BOMAKSAN, ÇALIŞANLARI MESLEK HASTALIKLARDAN KORUYOR E.C.A.’NIN PELET YAKITLI ÜRÜNLERİ İLE VERİMLİ ISINMA WARMHAUS KOMBİ: BU KOMBİ BAŞKA SAMSUNG MULTİ SPLIT KLİMALAR İLE EVDE YA DA İŞTE MÜKEMMEL ISITMA BELÇİKA’DAN NEFFES’İN ETKİNLİĞİNE ONAY ÇEVRE DOSTU E.C.A. PHOENIX ŞOFBEN İLE SICAK SUYA GÜVENLİ ERİŞİM BAYMAK’IN HİDROJENLİ KOMBİSİ LUNATEC’İN EĞİTİMLERİ YOĞUN İLGİ GÖRÜYOR VAILLANT’IN YENİ REKLAM KAMPANYASI “YARIN İÇİN BUGÜNDEN VAILLANT’’ YAYINDA MITSUBISHI HEAVY’DEN ISITAN KAMPANYA MASDAF, “HEXA” POMPALARIN 32 – 45 – 64 SERİLERİNİN ÜRETİMİNE BAŞLADI TORTU TUTUCU FİLTRE – CALEFFI XS® WARMHAUS AQUWA 12 ŞOFBEN İLE GÜVEN VE KONFOR BİR ARADA FKS KLİMA SANTRALİ EUROVENT SERTİFİKASI ALDI WILO TÜRKİYE 2021 İŞ ORTAKLARI BULUŞMASINDA 2025 HEDEFLERİ ELE ALINDI BOSCH TERMOTEKNİK PROFESYONELLERİ GENÇ MEKANİK TASARIMCILAR İLE BULUŞTU

Semih ÇALAPKULU / KUZU GRUP

KOJENERASYON SİSTEMLERİ & TRİJENERASYON SİSTEMLERİ - 2 

 

Kojenerasyon ve Trijenerasyon sistemleri ile ilgili yapılan çalışmaları incelediğimizde; Kojenerasyonun ekonomik uygulanabilirliği; (Şekil 3.1 )

a- İşletmenin elektrik-ısı enerjisi tüketim yapısı, ekonomik ve iklimsel şartlar, yıllık çalışma süresi ve enerji kaynaklarının temin edilebilirliği kriterleridir.

b- Hastane binasına kurulacak trijenerasyon sisteminde kullanılan soğutma ünitesi yatırım maliyetini artırırken sistemin geri ödeme süresini kısaltmaktadır. 

c- Doğal gaz yakıtlı termo-güç teknolojileri git gide artarak daha önemli hale gelmektedir. 

d- Hastanenin elektrik eğrisinin karşılanmasında kullanılan motorlu sistemlerden türbinli sistemlere göre daha iyi performans alınmıştır. 

e- Kojenerasyon ve trijenerasyon sistemlerinde atık enerjinin geri kazanımı ile sera gazı yayılımının azaltılması sağlanır. 

f- Apartmanlarda uygulanacak kojenerasyon sistemi ile %30’dan fazla doğal gaz tasarrufu sağlanarak ekonomik kazanç sağlanacağı görülmüştür. 

g- Kojenerasyon sisteminin konvansiyonel sisteme göre birincil enerji tasarrufu %37’den daha fazla olmuştur. Yıllık toplam gelir, yıllık toplam tasarruf ve geri ödeme süresi yapılan analiz sonucunda kojenerasyon sisteminde daha fazla ekonomik fayda göstermiştir. 

h- Bir bina uygulamasında proje ömrü için en ekonomik sistemin bina yüküne göre seçilen kojenerasyon sistemi olduğu görülmüştür. 

sem1

 

Kojenerasyon Sistemleri;

Kojenerasyon sistemler doğalgaz, biyogaz, çöp gazı ile çalışmaya uygundur.

Kojenerasyon sistemlerinde elektrik ve ısı aynı kaynaktan aynı anda üretilir. Dolayısıyla, ayrı ayrı üretilmesine oranla daha yüksek verimlilik sağlar.

Sistemde oluşan atık ısı değerlendirilir, yüksek verimlilik ve tasarrufsağlar.

Düşük sera gazı emisyonları ile karbon salınımını düşürür, çevre dostudur.

Sistem, ısıtmanın yanında soğutma gereksinimlerini de karşılayabilir.

 

Kısaca tarihçesine bakarsak;

Isı enerjisini soğutma enerjisine dönüştüren absorbsiyonlu chiller, ilk defa Fransız bilim adamı Ferdinand Carré tarafından 1858 yılında bulundu ve su + sülfürik asit kullanıldı.

1926 yılında Albert Einstein ve öğrencisi Leó Szilárd tarafından Einstein refrigerator olarak bilinen alternatif dizayn şeklinde geliştirilerek 1930 yılında patenti alındı.

Hiçbir hareketli parçası olmayan, çalışması için sadece ısı enerjisine ihtiyaç duyulan absorbsiyonlu chillerde soğutma prensibi çevrimli buharlaşma yoğuşma döngüsüne dayanmaktadır; Buharlaştırıcı, absorberli, jeneratör ve yoğuşturucu olmak üzere dört temel ısı transfer yüzeyi söz konusudur. ( Şekil 4.1 )

sem2

Pek çok ticari kurumda yaygın olarak yer alan basit bir absorbsiyonlu soğutma sisteminde solüsyon olarak genellikle lityum bromür - su çözeltisi kullanılmaktadır.

 

Kojenerasyonun Avantajları;

Enerjinin kullanım verimini toplamda %90’a kadar çıkarmak olasıdır. Hem verimlilik hem de doğalgaz kullanımı ile düşük sera gazı üretilir, tesisin karbon ayak izi küçülür. Kaliteli elektrik üretimi gerçekleşir. Tek noktadan şebekeye bağlantı ( Paralel mod ) ile arıza durumunda tesis etkilenmez. İletim ve dağıtım kaybı olmaması verimliliği arttırır. Kullanıcı kayıp kaçak bedeli ödemez. Reaktif enerji, kompanzasyon gibi olumsuzluklar azalır. Jeneratör gerekliliği azalır. Yüksek verimlikle yakıt anlamında dışa bağımlılık azalır. (Şekil 5.1) ve (Resim3)

sem3 copy

 

 

 

Uygulama Alanları;

Hastaneler Alışveriş Merkezleri Oteller, Toplu Konutlar Olimpik Spor Tesisleri Kamu Binaları Havaalanları Arıtma Tesisleri Sanayi Tesisleri, Fabrikalar vb.

 

Kojenerasyon Sistemin Tarihsel Gelişimi:

sem6sem7Elektrik üretimine yönelik olan ve dünya’da yaygınlaşan ülkemizde de yaygınlaştırılarak kullanılmak istenilen bu yeni teknoloji,  ısı ve elektriği birlikte üretecek bileşik ısı  -  güç sistemleri  (CHP)  yani kojenerasyon teknolojisidir.  Bu teknolojinin,  ilk basit örnekleri 20. yüzyılın ilk yarısında görülmüştür. Ancak ucuz yakıt döneminde ise terk edilmiştir. 1973-1979 petrol krizlerinin ardından geliştirilerek yeniden uygulanmaya konulmuştur.  

 

Kojenerasyon, 20. yüzyılın başlarından itibaren, güç santrallerinin yerleşim birimlerinde kurulması ve bölge ısıtması yapılmasıyla başlamıştır. Bölge ısıtması konutların ve işyerlerinin ısıtma, sıcak su ve süreç ısılarının bir veya birkaç merkezden sağlanmasıdır. Bölge ısıtması, 1940’lı yıllarda yakıt fiyatlarının düşmesiyle çekiciliğini yitirmiştir.  Ama 1970’li yıllarda yakıt fiyatlarının hızla yükselmesiyle bölge ısıtmasına ilgi dünya çapında yeniden uyanmıştır. Kojenerasyon ekonomik açıdan kazançlı olmuştur. Bunun sonucu olarak son yıllarda bu tür santrallerin kurulması hızlanmıştır.  

Kojenerasyon,  merkezi ısıtma uygulamalarının yaygın olarak kullanıldığı ülkelerde daha erken gelişme ve kullanılma olanağı bulmuştur.  ABD’ de binalar çok yüksek olduğundan sıcak su ile ısıtma yapılamamakta,  bunun yerine alçak basınçlı buhar kullanılarak ısıtma yapılmaktadır.  Bu yüzden merkezle kullanma yeri arasında yüksek basınçlı buhar tercih edilmiştir. Bu sistemin kullanılmasının bir sebebi ise yaz aylarında büyük klima tesisleri için buhara olan ihtiyaçtır. Bu nedenle bileşik ısı – güç üreten merkezlerin yıllık verimi yüksek olmaktadır.  Bu yüzyılın sonuna kadar ABD’de elektriğin %15’inin bileşik - kojenerasyon tesislerinden sağlanması beklenmektedir (Tan, 2003).  

İlk bölgesel ısıtma sistemi 1877 yılında ABD’nin New York eyaletindeki Lockport’ ta kurulmuştur (Aras, U., 1997). 

İngiltere’de 1945 yılından itibaren gelişen bölge ısıtması özellikle son 25 yıllık dönem içinde kojenerasyon sistemlerinin gelişmesi ile oldukça hızlı bir şekilde yaygınlaşmıştır (Aras, U., 1997).  

Fransa’da bölge ısıtması ile ilgili ilk büyük tesis Paris’te yapılmıştır ve buharlı olan bu sistem devamlı olarak gelişmekte olup,  hem bileşik ısı–güç üreten merkezlerden hem de yalnız buhar üreten çöp yakma merkezleri tarafından beslenmektedir.   

Almanya’da ise bölge ısıtma uygulamaları 1930’lardan sonra kaynar suya ve özellikle bileşik ısı-güç üretimine geçilmiştir. Merkezde ayrıca çöp yakan büyük kapasitedeki buhar kazanları da bulunduğundan işletme rantabilitesi yüksek olmaktadır. İskandinav ülkeleri bu tesisler açısından en önde gelmektedirler. Danimarka, İsveç,  Finlandiya ve Norveç’te toplam binaların %30-80’i bu sistemle ısıtılmakta olup ısıtma merkezleri bileşik ısı-güç üretimi şeklinde düzenlenmiştir (Narter, 1996)

Bütün bu çalışmalar; kojenerasyon ve kojenerasyon merkezi ısıtma uygulamalarının geliştirilerek günümüz küçük çapta konutlarda bireysel olarak kullanımına uygun hale getirilmiştir. Böylece konutlarda herkes bireysel olarak kendi enerji ihtiyacına göre üretme olanağı sağlayacaktır ve bu konuda farklı çalışmalar yapılmaktadır.

 

1.4.1. Konutsal Kojenerasyon 

Şehir, bölge veya sitenin ısıtma ve/veya soğutma ile güç ihtiyacını karşılamak üzere kurulur. Bu anlamda kurulacak bir veya büyük şehirlerde birkaç merkez ile bir şehrin veya bölgenin ya da önemlice bir konutlar topluluğunun enerji ihtiyaçlarının karşılanması hedeflenir.  

Merkezi ısıtma denilen bu sistem pek çok ülkede kullanılmaktadır. Özellikle ısı yükü fazla ve soğuk mevsimi uzun süren şehirlerde bu sistem ile hem enerji ekonomisi sağlanmış hem de çevresel kirliliği büyük ölçüde azaltılmıştır. Rusya’nın toplam binalarının yaklaşık % 70’i merkezi ısıtma ile ısıtılmaktadır. İskandinav ülkelerinde toplam binaların %30 ila %80’i bu sistemle ısıtılmakta olup ısıtma merkezleri bileşik ısı güç üretimi şeklinde tesis edilmiştir.

 

1.4.2.  Endüstriyel Kojenerasyon  

Endüstriyel kojenerasyon sistemleri, tüm yıl boyunca yüksek ısı ve elektrik talebi olan yerlerde kullanılırlar. Genel olarak iki tip endüstriyel alan mevcuttur. Yüksek sıcaklıkta termal enerji gereken yerler (rafineriler, gübre fabrikaları, çelik, çimento, seramik ve cam endüstrisi) ve düşük sıcaklıklarda termal enerji gereken yerler (kağıt fabrikaları, tekstil fabrikaları, gıda ve içecek fabrikaları).

Endüstriyel kojenerasyon sistemlerinde proses atıklarından veya prosesin kendisinden termal enerji üretmek mümkün olabilir. Örneğin kâğıt fabrikalarında kâğıt yapımında ortaya çıkan yüksek miktarda atık madde (ağaç kabuğu, ıskartalar, kâğıt hamuru için uygun olmayan ağaç parçaları) yardımcı yakıt olarak kullanılabilir veya çelik yapımında çıkan sıcak gazlar buhar üretmekte yardımcı olabilir.  (Şekil 7.1)

Untitled 34

Endüstride ihtiyaç duyulan ısı çoğunlukla buhar formundadır. Bu nedenle gaz türbini çevriminin çıkışındaki egzoz gazlarının ısısından buhar elde edilen kombine çevrimli kojenerasyon sistemleri yaygın olarak kullanılır. Endüstriyel kojenerasyon sistemleri yılda 8000 saat veya daha fazla çalışabilirler. Bu yüzden endüstrileşmiş ülkelerde, endüstrideki ısı potansiyeli, kojenerasyonu uygun bir seçenek haline getirmiştir

 

1.4.3. Ticari veya kurumsal Kojenerasyon 

Ticari ve çok katlı yapılardaki kojenerasyon sistemleri kısmen daha küçüktür ve genellikle paket ünitelerdir. Paket üniteler bir pistonlu motor, bir küçük jeneratör ve bir atık ısı kazanından oluşmaktadır. Tüm bileşenler ses geçirmez bir muhafazanın içindedir. Ünitede sadece yakıt girişi ile ısı ve elektrik çıkışı bağlantıları bulunmaktadır. Kullanılan yakıt genellikle doğal gazdır. Bu sistemler otellerde, eğlence merkezlerinde, ofislerde, hastanelerde ve pek çok konutun bulunduğu yüksek katlı binalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. 

 

Kullanılan pistonlu motorlar tipik olarak dizel motoru veya doğal gaz ile çalışmaya uyarlanmış otomotiv motorlarıdır. Çift yakıtlı da olabilirler. Isı geri kazanımı soğutma suyundan ve egzoz gazlarından sağlanır. Daha büyük ölçekli uygulamalarda, endüstride kullanılan teknolojileri kullanılır. Bunlar gaz türbinli veya büyük pistonlu motorlar olabilir.  Bu tip sistemler büyük hastaneler, büyük ofis kompleksleri, üniversiteler için uygun olabilirler.

 

Sistem Dizaynı:

Kojenerasyon Sistem Dizaynı;

Kojenerasyon sistem dizaynında elektrik enerjisi üretimini gerçekleştirecek gaz motoru, elektrik üretimi sırasında meydana gelen atık ısı enerjisinden yararlanmak amacıyla; Motor blok ısısını kullanmak için ısı eşanjörü ve motor egzoz gazı ısısını kullanmak için atık ısı kazanı kullanılarak sistem tasarımı yapılmıştır. Şekil 8.1 ‘de kojenerasyon sistemi akış şeması verilmiştir.

1

Trijenerasyon Sistem Dizaynı;

Trijenerasyon sisteminde elektrik enerjisi üretimini gerçekleştirecek gaz motoru, elektrik üretimi sırasında meydana gelen atık ısı enerjisinden yararlanmak amacıyla; Motor blok ısısını kullanmak için ısı eşanjörü, motor egzoz gazı ısısını kullanmak için atık ısı kazanı ile yaz aylarında soğutma yapabilmek için absorbsiyonlu soğutma ünitesi kullanılarak sistem tasarımı yapılmıştır.  Şekil 8.2 ‘de trijenerasyon sistemi akış şeması verilmiştir.

Enerji uygulamalarında kojenerasyon, yani bileşik ısı-güç üretim sistemleri (CHP, Combined Heat and Power), buhar ve elektriğin birlikte üretildiği sistemlerdir. Bu sistemlerde atık ısısı değerlendirilerek enerji verimliliği artırılır ve konvansiyonel sisteme göre enerjiden daha fazla yararlanılması sağlanır. Enerji tüketildiği yerde üretildiğinden, iletim ve dağıtım hatlarında oluşan kayıpları ortadan kaldırır, şebekeden etkilenmeden, kesintisiz ve kaliteli elektrik arzı sağlar. (Şekil 9.1 ve Şekil 9.2)

 

2ÖZETLE;

Ülkemizde enerji üretim ve tüketiminin farklı eğilimlerle gelişim göstermesi ve uygulanan enerji politikaları sonucunda, 1970 yılında %76 olan üretimin tüketimi karşılama oranı 2000 yılında %35, 2004 yılında ise %28 değerine düşmüştür. 

 

Önümüzdeki yıllar için yapılan enerji projeksiyonlarında bu azalmanın hızlı bir şekilde devam ederek, 2020 yılında üretimin tüketimi karşılama oranının %24 değerine düşmesi beklenmektedir. Bu durum ülkemizin enerji açısından dışa bağımlılığının artmasına yol açacaktır.

 

Hem sanayide, hem de konut ısıtmasında gerekli olan elektrik enerjisinin ve ısıl enerjinin aynı kaynaktan karşılanması ile yapılacak olan enerji tasarrufu çevre kirliliğini ve dışa bağımlılığımızı azaltırken, kaynaklarımızın hızlı tükenmesini de önleyecektir. 

 

Günümüzde, sanayileşme ve kalkınmanın en önemli girdileri arasında yer alan enerji, bütün dünya ülkelerinde olduğu gibi ülkemizde de önemini ve güncelliğini sürdürmektedir. Enerji kullanımı, endüstrileşme ve ekonomik gelişme ile yakından ilgili olup, enerji tüketimi, refah seviyesinin yükselmesiyle hızla artmaktadır. Ülkemizde de hızla artan enerji talebinin karşılanması zor olup, enerji kaynağının seçiminde dikkatli olunması gerekmektedir.

 

Sanayi ülkelerinde enerji açığını kapatmak ve bu çevresel sorunların yok edilmesi ya da en azından insan sağlığını tehdit etmeyecek düzeye indirilmesi amacıyla çok çeşitli enerji politikaları uygulanmaktadır. Bu politikalar arasında yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı önemli yer tutmaktadır. 

 

Bunlar arasında; Rüzgar, jeotermal, dalga ve güneş enerjisi yer almaktadır. Fakat bu santrallerin her zaman ve her yerde kullanılması mümkün olmamaktadır. İkinci bir seçenek ise nükleer enerji santralleri olmaktadır. Fakat hem yatırım maliyetlerinin yüksek olması hem de risk faktörlerinin yüksek oluşu ve hatasız çalışmayı gerektirmeleri, bu tesislerin negatif yönünü oluşturmaktadır. 

Meydana gelecek bir radyoaktif madde sızıntısı, yüzlerce yıllık bir negatif etkiye sahip olabilecektir.

 

Enerji üretim aşamasında ısı enerjisinin diğer enerji türlerine verimli bir şekilde dönüştürülebilme imkanları, atık enerjilerin değerlendirilmesi, üretilen enerjinin optimum dağıtımı ve kullanımı, fosil yakıt tükenme hızını ve olumsuz çevresel etkileri azaltacaktır. 

Isı ve mekanik enerjinin birlikte üretildiği kojenerasyon tesisleri, enerji üretim verimliliği, enerji üretim maliyeti ve ekoloji yönünden ısı ve mekanik enerjinin ayrı ayrı üretildiği klasik tesislere göre daha yüksek performansa sahip olduğu bilinmektedir. 

 

Günümüzde, bu tesislerin performansını daha da artırabilmek için muhtelif kriterlere dayalı olarak performans optimizasyonları üzerine çalışmalar yoğunlaşmıştır.

 

Kojenerasyon ve Trijenerasyon; Enerjiyi daha verimli kullanmak amacıyla elektrik, ısı ve soğutma enerjisinin birlikte üretilmesini sağlayan teknolojin, 21.yüzyıl Türkiye’sinde önemsenerek bir devlet politikası olarak ele alınıp topyekün bu konuya eğilmek gerektiğine inanmaktayım. Hatta konuyla ilgili çalıştayların devletimiz başta olmak üzere, meslek odalarımız,  STK yapması Türkiye’miz için olmazsa olmaz haline gelmiştir. 

 

Enerjiyi üretmek bu kadar meşakkatli iken bunu en verimli şekilde binalarda kullanmamız gerekmektedir. Üretilen yapılarımızda, enerjiyi ön planda hesaplanarak, gerekli tüm tedbirleri almamız gerekmektedir. Tabi ki ürettiğimiz enerjiyi yapılarda kullanırken de; Pasif Ev (pasif yapı), Sıfır enerjili binalar hatta Artı Enerjili binaların hızlı bir şekilde ülkemizde miktarını artırmamız gerekir.

 

“Uygarlığın yolu enerjiden geçer, bu yolu hep birlikte tasarrufumuzla aşalım.” 

 

“Enerji tasarrufunun maliyeti yoktur. Sadece kazandırır.”

 

( Magic Mechanic Meetings© yazı dizisi devam edecek… )

 

Kaynakça:

1- İster İ, 2006. Mevcut Bir Fabrikada Trijenerasyon Uygulaması, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, 73s, İstanbul.

2- İSKENDER, S., 2006, “Türkiye’de Enerji ve Geleceğe Yönelik Planlar”, Türkiye 10. Enerji Kongresi, Kasım, 2006.

3- AĞIŞ, Ö., “21. Yüzyılda Kojenerasyonun Yeri”, Bölgesel Isıtma ve Kojenerasyon Konferansı Bildiriler Kitabı, 21-24

4- “Kojenerasyon Sistemlerinin Teknik ve Ekonomik Uygulanabilirliği” Mühendis ve Makine, 2002, Sayı 506

5- “Kojenerasyon ve Yöremizde Uygulanması”, Doç.Dr. Fikret Yüksel

6- Emo Yayınları;http://www.emo.org.tr/ekler/04aa4e179069a80_ek.pdf

7- Konjenturk Yayınları http://kojenturk.org/tr/kojenerasyon-nedir-15

8- MMO Yayınları http://www1.mmo.org.tr/resimler/dosya_ekler/8734932c992339f_ek.pdf?dergi=1430

9- Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Mevcut Bir Fabrikada Trijenerasyon Uygulaması Yüksek Lisans Tezi

10- TTMD Yayınları http://www.ttmd.org.tr/PdfDosyalari/TTMD-Dergisi-77.pdf

 


eurovent banner-52