32 Gney enlemleri arasnda, kutuplardan ekvatora doru soguk su aknts olumaktadr. Bu sular ile yzeydeki scak sular arasnda yaklak 28C scaklk fark oluur. te bu scaklk farkn baz yntemlerle elektrik enerjisi retiminde kullamak mmkndr. 19. yzylda Fransz fiziki Jacquest Arsne d' Arsonval bu alanda somut almalar yapm ilk kiidir. Dipdeki souk sular ve yzeydeki scak sular arasndaki scaklk fark, Arsonval'in almarnn temelini olmutur.

KAPALI EVRML SSTEMLER Bu sistemde zel bir akkan yzeydeki scak sularla karlatnda buharlar ve buhar trbinini harekete geirir. Daha sonra buhar dipteki souk sularla karlar ve tekrar younlar. bu ilem dngsel olarak devam eder. Uygulanabilir olmasna karn bu sistem baz kstlamalar iermektedir. ncelikle yzey ve 1000 metre derinlerdeki sular arasnda en az 20C scaklk fark olmas gerekir. Bununla birlikte dng borularndaki svnn debisinin saniyede 48 metrekp olmas gerekir. Dier bir ne