Günümüzde kullanılan enerjinin büyük bir bölümünü oluşturan elektrik enerjisi; aydınlatma, haberleşme ve ısınma ihtiyaçlarının karşılanmasını sağlar. Bu nedenle vazgeçilmez bir enerji kaynağıdır.

Evlerdeki tüm cihazların çalışmasını sağladığı gibi endüstriyel alanlarda da yüksek verim alınmasını sağlar.

Elektriğin evimize nasıl ulaştığını merak ediyorsanız, bu yazımızda elektriğin oluşumundan evlerimize geliş sürecine kadar yaşadığı yolculuğu ayrıntıları ile bulacaksınız.

Yazıda Geçen Elektrik Terimleri Yazımıza başlamadan önce içerikte en çok bahsettiğimiz elektrik terimlerini kısaca açıklamak isteriz:

Doğru Akım Elektrik yüklerinin alçaktan yükseğe doğru akmasına doğru akım denir. DC kısaltması ile kullanılan doğru akımda kutuplar zaman içinde değişmez.

Amper Amper, elektrik akımı birimidir. A harfi ile ifade edilir. Ampermetre adı verilen cihazlar kullanılarak ölçülebilir. 18. yüzyılda Fransız bilim insanı André-Marie Ampère tarafından keşfedilmiştir.

Şebeke Üretilen elektriğin ağlar aracılığıyla kullanıcılara ulaştırılması elektrik şebekeleri ile sağlanır. Elektrik iletim ve dağıtımı için farklı şebekeler kullanılır. Dağıtım şebekeleri ile elektrik son kullanıcılara iletilir.

Voltaj Voltaj, elektrikte iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel fark ya da gerilim birimidir. V harfi ile gösterilir. Volt, 1 Ohm dirence sahip olan iletken bir cismin içinden geçen 1 A’lık elektrik anlamına gelir.

Elektrik terimleri konusunda daha detaylı bilgi edinmek için elektrik terimleri yazımızı inceleyebilirsiniz.

Elektrik Nedir?

Maddeler atomlardan, atomun merkezinde yer alan çekirdekten, çekirdeğin içinde yer alan yüksüz nötronlar ve pozitif yüklü protonlar ve çekirdeğin yörüngesinde bulunan negatif yüklü elektronlardan meydana gelir. Nötr bir atomda elektron sayısı ve yükü, proton sayısı ve yüküne eşittir. Maddelere herhangi bir dış kuvvet uygulandığında ise proton ve elektronlar arasındaki denge bozulur. Bu da atomun elektrik yükü kazanmasına ya da kaybetmesine ve negatif yüklü elektronların serbest kalmasına neden olur.

Elektronlar, serbest hareket ederek maddede elektrik akımının oluşmasını sağlar. Bu açıklamaya göre elektrik; hareket halindeki ya da statik yüklü parçacıkların meydana getirdiği fiziksel bir olgudur. Elektriğin icadı ise manyetizmanın keşfedilmesi ile ilişkilidir. 18. yüzyıla kadar mıknatıs taşı olarak da bilinen magnetit elementinden kehribara, pusuladan elektrik makinesine kadar pek çok farklı elektrik üretim yöntemi kullanılmıştır. Ardından elektriği depolamayı sağlayan leyden şişesinin icadıyla yapılan araştırmalar hız kazanmıştır.

Benjamin Franklin, 18. yüzyılda basit bir kondansatör olarak kullanılan leyden şişeleri ile çalışmaya başlamıştır. Bu şişelerde depolanan ve sonrasında boşaltılan elektriğin oluşturduğu kıvılcımların şimşek ve gök gürültüsü ile benzer olduğunu keşfetmiştir. 1752 yılında, fırtınalı bir günde uçurtma uçurarak leyden şişesine elektrik depolamayı başarmıştır Günümüzde yıldırım düşmesinin zararlarından korunmak için kullanılan paratoner Franklin’in icadıdır. Franklin, ayrıca artı ve eksi elektrik kavramlarını da ilk kez kullanan kişidir. Elektrik yükü değişen iki cismin birbirini çektiğini ya da ittiğini gözlemlemiştir. Artı elektrik ve eksi elektrik tanımlarını yapmış ve elektriğin akışının artıdan eksiye doğru olacağını söylemiştir.

Elektrik Akımı Nedir?

Elektrik Akımının Birimi Elektrik akımı; bir cismin atomlarında bulunan elektronların çok oldukları noktadan az oldukları noktaya doğru sürekli ve düzenli olarak hareket etmesi anlamına gelir. Akımın olması için bu noktalar arasında gerilimin olması gerekir. Elektrik akımı olmadan elektrikten söz etmek mümkün değildir.

Akımı oluşturan elektronlar, devreden geçtikten sonra farklı bir enerji türüne dönüşür. Akımın oluşması içinse elektrik devresinin tamamlanması gerekir. Bir devre, gerilim ya da güç kaynağından başlayarak tekrar güç kaynağına geldiği zaman tamamlanır. Elektrik akımının birimi ise amperdir. Bu terim, elektromanyetizmayı bulan kişiler arasında yer alan Fransız matematikçi ve fizikçi André-Marie Ampère’in adından gelir.

Elektrik Evimize Nasıl Ulaşır?

Elektriğin üretim, dağıtım ve iletim aşamaları aşağıdaki gibidir:

Elektrik Nasıl Üretilir?

Evlerde ve iş yerlerinde birincil enerji kaynağı olarak kullanılan elektrik enerjisi; mekanik veya kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren jeneratörler tarafından barajlarda suyun akış enerjisinin, doğal gaz çevrim santrallerinde buharın hareket enerjisinin, rüzgâr türbinlerinde hareket enerjisinin, solar sistemlerde ise güneşten gelen radyasyonun elektrik enerjisine çevrilmesiyle üretilir.

Elektrik Dağıtımı Nasıl Olur? Elektrik Dağıtımı Nasıl Yapılır?

Santrallerde üretilen elektrik, elektrik dağıtım şebekeleri aracılığı ile dağıtılır. Santrallerde üretilen elektrik, enerji kaybının önüne geçmek amacıyla 35-154 kV arası yüksek gerilim şebekeleri ile taşınır. Şehirler ve santraller arası taşıma için 154 kV’nin üzerindeki çok yüksek gerilim şebekeleri kullanılır. Evlerde kullanılması mümkün olmayan yüksek voltaj şehirlere ulaştıktan sonra trafolarda 220 V veya 380 V seviyesine düşürülerek abonelere ulaştırılır. Yerleşim yerlerine elektriğin iletilmesi için caddeler ve geçitler boyunca iletim hatları döşenir.

Dağıtım şekline göre en çok kullanılan şebekeler; dallı şebekeler, ring şebekeler, enterkonnekte şebekeler ve ağ gözlü şebekeler olarak sınıflandırılır. Dallı şebekeler, genellikle ağaç dallarına benzeyen bir hat zincirine sahip olan ve dağıtımın tek kaynaktan yapıldığı şebekelerdir. Trafoya yakın bölümlerde kalın hatlardan yararlanılırken trafodan uzaklaşılan noktalarda ince hatlara yer verilir. Şehir merkezlerinin yanı sıra köy ve kasabalarda da dağıtım bu şebekelerle yapılır. Ekonomik ve bakımı kolay bir sistem olmasına rağmen düşük emniyetlidir ve hatlarda gerilim eşitliği yoktur. Yani bu hatlarda transformatörden uzaklaşıldıkça gerilim azalır.

Ring şebekeler ise elektrik dağıtımı için birden fazla trafodan yararlanılan şebekelerdir. Bu trafolar, kapalı bir sistem oluşturacak şekilde birbirine paralel bağlanır. Birden fazla trafo kullanılarak oluşturulan bu sistemlerde olası elektrik kesintilerinde çok sayıda abonenin elektriksiz kalması engellenir. Ancak bu ring şebekelerde tesis maliyeti yüksektir. Görsel Kaynağı: Elektrik Port Şehir, kasaba ve sanayi merkezlerinde kullanılan ağ gözlü şebekelerde de birden fazla trafo ile besleme yapılır. Ancak son kullanıcıya giden hatlar ağ şeklinde girift bir yapı oluşturur.

Abone sayısı arttığında sisteme ekleme yapmak için tüm sistemin değiştirilmesi gerektiğinden yüksek maliyetlidir. Ağ şeklinde bir yapılanmaya sahip olduğundan olası arızalarda sadece ilgili alanın elektriği kesilir, diğer kısımlar elektrik kullanmaya devam edebilir. Kesintisiz enerji ve stabil gerilim sağlaması açılarından avantajlıdır.

Enterkonnekte şebekeler, büyük bir bölgedeki tüm elektrik ihtiyacını karşılayacak kapasiteye sahiptir. Özellikle tüketim ve üretim merkezleri arasındaki uzaklığın çok fazla olması durumunda bu şebekelerden yararlanılır. Bu sistem, tüm ülkelerde bulunur; tüm santral sistemleri enterkonnekte şebekelere entegre edilebilir. Bu sistem içindeki tüm şebekeler birbirine paralel bağlıdır. Sistemde gelişen arıza durumunda ilgili bölgenin enerjisi kesilir ve diğer bölgelere enerji gitmeye devam eder. Bu sayede sistemde enerji devamlılığı sağlamak kolaylaşır. Ancak kısa devre süresince akan akımın yüksek olması ve sistem kararlılığının düşük olması yani iletimdeki kayıpların azaltılmasının zorluğu enterkonnekte şebekelerin dezavantajlarıdır.

Elektrik İletimi Nasıl Gerçekleşir?

Elektrik enerjisinin iletimi, elektrik iletim şebekeleri aracılığı ile kullanıcılara ulaştırılır. Elektrik enerjisi üreten türbin ve santraller üretim merkezleri ham maddeye erişim, güvenlik ve çevre kirliliğini önleme gibi nedenlerle genellikle elektriğin tüketileceği yerleşim yerlerinin ve iş merkezlerinin uzağında kurulur. Ancak bu durumda üretilen elektriğin kayıp olmadan, elektrik tasarrufu yapılarak iletilmesi zor olabilir. Ayrıca elektriğin depolanamaması nedeniyle iletimin, üretimin hemen ardından yapılması gerekir. Bu durumda enerji iletim sistemlerinden yararlanılır. Direkler ve trafolar, kondansatörler, iletim hatları, kesici ve ayırıcılar gibi pek çok yardımcı eleman sayesinde iletim gerçekleşir. Voltajı düşürülen elektrik, direkler ya da yeraltı taşıma hatlarıyla evlere(sayaçlara) ulaştırılır. Evlere ulaştırılan elektrik, sayaçlardan geçtikten sonra evlerde kullanılır. Günümüzde elektrik iletimi, genellikle alternatif gerilimle yapılır. Ancak kimyasal piller, dinamolar ve güneş pilleri doğru akım ile çalışır.

Doğru gerilim; düzenli gerilim ayarına izin vermesi, izolasyon yüzeyinin fazla olması ve kararlılık sorunu bulunmaması gibi avantajlara sahiptir. Elektrik enerjisinin iletimi sırasında belirli oranlarda kayıp verilebilir. Ancak özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilen elektriğin minimum kayıpla iletilmesi önemli bir noktadır. Bunun nedeni, yenilenebilir kaynakların kullanımının maliyetli olması ve kesintili üretim yapılmasıdır.