Güneş hücreleri genel anlamda güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirirler. Güneş ışığındaki fotonlar elektronları yarı iletken metalik silikon pulun bir katmanından diğerine hareket ettiren enerjiyi sağlarlar. Elektron hareketleri ise elektrik akımını oluşturur.
Günümüzde yaygın olarak silikon ve galyum arsenit olmak üzere iki tip hücre kullanılır. Bunlar farklı sınıfta ve değişken etkinliktedirler. Yeryüzündeki uygulamalarda yaygın olarak silikon hücreler kullanılırken, uzay sanayinde (uydularda) galyum arsenit hücreler kullanılır.
Güneş hücresinin en üstteki katmanları yüksek geçirgenli koruyucu katmanlardır. Güneş hücreleri çok kırılgandır, bu yüzden çatlama ve kırılmalara karşı korumaya ihtiyaç vardır (bu esnada mutlaka bir miktar güç kaybı olur). Bu katmanlara gelen ışık, silikon veya galyum arsenit’e çarpar. P ve N tabakalarının farklı özelliklerinden dolayı güneşten gelen enerji hücreye temas ettiği anda P tabakasından N tabakasına doğru elektron hareketi oluşur. P ve N uçlarına birer kablo bağlanırsa artık güneş hücresi artı ve eksi kutupları olan, güç kaynağı gibi kullanılabilen bir pil gibidir.
Stock sınıfı arabalar ticari olarak uygun olan doğal silikon hücreler kullanırlar. Birçok sayıda güneş hücresi (yaklaşık 1,000 adet) birleştirilerek güneş panelleri oluşturulur. Motor kullanımına bağlı olarak bu paneller 50-200 V arasında gerilim ve 2,000 Watt civarında güç üretirler. Güneşin yoğunluğu, bulutların durumu ve sıcaklık panelin çıkışını etkiler.
Open tip araçlarda her tipte hücre kullanımına izin verilir. Bu seçim esnekliğinden dolayı birçok takım uzay tipi hücreler kullanır. Bu hücreler genellikle sıradan hücrelerden daha ufak boyutlu ve daha pahalıdırlar. Bununla birlikte daha etkilidirler. Stock tipi ve açık tip paneller arasında güç olarak yaklaşık 1,000 watt kadar fark varken fiyat konusunda aralarında yaklaşık 10 kat fark vardır.
Fotovoltaik hücreler nispeten yeni bir teknolojidir. Bu hücrelerin gelişimi ve kullanımı uzay turizminin ve haberleşme uydularının bir parçası olarak başlamıştır.
24 Aralık 2008 Çarşamba
BİR GÜNEŞ ARABASINDAKİ ENERJİ AKIŞI
Güneşten gelen enerji tam gün boyunca yeryüzüne çarpar. Ancak enerji miktarı gün içerisindeki zamana, havanın durumuna ve geometrik konuma göre değişir. Kullanılabilir güneş enerjisi miktarı güneş ışınımı olarak bilinir ve genelde birim alana düşen güneş gücü (W / m²) olarak ölçülür. Kuzey Amerika’da güneşli bir günde öğlen vaktinde ışınım yaklaşık 1,000 W / m² olarak ölçülür fakat sabah, akşam ya da kapalı bir havada bu ölçüm neredeyse 0 W / m² ye kadar düşecektir. Takımların güneş enerjisinden maksimum seviyede yararlanmak için oluşturulan düzende ışınımın etkisini göz önünde bulundurmaları gerekmektedir.
Güneş ışığı güneş panelindeki elektrik akımı üreten hücreler tarafından soğurulur. Enerji (akım) piller üzerinde depolanabilir, direk olarak aracı beslemek için motor kontrol devresine gönderilebilir ya da bu iki durumun kombinasyonu şeklinde kullanılabilir.
Tipik olarak araç hareket halindeyken güneş ışınlarından elde edilen enerji direk olarak motor kontrol devresine verilir. Fakat bazen güneş panelleri motor kontrol devresinin ihtiyacı olandan daha fazla enerji üretebilir. Bu durumda üretilen fazla enerji daha sonra kullanmak amacıyla pillerde depo edilir.
Güneş panelleri motoru arzu edilen hızda sürmek için gerekli olan enerjiyi üretemediği zamanlarda, panellerden gelen enerji bataryada depolanan olan enerjiyle desteklenir. Araç hareket halinde değilken panellerden gelen enerjinin tamamı pillerde depo edilir.
Araç sürüşü esnasında bir miktar enerji geri kazanma adına bir yöntemden bahsedilebilir. Araç frenlemesinde normal mekanik fren yerine, motoru generatör olarak kullanarak oluşan enerji motor kontrol devresi üzerinden pillerde depolanabilir. Bu yöntem rejeneratif frenleme (regenerative braking) olarak bilinir.
Güneş ışığı güneş panelindeki elektrik akımı üreten hücreler tarafından soğurulur. Enerji (akım) piller üzerinde depolanabilir, direk olarak aracı beslemek için motor kontrol devresine gönderilebilir ya da bu iki durumun kombinasyonu şeklinde kullanılabilir.
Tipik olarak araç hareket halindeyken güneş ışınlarından elde edilen enerji direk olarak motor kontrol devresine verilir. Fakat bazen güneş panelleri motor kontrol devresinin ihtiyacı olandan daha fazla enerji üretebilir. Bu durumda üretilen fazla enerji daha sonra kullanmak amacıyla pillerde depo edilir.
Güneş panelleri motoru arzu edilen hızda sürmek için gerekli olan enerjiyi üretemediği zamanlarda, panellerden gelen enerji bataryada depolanan olan enerjiyle desteklenir. Araç hareket halinde değilken panellerden gelen enerjinin tamamı pillerde depo edilir.
Araç sürüşü esnasında bir miktar enerji geri kazanma adına bir yöntemden bahsedilebilir. Araç frenlemesinde normal mekanik fren yerine, motoru generatör olarak kullanarak oluşan enerji motor kontrol devresi üzerinden pillerde depolanabilir. Bu yöntem rejeneratif frenleme (regenerative braking) olarak bilinir.
GÜNEŞ ARABASI NEDİR?
Güneş arabası hafif, düşük güçte dizayn edilmiş ve özel yarışlar için yapılan bir araçtır. Tıpkı Formula 1 yarış araçları gibi Güneş arabaları da pratik anlamda ulaşım amaçlı değildir. Güneş arabalarında koltuk sayısı sınırlıdır (genellikle 1, nadiren 2 tanedir), çok ufak bir yük kapasiteleri vardır ve sadece gün ışığında kullanılabilirler. Ancak güneş arabaları gelecekte kullanılacak olan pratik uygulamaları geliştirmek adına çok iyi bir imkân sağlar.
**Şunu belirtmek gerekir ki yukarıdaki güneş arabası tanımı Formula-G, WSC gibi yarışlar için üretilen araçlar içindir. Başka amaçlar için üretilen araçlar değişik karakteristikler gösterebilirler.
**Şunu belirtmek gerekir ki yukarıdaki güneş arabası tanımı Formula-G, WSC gibi yarışlar için üretilen araçlar içindir. Başka amaçlar için üretilen araçlar değişik karakteristikler gösterebilirler.
18 Eylül 2008 Perşembe
Piller
Piller kimyasal enerjiden elektrik enerjisi üreten düzeneklerdir. Günlük hayatta çok kullandığımız pillerin en büyük avantajı elektrik enerjisini taşınır kılmasıdır.Çeşitli metaller kimyasal reaksiyonlar sırasında elektron verirler, buna yükseltgenme adı verilir.Çeşitli metaller de bunun tersi olarak elektron alırlar buna da indirgenme adı verilir.Bu reaksiyonlar sırasında; her metalin elektron verirken veya alırken, yarı pil potansiyeli adını verdiğimiz, verilen veya alınan elektronların karşılığı olan bir elektrik potansiyeli mevcuttur.
Bir pili oluşturan iki metalin yarı pil potansiyelinin cebirsel toplamı o pilin ürettiği voltaja eşittir.
Yükseltgenmenin olduğu elektrot anottur. Anoda gelen iyon da anyondur, o halde anyon negatif yüklü iyondur.Bunun tersi katot ve katyon olarak adlandırılır.
İlk zamanlarda piller tek defa kullanılabiliyordu ve tekrar kullanılabilen elektrik kaynağı olarak akümülatörler bulunmuştu.Zamanımızda pek çok çeşit pil, birden çok kullanılabilme, yani tekrar şarj edilebilme özelliğine sahiptir.
Piller şu şekilde sınıflanabilir:
1-) Atom pili
2-) Yakıt pili
3-) Güneş pili
4-) Kuru pil
5-) Sıvı piller
6-) Gazlı piller
Atom pili uranyum ve grafit bloklardan oluşan ve nükleer enerjiden elektrik enerjisi elde etmeye yarayan pillerdir.
Yakıt pili dışarıda ki yakıttan örneğin: hidrojen ve oksijen gibi, elektrik enerjisi elde etmeye yarayan düzeneklerdir.
Güneş pilleri veya fotopiller amorf silisyum kristallerinden elde edilen P- N kavşaklı bir yarıiletken yapıdır.Takriben açık güneşli havada desimetrekare de 1 watt enerji verebilir.
Pil İlk kez 1800 yılında Alessandro Volta tarafından yapılmıştır.Bu pil yuvarlak çuha veya karton parçaları ile birbirinden ayrılmış bakır ve çinko disklerinin asitli suya batırılması ile oluşmuştu. Bu tip pillerde zamanla pozitif elektrot üzerinde hidrojen kabarcıkları oluştuğu ve EMK de azalma olduğu ortaya kondu,buna elektrotun kutuplanması denir,bunu azaltmak için çeşitli oksitleyiciler kullanmak gerekir. Bu iş için kullanılan yükseltgen maddeler arasında;Kromik asit,Potasyum bikromat, Nitrik asit gibi sıvılar ve kurşun dioksit,manganez dioksit gibi katılar vardır.
1842 de Poggendorf daha sonra Grenet,Ducretet ve Trouve potasyum bikromatlı pili yaptılar ve bu piller 2 volt ve yüksek akım vermekteydi.Bu kutuplanmayan bir sıvı pildi.
Lechlanche pili bir kuru pildir. Bu pilde elektrot olarak Çinko ve Karbon kullanılır.Lechlanche pilini Fery geliştirdi ve kendi adı ile anılan pili yaptı.Eskiden cep fenerlerinde kullanılan akıp cihazları berbat eden piller bu pillerdir…
Lechlanche pilinde amonyum klorür jel haline getirilmiştir çinkoyu sarar.Karbon etrafında bir gözenekli kılıf içinde karbon ve manganez dioksit bulunur.Tepe ziftlenir. Burada reaksiyon sonucu Amonyak ve hidrojen iyonu oluşur.
Yukarıda görülen Lechlanche pilinde turuncu renk karbon etrafınna sarılı olan manganez dioksit.Yeşil renk çinko katot,aradaki gri renk ise manganez dioksit ile çinko arasında bulunan jel Amonyum klorürdür
Kuru pillerde kutuplaşmayı önlemek için genel olarak kullanılan Manganez dioksittir.Bunsen pilinde bu maksatla nitrik asit kullanılır. Alman Fiziko-kimyacısı olan Robert Wilhelm Bunsen (1821 – 1899 ) 1843 de bu pili yapmıştır.
Sıvı kutuplanmaz pillerin ilk örneği Daniell pilidir. Daniel pilinde Bakır ve Çinko elektrot olarak kullanılır.1.08 volt elektrik gerilimi üretirler her elektrot kendi tuzlarının çözeltisine batırılmıştır ve arada gözenekli bölme ile birbirlerinden ayrılırlar.burada Çinko çözünür,Bakır ise çöker.Daniell pili bir sıvı pildir .Sıvı pillerde elektrolit sıvıdır.Daniel pili de böyledir, keza Akümülatörlerdede elektrolit sıvı Sülfürik asittir.
Derişim pilleri de kutuplanmaz pillerdendir, burada aynı metalden yapılmış iki elektrot,bu metalin iki farklı tuzu içine konur. Latimer Clark ve Weston pili böyledir.Bu piller ölçek pil olarak adlandırılır ve pillerin iç direnci ve EMK ölçümünde referans alınırlar.
Basınç altındaki gaz içinde olan piller gazlı pil olarak adlandırılır. Sir William Robert Grove İngiliz fizikçisidir. Aslında Bir hukukçudur ve amatör olarak fizikle uğraşmaktadır.1839 da elektrotları odun kömüründen olan gazlı pili yapmıştır.Gaugain ve Zeuger pilleri de gazlı piller dendir.
Günlük hayatta kullandığımız kuru piller, çeşitli boylarda ve güçlerde imal edilirler.Pillerin üretiği voltaj üzerlerinde yazılıdır. Pillerin eskimesi halinde bu voltaj değerinde düşme meydana gelir,buna bayat pil deriz.Normalde kullanılmış bir pilde bile çekilen akım, pilin verebileceği akımdan fazla değilse voltaj düşmesi meydana gelmez, bu şu demektir.biz bir pilin taze mi eski mi olduğunu yalnız voltajı ölçerek bulamayabiliriz.
Gündelik kullanımda ki piller iki tiptir:
1-) Tekrar şarj edilebilen piller
2-) Tekrar şarj edilemeyen piller
Şarj edilebilen piller :
1-) Nikel Kadmiyum piller
1-) Nikel Kadmiyum piller
2-) Nikel Metal Hidrit piller
3-) Lityum İon piller
Şarj edilemeyen piller :
1-) Muhtelif alkalen piller
1-) Muhtelif alkalen piller
2-) Gümüş oksit piller
3-) Çinko - Karbon pilleri
4-) Civalı piller
Nikel Kadmiyum Piller:
Adından da anlaşilacağı gibi nikel ve kadmiyum dan yapılmış pillerdir. Bu piller hafızalı piller olarak ta adlandırılır. Şarjlı halde 1.44 volt maksimum voltaja sahiptir.
Boş halde 1.2 voltta tutulmalıdır.Bu pillerin verimli kullanılması için 1.1 volt pil geriliminde mutlaka tekrar şarj edilmeleri gerekir. Bunun için özel düzenekler mevcuttur. Bu pillerin güç eğrisi birdenazalır ve kullanım süresi sonunda güç birden düşer.
Tüm pillerin üzerinde mevcut olan pilin akım gücünü gösteren bir rakam mevcuttur bu mAmper / saat olarak ifade edilir. Bir pilin üzerinde 800 mA /h yazıyorsa bu şu demektir: Bu pil 800 mA akımı ancak bir saat akıtabilir. Eğer bu pilden devamlı olarak 100 mA akım çekiyorsanız o zaman bu pil size 8 saat hizmet edecektir.
Nikel kadmiyum piller akım şarjına tabidirler şarj voltajları 1000 volta kadar çıkabilir. Ni-Cad piller üzerlerinde yazılı olan mA/saat değeri ne ise o değerin onda biri kadar bir akım ile 14 saat şarj edilirler.
Örneğin üzerinde 750 mA/saat yazan bir pili 75 mA ile 14 saatte şarj edebiliriz.Ama çoğu zaman hızlı şarj devreleri ile çabuk şarj gerekli olur.Bu durum pilin ömrünü kısaltır ve genellikle pilleri 1 saatte sarj edecek kadar akım basılır. Bu durumda 400 - 1000 mA gibi yüksek bir şarj akımı uygulanır.Bir Nikel Kadmiyum pilin şarj olduğunu, sıcaklığının artmasından da anlayabiliriz; çünkü bu, durumda kimyasal reaksiyon bitmiş verilen enerji ısı enerjisine dönüşmekte demektir.
Nikel - Kadmiyum pillerin şarjında değişik teknikler kullanılır, bunlar pilin ömrünü uzatmak için yapılan işlemlerdir. Pil yarı boşalmış halde iken şarj edilmez, aksi halde pil hafızasında tuttuğu bu noktadan ileriye doğru şarj olur bu da kapasitesini düşürür. Bu tip piller önce boşaltılır, sonra şarj edilir.
Nikel Metal Hidrit Piller:
Nikel Kadmiyum pillerden sonra piyasaya çıkan bir pildir. Ni - Kad. Pillere göre daha yüksek kapasiteye sahiptir. Şarj edilmeleri hemen hemen Ni-Kad. Piller gibidir. Her iki pilin de bir iç dirençi vardır, bu direnç Ni - Kad. Pillerde daha yüksektir, bu nedenle kullanılmadığında bu piller kendi içinden bir akım akıtır ve boşalırlar, bu olay NiMH pillerde daha çabuk olur ve daha kısa sürede boşalırlar.
Li- ion Piller :
Diğer şarj edilebilen pillere göre daha yüksek kapasiteleri olan pillerdir. Hafif piller olup, kendi kendine boşalmaları yavaştır. Şarj edilmeleri biraz daha güçtür, fakat bir yandan kullanılır bir yandan da şarj edilebilirler. Hem voltaj hem de akım regülasyonu ile şarj edilirler.
Diğer şarj edilebilen pillere göre daha yüksek kapasiteleri olan pillerdir. Hafif piller olup, kendi kendine boşalmaları yavaştır. Şarj edilmeleri biraz daha güçtür, fakat bir yandan kullanılır bir yandan da şarj edilebilirler. Hem voltaj hem de akım regülasyonu ile şarj edilirler.
Akümülatörler :
İlk kez Sir william Grove’un tasarladığı platin elektrotlu pil ile ortaya çıkan doldurulabilir pil yapımını Gaston Plante başardı.
İlk kez Sir william Grove’un tasarladığı platin elektrotlu pil ile ortaya çıkan doldurulabilir pil yapımını Gaston Plante başardı.
Kurşun Kurşun oksit li
Nikel Kadmiyum lu
Nikel Demir li
Gümüş Çinkolu
Olmak üzere değişik tip akümülatörler mevcuttur. En çok kullanılan Kurşunlu akümülatörlerde, elektrotlar kurşundur. Seyreltik sülfürikasit de elektrolit olarak kullanılır.
Akümülatörler voltaj kaynağı ile şarj edilirler normal şarj için kapasitesinin 1 /10 u kadar akım verilir ve 24 saat süresinceşarj olur.
Otomobillerde kullanılan akümülatörler 45 ve 60 Ah kapasitesindedirler.Yani bu akümülatör kullanılma süresi ile verdiği akım çarpımı 60'a eşittir.Yani 10 amper çekiliyorsa 6 saat akım verebilir.
Dolu bir Akümülatör maksimum voltajı 14.5 volttur. Akümülatörler üzerinde ayrıca maksimum akım değeri de yazar bu çok yüksek bir akım değeridir.Bir Akümülatör 250 Ampere kadar bir akımı akıtabilir.
10 Eylül 2008 Çarşamba
NÜKLEER GÜÇ SANTRALLARININ GENEL TANITIMI
Nük. Müh. Fatoş Arzu ALPAN
Nükleer Güç Santralları ile Termik Santraller birbirleri ile benzer özellikler taşırlar. Her iki santral tipinde de elde edilen buharın ısıl enerjisi türbinde mekanik enerjiye ve mekanik enerji de dejeneratörlerde elektrik enerjisine dönüştürülerek elektrik üretilir. Bu santraller arasındaki temel fark buharın elde ediliş yöntemidir. Bütün nükleer reaktör tiplerinde bölünmeden açığa çıkan enerji buhar üretiminde kullanır ve bu buhar üretimi doğrudan reaktörün korunda ya da buhar üreteçlerinde yapılır. Bu nedenle nükleer reaktörlerdeki bölünme reaksiyonu termik santrallarda fosil yakıt yakmakla aynı işleve sahiptir. İlk olarak nükleer güç santrallerini tanıtmadan önce bölünme (fisyon) reaksiyonu mekanizmasını anlatmakta yarar vardır. Nükleer reaksiyonda açığa çıkan enerji, temelde U235 izotopunun ya da herhangi bir bölünmeye yatkın (fisil) izotopun (Pu239, U233) nötronla etkileşmesinden ötürü parçalanması olayı sonucunda açığa çıkan fazlalık bağlanma enerjisidir. Nötronla etkileşen U235 çekirdeği kararsız hale geçerek, kendisinden daha hafif iki çekirdeğe ayrılır ve bu esnada da ortalama olarak iki nötron açığa çıkarır. Bu reaksiyon sonucu açığa çıkan bölünme enerjisi yaklaşık 200 MV'dir. Bu enerji buhar üretimi için soğutucuya aktarılır ve açığa çıkan nötronlardan biri bölünmeye yatkın başka bir izotopu parçalayarak zincirleme reaksiyonuna sebep olur. Diğer nötron ise reaktör içindeki diğer malzemeler tarafından yutulur ya da sistemden kaçar. Nükleer reaktörler bu zincirleme bölünme reaksiyonunun kontrollü olarak yapıldığı sistemlerdir. Bölünme reaksiyonunun önemini anlamak için 1 kg U235 izotopunun yanması sonucu açığa çıkan enerjinin yaklaşık 1.3 milyon kg kömürünkine eşdeğer olduğunu belirtmek yeterli olacaktır. Bölünme reaksiyonu sonucu açığa çıkan nötronların etkili bir şekilde kullanılabilmesi için bölünmeye yatkın izotoplarla etkileşme olasılıklarını arttırmak gerekir. Bu nedenle bölünme reaksiyonlarından açığa çıkan hızlı nötronlar moderatör adı verilen yavaşlatıcı malzemeler yardımı ile yavaşlatılarak bölünmeye yatkın malzemelerle etkileşim olasılıkları arttırılır. Diğer bir malzeme de yansıtıcı (reflector) dır. Bu malzeme korun etrafına yerleştirilerek nötronların sistemden dışarı kaçma olasılıklarını azaltmak için kullanılır. Moderatör malzemesi aynı zamanda yansıtıcılık işlevini de görebilir.
İlk kontrollü bölünme reaksiyonu 1942 yılında Amerika Birleşik Devletlerinde inşa edilen CPI Reaktöründe gerçekleştirilmiştir. Bu reaktörde yakıt malzemesi olarak doğal uranyum ve moderator olarak grafit kullanılmıştır. İlk nükleer reaktörde olduğu gibi nükleer reaktör tasarımcılarının reaktör yakıtı için seçimleri doğal uranyum (%0.71 U235, %99.27 U238) ya da %3, %4 oranında zenginleştirilmiş uranyumdur. Eğer yakıt doğal uranyum seçilirse moderator olarak grafit ya da ağır su kullanılmalıdır.
Günümüzde, elektrik üretimi için kullanılan santralların büyük bir bölümü Basınçlı Su Reaktörü (PWR), Kaynar Su Reaktörü (BWR), ve Basınçlı Ağır Su Reaktörüdür (PHWR). Bunlardan ilk ikisi, hafif su soğutmalı termal reaktör sınıfına girer, moderator ve reflektör malzemesi olarak da hafif su kullanılır. Üçüncü reaktör tipi ise dünyada ilk olarak Kanada'da elektrik üretimi için kurulan ve soğutucu olarak ağır su kullanan Basınçlı Ağır Su Reaktörüdür.
Nükleer Güç Santralları ile Termik Santraller birbirleri ile benzer özellikler taşırlar. Her iki santral tipinde de elde edilen buharın ısıl enerjisi türbinde mekanik enerjiye ve mekanik enerji de dejeneratörlerde elektrik enerjisine dönüştürülerek elektrik üretilir. Bu santraller arasındaki temel fark buharın elde ediliş yöntemidir. Bütün nükleer reaktör tiplerinde bölünmeden açığa çıkan enerji buhar üretiminde kullanır ve bu buhar üretimi doğrudan reaktörün korunda ya da buhar üreteçlerinde yapılır. Bu nedenle nükleer reaktörlerdeki bölünme reaksiyonu termik santrallarda fosil yakıt yakmakla aynı işleve sahiptir. İlk olarak nükleer güç santrallerini tanıtmadan önce bölünme (fisyon) reaksiyonu mekanizmasını anlatmakta yarar vardır. Nükleer reaksiyonda açığa çıkan enerji, temelde U235 izotopunun ya da herhangi bir bölünmeye yatkın (fisil) izotopun (Pu239, U233) nötronla etkileşmesinden ötürü parçalanması olayı sonucunda açığa çıkan fazlalık bağlanma enerjisidir. Nötronla etkileşen U235 çekirdeği kararsız hale geçerek, kendisinden daha hafif iki çekirdeğe ayrılır ve bu esnada da ortalama olarak iki nötron açığa çıkarır. Bu reaksiyon sonucu açığa çıkan bölünme enerjisi yaklaşık 200 MV'dir. Bu enerji buhar üretimi için soğutucuya aktarılır ve açığa çıkan nötronlardan biri bölünmeye yatkın başka bir izotopu parçalayarak zincirleme reaksiyonuna sebep olur. Diğer nötron ise reaktör içindeki diğer malzemeler tarafından yutulur ya da sistemden kaçar. Nükleer reaktörler bu zincirleme bölünme reaksiyonunun kontrollü olarak yapıldığı sistemlerdir. Bölünme reaksiyonunun önemini anlamak için 1 kg U235 izotopunun yanması sonucu açığa çıkan enerjinin yaklaşık 1.3 milyon kg kömürünkine eşdeğer olduğunu belirtmek yeterli olacaktır. Bölünme reaksiyonu sonucu açığa çıkan nötronların etkili bir şekilde kullanılabilmesi için bölünmeye yatkın izotoplarla etkileşme olasılıklarını arttırmak gerekir. Bu nedenle bölünme reaksiyonlarından açığa çıkan hızlı nötronlar moderatör adı verilen yavaşlatıcı malzemeler yardımı ile yavaşlatılarak bölünmeye yatkın malzemelerle etkileşim olasılıkları arttırılır. Diğer bir malzeme de yansıtıcı (reflector) dır. Bu malzeme korun etrafına yerleştirilerek nötronların sistemden dışarı kaçma olasılıklarını azaltmak için kullanılır. Moderatör malzemesi aynı zamanda yansıtıcılık işlevini de görebilir.
İlk kontrollü bölünme reaksiyonu 1942 yılında Amerika Birleşik Devletlerinde inşa edilen CPI Reaktöründe gerçekleştirilmiştir. Bu reaktörde yakıt malzemesi olarak doğal uranyum ve moderator olarak grafit kullanılmıştır. İlk nükleer reaktörde olduğu gibi nükleer reaktör tasarımcılarının reaktör yakıtı için seçimleri doğal uranyum (%0.71 U235, %99.27 U238) ya da %3, %4 oranında zenginleştirilmiş uranyumdur. Eğer yakıt doğal uranyum seçilirse moderator olarak grafit ya da ağır su kullanılmalıdır.
Günümüzde, elektrik üretimi için kullanılan santralların büyük bir bölümü Basınçlı Su Reaktörü (PWR), Kaynar Su Reaktörü (BWR), ve Basınçlı Ağır Su Reaktörüdür (PHWR). Bunlardan ilk ikisi, hafif su soğutmalı termal reaktör sınıfına girer, moderator ve reflektör malzemesi olarak da hafif su kullanılır. Üçüncü reaktör tipi ise dünyada ilk olarak Kanada'da elektrik üretimi için kurulan ve soğutucu olarak ağır su kullanan Basınçlı Ağır Su Reaktörüdür.
8 Eylül 2008 Pazartesi
ELEKTRİK ENERJİSİNİN ÜRETİLMESİ VE TERMİK SANTRALLAR
Termik santrallar, kömür, akaryakıt veya gaz gibi fosil yakıtların yakılması yoluyla elektrik üretir. Su santrallarda, ocağın kazan bölümünde dolanan su, çok sıcak buhar haline dönüşür ve bu buhar, elektrik akımı üreten alternatörlere bağlı türbinleri çalıştırır. İlk büyük petrol krizi sanayileşmiş Batılı ülkelerde bu tip termik santralların yapımını yavaşlattı. Ancak gene de bu tip santrallar, birçok ülkede enerji açığını kapatmakta görev üstlenmeye devam etmektedir.
Termik santralların ürettiği ısının bir bölümü çevreye atılır. Soğutma suyunun sağlandığı kıyı ve ırmak suları birkaç derece ısınır. Kömürün yanmasıyla oluşan küllerin bir bölümü bacaların elektrostatik filtrelerinden dışarı sızar. Ve nihayet, bütün fosil yakıtlar azot ve kükürt içerir ve bu maddeler yanma sonrasında oksitler halinde atmosfere karışır. Çevre uzmanlarına göre gaz atıklar, ormanlar için son derece zararlı olan asit yağmurlarının en önemli nedenidir.
Termik Santralın Çalışma Yöntemi Elektrik enerjisine dönüştürülecek olan termik enerjiyi üretmek için, yakıt bir buhar kazanında yakılır. Buhar kazanı, bir ocak ile bir boru demetinden oluşur; boruların içinde dolanan su, burada ısıtılır ve buhar haline geldikten sonra türbinlere gönderilir. Eğer yakıt olarak kömür kullanılıyorsa, bu kömür önce öğütülüp toz haline getirilir; sonra sıcak havayla karıştırılır ve brülörle buhar kazanının yanma odasına püskürtülür. Eğer sıvı yakıt kullanılıyorsa, bu sıvı yakıt önce akışkanlığının artması için ısıtılır, sonra kullanılır.
600MW’lik bir santralda buhar 565 derecelik bir sıcaklığa ve 174 bar düzeyinde bir basınca çıkarılır. Yüksek basınçlı türbinlere yollanan buhar kısmen genleşerek türbin çarklarını döndürür. Bu ilk aşamadan geçen buhar, enerjisinin bir bölümünü korur. Aynı buhar, ayrı bir devre aracılığıyla yeniden kazana gönderilir ve tekrar ısıtılır; sonra 34 bar düzeyinde bir basınçla, orta basınçta çalışan türbine basılır. Düşük basınç bölümündeyse buhar tam olarak genleşir. Bu çevrimin sonunda basıncı 300 milibara düşen buhar kondansöre gönderilir.
Kondansör, buharın yeniden suya dönüştürüldüğü soğuk bir kaynaktır. Buhar burada, içinde soğutma suyunun dolandığı binlerce küçük çaplı boruya temas ederek tekrar suya dönüşür. Sonra pompalarla toplanır ve yeniden ısıtma çevrimine sokulur; bu amaç için türbinin farklı noktalarında ısıtılan buhardan yararlanılır. Böylece yeni çevrim başlamış olur: su tekrar buhar kazanına girer, burada ısıtılarak buharlaştırılır ve türbinlere doğru yollanır. Türbinlerin mekanik enerjiyse alternatör vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Ve son olarak da bir transformatörde gerilimi yükseltilen elektik, genel iletim hatlarına verilir.
Termik santralların ürettiği ısının bir bölümü çevreye atılır. Soğutma suyunun sağlandığı kıyı ve ırmak suları birkaç derece ısınır. Kömürün yanmasıyla oluşan küllerin bir bölümü bacaların elektrostatik filtrelerinden dışarı sızar. Ve nihayet, bütün fosil yakıtlar azot ve kükürt içerir ve bu maddeler yanma sonrasında oksitler halinde atmosfere karışır. Çevre uzmanlarına göre gaz atıklar, ormanlar için son derece zararlı olan asit yağmurlarının en önemli nedenidir.
Termik Santralın Çalışma Yöntemi Elektrik enerjisine dönüştürülecek olan termik enerjiyi üretmek için, yakıt bir buhar kazanında yakılır. Buhar kazanı, bir ocak ile bir boru demetinden oluşur; boruların içinde dolanan su, burada ısıtılır ve buhar haline geldikten sonra türbinlere gönderilir. Eğer yakıt olarak kömür kullanılıyorsa, bu kömür önce öğütülüp toz haline getirilir; sonra sıcak havayla karıştırılır ve brülörle buhar kazanının yanma odasına püskürtülür. Eğer sıvı yakıt kullanılıyorsa, bu sıvı yakıt önce akışkanlığının artması için ısıtılır, sonra kullanılır.
600MW’lik bir santralda buhar 565 derecelik bir sıcaklığa ve 174 bar düzeyinde bir basınca çıkarılır. Yüksek basınçlı türbinlere yollanan buhar kısmen genleşerek türbin çarklarını döndürür. Bu ilk aşamadan geçen buhar, enerjisinin bir bölümünü korur. Aynı buhar, ayrı bir devre aracılığıyla yeniden kazana gönderilir ve tekrar ısıtılır; sonra 34 bar düzeyinde bir basınçla, orta basınçta çalışan türbine basılır. Düşük basınç bölümündeyse buhar tam olarak genleşir. Bu çevrimin sonunda basıncı 300 milibara düşen buhar kondansöre gönderilir.
Kondansör, buharın yeniden suya dönüştürüldüğü soğuk bir kaynaktır. Buhar burada, içinde soğutma suyunun dolandığı binlerce küçük çaplı boruya temas ederek tekrar suya dönüşür. Sonra pompalarla toplanır ve yeniden ısıtma çevrimine sokulur; bu amaç için türbinin farklı noktalarında ısıtılan buhardan yararlanılır. Böylece yeni çevrim başlamış olur: su tekrar buhar kazanına girer, burada ısıtılarak buharlaştırılır ve türbinlere doğru yollanır. Türbinlerin mekanik enerjiyse alternatör vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Ve son olarak da bir transformatörde gerilimi yükseltilen elektik, genel iletim hatlarına verilir.
7 Eylül 2008 Pazar
ELEKTRİK ENERJİSİNİN İLETİMİ VE DAĞITILMASI
ELEKTRİK ENERJİSİNİN İLETİMİ (TAŞINMASI) VE DAĞITILMASI
Genellikle birbirinden uzak olan elektrik üretim santrallarıyla tüketim merkezleri arasındaki bağlantı, iletişim şebekesi ve enterkonnekte sistemlerle sağlanır. Elektrik depolanamadığından, üretildiğinde hemen kullanıcıya ulaştırılması gerekir. Bu da üretim ve tüketimin her an dengede tutulması demektir. Öte yandan tüketim miktarı bölgelere, mevsimlere ve hatta günün saatlerine göre büyük değişiklikler gösterebilir. Enterkonnekte sistemler, üretimi tüketim düzeyindeki değişimlere uyarlamayı sağlar. Elektriğin iletimiyse, gerilimin gücüne bağlı olarak taşıma iletim sığası değişen elektrik hatları aracılığıyla gerçekleştirilir. Gerilim arttığında iletim işleminde ciddi tasarruflar sağlanır: enerji kaybı gerilim düzeyiyle ters orantılı olduğu için enerjiden, hat miktarı azaldığı için yerden, şebekedeki bakım masrafları azaldığı için de harcamalardan tasarruf edilir. Mesela, 1000 MW’lık bir nükleer santralın ürettiği elektriği boşaltmak için, 380000V’luk bir hat kullanılır; oysa aynı işi görmek için 154000V’luk altı hat veya 66000V’luk 30 hat gerekir. Enterkonnekte sistemler çok dağınık bölgelerin üretim imkanlarını birleştirerek, aynı malzeme güvenliği bakımından gerekli olan güç miktarının azalmasını sağlar. Arızalar meydana geldiğinde, yerinde değiştirilmesi gereken parçalar o an için elde bulunmayabilir. Bu durumda enterkonnekte sistem yardıma koşar; elektrik dağıtım istasyonlarında gerilimin akış yönü ayarlanarak anında ve en az harcamayla üretim ile tüketim arasındaki denge sağlanır. Şebekenin yönetimi için gerekli emirler ve bilgiler özel iletişim hatları, özel telsizler kullanılarak sağlanır.
Şebeke ve gerilimler
Gerilim ne kadar yüksek olursa, bir hattın iletebileceği elektrik miktarı da o kadar yüksek olur. Üretim santrallarından çıkan çok büyük miktarlardaki akımı iletebilen hatlar Türkiye’ de 380000V veya 154000V düzeyindedir. Uzak mesafeler arasına kurulan büyük iletişim şebekeleri ve enterkonnekte sistemler bu tip hatlardan oluşur. Bu şebekeler, bütün üretim santrallarını birbirine bağlar. Elektrik, gerilimi düşürüldükten sonra bölgesel şebekelere iletilir ve bu şebekeler yardımıyla ayrılarak dağıtım merkezlerine gönderilir. İletim şebekesi bölgesel, ulusal veya uluslar arası ölçekte de olsa, yönetim ve organizasyon nedenleriyle iletim işlemi Türkiye’ de 34500V veya bunun üzerindeki bir gerilim düzeyinde gerçekleştirilir. En çok kullanılan 380000V, 154000V, 66000V veya 24500V’tur. 34500V’un altındaki gerilimlere ortalama gerilimler olan 20000V ve 15000V veya alçak gerilim olan 380 veya 220V’luk “dağıtım gerilimleri” denir. Petrokimya, metalürji (özellikle alüminyum), demir-çelik fabrikaları ve elektrikli ulaşım hatları (tren, tramvay) çok büyük tüketicidir. Orta gerilim şebekeleri orta ve küçük sanayi işletmeleri ile büyük mağazalar veya yöresel yönetimler, hastaneler, okullar gibi merkezleri besler. Son olarak, milyonlarca yerel kullanıcı, alçak gerilimli elektrik akımıyla beslenir. Elektrik Dağıtım Merkezleri ve Dağıtım Bağlantıları Elektrik üretim merkezleriyle tüketicileri arasındaki bağlantı, elektrik iletim şebekesiyle anında sağlanır. Elektriğin dağıtımı, üretim ve iletim merkezlerindeki karmaşık bir programlama sistemiyle gerçekleştirilir. Dağıtım Türkiye Elektrik Kurumu (TEK) tarafından hazırlanarak uygulanmakta olan bir plana göre Türkiye çapında yapılır. Bu amaçla haberleşme ve telekomünikasyon araçlarından, otomasyondan ve önceden hazırlanan istatistik verilerine dayalı öngörülerden yararlanılır. Bu öngörülerde, ele alınan günün birkaç yıl öncesine kadar şebeke ve tüketim durumu dikkate alınır. Eskiden yılda bir kere yapılan tahminler, zamanla haftalık, günlük hale gelmiş ve tüketimin daha da yakından izlenmesi imkanı sağlanmıştır. Dağıtım ve iletimde meteorolojik koşullar da çok önemlidir; kapalı bir hava veya güneşli bir hava büyük sıcaklık farklılıklarına yol açar ve bu da milyonlarca konutun ısıtma ve aydınlatılmasında rol oynar. Elektrik akımının iletimi ve dağıtımı şebekeye bağlı dağıtım merkezlerince (transformatör istasyonları) sırayla yapılır.
Şebeke dağıtım merkezlerinin iki ayrı işlevi vardır: hem hatların birbirine bağlanmasını sağlar (enterkoneksiyon), hem de dönüştürme işlevi üstlenir (transformatör). Transformatör istasyonları transformatörler (dönüştürücü), disjonktörler ve ayırıcılarla donanmıştır. Transformatörler, duruma göre elektrik akımının gerilimini yükseltir veya alçaltır; dolayısıyla, iletim ve dağıtıma en uygun gerilimi seçerek elektriğin taşınmasında büyük önem taşır. Disjonktörler gerilim hattında herhangi bir aksaklık olduğunda akımı otomatik olarak kesmeye yarar. Hattın şebekeden ayrılması gerektiğinde devreye sokulabilir. Ayırıcılar da aynı rolü üstlenir, ama hatta akım olmadığı zaman çalışır ve hattı şebekeden tamamen ayırmakta kullanılır. Bir dağıtım merkezinin birçok farklı öğesi çoğunlukla açıktadır; bazı kentlerde bir dizi öğe yeraltında veya bina içlerinde olabilir. Bunlar basınçlı gaz zarfı içinde tutulur. Atmosferle pek temas etmediğinden, bundan kaynaklanan kirlenmelere uğramaz. Merkezler biraz uzaktaki bir kumanda istasyonundan yönetilir.
Elektriğin Ülke Çapında Dağıtımı
Türkiye’de elektrik dağıtımından genelde Türkiye Elektrik Kurumu (TEK) sorumludur; bazı bölgelerde bu işi özel şirketler üstlenmiştir. Dağıtım kuruluşu tüketim ihtiyacına göre şebekeler kurmak, bunları yönetmek ve yenilemek, tüketicileri şebekeye bağlayan bağlantıları yapmak, dağıtılan elektriğin sürekliliğini sağlamak ve miktarını sabit kılmakla yükümlüdür. İletim sistemi aracılığıyla yüksek gerilimde taşınan elektrik, alçak gerilime düşürülerek bir dağıtım merkezine, yani transformatör istasyonuna ulaştırılır. Kırsal bölgelerde bu şebekeler açıktadır; yerleşim bölgelerindeyse çoğunlukla yeraltına döşenmiştir.
Orta gerilim/alçak gerilim merkezlerinin bağlayıcı elemanı, farklı gerilimdeki iki şebekeyi birbirine bağlayan ve kısaca trafo denen transformatördür. Alçak gerilimli dağıtım sistemi tüketicilere üç fazlı ve bir topraklı (nötr) elektrik sağlar; elektrik iki gerilim düzeyinden oluşur. Bunlardan giderek yaygınlaşanı fazlar arası 380V ve faz-toprak arası 220V gerilimidir. Fazlar arası 200V ve faz-nötr arası 127V olanı giderek azalmaktadır. En çok kullanılan sistemler üç fazlı 380V ve tek fazlı 220V’tur. Bu seçeneğe göre, bir alet 4 tele veya 2 tele bağlanır. Elektrik akımının frekansı bütün Avrupa’da ve Türkiye’de 50Hz, Amerika kıtasındaysa 60Hz’dir. Bir motor veya bir bilgisayar, aygıtın içinde kullanılan frekansa eşit frekanslı bir şebekeye bağlanmadıkça düzgün çalışmaz.
Genellikle birbirinden uzak olan elektrik üretim santrallarıyla tüketim merkezleri arasındaki bağlantı, iletişim şebekesi ve enterkonnekte sistemlerle sağlanır. Elektrik depolanamadığından, üretildiğinde hemen kullanıcıya ulaştırılması gerekir. Bu da üretim ve tüketimin her an dengede tutulması demektir. Öte yandan tüketim miktarı bölgelere, mevsimlere ve hatta günün saatlerine göre büyük değişiklikler gösterebilir. Enterkonnekte sistemler, üretimi tüketim düzeyindeki değişimlere uyarlamayı sağlar. Elektriğin iletimiyse, gerilimin gücüne bağlı olarak taşıma iletim sığası değişen elektrik hatları aracılığıyla gerçekleştirilir. Gerilim arttığında iletim işleminde ciddi tasarruflar sağlanır: enerji kaybı gerilim düzeyiyle ters orantılı olduğu için enerjiden, hat miktarı azaldığı için yerden, şebekedeki bakım masrafları azaldığı için de harcamalardan tasarruf edilir. Mesela, 1000 MW’lık bir nükleer santralın ürettiği elektriği boşaltmak için, 380000V’luk bir hat kullanılır; oysa aynı işi görmek için 154000V’luk altı hat veya 66000V’luk 30 hat gerekir. Enterkonnekte sistemler çok dağınık bölgelerin üretim imkanlarını birleştirerek, aynı malzeme güvenliği bakımından gerekli olan güç miktarının azalmasını sağlar. Arızalar meydana geldiğinde, yerinde değiştirilmesi gereken parçalar o an için elde bulunmayabilir. Bu durumda enterkonnekte sistem yardıma koşar; elektrik dağıtım istasyonlarında gerilimin akış yönü ayarlanarak anında ve en az harcamayla üretim ile tüketim arasındaki denge sağlanır. Şebekenin yönetimi için gerekli emirler ve bilgiler özel iletişim hatları, özel telsizler kullanılarak sağlanır.
Şebeke ve gerilimler
Gerilim ne kadar yüksek olursa, bir hattın iletebileceği elektrik miktarı da o kadar yüksek olur. Üretim santrallarından çıkan çok büyük miktarlardaki akımı iletebilen hatlar Türkiye’ de 380000V veya 154000V düzeyindedir. Uzak mesafeler arasına kurulan büyük iletişim şebekeleri ve enterkonnekte sistemler bu tip hatlardan oluşur. Bu şebekeler, bütün üretim santrallarını birbirine bağlar. Elektrik, gerilimi düşürüldükten sonra bölgesel şebekelere iletilir ve bu şebekeler yardımıyla ayrılarak dağıtım merkezlerine gönderilir. İletim şebekesi bölgesel, ulusal veya uluslar arası ölçekte de olsa, yönetim ve organizasyon nedenleriyle iletim işlemi Türkiye’ de 34500V veya bunun üzerindeki bir gerilim düzeyinde gerçekleştirilir. En çok kullanılan 380000V, 154000V, 66000V veya 24500V’tur. 34500V’un altındaki gerilimlere ortalama gerilimler olan 20000V ve 15000V veya alçak gerilim olan 380 veya 220V’luk “dağıtım gerilimleri” denir. Petrokimya, metalürji (özellikle alüminyum), demir-çelik fabrikaları ve elektrikli ulaşım hatları (tren, tramvay) çok büyük tüketicidir. Orta gerilim şebekeleri orta ve küçük sanayi işletmeleri ile büyük mağazalar veya yöresel yönetimler, hastaneler, okullar gibi merkezleri besler. Son olarak, milyonlarca yerel kullanıcı, alçak gerilimli elektrik akımıyla beslenir. Elektrik Dağıtım Merkezleri ve Dağıtım Bağlantıları Elektrik üretim merkezleriyle tüketicileri arasındaki bağlantı, elektrik iletim şebekesiyle anında sağlanır. Elektriğin dağıtımı, üretim ve iletim merkezlerindeki karmaşık bir programlama sistemiyle gerçekleştirilir. Dağıtım Türkiye Elektrik Kurumu (TEK) tarafından hazırlanarak uygulanmakta olan bir plana göre Türkiye çapında yapılır. Bu amaçla haberleşme ve telekomünikasyon araçlarından, otomasyondan ve önceden hazırlanan istatistik verilerine dayalı öngörülerden yararlanılır. Bu öngörülerde, ele alınan günün birkaç yıl öncesine kadar şebeke ve tüketim durumu dikkate alınır. Eskiden yılda bir kere yapılan tahminler, zamanla haftalık, günlük hale gelmiş ve tüketimin daha da yakından izlenmesi imkanı sağlanmıştır. Dağıtım ve iletimde meteorolojik koşullar da çok önemlidir; kapalı bir hava veya güneşli bir hava büyük sıcaklık farklılıklarına yol açar ve bu da milyonlarca konutun ısıtma ve aydınlatılmasında rol oynar. Elektrik akımının iletimi ve dağıtımı şebekeye bağlı dağıtım merkezlerince (transformatör istasyonları) sırayla yapılır.
Şebeke dağıtım merkezlerinin iki ayrı işlevi vardır: hem hatların birbirine bağlanmasını sağlar (enterkoneksiyon), hem de dönüştürme işlevi üstlenir (transformatör). Transformatör istasyonları transformatörler (dönüştürücü), disjonktörler ve ayırıcılarla donanmıştır. Transformatörler, duruma göre elektrik akımının gerilimini yükseltir veya alçaltır; dolayısıyla, iletim ve dağıtıma en uygun gerilimi seçerek elektriğin taşınmasında büyük önem taşır. Disjonktörler gerilim hattında herhangi bir aksaklık olduğunda akımı otomatik olarak kesmeye yarar. Hattın şebekeden ayrılması gerektiğinde devreye sokulabilir. Ayırıcılar da aynı rolü üstlenir, ama hatta akım olmadığı zaman çalışır ve hattı şebekeden tamamen ayırmakta kullanılır. Bir dağıtım merkezinin birçok farklı öğesi çoğunlukla açıktadır; bazı kentlerde bir dizi öğe yeraltında veya bina içlerinde olabilir. Bunlar basınçlı gaz zarfı içinde tutulur. Atmosferle pek temas etmediğinden, bundan kaynaklanan kirlenmelere uğramaz. Merkezler biraz uzaktaki bir kumanda istasyonundan yönetilir.
Elektriğin Ülke Çapında Dağıtımı
Türkiye’de elektrik dağıtımından genelde Türkiye Elektrik Kurumu (TEK) sorumludur; bazı bölgelerde bu işi özel şirketler üstlenmiştir. Dağıtım kuruluşu tüketim ihtiyacına göre şebekeler kurmak, bunları yönetmek ve yenilemek, tüketicileri şebekeye bağlayan bağlantıları yapmak, dağıtılan elektriğin sürekliliğini sağlamak ve miktarını sabit kılmakla yükümlüdür. İletim sistemi aracılığıyla yüksek gerilimde taşınan elektrik, alçak gerilime düşürülerek bir dağıtım merkezine, yani transformatör istasyonuna ulaştırılır. Kırsal bölgelerde bu şebekeler açıktadır; yerleşim bölgelerindeyse çoğunlukla yeraltına döşenmiştir.
Orta gerilim/alçak gerilim merkezlerinin bağlayıcı elemanı, farklı gerilimdeki iki şebekeyi birbirine bağlayan ve kısaca trafo denen transformatördür. Alçak gerilimli dağıtım sistemi tüketicilere üç fazlı ve bir topraklı (nötr) elektrik sağlar; elektrik iki gerilim düzeyinden oluşur. Bunlardan giderek yaygınlaşanı fazlar arası 380V ve faz-toprak arası 220V gerilimidir. Fazlar arası 200V ve faz-nötr arası 127V olanı giderek azalmaktadır. En çok kullanılan sistemler üç fazlı 380V ve tek fazlı 220V’tur. Bu seçeneğe göre, bir alet 4 tele veya 2 tele bağlanır. Elektrik akımının frekansı bütün Avrupa’da ve Türkiye’de 50Hz, Amerika kıtasındaysa 60Hz’dir. Bir motor veya bir bilgisayar, aygıtın içinde kullanılan frekansa eşit frekanslı bir şebekeye bağlanmadıkça düzgün çalışmaz.
ELEKTRİK ENERJİSİ
ELEKTRİK ENERJİSİNİN ÖZELLİKLERİ
- Elektrik enerjisinin diğer enerji türlerine dönüştürülmesi kolaydır.
- Diğer enerji türlerine göre çok uzaklara taşınması ve kullanılması son derece rahattır.
- Verimi yüksektir. Bir enerji, istenen başka bir enerji türüne dönüştürülürken, ekseriya istenmeyen başka enerji türleri de ortaya çıkar. Bunların arasında özellikle ısı enerjisinin büyük olması dikkati çeker. İstenmeyen bu ısı enerjisi, yararlanılamadığı için yitirilir ve verimi düşürür. İşte elektrik enerjisinin ısıdan başka bir enerjiye dönüştürülmesinde oluşan ısı enerjisi az olduğu için verimi yüksektir.
- Elektrik enerjisi sayısız bir çok parçaya ayrılarak kullanılabilir. Örneğin: Bir elektrik santralında kazanılan elektrik enerjisi, enerji taşıma hatlarıyla büyük kentlere götürülmekte ve orada sayısız konut ve iş yerlerine dağıtılarak kullanılmaktadır.
- Elektrik enerjisi bulunduğu yerin ekonomik, sosyal ve kültürel düzeylerini hızla yükseltir ve kendisine karşı duyulan gereksinmenin artmasına gene kendisi neden olur.
- Elektrik enerjisi toplumların ekonomik, sosyal ve kültürel yönlerden kalkınmasını sağlayan ve çağdaş uygarlığın en önemli araçlarından biri durumundadır.
- Son 50 yıl içinde baş döndürücü bir hızla ilerleyen teknolojideki gelişimler ve hatta bir ev kadınının eli altına bir makinanın verilmesi (örneğin çamaşır makinesi) elektrik enerjisi sayesinde olanaklı olmuştur. Elektrik enerjisinin belirtilen bu ve bunlara benzer avantajları ve iyi yönleri yanısıra sakıncalı yönleri de vardır. Bunların başında elektrik enerjisinin depo edilemeyen bir enerji türü olması gelir. Nitekim elektrik enerjisi üretildiği anda kullanılmak zorunluluğundadır. Bundan dolayı üretim ile tüketim arasında devamlı bir dengenin bulunması gerekir. Ayrıca üretim sisteminde bir arıza ortaya çıktığında, bu sisteme bağlı sayısız abonede hizmetlerin durmasına ya da aksamasına neden olur. Bu nedenle, elektrik enerjisinin üretiminde sürekli bir devamlılığın sağlanması ve elde büyük ölçüde yedek sistemlerin bulundurulması zorunludur. Elektrik enerjisinin bir başka sakıncası da üretimine paralel olarak taşıma ve dağıtımı için özel düzenlere kesinlikle gereksinme duymasıdır. Oysaki, örneğin: bir dokuma fabrikası ürünlerini tüketiciye götürmek için özel yollara ve taşıtlara gereksinme duymaz. Bu görevi herkesin yararlandığı bir yoldan ve bir kamyon ile yapabilir. Buna karşın elektrik enerjisinin taşıma ve dağıtılması için projeye ayrıca yatırımların (örneğin: direkler, teller, izolatörler...) katılması zorunlu olmaktadır.
- Elektrik enerjisinin diğer enerji türlerine dönüştürülmesi kolaydır.
- Diğer enerji türlerine göre çok uzaklara taşınması ve kullanılması son derece rahattır.
- Verimi yüksektir. Bir enerji, istenen başka bir enerji türüne dönüştürülürken, ekseriya istenmeyen başka enerji türleri de ortaya çıkar. Bunların arasında özellikle ısı enerjisinin büyük olması dikkati çeker. İstenmeyen bu ısı enerjisi, yararlanılamadığı için yitirilir ve verimi düşürür. İşte elektrik enerjisinin ısıdan başka bir enerjiye dönüştürülmesinde oluşan ısı enerjisi az olduğu için verimi yüksektir.
- Elektrik enerjisi sayısız bir çok parçaya ayrılarak kullanılabilir. Örneğin: Bir elektrik santralında kazanılan elektrik enerjisi, enerji taşıma hatlarıyla büyük kentlere götürülmekte ve orada sayısız konut ve iş yerlerine dağıtılarak kullanılmaktadır.
- Elektrik enerjisi bulunduğu yerin ekonomik, sosyal ve kültürel düzeylerini hızla yükseltir ve kendisine karşı duyulan gereksinmenin artmasına gene kendisi neden olur.
- Elektrik enerjisi toplumların ekonomik, sosyal ve kültürel yönlerden kalkınmasını sağlayan ve çağdaş uygarlığın en önemli araçlarından biri durumundadır.
- Son 50 yıl içinde baş döndürücü bir hızla ilerleyen teknolojideki gelişimler ve hatta bir ev kadınının eli altına bir makinanın verilmesi (örneğin çamaşır makinesi) elektrik enerjisi sayesinde olanaklı olmuştur. Elektrik enerjisinin belirtilen bu ve bunlara benzer avantajları ve iyi yönleri yanısıra sakıncalı yönleri de vardır. Bunların başında elektrik enerjisinin depo edilemeyen bir enerji türü olması gelir. Nitekim elektrik enerjisi üretildiği anda kullanılmak zorunluluğundadır. Bundan dolayı üretim ile tüketim arasında devamlı bir dengenin bulunması gerekir. Ayrıca üretim sisteminde bir arıza ortaya çıktığında, bu sisteme bağlı sayısız abonede hizmetlerin durmasına ya da aksamasına neden olur. Bu nedenle, elektrik enerjisinin üretiminde sürekli bir devamlılığın sağlanması ve elde büyük ölçüde yedek sistemlerin bulundurulması zorunludur. Elektrik enerjisinin bir başka sakıncası da üretimine paralel olarak taşıma ve dağıtımı için özel düzenlere kesinlikle gereksinme duymasıdır. Oysaki, örneğin: bir dokuma fabrikası ürünlerini tüketiciye götürmek için özel yollara ve taşıtlara gereksinme duymaz. Bu görevi herkesin yararlandığı bir yoldan ve bir kamyon ile yapabilir. Buna karşın elektrik enerjisinin taşıma ve dağıtılması için projeye ayrıca yatırımların (örneğin: direkler, teller, izolatörler...) katılması zorunlu olmaktadır.
23 Ağustos 2008 Cumartesi
Elektrikli yılan balığı (Electrophorus electricus)
Bu balığın, vücudundaki tüm kasların yarısını oluşturan elektrik organları var. Bu organlar çok çekirdekli hücreler olan “elektrosit”lerden (elektrik hücreleri) oluşuyor. Elektrik akımı bu özelleşmiş hücrelerin biyokimyasal aktiviteleri sonucu oluşuyor. Elektrositler, 10 000 hücreden oluşan bozuk para şeklinde yapılar oluştururlar. Bu yapılar da 70 ya da daha fazla sütunlar halinde dizili durumdadır. Her hücrenin ürettiği akım miktarı çok küçükmüş gibi görünse de, bu büyük elektrosit yığınlarının aynı anda yüklerini boşaltmasıyla güçlü bir elektrik akımı elde edilir. Normal bir kas hücresinde üretilen elektrik akımı 0,1 voltken, elektrikli yılan balığının toplamda yaklaşık 650 volt akım üretebildiği ölçülmüştür. Bu rakam ölçülmüş en yüksek akımdır. Elektrikli yılan balığının ortalama 500 volt akım ürettiği kabul edilmektedir. Bu büyüklükteki bir akım, elektrikli yılan balığının avını fena halde sersemletmesine hatta öldürmesine, bunun yanında da herhangi bir avcının yılan balığını avlamadan önce bir kere daha düşünmesine yol açabilecek güçtedir. Bu akımın insanlar için de ölümcül olabileceğini ekleyelim. Elektrikli yılan balığının sebep olacağı bu elektrik şoku nefes alıp verme ve istemsiz kas hareketi gibi vücuttaki kimi fizyolojik fonksiyonların bozulmasına, hatta kalbin durmasına sebep olabilir.
B. Duygu Özpolat
www.biltek.tubitak.gov.tr
B. Duygu Özpolat
www.biltek.tubitak.gov.tr
21 Ağustos 2008 Perşembe
LRT (Aksaray - Havalimanı) Katener Sistemi
LRT (Aksaray - Havalimanı) Katener Sistemi:
*İki taşıyıcı katener teli, bir kontak teli, bir fider teli olmak üzere dört telden oluşur. Otomatik gergilidir.
*Hat uzunluğu 18 km.
*Ortalama etap uzunluğu 1500 metre.
*Direkler arası açıklık: 22-60 metre.
*Mid-point tertibatı kontak teli ve ikiz katener telini etap ortasından sabitler. Etap başında ve sonunda bulunan otomatik gergi teçhizatları ile iki kataner teli ve kontak teli 3600 kg’lık bir gerdirme kuvveti ile gerdirilir.
*Sistem yüksekliği* 1 metre (Köprü altları ve tünellerde 0.25 metreye kadar düşer).
*Sistemde 4 iletken tel için anma akımı 1600 amperdir.
*Sistemin 40°C deki elektriksel direnci (4 tel için) 0,045 ohm dur.
*Bütün sistem çift izolelidir.
*Sistemin işletme hızı maksimum 100 km/h ’tir.
*İki taşıyıcı katener teli, bir kontak teli, bir fider teli olmak üzere dört telden oluşur. Otomatik gergilidir.
*Hat uzunluğu 18 km.
*Ortalama etap uzunluğu 1500 metre.
*Direkler arası açıklık: 22-60 metre.
*Mid-point tertibatı kontak teli ve ikiz katener telini etap ortasından sabitler. Etap başında ve sonunda bulunan otomatik gergi teçhizatları ile iki kataner teli ve kontak teli 3600 kg’lık bir gerdirme kuvveti ile gerdirilir.
*Sistem yüksekliği* 1 metre (Köprü altları ve tünellerde 0.25 metreye kadar düşer).
*Sistemde 4 iletken tel için anma akımı 1600 amperdir.
*Sistemin 40°C deki elektriksel direnci (4 tel için) 0,045 ohm dur.
*Bütün sistem çift izolelidir.
*Sistemin işletme hızı maksimum 100 km/h ’tir.
18 Ağustos 2008 Pazartesi
Demir Yolu Terimleri
Katener Sistemi: Tramvay veya LRT sistemlerinde aracın güzergah boyunca ve depo sahası içerisinde elektriksel olarak beslenmesini sağlayan (Trafo merkezinden araca kadar elektrik iletimini sağlayan) sisteme Katener sistemi denir. Katener sistemini oluşturan elemanlar tasarlanan hatta göre değişiklik göstere bilir. Genel olarak; Direkler, alt tüp, üst tüp, çapraz tüp, steady arm, katener teli, kontak teli, feeder kablosu, izalatörler ve bağlantı elemanlarında oluşur. Katener ve kontak teli ortalama 3500 kg lık bir kuvvetle gerdirilir.
Totman Pedalı(DEAD MAN PEDAL): 3 kademelidir (üst kademe: makinist yok, orta kademe: sürüşe hazır, alt kademe: DEAD MAN durumu*). 1. ve 3. durumlarda araş frenlemeye geçer, durur ve hareket etmez.
İvme Kolu: Aracın ivmelenmesi için kullanılan koldur. Hızlanmada 10, frenlemede 10 kademesi vardır. Kol sıfırdayken yani tam ortadayken araç ivmesizdir.
Ray Freni: Sadece acil durumlarda kullanılmalıdır. Makas geçişlerinde kullanılırsa deray* ettirme tehlikesi vardır. Çünkü ray freninde aracın ray fren pabuçları mıknatısa olarak yapışmaktadır. Bu pabuçlar makas dil uçlarına vurarak aracı deray ettirebilir veya araca veya makasa zarar verebilirler.
Kayma ve Kızaklama: Aracın harekete başladığı sırada tekerleklerin patinaj yapması ve frenleme esnasında tekerlerin rayda kayması.
Bıkın: İki rayın ortasında bulunur ve aracın geçişi sırasında araca sinyal bilgisi verir.
Boden: Araç tekerleğinin dış kısmındaki yüksek kısımdır. Aracın raydan çıkmamasını ve istikamet doğrultusunda ilerlemesini sağlar.
Raylar ana hatlarıyla ikiye ayrılır. Bunlar metro ve hafif metrolarda kullanılan vinyol tipi ve tramvaylarda hemzemin geçiş özelliğini sağlaması için kullanılan oluklu tip raylardır.
Kruvazman: Çapraz makas.
Gabari: Aracın genişlik ve yükseklik bakımından ölçüleri.
Ekartman: Yol açıklığı.
Conta: Rayların birleştirildiği yerler.
Kontr-ray: Belirli yerlerde aracın raydan çıkması halinde aracın hatta kalmasını sağlar.
Nivelman: Yolun proje kotuna yükseltilmesi.
Gizli Boşluk: Araçların geçişi sırasında yolun oturması ve araç geçtikten sonra tekrar yükselmesi sonucu
traversler* arasında meydana gelen boşluk.
*Travers: Üzerine rayların döşendiği ağaçtan, betondan veya demirden yapılan profil.
*Deray: Aracın raydan çıkması durumu.
*DEAD MAN Durumu: Makinistin sürüş esnasında herhangi bir nedenden ötürü bayılması veya hayatını kaybetmesi durumu.
*Direk, ray gibi basit terimler açıklanmamıştır.
Totman Pedalı(DEAD MAN PEDAL): 3 kademelidir (üst kademe: makinist yok, orta kademe: sürüşe hazır, alt kademe: DEAD MAN durumu*). 1. ve 3. durumlarda araş frenlemeye geçer, durur ve hareket etmez.
İvme Kolu: Aracın ivmelenmesi için kullanılan koldur. Hızlanmada 10, frenlemede 10 kademesi vardır. Kol sıfırdayken yani tam ortadayken araç ivmesizdir.
Ray Freni: Sadece acil durumlarda kullanılmalıdır. Makas geçişlerinde kullanılırsa deray* ettirme tehlikesi vardır. Çünkü ray freninde aracın ray fren pabuçları mıknatısa olarak yapışmaktadır. Bu pabuçlar makas dil uçlarına vurarak aracı deray ettirebilir veya araca veya makasa zarar verebilirler.
Kayma ve Kızaklama: Aracın harekete başladığı sırada tekerleklerin patinaj yapması ve frenleme esnasında tekerlerin rayda kayması.
Bıkın: İki rayın ortasında bulunur ve aracın geçişi sırasında araca sinyal bilgisi verir.
Boden: Araç tekerleğinin dış kısmındaki yüksek kısımdır. Aracın raydan çıkmamasını ve istikamet doğrultusunda ilerlemesini sağlar.
Raylar ana hatlarıyla ikiye ayrılır. Bunlar metro ve hafif metrolarda kullanılan vinyol tipi ve tramvaylarda hemzemin geçiş özelliğini sağlaması için kullanılan oluklu tip raylardır.
Kruvazman: Çapraz makas.
Gabari: Aracın genişlik ve yükseklik bakımından ölçüleri.
Ekartman: Yol açıklığı.
Conta: Rayların birleştirildiği yerler.
Kontr-ray: Belirli yerlerde aracın raydan çıkması halinde aracın hatta kalmasını sağlar.
Nivelman: Yolun proje kotuna yükseltilmesi.
Gizli Boşluk: Araçların geçişi sırasında yolun oturması ve araç geçtikten sonra tekrar yükselmesi sonucu
traversler* arasında meydana gelen boşluk.
*Travers: Üzerine rayların döşendiği ağaçtan, betondan veya demirden yapılan profil.
*Deray: Aracın raydan çıkması durumu.
*DEAD MAN Durumu: Makinistin sürüş esnasında herhangi bir nedenden ötürü bayılması veya hayatını kaybetmesi durumu.
*Direk, ray gibi basit terimler açıklanmamıştır.
16 Ağustos 2008 Cumartesi
İletim Hatlarının Elektromanyetik Uyumluluğu
İLETİM HATLARININ ELEKTROMANYETİK UYUMLULUĞU
Elektromanyetik (EM) dalgaların yaşantımızdaki rolü giderek artmakta. Haberleşme, uzaktan algılama, tümleşik sistemler, tıp, çevre, eğitim, pazarlama, savunma bunlardan sadece bir kaçı. Örneğin; henüz on yılını bile doldurmayan cep telefonu kullanımı, umulanın üzerinde, 20 milyon kişiyi çoktan aştı. Dünyada ise bu rakamın 2003 sonunda bir milyarı aşacağı neredeyse kesinleşti. Konuşma, mesaj gönderme, internet erişimi hizmetlerine yenileri, örneğin görüntülü telefonlar, eklenmekte. İnternet erişimleri, yerel ağlardan (LAN) kişisel ve evsel telsiz ağlara (Wireless Personal Area Networks - WPANS, Bluetooth, vb.) kadar uzanmakta. Tüm bunlar bir yandan birbiriyle daha az olumsuz etkileşen elektronik cihazların tasarımını, öte yandan EM dalgalarla canlıların etkileşiminin daha iyi anlaşılmasını ve -varsa- olası olumsuz etkilere karşı önlem alınmasını gerektirmekte. İşte bu iki gereksinim EMC (Electromagnetic Compatibility - Elektromanyetik Uyumluluk) ve BEM (Bio-electromagnetic - Biyo-Elektromanyetik) mühendisliklerinin doğmasına neden oldu. EMC ve BEM mühendisliği, genelde, cihazdan cihaza ya da cihazdan canlılara, çoğu kez, istem dışı, EM sızıntı kaynağının bulunması, nedenlerinin anlaşılması ve kontrol altında tutulmasıyla ilgilenir. Klasik elektrik, elektronik ve haberleşme mühendisleri, genelde, ürüne özgü EM etkilerle ilgilenirken, EMC ve BEM mühendisleri çevreye olan tüm EM etkileri göz önüne almak zorundadır. Her iki mühendislik dalı da, elektrik, elektronik, elektro-mekanik, kimya, sistem bilimi, tıp ve biyoloji benzeri alanları içeren çok disiplinli dallardır.Bu köşede bundan böyle EMC ve BEM konuları değişik açılardan ele alınacak. Bir sayıda işin teknik yanı, örneğin bir cihazın elektromanyetik etkilerden yalıtılması işlenirken, bir başka sayıda işin hukuksal boyutu ele alınacak, ya da insan ve çevre sağlığı ele alınacak. Bir yandan çok temel tanımlar, örneğin çözünürlük, doğruluk ve hassasiyet üzerinde durulurken, öte yandan bilim ve teknolojinin toplumsal algılanması tartışılacak. Bir sayıda akım, gerilim, enerji, güç, dB, dBm, gibi temel terimler üzerinde durulurken, diğer bir sayıda güncel bir konu, örneğin baz istasyonları ve sorunları tartışılacak.
Elektromanyetik (EM) dalgaların yaşantımızdaki rolü giderek artmakta. Haberleşme, uzaktan algılama, tümleşik sistemler, tıp, çevre, eğitim, pazarlama, savunma bunlardan sadece bir kaçı. Örneğin; henüz on yılını bile doldurmayan cep telefonu kullanımı, umulanın üzerinde, 20 milyon kişiyi çoktan aştı. Dünyada ise bu rakamın 2003 sonunda bir milyarı aşacağı neredeyse kesinleşti. Konuşma, mesaj gönderme, internet erişimi hizmetlerine yenileri, örneğin görüntülü telefonlar, eklenmekte. İnternet erişimleri, yerel ağlardan (LAN) kişisel ve evsel telsiz ağlara (Wireless Personal Area Networks - WPANS, Bluetooth, vb.) kadar uzanmakta. Tüm bunlar bir yandan birbiriyle daha az olumsuz etkileşen elektronik cihazların tasarımını, öte yandan EM dalgalarla canlıların etkileşiminin daha iyi anlaşılmasını ve -varsa- olası olumsuz etkilere karşı önlem alınmasını gerektirmekte. İşte bu iki gereksinim EMC (Electromagnetic Compatibility - Elektromanyetik Uyumluluk) ve BEM (Bio-electromagnetic - Biyo-Elektromanyetik) mühendisliklerinin doğmasına neden oldu. EMC ve BEM mühendisliği, genelde, cihazdan cihaza ya da cihazdan canlılara, çoğu kez, istem dışı, EM sızıntı kaynağının bulunması, nedenlerinin anlaşılması ve kontrol altında tutulmasıyla ilgilenir. Klasik elektrik, elektronik ve haberleşme mühendisleri, genelde, ürüne özgü EM etkilerle ilgilenirken, EMC ve BEM mühendisleri çevreye olan tüm EM etkileri göz önüne almak zorundadır. Her iki mühendislik dalı da, elektrik, elektronik, elektro-mekanik, kimya, sistem bilimi, tıp ve biyoloji benzeri alanları içeren çok disiplinli dallardır.Bu köşede bundan böyle EMC ve BEM konuları değişik açılardan ele alınacak. Bir sayıda işin teknik yanı, örneğin bir cihazın elektromanyetik etkilerden yalıtılması işlenirken, bir başka sayıda işin hukuksal boyutu ele alınacak, ya da insan ve çevre sağlığı ele alınacak. Bir yandan çok temel tanımlar, örneğin çözünürlük, doğruluk ve hassasiyet üzerinde durulurken, öte yandan bilim ve teknolojinin toplumsal algılanması tartışılacak. Bir sayıda akım, gerilim, enerji, güç, dB, dBm, gibi temel terimler üzerinde durulurken, diğer bir sayıda güncel bir konu, örneğin baz istasyonları ve sorunları tartışılacak.
EMC - BEM Mühendisliği
Sık sık karşılaşılan bilgisayarların radyo yayınlarını bozması, elektrik süpürgelerinin TV'lerde karlanmaya neden olması, yıldırım düşmesinin elektronik cihazları bozabilmesi benzeri olaylar, EM etkileşim ve girişim olaylarından sadece bir kaçıdır. Bu konular, çok disiplinli EMC mühendisliğinin ilgi alanındadır. Bir EMC probleminde üç unsur bulunur:
1. EM girişim kaynağı
2. Girişimden etkilenen kurban
3. Kaynak ile kurban arasındaki girişim yolu
Girişim kaynağı ya da kurban bazen ayırt edilemese bile, bu üç unsur bir arada EMC problemini oluşturur. EMC probleminin bir özel hali, kurbanın canlı olması durumudur. Bu durumda etkileşim, EM enerji ile canlı dokular arasındadır. Bu etkileşimle ilgilenen dala da özel olarak BEM adı verilmiştir. EMC mühendisliğinin ana amacı, bu üç unsurdan en az birini ortadan kaldırmak ya da etkilerini en aza indirmek iken; BEM mühendisliğinin amacı, EM enerjinin canlı dokularda yaratacağı kısa, orta ve uzun süreli etkileri incelemek ve en aza indirmek yönündedir.
EMC, cihaz-cihaz etkileşimini göz önüne alır. Elektronik cihazların bir arada, birbirini rahatsız etmeden ve birbirinden en az etkilenerek çalışabilmesi için gerekli düzenlemelerle ilgilenir. Örneğin, evlerde kullanılan buzdolabı, fırın, elektrik süpürgesi gibi yüksek akım çeken cihazların çalışabilmeleri ve şehir şebekesinden enerji çekerken şehir şebekesine gürültü aktarmaması için, üreticinin alması gereken önlemleri ayrıntılı olarak sıralar. Ya da, televizyon üreticisine ürününün ne tür etkilere karşı dayanıklı olması gerektiğini belirtir. Ya da, kişisel bir bilgisayardan çevreye istenmeyen sızıntının frekansa ve uzaklığa göre en fazla ne kadar olması gerektiğini belirler. Bunlarla ilgili standartları oluşturur.Tam üye olmayı hedeflediğimiz Avrupa Birliği (AB), yasal EMC düzenleme çalışmalarını 1992'de başlatmış ve 4 yıllık geçiş sürecinden sonra 1996'da zorunlu hale getirmiştir. Artık AB pazarına girecek her ürün, EM uyumluluk, CE (Conformity Europe - Avrupa Uyumluluğu) markası taşımak zorundadır. Bunun anlamı, o ürünün bağlı olduğu standartlarca belirlenen tüm koşulları sağladığının belgelenmesi ve üretici firmanın bunu garanti etmesidir.BEM, cihaz-insan etkileşimiyle (EM enerji - canlı doku ilişkisi ile) ilgilenir. Kısa ve/veya uzun dönemli etkilerin neler olabileceğini araştırır. Bu araştırmalar laboratuar çalışmaları olabileceği gibi, bilgisayar modellemeleri ve simülasyonları da olabilir. EM enerji-canlı etkileşimi çok ama çok karmaşıktır. Çoğu kez gerçekçi modellenmesi olanaksızdır. Ancak geniş denek gurupları üzerinde yapılan istatistiksel çalışmalarla sonuçlara ulaşılabilir. Buna epidemiyolojik çalışmalar adı verilir. Epidemiyolojik çalışmalar uzun süre, büyük bütçe ve yorucu çalışmalar gerektirdiğinden, EM-doku etkileşiminin anlaşılabilmesi ve varsa olumsuz etkilerin ortaya çıkarılması on yılları bulabilir.
Standartlar, Sınır Değerler
Bireysel ve toplumsal yaşamımız nasıl kurallar ve yasalarla belirlenmiş ise, EMC ve BEM mühendisliğinde de kurumlar ve kurallar -standartlar- söz konusudur. EMC konusunda standartları belirleyen uluslararası üç kuruluş; IEC (International Electrotechnical Committe - Uluslararası Elektro-Teknik Komite), CISPR (Comite International Special des Perturbations RadioElectriques - Uluslararası Radyo-Elektrik Pertürbasyonlar Özel Komitesi), CENELEC (Comite Europeen de Normalisation Electrotechnique - Avrupa Elektro-Teknik Normalizasyon Komitesi) 'dir. Bu kuruluşlarca hazırlanan standartlar, ürün gruplarına olduğu gibi, özellikle ürüne özgü koşullar ve sınır değerler içerebilmektedir.EMC sınır değerleri açıktır ve bu cihazların bu sınır değerleri sağlayıp sağlamadığının test edilmesi ve ölçülmesi kolaydır. Ele alınan cihazın bağlı olduğu standartta ölçü düzeni, ölçü ve testlerinin hangi koşullarda ve nasıl yapılacağı, hangi özelliklere sahip ölçü aletlerinin kullanılacağına varıncaya dek ayrıntılı bilgi bulunur. Oysa BEM sınır değerleri genelde tartışmalıdır. Bu nedenle, örneğin cep telefonları ve baz istasyonları konusunda veya yüksek gerilim hatlarının kanserojen olup olmadığı konusunda farklı sesler yükselebilmekte, tartışmalar yaşanmaktadır.
Teknolojinin yaşantımızı kolaylaştırdığı bir gerçek.Ulaşımdan eğitime, eğlenceden sağlığa kadar teknolojinin ve ürünlerinin katkılarını bir düşünün. Lazerle yapılan birkaç dakikalık göz ameliyatlarından uydularla 24-saat kesintisiz gözetlemeye, cep telefonlarıyla haberleşme olanaklarından internet'in sağladığı olanaklara, kişisel bilgisayarlardan fotokopi makinalarına dek, binlerce onbinlerce yeniliğin yaşam kalitesini yükseltmesi yanında toplumsal kültürleri de değiştirdiğini yaşayarak görmüyor muyuz? Elbette görüyor ve yaşıyoruz. Her yenilikte olduğu gibi, yaşantımızı kolaylaştıran teknoloji ve ürünleri de, olası olumsuzlukları beraberinde getirmekte. Olası olumsuz etkilere riskler, bunları göze alarak teknolojiyi kullanmaya risk alma, ve bunun değerlendirilmesine de risk analizi (yönetimi) denmekte. Risk analizinde en önemli konu alınan riskin ne olduğunun bilinmesi. Cep telefonları, baz istasyonları ve yüksek gerilim hatları ekseninde yoğunlaşan elektromanyetik alanlar ve sağlığımız konusunda da sorun, risklerin bilinebilmesi. Risklerin belirlenebilmesi ancak bilimsel araştırmalar ve bu araştırmaların sonuçlanmalarıyla olası. Son yıllarda bu konularda yazılan yazılar, çıkan haberler, yapılan tartışmalar ile, kamuoyu cep telefonu haberleşmesinin elektromanyetik dalgalarla sağlandığından, bu konularda uzman kuruluşların eldeki verilerle ısıl etkiler cinsinden ve güvenlik payları bırakarak ölçülebilen/denetlenebilen sınır değerler belirlediğinden ve Türkiye'nin de Telsim ve Turkcell için 900 MHz'te 42 V/m, Avea için 1800 MHz'te 59 V/m elektrik alan şiddeti değerlerini kabul ettiğinden artık haberdar. Vatandaş, ısıl etkiler cinsinden konan sınır değerlerin (bir kaç istisna dışında) aşılmadığını, baz istasyonlarının yaydığı elektromanyetik alan seviyelerinin sınır değerlerin oldukça altında kaldığını artık öğrendi. Dergide de bu köşede zaman zaman, örneğin, Mayıs ve Haziran 2004 sayılarında, konu ele alındı. O yazılarda da değinildiği gibi, sorun ve tartışmalar sınır değerlerin güvenirliğinde düğümlenmekte ve araştırmalar sınır değerlerin altındaki elektromanyetik seviyelerde sorun olup olmadığının belirlenmesine kaymış durumda.
Hayvan ve insanlar üzerinde yapılan araştırmalarda, elektromanyetik etkileşim kesin olarak gösterilmiş durumda. Sorun, hangi elektromanyetik seviyelerde etkinin kabul edilebilir olduğunun tayin edilmesi. Elektromanyetik doz azaldıkça risk azalacak ve bir değerde diğer risklerle (örneğin, enerji hatları, TV v.b.) aynı seviyeye gelecek. Ancak o zaman analiz diğer bütün risklerle birlikte yürütülebilir. Bugün, belirlenen seviyelerin altında ya da üstünde, henüz olumsuz etkilerin gözlenmemesi, olumsuz etkilerin olmayacağı anlamına gelmez. Burada uzmanlara ve yetkililere düşen görev, olası riskleri bütün açıklığıyla topluma aktarmak ve risk yönetimini çalıştırmak olmalı.
Teknolojinin yaşantımızı kolaylaştırdığı bir gerçek.Ulaşımdan eğitime, eğlenceden sağlığa kadar teknolojinin ve ürünlerinin katkılarını bir düşünün. Lazerle yapılan birkaç dakikalık göz ameliyatlarından uydularla 24-saat kesintisiz gözetlemeye, cep telefonlarıyla haberleşme olanaklarından internet'in sağladığı olanaklara, kişisel bilgisayarlardan fotokopi makinalarına dek, binlerce onbinlerce yeniliğin yaşam kalitesini yükseltmesi yanında toplumsal kültürleri de değiştirdiğini yaşayarak görmüyor muyuz? Elbette görüyor ve yaşıyoruz. Her yenilikte olduğu gibi, yaşantımızı kolaylaştıran teknoloji ve ürünleri de, olası olumsuzlukları beraberinde getirmekte. Olası olumsuz etkilere riskler, bunları göze alarak teknolojiyi kullanmaya risk alma, ve bunun değerlendirilmesine de risk analizi (yönetimi) denmekte. Risk analizinde en önemli konu alınan riskin ne olduğunun bilinmesi. Cep telefonları, baz istasyonları ve yüksek gerilim hatları ekseninde yoğunlaşan elektromanyetik alanlar ve sağlığımız konusunda da sorun, risklerin bilinebilmesi. Risklerin belirlenebilmesi ancak bilimsel araştırmalar ve bu araştırmaların sonuçlanmalarıyla olası. Son yıllarda bu konularda yazılan yazılar, çıkan haberler, yapılan tartışmalar ile, kamuoyu cep telefonu haberleşmesinin elektromanyetik dalgalarla sağlandığından, bu konularda uzman kuruluşların eldeki verilerle ısıl etkiler cinsinden ve güvenlik payları bırakarak ölçülebilen/denetlenebilen sınır değerler belirlediğinden ve Türkiye'nin de Telsim ve Turkcell için 900 MHz'te 42 V/m, Avea için 1800 MHz'te 59 V/m elektrik alan şiddeti değerlerini kabul ettiğinden artık haberdar. Vatandaş, ısıl etkiler cinsinden konan sınır değerlerin (bir kaç istisna dışında) aşılmadığını, baz istasyonlarının yaydığı elektromanyetik alan seviyelerinin sınır değerlerin oldukça altında kaldığını artık öğrendi. Dergide de bu köşede zaman zaman, örneğin, Mayıs ve Haziran 2004 sayılarında, konu ele alındı. O yazılarda da değinildiği gibi, sorun ve tartışmalar sınır değerlerin güvenirliğinde düğümlenmekte ve araştırmalar sınır değerlerin altındaki elektromanyetik seviyelerde sorun olup olmadığının belirlenmesine kaymış durumda.
Hayvan ve insanlar üzerinde yapılan araştırmalarda, elektromanyetik etkileşim kesin olarak gösterilmiş durumda. Sorun, hangi elektromanyetik seviyelerde etkinin kabul edilebilir olduğunun tayin edilmesi. Elektromanyetik doz azaldıkça risk azalacak ve bir değerde diğer risklerle (örneğin, enerji hatları, TV v.b.) aynı seviyeye gelecek. Ancak o zaman analiz diğer bütün risklerle birlikte yürütülebilir. Bugün, belirlenen seviyelerin altında ya da üstünde, henüz olumsuz etkilerin gözlenmemesi, olumsuz etkilerin olmayacağı anlamına gelmez. Burada uzmanlara ve yetkililere düşen görev, olası riskleri bütün açıklığıyla topluma aktarmak ve risk yönetimini çalıştırmak olmalı.
Elektromanyetik alanlar ve insan sağlığı üzerine yapılan çalışmaları üç ana başlıkta toplamak olası; deneysel çalışmalar, bilgisayar simülasyonları ve istatistiksel çalışmalar. Örneğin; cep telefonlarını ele alalım. Deneysel çalışmalar daha çok, yapıları insana benzeyen hayvanlar (örneğin; fareler, maymunlar) kullanarak ya da laboratuar çalışmaları şeklinde gerçeklenmekte. Bilgisayar simülasyonları, ya insan dokularının elektromanyetik eşdeğerleri (çeşitli jellerden oluşturulan fantomlar) kullanılarak yapılmakta, ya da tamamen sayısal ortamda matematiksel modellerle gerçeklenmekte. Ne yazık ki, hangisi olursa olsun, bu çalışmaların sadece fikir verebileceği aşikâr (çünkü kullanılan modeller karmaşık insan dokularını gerçekçi modellemekten henüz çok uzak). Güvenilir yöntem olarak geriye sadece epidemiyoloji kalıyor.
Epidemiyoloji
Sağlık alanında araştırmalar genelde gözlemle başlar. Benzeri gözlemlerin, farklı toplum, zaman ve mekânlarda yapılması, sağlık problemlerinin tanımlanmasına olanak sağlamakta. Sağlık problemleri tanımlandığında, olası neden ve/veya risk faktörlerinin saptanması ve uygun müdahalelerle ilgili hastalık, sakatlık ya da ölümlerin en aza indirilmesi hedeflenmekte. Epidemiyoloji, toplumda sağlıkla ilgili olayları kişi, yer ve zaman özelliklerine göre inceleyen, nedenlerini araştıran, ve olayların önlenmesi için uygun çözüm yollarını belirleyen yöntemlere verilen ad. Epidemiyolojik yöntemlerin kullanımı tıp bilimi kadar eski olmasına karşın, sistematik olarak kullanımı 20. yüzyılın ikinci yarısından sonrasına rastlamakta. Kayıtlar ilk epidemiyolojik çalışmanın 1849 yılında Londra'da yapıldığını belirtmekte. İngiliz doktor John Snow o yıl Londra'da yaşanan kolera salgının bir caddedeki içme suyu pompasından kaynaklandığını saptamış ve pompa kapatılarak salgının önüne geçilebilmiş.Epidemiyolojik çalışmalar, her biri kendi içinde değişik çalışma tiplerini içeren, deneysel, gözleme dayalı ve yöntemsel olmak üzere üç grupta ele alınmakta. Her üçünde de temel stratejisi, sağlık olaylarının sıklık ve dağılımını grup-içi ve gruplar-arası karşılaştırmalar yaparak değerlendirmek. Bu amaçla standart ölçütler geliştirilmiş ve kullanılmakta. Epidemiyolojik yöntemlerin kullanılmasının ana amacı, gerçeği olabildiğince tarafsız (ama tutarlı) ölçebilmek. Epidemiyolojik araştırmaların veri (bulgu) kalitesi, maliyeti ve sonuçların topluma genellenebilirliği gibi özellikleri, farklılık gösterebilmekte. Araştırıcılar, çalışmak istedikleri konu, amaç ve olanaklara göre bu çalışma tiplerinden kendileri için uygun olanını seçmek durumunda. Epidemiyolojinin ana kullanım yerleri Tablo 1'de listelenmekte.Değişik tanımları olsa da, genel kapsamı ile epidemiyoloji, tıp biliminde kullanılan, kişi/toplum sağlık/hastalık dağılımı, nedenleri, tanı, tedavi ve önlenmesinde kullanılabilecek uygun yöntemleri belirleme gibi konuları ele alan bir bilim dalı. Epidemiyolojik araştırma ve incelemede ana strateji, iki ya da daha fazla gruba (deney grubu, kontrol grubu) ait verilerin karşılaştırılması olarak uygulanmakta. Karşılaştırma stratejisi, epidemiyolojik çalışmaların temelini oluşturmakta ve bir kontrol grubuna gerek duymakta. Öte yandan, kontrol grubu ve karşılaştırma olmaksızın, sadece belirli bir gruba ait özellikleri tanımlamak da söz konusu, ancak bu durumda yapılan çalışmaya tanımlayıcı tipte epidemiyolojik araştırmalar adı verilmekte. Asıl sorun sağlık/hastalık durumunu değerlendirmede hangi epidemiyolojik araştırmanın kullanılacağına karar vermek. Bu ise, çalışmanın amacı, eldeki insan gücü, zaman ve para gibi etmenlere bağlı.
Elektromanyetik Alanlar ile Canlıların Etkileşimi
Elektromanyetik Alanlar ile Canlıların Etkileşimi
Bu konuda son on yılda yüzlerce araştırma yapıldı, yapılmakta. Kanserojen etkilerden kan basıncına, üremeden kalp pillerine, hamilelikten uyku ve beyin fonksiyonlarına kadar hemen her konuda cep telefonlarının olası olumsuz etkilerinin saptanması amacıyla, kısa ve orta süreli, küçük ya da büyük bütçeli yüzlerce araştırma söz konusu. Birbirini destekleyenler kadar, birbiriyle çelişen araştırma sonuçları ve yayınlara da sıkça rastlanmakta. Bir örnek DNA üzerine yapılan çalışmalar.
1995 - 1996 yılları arasında Prof. Lai ve Singh (fareler üzerinde 2450 MHz'te 0,6 ve 1,6 W/kg ile yapılan deneylerde 4 saatlik süre sonunda) elektromanyetik enerjinin DNA bozulmasına yol açtığını gözlediklerini açıkladılar. 1997'de Prof. Malyapa benzeri bir deneyde Prof. Lai ve Singh'in elde ettiği sonuçlara ulaşamadığını açıkladı. Ancak, iki deney arasında farklılıklar vardı. 1998'de Prof. Malyapa Prof. Lai ve Singh'in deneyini aynen tekrarladı ve elde edilen sonuçlara yine ulaşamadığını açıkladı. 2002'de Prof. Tice ve Prof. Namee ayrı ayrı yaptıkları deneylerde yine DNA bozulmasının gözlenmediğini açıkladılar. Aynı yıl, Prof. Takahami farelerle 1500 MHz'te 0,7 ve 2,0 W/kg altında günde 1,5 saat, haftada 5 gün süreyle 4 hafta boyunca yaptığı deneylerde, beyin DNA'larında bozulma gözlemediğini açıkladı (bu ve benzerleri için kaynaklara http://www3.dogus.edu.tr/lsevgi ve http://www.who.int sitelerinden ulaşılabilir). Son bir kaç yılki önemli gelişmeleri, alçak frekanslar (ELF) ve yüksek frekanslar (RF) olmak
üzere ikiye ayırarak özetlemekte yarar var:
üzere ikiye ayırarak özetlemekte yarar var:
Yüksek Gerilim Hatları (ELF Manyetik Alanlar)
Bugün için ELF manyetik alanların kanser riskini arttırdığı görüşü (eldeki güçlü bulgular ışığında) yaygın kabul görmekte. Oysa 1999 yılında ABD Ulusal Sağlık Enstitüsü, mevcut bilimsel verilerin enerji nakil hatlarının (ELF) kansere neden olduğuna dair belirgin, bilimsel bir kanıt olmadığını açıklamıştı. 2001 yılında ise, İngiltere Ulusal Radyasyondan Koruma Kurulu (NRPB), mevcut laboratuar çalışmalarının ve epidemiyolojik araştırmaların ELF'nin kansere neden olduğuna dair bir bulgu vermediğini belirtmekteydi.İlk kez Uluslararası Kanser Araştırmaları Kurumu (IARC) Haziran 2001'de ELF manyetik alanların kanserojen olabileceğini açıkladı. Bunun sonucu, basında Dünya Sağlık Örgütü'nün (WHO) cep telefonlarını ve baz istasyonlarını kanserojen ilan ettiği şeklinde haberler yer aldı. WHO, 23 Ocak 2002 tarihli açıklamasında bunu yalanladı ve basının konuyu yanlış aktardığını, ELF alanlarıyla (yani 50-60 Hz enerji nakil hatlarıyla), 900 - 1800 MHz frekanslı cep telefonları alanlarının etki bakımından tamamen farklı olduğunu belirtti. ELF manyetik alanlar için 1 G olan sınır değerinin çok altında 10 - 20 mG değerlerindeki etkilerden söz edilmekte. Uzmanlar bugün için sınır değerin 4-5 mG seviyelerinde olması gerektiğini tartışmakta.
Türkiye'de Enerji İletim Tesislerinin Durumu
Ülkemizde elektrik enerjisi genel olarak doğu ve güney doğu bölgelerinde üretilmekte tüketim ise, daha fazla, sanayinin ve yerleşimin yoğun olduğu batı bölgelerinde gerçekleşmektedir. Bu nedenle enerjinin, genel olarak, doğudan batıya iletilmesi enerji iletim hatları ile gerçekleştirilmektedir.
Ülkemizde elektrik, genel olarak iki çeşit hatla taşınmaktadır. Bunlardan ilki yüksek gerilim hattı diye tanımlanan 66 kV, 154 kV, 220 kV ve 380 kV gerilimli iletim hatları grubudur. Bu hatlar, üretim merkezlerindeki elektrik enerjisini, tüketim merkezlerindeki ana trafo merkezlerine taşırlar. Ancak 66 ve 220 kV gerilimli hatlar halihazırda ülkemizde uzun bir s üreden beri tesis edilmemektedir. İkinci hat türü ise dağıtım hattı olarak tanımlanan 34.5 KV ve daha düşük gerilimli hatlardır. Bu hatlar, trafo merkezlerindeki elektrik enerjisini daha düşük gerilimli trafolara ve/veya evlerimize ve işyerlerimize ulaştırmaktadır. Tablo 1’de ülkemizde enerji iletim tesisleri hakkında,gerilim sınıflarına göre istatistiki bilgiler verilmektedir.
Ülkemizde enerji iletim hatlarından kaynaklı elektrik ve manyetik alanlara ilişkin özel bir standart bulunmamakta olup, elektrik frekansını da içine alan düşük frekanslar için “İnsanların Elektromanyetik Alanlara Maruz Kalması-Düşük Frekanslar (0 Hz – 10 kHz)” adlı bir TSE standardı vardır.
Ülkemizde elektrik, genel olarak iki çeşit hatla taşınmaktadır. Bunlardan ilki yüksek gerilim hattı diye tanımlanan 66 kV, 154 kV, 220 kV ve 380 kV gerilimli iletim hatları grubudur. Bu hatlar, üretim merkezlerindeki elektrik enerjisini, tüketim merkezlerindeki ana trafo merkezlerine taşırlar. Ancak 66 ve 220 kV gerilimli hatlar halihazırda ülkemizde uzun bir s üreden beri tesis edilmemektedir. İkinci hat türü ise dağıtım hattı olarak tanımlanan 34.5 KV ve daha düşük gerilimli hatlardır. Bu hatlar, trafo merkezlerindeki elektrik enerjisini daha düşük gerilimli trafolara ve/veya evlerimize ve işyerlerimize ulaştırmaktadır. Tablo 1’de ülkemizde enerji iletim tesisleri hakkında,gerilim sınıflarına göre istatistiki bilgiler verilmektedir.
Ülkemizde enerji iletim hatlarından kaynaklı elektrik ve manyetik alanlara ilişkin özel bir standart bulunmamakta olup, elektrik frekansını da içine alan düşük frekanslar için “İnsanların Elektromanyetik Alanlara Maruz Kalması-Düşük Frekanslar (0 Hz – 10 kHz)” adlı bir TSE standardı vardır.
Ülkemizde İletim Tesislerinden Kaynaklanan Elektrik ve Manyetik Alanlar
Ülkemizde, yüksek gerilimli elektrik iletim tesislerinden (enerji iletim hattı-EİH; trafo merkezi-TM) kaynaklı elektrik alanı ve manyetik alan düzeylerinin saptanmasına yönelik ilk ve tek kapsamlı çalışma, 2001 yılında TEAŞ ile TÜBİTAK Ulusal Metroloji Enstitüsü tarafından gerçekleştirilmiştir. Ölçüm sonuçlarına* göre, bu tesislerden kaynaklı alan şiddetleri aralığı Tablo 4'te verilmektedir. İleride, ölçümler yapıldıkça bu değerlerin değişmesi mümkün olabilecek ve ölçüm sayısı arttıkça bilgilerin temsil kabiliyeti de artacaktır.
EİH Kaynaklı EMA'nın Modelleme Yolu İle Belirlenmesi
Yukarıda sonuçları verilen ölçümler, ölçümlerin yapıldığı koşul ve zamandaki akım ve gerilim değerlerine ve ölçümü yapılan hattın fiziksel (yüksekliği, seğimi, arazi koşullan, çevredeki yapılar vb.) ve tasarım özelliklerine (iletken cinsi, her fazdaki iletken sayısı,vb.) ait elektrik alanı ve manyetik alanlarını göstermektedir. Bunun dışındaki hallerde ve de özellikle, planlama aşamasında olan (mevcut olmayan) olmayan hatların elektrik alanı ve manyetik alanının belirlenmesi için en önemli araçlar matematiksel modellerdir. Bir iletim hattı kurulmadan önce, o hattın planlanan akım ve gerilim değerlerine, kendinin ve bulunduğu ortamın fiziksel özelliklerine ve tasarım değerlerine göre ve arzu edilen değişik koşullar için elektrik alanı ve manyetik alanının belirlenmesi, belli bir hata payıyla (kullanılan verilerin ve modelin kalitesine göre değişmektedir), matematiksel modeller kullanılarak mümkün olabilmektedir. Kullanılan model ABD Elektrik Araştırma Enstitüsü EPRİ tarafından geliştirilen TLWorkstation Yazılımının ACDCLINE Modülüdür. Dünyacı başka model ve yazılımlar da mevcuttur ve güvenilirlikleri test edilmek koşulu).-kullanılmaları mümkündür.TLWorkstation programını kullanılarak yapılan modelleme sonuçlarının ölçüm sonuçlarıyla örnek bir karşılaştırması aşağıdaki şekilde verilmektedir. Bu karşılaştıma ve dünyada değişik konulardaki binlerce modelleme çalışması göstermiştir ki, en iyi model bile gerçek durumu aynen temsil edemez ve öngöremez. Bu nedenle, modelleme sonuçlarında belli bir hata payı, bazen kayda değer bir hata payı olabilmektedir. Ancak, önemli olan, özellikle Çevresel Etki Değerlendirmesi gibi öngörüye dayanan ve planlar. aşamasında gerçekleşen çalışmalarda, üzerinde çalışılan konu (örn. elektrik alanları ve manyetik alanlar) ile ilgili genel eğilimleri ve potansiyel sorunları önceden görmek ve değerlendirmektir.
Şekil 2 ve 3'te, TEAŞ tarafından elde edilen modelleme sonuçlan ile ölçüm sonuçlarının kıyaslaması görülmektedir. Görüldüğü üzere, kullanılan model, makul bir hata payı ile, ölçümle belirlenen gerçek durumun karakterini çok iyi temsil etmektedir Bu çalışmada elde edilen modelleme sonuçları, ölçüm değerlerinden daha yüksektir. Yanı. tesis edilecek bir EİH hattı için elektrik alanı ve manyetik alam, modelleme ile tahmin edilenden daha düşük olacaktır. Modelleme sonuçları, standartlarda verilen referans değerlerden düşük ise, gerçek değerler daha düşük olacağından ve model, alan dağılım karakterini doğru yansıttığından, çevre koruma bakış açısıyla modelin güvenilir olduğu rahatlıkla söylenebilir. Aşağıdaki grafikler incelendiğinde, örnek olarak seçilen hattan kaynaklı EMA'nın ölçülen değerlerinin referans değerlerin (Bkz. Tablo 7) altında kaldığı ve bunun da modelleme ile teyid edildiği görülmektedir.
Şekil 2 ve 3'te, TEAŞ tarafından elde edilen modelleme sonuçlan ile ölçüm sonuçlarının kıyaslaması görülmektedir. Görüldüğü üzere, kullanılan model, makul bir hata payı ile, ölçümle belirlenen gerçek durumun karakterini çok iyi temsil etmektedir Bu çalışmada elde edilen modelleme sonuçları, ölçüm değerlerinden daha yüksektir. Yanı. tesis edilecek bir EİH hattı için elektrik alanı ve manyetik alam, modelleme ile tahmin edilenden daha düşük olacaktır. Modelleme sonuçları, standartlarda verilen referans değerlerden düşük ise, gerçek değerler daha düşük olacağından ve model, alan dağılım karakterini doğru yansıttığından, çevre koruma bakış açısıyla modelin güvenilir olduğu rahatlıkla söylenebilir. Aşağıdaki grafikler incelendiğinde, örnek olarak seçilen hattan kaynaklı EMA'nın ölçülen değerlerinin referans değerlerin (Bkz. Tablo 7) altında kaldığı ve bunun da modelleme ile teyid edildiği görülmektedir.
Standartlar ve Referans Değerler
ABD'de Referans Değerler
60 hertzlik manyetik ve elektrik alanlar için, ABD'de ulusal standartlar yoktur. Yine de, Ulusal Elektrik Güvenlik Kodu gereğince, akımlar için güç hatları alan şiddetlerine bazı üst sınırlar getirilmiştir.
1975'te, Amerikan Çevre Koruma Ajansı, yüksek voltajlı elektrik iletim hatlarının sağlık ve çevresel etkileri ile ilgili bir bildiri yayınlamıştır. Ajans 700 kV ve üstü iletim hatlarının elektrik alanları için bir rehber çıkarmaya gerek olup olmadığını belirlemek istemiştir. Rapor, son analizde şu şekilde sona ermektedir; "şu ana kadar yapılan çalışmada, elektrik alana maruz kalmanın halk sağlığı ve refahı için herhangi bir tehlike arz etmediği görülmüştür."
Bir çok eyalet, genellikle önerilen iletim hatları için düzenleyici tutanaklar tutarken biyolojik etkiler konusuna değinmiştir. Altı eyalet, iletim hatlarından kaynaklanan elektrik alanları için standart veya rehber belirlemiştir. Bu altı eyaletlerden ikisi ise manyetik alanlar için de standartlar tanımlamışlardır. Anılan bu iki eyaletin (New York ve Florida) manyetik alanları, temelde, maksimum yük koşularında, mevcut hatların yakınındaki manyetik alan değerleridir. Başka bir deyişle, bu eyaletlerin amacı, gelecekteki hatların halihazırdaki EMA düzeylerini aşmamasını sağlamaktır (Information Ventures, Inc. Ques-tions and Answers About EMF Electric and Magnetic Fields Associated with the Use of Electrcial Power. Ocak 1995. www.infoventures.com) Tablo 5'te bu standart ve rehberler verilmektedir. ABD'de iş ortamlarıyla ilgili referans değerler de Tablo 6'da verilmektedir
Avrupa Birliği'nde Kullanılan Referans Değerler
İyonlaştırıcı Olmayan Radyasyondan Korunma Uluslararası Komisyonu (ICNIRP 40 ülkeden 15.000 bilim adamını kapsayan radyasyon korunmasında uzmanlaşmış bir organizasyondur.
Daha Sonra İyonlaştırıcı Olmayan Radyasyondan Korunma Uluslararası Komisyonu (International Comission on Non-Ionizing Radiation Protection ICNIRP) adını alan IRPA INIRC, tarafından hazırlanan ve aşağıdaki tablodaki değerlerin alındığı rehberde (ICNIRP EMF Guidelines), "referans değerlerin aşılmasının sağlık zararları olacağı anlamına gelmediği, daha ayrıntılı araştırmanın gerekeceği" belirtilmektedir. Bunun nedeni, aynı kuruluş tarafından bu rehberin nasıl yorumlanacağıyla ilgili olarak yayınladığı bildirgede (ICNIRP Statement: Use of the ICNIRP EMF Guidelines. 31.03.1999 -www.icnirp.de, use.htm), referans değerlerin, maruz kalma değerlendirmesi uygulamalarında, temel sınırlamaların aşılma eğiliminin olup olmadığını belirlenmesi amacıyla hazırlandığı belirtilmektedir. Bu değerler, matematiksel modeller ve belli frekanslarda yapılan laboratuvar çalışmalarının sonuçları kullanılarak, temel sınırlamalardan türetilmiştir. Alanlara maruz kalan kişiye, alanın maksimum kapling koşulları için geçerli olmakta, dolayısıyla maksimum koruma sağlamaktadır. Sınırlamalar, halk ve çalışanlar için farklıdır. ICNIRP, referans değerlerin halk ve çalışanlar için EMA limitleri konusunda genel rehber olarak kullanılmasını önermektedir.
Daha Sonra İyonlaştırıcı Olmayan Radyasyondan Korunma Uluslararası Komisyonu (International Comission on Non-Ionizing Radiation Protection ICNIRP) adını alan IRPA INIRC, tarafından hazırlanan ve aşağıdaki tablodaki değerlerin alındığı rehberde (ICNIRP EMF Guidelines), "referans değerlerin aşılmasının sağlık zararları olacağı anlamına gelmediği, daha ayrıntılı araştırmanın gerekeceği" belirtilmektedir. Bunun nedeni, aynı kuruluş tarafından bu rehberin nasıl yorumlanacağıyla ilgili olarak yayınladığı bildirgede (ICNIRP Statement: Use of the ICNIRP EMF Guidelines. 31.03.1999 -www.icnirp.de, use.htm), referans değerlerin, maruz kalma değerlendirmesi uygulamalarında, temel sınırlamaların aşılma eğiliminin olup olmadığını belirlenmesi amacıyla hazırlandığı belirtilmektedir. Bu değerler, matematiksel modeller ve belli frekanslarda yapılan laboratuvar çalışmalarının sonuçları kullanılarak, temel sınırlamalardan türetilmiştir. Alanlara maruz kalan kişiye, alanın maksimum kapling koşulları için geçerli olmakta, dolayısıyla maksimum koruma sağlamaktadır. Sınırlamalar, halk ve çalışanlar için farklıdır. ICNIRP, referans değerlerin halk ve çalışanlar için EMA limitleri konusunda genel rehber olarak kullanılmasını önermektedir.
Avrupa Birliği'nde elektrik alanı ve manyetik alanlar için kullanılan referans değerler (CEIENV 50166-1 Normu), TSE Standartı ile aynı olduğundan burada verilmemiştir. AB'nin kullandığı bu değerler aşağıda verilmektedir.
Türkiye'de Standartlar ve Yönetmelikler
Ülkemizde alternatif akımda işletilmekte olan enerji iletim hatlarının frekans değeri 50 Hz'dir. Türk Standartları Enstitüsü'nün, TS ENV 50166-1/Nisan 1996 Baskı ICS 29020 sayılı ve "İnsanların Elektromanyetik Alanlara Maruz Kalması- Düşük Frekanslar (0 Hz -10 kHz)" adlı standartmda, iletim hatları için geçerli olan frekansla ilgili referans değerler de yer almaktadır. Bu değerler, Tablo 8'de verilmektedir.Çevre Bakanlığı koordinasyonunda, konu ile ilgili Bakanlıkların ve Kurumların oluşturduğu bir komisyon, İyonlaştırıcı Olmayan Radyasyon Yönetmeliği taslağı üzerindeki çalışmaları sürdürmektedir
Sonuç ve Değerlendirme
Yukarıda verilen standartlar, elektromanyetik alanların kanıtlanmış etkileri temel . narak hazırlanmaktadır. Bu değerlerin altında, halihazırda kesin olarak kanıtlanmış - - etki yoktur. Yeni araştırmalar doğrultusunda, bu standartların değişmesi de mümkündür. l.iktr'ık alam ve manyetik alanın insanlar üzerindeki etkileri konusunda, hala pek çok belirsizlik mevcuttur.
Bu çalışma kapsamında, dünyadaki tüm araştırma ve çalışmaları içeren özet raporlar incelenmiş ve aşağıdaki sonuçlara varılmıştır. (TEAŞ, 2001)
• Ülkemiz enterkonnekte sisteminden kaynaklanan elektrik alanları ve manyetikalanların, her tesisin münferiten incelenmesi gerekmekle birlikte, genel olarak, ulusalve uluslararası referans değerleri sağladığı belirlenmiştir. Yeni standartlar ve mevzuatındaha düşük referans değerler öngörmesi halinde bu durumun değişmesi de olasıdır.
• Ülkemiz enterkonnekte sisteminden kaynaklanan elektrik alanları ve manyetikalanların, her tesisin münferiten incelenmesi gerekmekle birlikte, genel olarak, ulusalve uluslararası referans değerleri sağladığı belirlenmiştir. Yeni standartlar ve mevzuatındaha düşük referans değerler öngörmesi halinde bu durumun değişmesi de olasıdır.
• Elektromanyetik alanların insan sağlığı üzerinde olumsuz etkilerinin (özellikle kanseretkisi) olduğu, halihazırda bilimsel olarak kanıtlanmamış durumdadır. Mevcut bulgulardeğerlendirildiğinde, EMA'nın kanser oluşturucu ya da arttırıcı etkisinin olduğuhipotezini tamamen reddetmek de mümkün değildir. Araştırmalara, konu tamamenaydınlanana kadar devam edilmelidir. Dünyada bu konuya ciddi olarak eğilen pekçok ülkenin yetkili kuruluşlarının da vardığı sonuç aynı doğrultudadır (USDOE, 1995).
• EMA'nın kansere yol açtığı yolundaki iddialar bilimsel nitelik kazanmamıştır.Çalışmalar, kanser vakalarının istatistiksel incelemelerine dayanmakta ve belli birbölgede belli sayıdaki vaka ile bunların etkilenebileceği faktörler arasında birkorelasyon (bağlantı) bulmaya çalışmaktadırlar. EMA'nın kanser yaptığınınsöylenebilmesi için bilimsel çalışmaların böyle bir sonuca ulaşması ve bilimdünyasında belli bir uzlaşı sağlanması gerekir. İleride böyle bir sonuç çıkabilir ya daçıkmayabilir. Ancak, bugün için EMA'nın kanser üzerinde oluşturucu ya da arttırıcıetkisi kanıtlanmış değildir ve böyle bir ifade kullanmak mümkün değildir. Dünyadayapılan ve bazı kanser türleri ile EMA arasında bir pozitif bir bağ bulan bilimselaraştırmalar bile, yayınlarında bu durumu belirtmektedirler (Olsen ve diğerleri, 1993).
• Mevcut bilgiler, araştırmalar ve uygulamalar ışığında, tercih ve tavsiye edilen durum, enerji iletim tesislerinin yerleşim alanlarından ve hassas ekosistembileşenlerinden mümkün olduğunca uzak tutulmasıdır. Ancak, mümkün olamayan yada çok maliyetli hallerde, planlanan tesislerle ilgili yüksek maliyetli önlemler almakve mevcut tesislerle ilgili herhangi bir tasarrufta bulunmak için, bugün itibariyle,yeterli bilimsel neden bulunmadığı düşünülmektedir.
Kaynakça
• Mevcut bilgiler, araştırmalar ve uygulamalar ışığında, tercih ve tavsiye edilen durum, enerji iletim tesislerinin yerleşim alanlarından ve hassas ekosistembileşenlerinden mümkün olduğunca uzak tutulmasıdır. Ancak, mümkün olamayan yada çok maliyetli hallerde, planlanan tesislerle ilgili yüksek maliyetli önlemler almakve mevcut tesislerle ilgili herhangi bir tasarrufta bulunmak için, bugün itibariyle,yeterli bilimsel neden bulunmadığı düşünülmektedir.
Kaynakça
American Conference of Govemmental Industrial Hygienists, 1996. Threshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents and Biological Exposure Indices. PublicationNo.:0026. Cincinnati, Ohio, ABD.
Information Ventures, Inc. Questions and Answers About EMF Electric and Magnetic Fields Associated with the Use of Electrcial Power. Ocak 1995. www.infoventures.com
IRPA/INIRC (International radiation Committee of the International Radiation
Protection Association). 1990. "Interim Duidelines on Limits of Exposure to 50/60-Hz Electric and Magnetic Fields," Health Physics 58:113-122.
Information Ventures, Inc. Questions and Answers About EMF Electric and Magnetic Fields Associated with the Use of Electrcial Power. Ocak 1995. www.infoventures.com
IRPA/INIRC (International radiation Committee of the International Radiation
Protection Association). 1990. "Interim Duidelines on Limits of Exposure to 50/60-Hz Electric and Magnetic Fields," Health Physics 58:113-122.
Kaydol:
Kayıtlar (Atom)