Enerji Tasarrufu ve Birleşik Isı-Güç Üretm Sistemleri
Ş. Özbey, G. Arda, A.R. Özdemir
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
6.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2002)
ENERJİ TAS ARRUFU VE
BİRLEŞİKISI-GÜÇ ÜRETİM SİSTEMLERİ
Şerafettİn Özbey, Günay Arda, Alper Rıza Özdemir
••
Ozet - Endüstri, gittikçe artan çevresel kirlilik ve
ı. GİRİŞ
yakıt maliyetleri için yenilikçi çözümler aramaya
devam etmektedir. Modem gaz türbin teknolojisi
Birleşik Isı-Güç Üretim Sistemleri, ısı ve elektrik
atıkları azaltmak ve verimi arttırmak konusunda
enerjisi üretiminin aynı tesiste ve genellilde tek çeşit
yakıt kullanılarak, birlikte gerçekleştirildiği sistemlere
çok büyük gelişmeler göstermiştir, fakat bu modern
santral dizaynları
bile
Birleşik
Isı-Güç
Üretim
verilen genel isimdir. Türkçe'de ayrıca "kojenerasyon"
teknolojisi kulJanılmadığında ısı kayıplarına engel
olamaz.
Birleşik
Isı-Güç
Üretim
terimi
Sistemleri'nin
"total energy" terimleri de kullanılmaktadır.
ortalama verim o/o35 kadardır. Potansiyel enerjinin
hariç).
dağıtım kayıpları
Üretim
Sistemleri
Gelişmiş
bu
19.yüzyıl
kullanılabilir ısıya dönüştürür.
kelimeler
-
Birleşik
Isı-Güç
Üretim
for
and
related
ever-increasing
20.yüzyıl
başlanndan
itibaren
'
enerjisi üretiminde oldukça
fuel
costs.
Ancak bu ülkelerde, yeni ve ucuz yakıt kaynak:lannı
environmental
gas
Modern
turbine
goals
of
reducing
emissions
designs can not
Combined
and
Power
techniques
is
simple.
Conventional
are
Birleşik Isı-Güç Üretimi telcrar önem kazanmış ve daha
yaygın olarak kullanılması için hemen her ülkede
çeşitli teşviklerle desteklenmiştir[2].
improve this upto o/o55 ( excluding losses for the
of
electricity).
Nedenleri farldı da olsa ülkemizde de benzer bir
Combined Heat and Power reduces this loss by
gelişme yaşanmıştır.
using the waste heat for ind ustry, comınerce and
Cumhuriyetin ilamndan soma
başlatılan sanayi hamleleri, Şeker Fabrikaları, Demir
bome heatiog.
-
şebekeden
şoklarına kadar devam etmiştir. Bu tarihten soma
heat. More recent combined cycle generation can
distribution
ulusal
göre farklılık göstermekle birlikte 1973 ve 1979 petrol
power
0/o65 of the energy potential is released as waste
and
enerjisinin
elektrik
girmiştir. Bu duraklama ve gerileme eğilimi, ülkelere
generation, on average, is only o/o35 efficient. Up to
transmission
sonucunda,
ı �ıtmalı sistemler hariç olmak üzere, Birleşik Isı-Güç
.
Uretim uygulamalan
genel olarak duraklamaya
employed. The principle behind Combined Heat
Power
ve güçlenen ulusal şebekeler
edilebilir olması nedeniyle, Avrupa ülkelerindeki şehir
obstruct of heat losses unless
Heat
kullaruma sunulması
kaliteli, ucuz, güvenilir ve zahmetsiz olarak temin
and
irnproving efficiency, but even these modern plant
Key Words
ve
bazında genel elektrik
technology has made enormous progress to�vards
and
sonu
ısı ihtiyaçlannı da dikkate alarak kurmuşlar ve ülke
Industry continues to seek innovative
solutions
the
Üretim
önemli yer tutınuşlardır.
-
pollution
Isı-Güç
Birleşik
endüstriyel işletmeler, kendi elektrik üretim tesislerini
Sistemleri
Abstract
ülkelerde
uygulamalan elektrik enerjisi üretimiyle başlamıştır.
kayıpları endüstride, işletmelerde ve ev ısıtınasında
Anahtar
Şimdi
bakalım[ I].
kombine çevrimli santrallerde ise bu 0/o55'e kadar
Isı-Güç
ise
Birleşik Isı-Güç Üretim Sistemleri'nin tarihçesine bir
o/o65'i kadarı ise atık ısı olarak harcanır. Daha yeni
Birleşik
İngilizce'de
"Cogeneration" dışmda "Conbined heat and power" ve
prensibi basittir. Konvansiyonel elektrik üretiminde
artabilir (elektriğin iletim ve
kullanılmakta.
de
Çelik Tesisleri, Kağıt Sanayi, Rafineriler, Petro-Kimya
Tesisleri
Combined Heat and Power
ve
�tiyaçlarının
Tekstil
Sanayide
elektrik
ve
ısı
karşılanması amacıyla Birleşik Isı-Güç
Uretim tesisleri kurulmuştur. 1984 yılında çıkan 3096
Ş.Özbey, G.Arda> A.R.Özdemir, SA.Ü. Müh.Fak.
sayılı yasa ve bununla ilgili yönetmelikterin yüıürlüğ e
Elektrik Elektronik
Müh.Bölümü, Sakarya
190
.
Enerji Tasarrufu ve Birleşik Isı-Güç Uretm Sistemlerı
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
özel
sektör,
Birleşik
Isı-Güç
Konvansiyonel sistemlerdeki
Üretim
tesislerine yoğun bir ilgi gösterıneye başlamıştır.
kayıpların
BİRLEŞİKISI -GÜÇ SİSTEMLERİ
n.
mekanik
kısmı
ve
kayıpların büyük
termik
en önemlisi
.
Özbey, G. Arda, A.R. Özdemir
Ş.
6.CiltJ 2.Sayı (Teıruııuz 2002)
ginnesiyle
.
ise
bir
Tennik
kayıplardır.
kondenser kayıplandır.
Kondensasyon sistemlerinde tfu·binde iş yapan buhar,
kondenserde oluşturulan vakum sayesinde daha alt
Birleşik Isı-Güç Üretim Sistemleri,
ısı ve elektrik
basınçlara kadar genişleyebilmekte ve böylece buhar
tüı·bininden daha fazla iş elde edilebilmektedir.
enerjisi aynı tesiste üretmesi nedeniyle verimleri %900/o95 kadar olabilmektedir. Konvensiyonel sistemlerde
ise
enerjisi
elektrik
verimi
%35-%40
Kondenserde
kadardır.
vakum
oluşturabilmek
çeşitli
için
Kombine çevrimli sistemlerde bu veriın %55-o/o58 'e
soğutma teknikleri kullanılmakta ve soğutma işlemi
kadar çıkmaktadır.
nedeniyle atmosfere zorunlu ısı deşarjı yapılmaktadır.
Atmosfere deşarj edilen bu ısının kullanılması genel
verimi arttuır. Bu nıiktar,
100 BiRiM
YAKIT
ısının ayrıca üretilmesi
halinde meydana gelecek kazan kayıpları da dikkate
alındığında, Birleşik Isı-Güç Üretim Sistemleri'nin
B.I.G.Ü.S.
%90 VERiM ..1
sağladığı ekonomi daha iyi anlaşılır.
Türkiye üretilen elektrik enerjisinin gelecek yıllar için
90 BiRiM
belirsizliği ve artan talebin mevcut şebeke tarafından
karşılanamama korkusu ülkemizde de Birleşik Isı-Güç
35 BiR.M ELEKTRiK
SS BiRIM ISI
Üretim Sistemleıi 'nin aıunasına sebep olmuştur.
Kasım
Şeki11. Birleşik Isı-Güç Üretim Sistemlerinde verim
2001
itibariyle
ülke
elektriğinin
%14'ünü
oluşturan toplam 2.474 MW gücündeki Birleşik Isı
1 'de görüldüğü gibi
Şekil
girişine
karşın
90
100
birimlik
ısı
birinilik bir yakıt
ve
elektrik
Güç
elde
Üretim
Sistemleri
çalışmaktadır.
Türkiye'deki
yıllarda
Birleşik
Bu
da
Isı-Güç
son
Üretim
edilmekte. Bu 90 birim enerjiden 35 birimi elektrik, 55
Sistemleri 'nin hızla geliştiğinin işaretidir. Ayrıca yıllık
birimi de ısı enerjisidir. Bu sistem sayesinde elektrik
büyüme %20 civarındadn·.
enerjisi üretimindeki %65 'e varan kayıpların büyük bir
bölümünü kullanılabilir enerjiye dönüştürmektedir. Bu
Günümüzde Birleşik Isı-Güç Üretim Sistemleri'nin
da yakıt tasarrufu sağlamaktadır[3].
��68'i
Marmara
Bölgesi'ndedir.
devam
bölgelerde
eden
Birleşik
Ancak
Isı-Güç
diğer
Üretim
Sistemleri'nin tamamlanmasıyla bu oranlar Marmara
Bölgesi %50, Akdeniz Bölgesi %25 ve diğer bölgeler
1 61 BiRiM YAKIT
de %25 olarak değişecektir[6].
61 BiRiM
YAKIT
100 BIRIM
YA�<IT
Birleşik Isı-Güç Üretinı Sistemleri çok farklı alanlarda
r
SANTRAL
%35 VERiM
KAZAN
%90 VERiM
35 BIRIM
LEKTRIK
5 BiRiM lSt
Birleşik
Isı-Güç
161 birim olduğu görülmektedir.
de
işlemlerinde
ısıtmamn
kullanılarak
yanında
sıcak
yaz
Bunun
için
üniteleri
kullanılmaktadır.
ortamda
sıcak
su
veya
absorbsiyonlu
Bu
ünitelerde,
buhar
ile
soğutma
vakumlu
karşılaştığında
soğutucu etki gösteren LiBr(Lityum Bromid) kimyasalı
bulunmaktadır.
Üretim
Farklı
Sistemleri'nin çıkış enerjisini karşılamak için birincil
yakıtın
soğutma
sağlanabilir.
Şeki 1 2 'de ise elektrik ve ısı eneıj isinin ayrı ayı-ı
sonucu:
Örneğin
günlerinde de sistemlerin yüksek verimle çalışn1ası
Şekil 2. Elektrik ve ısı enerjisinin ayn ayrı üretilmesi
üretilmesi
kullanılabilmektedirler.
örnekler
veıınemiz
gerekirse
Japonya'da
bulunan Birleşik Isı-Güç Üretim Sistemleri genellikle
Buradaki
iki
kayıpların büyük kısmı elektrik enerjisi üretiminde
birincil
yakıtla
da
çalışabilecek
şekilde
olmuştur. Kazan veriminin %90 olması, istenilen çıkış
yapılmaktadır. Örneğin tercih edilen yakıt doğalgaz
enerjisinin karşılanması için girişteki yakıtın küçük bir
iken,
kısmı kayıplan oluşturmaktadır.
bulunduruluyor. N edeni ise olası herhangi bir deprem
bunun
yamnda
motorin
de
yedekte
sonucu altyapm1n zarar görmesi halinde işletmenin
İki sistem incelendiğinde konvansiyonel sistemlerin,
hemen diğer depoladığı yakıtı kullanarak çalışmaya
Birleşik Isı-Güç Üretim Sistemlerine oranla daha fazla
devam etmesidir.
yakıt tükettikleri görülüyor. Bu ise küçümsenmeyecek
Birleşik Isı-Güç Üretim Sistemleri ülkemizde birçok
kadar ciddi bir rakam.
sektörde kullanılmaya başlanmıştır. Özellikle doğalgaz
191
SAU Fen Bili mleri Enstitüsü
Enerji Tasarrufu ve Birleşik Isı-Güç Üretm Sistemleri
Dergisi
Ş. Özbey, G. Arda, A.R. Özdemir
6.Ci1t, 2.Sa}1 {Temmuz 2002)
ile çalışan Birleşik Isı-Güç Üretim Sistemleri tercih
edilmektedir.
Bunun en büyük
ise
avantajı
Sistemin
•
ise
Şebeke ile paralel çalışabildiklerinden, ihtiyaç
•
fazlası
sorıra fual oil gelmektedir. Doğalgazın diğer yakıtlara
da
ya
eksiği
elektrik
enerjisinin
şebekeye satılabilir ya da alınabilir.
göre pahalı olması diğer yakttıann kullanılmasına
olanak tanımaktadır[4].
•
Farklı
yakı tlann
kullanılabilmesi
esneklik
sağlar.
%3NAFTA
/ %3 Bi�-GAZ
//
%1 RUZGAR
ATlK KOK GAZI
kurulma sı
iletim kayıplannı azaltarak esnekliği arttınr
çevre
kirliliğinin azalmasında katkıda bulunmasıdır. Daha
o/o6
bölgeye
istenilen
%7LP�
%7HES
•
Şebekeden daha düşük fiyata enerji üretebilir.
•
Ulusal
daha
şebekenin
az
yüklenmesi
sonucunda diğer kullamcılara daha kaliteli
enerji sağlanır.
•
Tesislerin kendi elektrik enerjisini üretmesiyle
iletim ve dağıtım kayıplarından kurtulur.
7DOGALGAZ
ulusal şebekenjn yükünü azaltarak yatırım ve
•
bakım giderlerinin azalır[ S].
%16 FUEL OIL
Bunun gibi birçok avantajının yanı sıra ülkemiz için
geçerli bazı dezavantajlar da mevcut. Bunlar:
Şekil 3. Türkiye,deki Birleşik Ist-Güç Üretim Sistemlerinde
kullanılan yakıtlar
Şekil
3 'de
ülkemizdeki
Ülkemizdeki
•
Birleşik
Isı-Güç
nedeniyle
Üretim
Bu
şekle
göre
doğalgaz
ve
fuel
yetersizliği
Isı-Güç
Birleşik
Üretim
Sistemlerinde kulla mlan parçalar yurt dışından
Sistemlerinde kullanılan birincil yakıtlar (%) olarak
veritmiştir.
teknolojinin
getirilmekte, d olayısıyla ülke ekonomisi zarar
oil
görmektedir.
kullamlan yakıtların%73 'ünü oluştunnaktadır.
•
Bakım ve onarım için yine yurt
dışından
hizmet alınmak zoıundadır.
•
%3 AGAÇ -----.
%4 SERAMiK
%2 ÇiMENTO
%3CAM
%4 KAG1T
%3 SANAYi--..
%7 BAGIMSIZ ���
iş
azalmasına
gücünün
başkalanna bağımlılık sağlamaktadır.
%7 GJDA
%4 L�STiK
%1 KIMYA
%2GÜBRE
..
Dolayısıyla
Birleşik Isı-Güç Üretim
yerde,
özellikle
endüstrisinde
.
%14 DIGER
de
ve
Sistemleri dünyada birçok
kağıt
eskiden
ve
kimyasal
beri
madde
kullanılmaktadır.
Teknolojinin gelişmesiyle ve Birleşik Isı-Güç Üretim
"
Sistemleri 'nin esnekliği sayesinde daha fazla yerde
karşımıza çıkmaktadır.
Aşağıda bunlardan bazılan verilmiştir.
%16 METAL
%30 TEKSTiL
•
Şekil 4. Türkiye'deki Birleşik Isı-Güç Üretim Sistemlerinin sektörel
dağıhrru
Şekil 4 'de ise Türkiye' deki Birleşik Isı-Güç Üretin1
Sistemlerinin
hangi
sektörlerde
tercih
edildiğini
göstermektedir. Burada da görüldüğü gibi tekstil ve
metal sektörü toplarnın %46' sım oluştunnaktadır[7].
Birleşik Isı-Güç Üretim Sistemleri 'nin birçok avantajı
vardır. Bunlardan bazılan:
•
Enerjinin
dönüşümü
ve
kullanınundaki
verimliliği arttım .
•
Havaya
verilen
C02
azalacağından
çevre
kirliliği de azalacaktır.
192
•
llaç endüstrisinde
•
Kağıt ve tahta endüstrisinde
•
Alkol
•
Seramik endüstrisinde
•
Kireınit endüstrisinde
•
Çimento endüstrisinde
•
Gıda üretiminde
•
Tekstil endüstrisinde
•
Yağ endüstrisinde
•
Demir ve çelik endüstrisinde
•
Motor endüstrisinde
•
Sağlık ocaklarında
•
Otellerde
•
Hastanelerde
•
Hava alanlannda
•
Süpermarket ve büyük mağazalarda
•
Okullarda
•
Bakını evlerinde vs .
Enerji Tasarrufu ve Birleşik Isı-Güç Üretm Sistenderi
Ş. Özbey, G. Arda, A.R. Özdemir
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
6.Cilt, 2.Sa}'l (Temmuz 2002)
m.
SONUÇ VE ÖNERİLER
Günümüzde artan elektrik eneıjisi talebi ve buna bağlı
olarak ülkemizdeki santrallerin yetersizliği Birleşik Isı
Güç Üretim Sistemlerinin artinasına sebep olmuştur.
E ndüstriyel işletmelerin kendi elektrik enerjisini
üretmek istemesi onların bu tür sıkıntı yaşamasını
önleyecektir. Gerçekten iyi seçilmiş bir Birleşik Isı
Güç Üretin1 Sistemi ile işletmelerin gerekli ısı ve
elektrik enerjisi ihtiyaçlannın karşılaması ve varsa
fazlasını mevcut şebekeye satması onlara büyük yarar
sağlayacaktır. Kısacası Biı·leşik Isı-Güç Üretim
Sistemleri kendini güvende
hissetn1ek
isteyen
işletmelerin mutlaka gözden geçirmesi gereken önemli
bir unsur haline gelmiştir.
KAYNAKLAR
[ 1] A Guide To Cogeneration, The European
Association For The Promotion Os Cogeneration,
(2001)
[2] Türker, E., Birleşik Isı-Güç Üretim Santralleıi, İTÜ
Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, (1996)
[3] Turna, T., Caterpillar Gaz Motorlarının Ve Gaz
Türbinlerinin Birleşik Isı-Güç Sistemlerinde Kullanımı,
(1994)
[4] Katırcıoğlu, A., Gaz Türbinli Kojenerasyon
Sistemleri, KOU Fen Bilimleri Enstitüsü) Yüksek
Lisans Tezi, ( 1997)
(5] http://www.cogen.org
[ 6] http://www.kojenerasyon.com
[7] http://www.enkogen.com
193
© Copyright 2024 Paperzz
