Termik santral, ana mantığı buhar gücüyle çalışan enerji santralidir. Isıtılan su buhara dönüştürülerek bir elektrik üreteci olan buhar türbinini döndürmekte kullanılır. Türbinden geçen buhar Rankine çevrimi denilen yöntemle bir yüzey yoğunlaştırıcıda yoğunlaştırılarak geri suya dönüştürülür. Termik santralların tasarımları arasındaki en büyük farklılık kullandıkları yakıt tiplerine göredir. Bu tesisler ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmekte kullanıldığından bazı kaynaklarda Enerji Dönüşüm Santralı olarak da geçer. Bazı termik santrallar elektrik üretmenin yanı sıra endüstriyel ve ısıtma amaçlı ısı üretimi, deniz suyunun tuzdan arındırılması gibi amaçlarla da kullanılır. İnsan üretimi CO2 emisyonunun büyük kısmını oluşturan fosil yakıtlı termik santrallar oluşturulmuştur.
Dünyada Termik Santraller
2000’lerden bu yana, Çin ve Hindistan’daki büyüme ile birlikte kömürlü termik santral kapasitesi iki katına çıkarak 2000 GW’a ulaştı. 200 GW’lık kapasite inşa halinde, 450 GW’lık kapasite ise planlama aşamasındadır.
Yakın zamanda 200 GW’lık kömürlü termik santral kapasitesi Avrupa Birliği (AB) ve ABD’deki emeklilik dalgası nedeniyle kapatıldı. 170 GW’lık kapasite 2030 yılına kadar kapatılacakken, 13 ülke aşamalı olarak kömürlü termik santralların faaliyetine son vermeyi planlıyor. Bu arada, kömürden üretilen elektrik 2014 yılında zirveye ulaştı.
Almanya ise, Nükleer Enerji santrallerinin çevresel sıkıntıları nedeniyle yeni nesil termik santrallere geri dönüş yaptı ve şuanda Avrupa'da bu konuda başı çekmektedir.
ABD'de, çevre kirliliği yasal düzenlemeleri yürürlükte bulunduğu süreç zarfında 2015 yılına kadar fosil yakıtlı güç santralleri, cıva emisyonları ve diğer zehirli salınımları konusundaki yönetmelik hükümlerine uyma zorunluluğunda kalacaklardır. Ancak Amerikan mahkemelerine açılan davalar nedeniyle kükürt dioksit emisyonları ve azot oksit salımları hakkındaki bazı Amerika çevre kirliliği yönetmelik hükümleri uygulamaları sürekli biçimde ertelenmektedir.
Türkiye Termik Santraller
Türkiye’nin sahip olduğu en bol fosil kaynaklı yakıt, düşük-kaliteli ve yüksek derecede kirlenmeye yol açan linyittir ve en bol bulunduğundan ülke enerji üretiminin belkemiğidir. Ancak bu tür kömürün kullanımı çok yüksek miktarlarda kükürt dioksit (SO2), azot oksitler (NOx), karbonmonoksit (CO), Ozon (O3), hidrokarbonlar, partiküler madde (PM) ve kül oluşturmaktadır.
SO2 ve NOx gazları asit yağmurlarının oluşumundan birinci derecede sorumludurlar. Bacalardan atılan kükürt ve azot oksitler, hakim rüzgarlarla ortalama 2 - 7 gün içerisinde atmosfere taşınırlar. Bu zaman süresi içinde bu kirleticiler, atmosferdeki su partikülleri ve diğer bileşenlerle tepkimeye girerek sülfürik asit ve nitrik asiti oluştururlar. Bunlar da yeryüzüne yağmur ve kar ile ulaşır. Böylece baca gazları ikinci kez ve daha geniş bir bölgeye etki etmiş olurlar. Bölgenin arazi yapısı ve hava koşullarına bağlı olarak, etki yüzlerce kilometreye kadar yayılabilmektedir. Asit yağmuru denilen bu olgu yalnızca canlılar için değil, taş yapıtlar ve eski sanat eserleri için de önemli bir tehlike oluşturmaktadırlar.
Çevreye Etkileri
Termik santrallerinin çevresel etkileri şöyle sıralanabilir: Hava Kirliliği, Su Kirliliği, Toprak Kirliliği ve Asit Yağmurları'dır
Hava Kirliliği
Termik santrallerin çalışması sonucu ortaya çıkan baca gazı (PM, SO2, NOx) birçok çevresel problemi de beraberinde getirmektedir. Kullanılan yakıta bağlı olarak değişen oranlarda çıkan gaz ve partikül maddeler uzun zaman boyunca havada asılı kalmaları nedeniyle bronşit, anfizeme, damar hastalıkları gibi hastalıkların yanında insan ölümlerine de sebebiyet vermektedir. Termik santrallerin oluşturduğu hava kirliliği sadece havayı soluyan canlılara değil, orman ve geniş tarım arazilerine de olumsuz etkiler yapmaktadır. Bacadan çıkan gazlar ve diğer maddelerin ürün verimlerine olumsuz etkileri görülmektedir.
Su Kirliliği
Termik santrallerde soğutma, temizleme vb. işlemler için önemli miktarda su kullanılmaktadır. Kullanılan bu suyun alıcı ortama deşarjı sonucu ortamdaki sıcaklık dengesi bozulur. Sıcaklık canlılar için hayati önem taşıyan bir kavramdır ve sıcaklık değişimlerinin canlı faaliyetleri üzerinde kısıtlayıcı hatta öldürücü etkisi vardır. Kullanılan soğutma sularının alıcı ortama verilmeden önce arıtılması sırasında (geçici sertlik giderimi, çöktürme) kullanılan kimyasal maddeleri suyun verildiği ortamlarda kirliliğe neden olmaktadır. Baca gazından çıkan maddelerin yarattığı asit yağmurları da yeryüzüne düşmeyle beraber kirliliğe, bitki ve toprak yapısında değişime neden olabilmektedir. Uçucu küllerde bulunan Fe, Zn, Cu, Pb vb. ağır metaller yağmur sularıyla yıkanma gibi durumlarla yer altı suyuna ve içme suyu kaynaklarına ulaşabilmektedir.
Toprak Kirliliği
Termik santrallerin hava ve su ortamlarında yarattığı etkiler toprak içinde geçerlidir. Santralde kullanılan suların toprağa deşarjı, asit yağmurları, uçucu küllerin toprak üzerinde birikmesi gibi birçok kavram toprak kirliliğine ve dolaylı olarak verim düşmesi ve ürün kalitesinin bozulmasına sebep olmaktadır. Santralden çıkan baca gazları bitki örtüsünün gelişimini yavaşlatır. Ürün kalitesi ve ürün veriminin düşmesine neden olabilir. Toprak çoraklaşması, orman azalmasına sebep olabilir.
Asit Yağmurları
Asit yağmurları, yaprakların stomalarına girerek yaprağın su dengesini sağlayan stoplazmanın asitleşmesine neden olurlar. Bunun sonucunda sıvı kaybeden yaprak, kısa sürede ölür. Bu şekilde ağacın hastalıklara dayanıklılığı azaldığından zararlı böceklerin istilasına uğrar ve ölümü hızlanır. Ayrıca giderek zayıflayan ve yaprak kaybeden ağacın tepe çatıları seyrekleşerek rüzgar perdesi görevini yapamaz ve ağaç rüzgardan devrilebilir. Asit yağmurunun toprağa düşmesi sonucu toprağın asiditesi artar ve bu kuvvetli asidik çözeltiler topraktaki Ca++ , Mg+ , K+ gibi minerallerin kaybına neden olur. Bu mineraller ağaçların büyümesi ve kendilerini yenilemeleri için yaşamsal öneme sahiptirler.
Toprakta PH 5’ in altına düşerse toprak sıvısı içinde alüminyum ve ağır metallerin konsantrasyonu artar. Kurak mevsimlerde topraktaki nemin azalması sonucu bu maddeler iyice yoğunlaşır ve bitki kökleri için öldürücü etki gösterirler. Ayrıca kloroplastlarda biriken SO2 yaprağın fotosentez yapmasını engeller ve bu yolla da ağaca zarar verir. Tüm bunların sonucunda ağaçların yeşil sürgünleri gelişmeyip kurumakta, yaprakları dökülmekte, çiçek ve meyve vermemektedir.
Hava Kirliliği Azaltıcı Tedbirler Nelerdir?
Filtre üniteleri Bacadan yayılan en önemli kirletici uçucukülleri (partiküler madde - PM) tutmak amaçlı kullanılmaktadır. Özelikle yerli kömürle enerji üreten tesislerimizde en büyük kirletici sorunu olarak partikül madde olarak görülmektedir. Ancak, partikül madde ve kül tutmaya yarayan elektrostatik filtreler (ESP) % 95 - 99 oranında verimle çalışmaktadırlar. Yine farklı bir teknoloji ile torbalı filtreler de termik santrallerde artık kullanılabilmektedir. Ayrıca günümüzde termik santrallerde hem elektrostatik filtreler ve torbalı filtreler aynı anda kullanılarak azami filtrasyon sağlanması amaçlanmaktadır.
Desülfürizasyon ünitesi (Flue Gas Desulfurization - FGD) SO2 gazının % 95’ini tutabilmektedir. Bu ünite baca gazındaki SO2’i bazik karakterli maddeler çözeltisinden geçirerek katı maddelere dönüştürülür. Oluşan bu kükürtlü bileşiklerin bir kısmı kimya ya da gübre sanayisinde kullanılabilse de, yine de ortaya önemli bir katı atık sorunu çıkmaktadır. Düşünülen başka bir yöntem, SO2’i çeşitli kimyasal işlemlerle alçı taşına dönüştürmek ve bu taşlardan briket yapımında yararlanmaktır. Günümüzde artık herhangi bir desülfürizasyon ünitesi olmayıp çalışan bir termeik santral bulunmamaktadır.
DeNOx ünitesi (SCNR - Selective Non-Catalytic Reduction) baca gazında bulunan NOx kirleticilerinin %95'ini tutabilmektedir. Kuru yöntemlerde kullanılan seçimli katalitik indirgeme metodu, 300-450 °C ’deki baca gazına amonyak ilave edilir. Katalizörler yardımıyla tepkimenin oluşması sağlanarak nitrojen ve su buharı oluşur. Seçimli katalitik olmayan indirgeme metodu, 850-1050 °C ‘deki baca gazına amonyak ilave edilerek nitrojen ve su buharı oluşması sağlanır.
Commentaires