Elektrik Üretim Yöntemleri
Elektrik olmasa hayatlarımız dururdu. Kullanımı o kadar kaçınılmaz hale geldi ki, insanlar nadiren nasıl üretildiğini düşünüyor. Elektrik enerjisi üretmek için kullanılan çeşitli yöntemler hakkında daha fazla bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun.
Elektrik, su, rüzgar ve güneş ışınları gibi kaynaklardan üretilir. Ancak bunlar dolaylı kaynaklardır. Enerjiyi elektriğe dönüştürmenin doğrudan kaynakları statik enerji, elektromanyetik indüksiyon ve kimyasal enerjidir. Aynı zamanda fotoelektrik süreci (ışığı elektrik enerjisine dönüştürme), sıcaklık farklılıklarının doğrudan dönüştürülmesini, nükleer enerjiyi, vb. içerir.
Elektrik üretiminin büyük bir kısmı ısı motorları tarafından yürütülür. Isı çoğunlukla fosil yakıtların, nükleer fisyonun ve diğer yenilenebilir enerji kaynaklarının yakılmasıyla sağlanır. Elektrik üretmek için kullanılan ana teknikler aşağıdadır.
İçindekiler →
Güç Üretim Yöntemleri
Türbinler
Bu cihazlar çoğunlukla enerji taşıyıcısı görevi gören bir sıvı veya gazla hareket ettirilir. Türbinler rüzgar veya akan su ile hareket ettirilebilir. Buhar, türbinlere enerji sağlayan kaynaklardan biridir ve bu ortam için su, nükleer fisyon, kömür yakma, doğalgaz veya petrol gibi yöntemlerden elde edilen ısı yardımı ile kaynatılır. Elektrik üretmenin ana yöntemleri aşağıda gösterilmektedir.
Kömür
İlk adım, kömür bloklarını eşit şekilde ince parçalara ayırmak ve bunları bir su kazanına bağlı bir fırına yerleştirmekten ibarettir. Isıtma ve yanma işleminden sonra su kaynar ve ortaya çıkan buhar, türbinleri elektrik üretmek üzere çalıştırmak için kullanılır. Gezegenimizde üretilen toplam elektriğin yaklaşık % 40’ı kömürün ısıtılmasıyla elde edilmektedir.
Jeotermal enerji
Dünyanın iç kısmı, temelde erimiş mantodan gezegenimizin kabuk kısımlarına aktarılan geniş ısı rezervlerini depolar. Sıcak su kaynakları, gayzerler ve sıcak su akiferleri gibi kaynaklar jeotermal enerji santralleri tarafından kullanılmaktadır. Soğuk su ve diğer sıvıların enjekte edilmesi gibi ortamların yardımıyla, bu tür kaynaklardan üretilen buhar yakalanır ve ayrıca elektrik üretimi için türbinlere güç sağlamak için kullanılır.
Biyokütle
Hayvan gübresi, odun talaşı, bitkilerin dal ve yaprak gibi kısımları, organik atık maddeler, çürüyen hayvan kütlesi vb. malzemeler biyokütlenin başlıca örnekleridir. Bu malzemeler, ayrıca elektrik enerjisi üretmek için kullanılan ısı üretmek için yakılabilir veya yanmaya tabi tutulabilir. Kaynakların bir kısmı da biyogaz üretmek için fermente edilmektedir, bu biyogaz santralleri yardımıyla kolayca yakılıp elektriğe dönüştürülebilir. Biyokütle çok umut verici ve önemli bir yenilenebilir enerji kaynağıdır ve elektrik üretimi amacıyla kullanımı giderek artmaktadır.
Rüzgar Türbinleri
Rüzgar enerjisini kullanmak, elektrik üretmenin başka bir yoludur. Yel değirmenleri, rüzgar enerjisini kullanan ve elektrik üretmek için türbin gibi davranan cihazlardır. Dönen kanatlar, jeneratörlere kinetik enerjiyi aktaran kablolar aracılığıyla jeneratörlere bağlanır.
Hidroelektrik Santraller
Büyük bir kuvvetle akan su, elektrik üretmek için bir türbini de çalıştırabilir. Barajlar, sadece suyun depolanması için değil, aynı zamanda türbinler aracılığıyla elektrik üretimi için de nehir boyunca inşa edilir. Bu türbinler rezervuar güç istasyonunda kurulur ve büyük bir yükseklikten düşen su, dönüş hareketleri için kullanılır, bu da jeneratörleri başlatır ve sonuçta elektrik enerjisi üretir.
Gelgit Enerjisi
Gelgit enerjisi kullanılarak elektrik üretiminde de hızlı ilerleme görülüyor. En önemli tükenmez enerji kaynaklarından biri olan gelgit, muazzam bir kuvvetle kıyı bölgelerine çarpan dalgaların taşıdığı enerjiyi kullanır. Türbinler, dalgaların maksimum kuvvetleriyle çarptığı silindirik ünitelerin içindeki kesici bölgesinin altına inşa edilmiştir. Gelgit dalgalarının yüksek momentumu, türbinlerin dönüşüne yardımcı olur ve daha sonra elektrik enerjisi üretir. Gelgit barajları ve gelgit akıntı jeneratörleri, dalgaların gücünü kullanarak elektrik üretiminde yer alan iki ana tekniktir.
Fotovoltaik Paneller
Güneş ısısı yoğunlaştırıcılarının aksine güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştürürler. Başlangıçta, elektrik şebekesinin olmadığı veya uygun bir altyapının olmadığı kırsal alanlara en uygun oldukları düşünülüyordu. Ancak, çevresel avantajları konusunda artan bir bilinçle bu paneller dünya çapında geniş ölçekte kullanılmaktadır. Güneş enerjisini kullanmak için birçok deney yapılıyor. Almanya, fotovoltaik panellerin en büyük üreticisidir, en ileri teknolojiyi kullanan ülkeler ise Çin ve Japonya’dır. Güneş çipleri yapmak için kullanılan malzemeler, monokristal ve polikristal silikon, kadmiyum tellürür, bakır sülfür, vs.’dir. Paneller, daha sonra bakır kablolar yardımıyla ilgili cihazlara bağlanan modüller içine alınır. Fotovoltaik hücreler binalarda elektrik üretmek için kullanılır.
Nükleer Fisyon
Bir atomun çekirdeği bölündüğünde, nükleer fisyon adı verilen kimyasal bir reaksiyon meydana gelir. Bu işlem bir nükleer reaktörde gerçekleşir. Nükleer enerji üretimi sürecinde en çok kullanılan mineral uranyumdur. Reaktörün çekirdeğine yerleştirilir ve çekirdekte rastgele nötronlar salınır. Bu nötronlar bir uranyum atomunun çekirdeği ile çarpışarak fisyona neden olur ve böylece bir zincirleme reaksiyon oluşturur. Bu reaksiyonun sonucu, çekirdekte büyük miktarda ısı üretimidir. Ancak emilen ısının üstesinden gelmek için soğutucular vardır ve ayrıca bir tüp aracılığıyla buhar kazanına taşınır. Bundan sonra, soğutucudan gelen ısı, yakındaki bir doğal kaynaktan elde edilen suyu kaynatan boru duvarlarından geçer. Isıtılan H 2 O, türbini iten ve elektrik üretimine yol açan buhara dönüşür. Bu yöntemle ilgili en büyük sorun, çevre için son derece zararlı olan nükleer atık üretimidir.
Yakıt Hücreleri
Bazı yakıtlardan elde edilen kimyasal enerji yardımıyla elektrik üreten cihazlar yakıt hücresi olarak bilinir. Bu cihazlarda yakıtı, oksitleyici bir maddeyi ve oksijeni içeren kimyasal bir reaksiyon gerçekleşir. Sınırlı bir kimyasal tedariği gerektiren ve birden çok kez şarj edilebilen pil adı verilen cihazların (cep telefonlarında, radyolarda, dizüstü bilgisayarlarda vb. kullanım alanlarında) aksine, sürekli yakıt ve gerekli kimyasallara ihtiyaç duyarlar.
Çeşitli hidrokarbonlar, hidrojen ve metanol, bu yöntemde kullanılan yakıtların bazı örnekleridir ve bu seçeneklerden hidrojen, yakıt olarak kullanılması en çok tercih edilen elementtir. Bu cihazların güvenilirliği, kömürle çalışan elektrik üretim tesisleri, rüzgar türbinleri ve fotovoltaik panelden üretilen elektrik gibi diğer yöntemlerden daha fazladır. % 99 verimli olmak, çok sayıda ticari uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Bu teknolojinin yakın gelecekte diğer yöntemleri geride bırakabilecek en umut verici ve yeni ortaya çıkanlardan biri olduğu söylenebilir. Bu tür cihazların çevre güvenliği ve korumasına uygun olarak üretilmesiyle ilgili araştırmalar devam etmektedir.
Bu tekniklerin yanı sıra, birçok deney yapılan elektrik üretimi için başka yöntemler (örneğin piller, statik elektrik, piezoelektrik kristaller vb.) Vardır. Bu teknikler, yukarıda açıklanan yöntemlerle karşılaştırıldığında nispeten küçük bir ölçekte kullanılır. Bu alandaki yenilikler, elektrik üretimi için yenilenemeyen enerji kaynaklarının kullanımının en aza indirilmesine yol açabilir.
