Enerji Dergisi Facebook Enerji Dergisi Twitter Enerji Dergisi RSS
Kojenerasyon Uygulama Örnekleri

Dr. Ahmet Şekeroğlu Siemens - Enerji Sektörü Petrol ve Gaz Bölümü - ahmet.sekeroglu@siemens.com





ahmet_sekerogluSiemens’in endüstriyel gaz türbinlerinin en büyük avantajı, egzoz gaz sıcaklığının yüksek olması (545ºC) nedeniyle, özellikle buhar kullanan tesislerde, atık ısı kazanı ısıl verimliliğini ciddi oranda arttırmasıdır. Böylece toplam verimlilikte rakiplerine göre ciddi avantajları müşterilerimize sunabilmekteyiz.

Kojenerasyon, ısı ve elektrik enerjisinin aynı anda üretilmesi anlamına geliyor. Üretilen ısı enerjisi direkt kurutmada kullanıldığı gibi buhar, sıcak su, kızgın yağ elde etmek amaçlı da kullanılıyor. Soğutma amaçlı kullanım alanları arasında endüstri, konut, AVM, hastaneler yer alıyor.
Kojenerasyon sistemlerinin en büyük avantajı, toplam (termik+elektrik) verimin, klasik enerji santrallerine göre yüksek olmasıdır. Elektriksel verimlilik, termik santrallerde ancak %40’ları bulurken, gaz motorlu enerji santrallerindeki basit çevrim uygulamalarında elektrik verimliliği en fazla %46’lara, kombine çevrimde ise %49’lara ulaşabiliyor. Orta ölçekli (200 MW) doğal gazlı kombine çevrim santrali veriminin %56, büyük ölçeklilerde (450 MW üstü) ise maksimum %61 verimlerde çalıştığı düşünülürse, %98 toplam termik ve elektrik verimle çalışan kojenerasyonun bu açıdan ne kadar avantajlı olduğu daha iyi anlaşılacaktır. Kojenerasyon tesislerinde üretilen ısı ve elektrik, üretildiği noktada kullanıldığı için, iletim ve dağıtım bedellerinin maliyete yansımaması, kesintisiz ve temiz bir enerji kaynağı olması ise diğer avantajlarındandır. Siemens Enerji Sektörü olarak kojenerasyon uygulamalarında gaz türbinleri ve buhar türbinlerimiz ile geniş uygulama alanlarımız bulunuyor. 5MW’dan 47 MW’a kadar gaz türbinlerimiz ile 75kW’dan 250MW’a kadar buhar türbinlerimiz ile bu alanda faaliyet gösteriyoruz.

 

HER ABONE ELEKTRİK ÜRETİCİSİ HALİNE GELECEK

Şekil 1, Türkiye’de endüstri bazında kojenerasyon  uygulamalarının sektörel dağılımını gösteriyor. 

Şekil -1turkiye_kojenerasyon_tesisleri_sektorel_dagilimi.jpg

 

Şekil - 2

avrupa_kojenerasyon_tesisleri_sektorel_dagilimi.jpg Şekil 2’de de görüldüğü gibi kojenerasyon uygulamaları, Avrupa’da sektörel olarak daha yaygın kullanılıyor. 10 Mart 2012 tarihinde yayınlanan “Lisanssız Elektrik Üretimi Yönetmeliğinin Tebliği”ne göre, %80 verimliliğin üzerinde olduğu takdirde, güç sınırı olmaksızın lisansız kojenerasyon tesisi kurmak mümkün. Bu tebliğ ile mikro ölçekli kojenerasyon uygulamaları evlerimize kadar girebilecek, ileride her elektrik abonesi birer elektrik üreticisi konumuna gelebilecektir. Kojenerasyon (Kojen) tesislerinin endüstride kullanımlarına yönelik çözümlerden bahsedecek olursak; sanayide en çok kojen uygulaması buhar ve sıcak su temini seklinde olmaktadır.

 

Şekil - 3

buhar_uretimi_konjenerasyon_tesisi.jpg

Şekil 3’te, bir tekstil fabrikasında genel olarak, gaz türbinli kojen uygulaması gösteriliyor. Bu uygulamadaki toplam verim (elektrik+buhar) %82’lere ulaşıyor. Ayrıca üretilen sıcak su kullanımı da düşünülürse, verim %90’lara kadar çıkıyor. Örnek vermek gerekirse, Siemens SGT 100 gaz türbini ile 5 MW’lık elektrik enerjisi üreten kojenerasyon santrali, elektriğin yanı sıra 13 barg’de 13ton/saat buhar ve 80ºC’de 40ton/saat sıcak su üretebiliyor. Güncel doğal gaz fiyatları ile 1 kWh elektrik enerjisi, bakım işletme maliyetleri dahil 0,08 TL’ye üretiliyor. %90 verimle çalışan bir kombine çevrim enerji santrali bile elektrik enerjisini bu kadar ucuza mal edemeyecektir ki; böyle bir teknoloji henüz geliştirilememiştir. Gaz motorları ile benzer uygulamalarda buhar üretiminde toplam verim %70’lere, sıcak su ile ancak %80’lere ulaşabiliyor. Gaz türbinleri ile ısı/elektrik oranı, 2/1 ila 1/1 arasında değişen kojenerasyon tesisleri kurmak mümkündür.

 

VERİMLİLİKTE CİDDİ AVANTAJ SUNUYOR

Siemens’in endüstriyel gaz türbinlerinin en büyük avantajı, egzoz gaz sıcaklığının yüksek olması (545ºC) nedeniyle, özellikle buhar kullanan tesislerde, atık ısı kazanı ısıl verimliliğini ciddi oranda arttırmasıdır. Böylece toplam verimlilikte rakiplerine göre ciddi avantajları müşterilerimize sunabilmekteyiz. Yüksek egzoz gazı sıcaklığının bir diğer avantajı ise, yüksek basınçlı atık ısı kazanı arkası “Backpressure Buhar Türbini” kurarak elektrik verimini artırmanın mümkün olmasıdır. Böylece Şekil 4’teki gibi

kombine_cevrim_kojenerasyon_tesisi.jpg

daha az buhar daha çok elektrik kullanan bir tesiste, ısı/elektrik ihtiyacına göre maksimum verimde kojen tesisi tasarlamak mümkündür. Buhar türbini toplam yatırım miktarını ortalama artırmakla birlikte, geri ödeme süresini ve kWh birim maliyetini ciddi oranda düşürebilmektedir, ayrıca toplam verimlilikte de fazla kaybınız olmuyor. Ara kademeden prosese ihtiyacını, geriye kalan buharı da kondense eden bir buhar türbini seçerek de elektriğe dönüştürebilirsiniz. Özellikle değişken buhar talebi olan tesislerde bu yöntem uygulanıyor.
kurutma_amacli_konjenerasyon_tesisi_2.jpg

Seramik, sunta, kâğıt gibi sektörlerde faaliyet gösteren firmaların kullandığı kojenerasyon tesisleri, atık ısıyı kurutma amaçlı kullanılıyor ve toplam verimlilikleri %98’i buluyor. Direk egzoz ısının prosese verildiği bu işletmelerde, (Şekil 5),

kurutma_amacli_konjenerasyon_tesisi.jpg

Siemens gaz türbinlerinin yüksek egzoz sıcaklığı sayesinde ekstra bir yakma sistemiyle sıcaklığı artırmaya ihtiyaç duyulmaz. Yardımcı yakma (Supplemantary Fired) sistemlerimiz ile de istenildiğinde değişken ısı ve yüksek sıcaklık ihtiyaçlarına cevap verebiliyoruz. DLE (Dry Low Emission) yakma teknolojisi ile sağladığımız yüksek yanma verimi ve düşük egzoz emisyonu, diğer avantajlarımız arasındadır.

 

"İleride kojenerasyon tesislerinin verimliliği düşünüldüğünde, elektrik ve doğal gaz dağıtım şebekelerinin yanı sıra, ısı dağıtım şebekelerinin de yaygınlaşması da kaçınılmazdır. Siemens A.Ş. olarak konuyla ilgili farkındalıklara sahip olup, araştırma ve geliştirme çalışmalarımıza devam ediyoruz."

 

İŞLETME VE BAKIM MALİYETLERİNİ DÜŞÜRÜYOR

Günümüzde akışkan yataklı kömür kazan teknolojileri ile yakma verimlilikleri %87’ye ulaşmış durumdadır. Bu tür yakma tesisleri sayesinde, yüksek basınçlı buhar üretimi ile backpressure ya da kondenseli buhar türbini uygulamaları ile 10/1 ila 3/1 arasında ısı/elektrik kullanan tesislerde de kojen uygulamaları yapmak mümkündür. Siemens olarak KK&K modelimiz ile elektriksel güç olarak 75 kW ile 10 MW arasında buhar türbinleri ile düşük güçlerde de uygulamalar yapabiliyoruz. Akışkan yataklı yakma sistemleri ile kaynak konusunda dışa bağımlı olmadığımız kömür, biomass gibi yakıtlarla sıcak su ve buhar maliyetlerinizi yarıya düşürmekte, yatırım geri dönüş süresi kısa olan kojenerasyon tesisi kurabilmekteyiz. Bu türbinlerimizin, işletme ve bakım maliyetleri son derece düşüktür. Buhar türbinlerimizin kısa sürede devreye girip çıkabilmeleri sayesinde, prosesin ihtiyaçlarına kolaylıkla cevap verebiliyor. Şeker, maden, kâğıt gibi sektörlerde bu tür uygulamaların kullanıldığı birçok referansımız bulunuyor. Yakma sistemi olarak yüksek basınçlı buhar üreten, doğal gaz kazanlarıyla da kullanıldığı uygulamalar da bulunuyor.
 

Şekil- 6

akiskan_yatakli_kazanlar_ile_konjenerasyon_uygulamasi.jpg

EMRE AMADELİK

Gaz türbinlerinin bakım maliyetleri sanılanın aksine, motorlara göre yüksek değildir. Aslında 5-6 yıllık daha uzun süreli bakım maliyetleri ile karşılaştırıldığında yüksek olmadığı gözükecektir. Kojenerasyon enerji santrallerindeki diğer bir önemli konu, tesislerin ısıl ihtiyacını karşıladığı için 24 saat çalışması ve düzenli bakımların dışında kesintiye uğramamasıdır. Ürünlerimizde emre amadelik (availability) oranımızın yüksekliği incelendiğinde, bu sürekliliği sağlamakta oldukça başarılı oldukları görülüyor. Bu tür tesislerin dur-kalk sürelerini belirleyen zannedilenin aksine türbinin kendisi değil, atık ısı kazanlarının gerekli çalışma basınç ve sıcaklığa ulaşma süresidir. Tesisin tam verimde çalışabilmesi için yardımcı ekipmanın da devreye girmesi gerekmektedir. Gaz türbinlerinin devreye girme süreleri, diğer yardımcı tesislerin devreye girmesi ile paralellik gösterir. İstenildiğinde, enerji piyasasındaki değişimlere göre, türbinlerimiz günlük veya haftalık dur-kalk şekliyle de çalıştırılabiliyor.

 

ISI DAĞITIM ŞEBEKELERİ YAYGINLAŞACAK

Bu tür yatırımların sürdürülebilirliğinin en önemli kriteri, yerel servis hizmetlerinin düşük maliyetlerle teminidir. Siemens Enerji Servis Grubumuz yerel insan kaynaklarıyla, Türkiye’de yıllardır çalışmakta olan gaz ve buhar türbinlerimize, bakım ve servis hizmetleri veriyor. Endüstride nerdeyse tüm tesisler elektrik enerjisinin yanı sıra, sıcak su, buhar, kızgın yağ gibi diğer ısı kaynaklarını da kullanıyor. Ancak ısı/elektrik oranı olarak 1/1 ile 10/1 oranlarında çalışan tesis sayısı, dünya ortalamasında %20’yi geçmez. Diğer tesisler elektrik kullanımı dışındaki az miktarda ısı kullanımını, kendi kurdukları yakma sistemleri ile sağlıyor. Bu tür tesislerin ısı enerjilerini, merkezi bir kojenerasyon tesisi ile sağlamak mümkündür. OSB bölgeleri bu tür uygulamalara uygundur. OSB bölgelerinden bazıları, elektrik, doğal gaz, su gibi dağıtımların yanı sıra buhar ve sıcak su dağıtım şebekesini de kurarak, sanayicinin ısı ihtiyaçlarını yarı fiyatına sağlamakta ve kojenerasyon tesislerinin yüksek verimliliğini de kullanarak örnek çalışmalar yapıyorlar.

Bu tür dağıtım şebekeleri ile yarıçapı 2–3 km kadar alandaki müşterilerine buhar, 10 kilometredekilere ise sıcak su temin edebiliyorlar. Üretilen ucuz ve temiz elektriği de, dağıtım şebekeleri ile yine müşterilerine satıyorlar. Sanayinin şehre yakın geliştiği bölgelerde ise, üretilen bu ısıların, konutların ısıtılması ve soğutulmasında kullanıldığı birçok örnek de vardır. İleride kojenerasyon tesislerinin verimliliği düşünüldüğünde, elektrik ve doğal gaz dağıtım şebekelerinin yanı sıra, ısı dağıtım şebekelerinin yaygınlaşması da kaçınılmazdır. Siemens A.Ş. olarak konuyla ilgili farkındalıklara sahip olup, araştırma ve geliştirme çalışmalarına devam ediyoruz.


 


Yorumlar

Hiçbir yorum bulunamadı


Yeni yorum yaz