|
Primer yakit rezervlerinin azaldigi ve global rekabetin arttigi gunumuz ortaminda enerji girdilerinde sureklilik, kalite ve asgari maliyetleri saglamak, kacinilmaz olmustur. Bu anlamda kojenerasyon gunumuz cagdas ?enerji yonetimi? teknikleri icinde on siralarda yeralmaktadir.
Kojenerasyon kisaca, enerjinin hem elektrik hem de isi formlarinda ayni sistemden beraberce uretilmesidir. Bu birliktelik, iki enerji formunun da tek tek kendi baslarina ayri yerlerde uretilmesinden daha ekonomik neticeler olusturmaktadir. Basit cevrimde calisan, yani sadece elektrik ureten bir gaz turbini ya da motoru kullandigi enerjinin %30-40 kadarini elektrige cevirebilir. Bu sistemin kojenerasyon seklinde kullanilmasi halinde sistemden disariya atilacak olan isi enerjisinin buyuk bir bolumu de kullanilabilir enerjiye donusturulerek toplam enerji girisinin % 70-90 arasinda degerlendirilmesi saglanabilir. Bu teknige ?birlesik isi-guc sistemleri? ya da kisaca ?kojenerasyon? diyoruz.  Her iki enerji formumun ayri ayri ayni nihai miktarlarda uretilmesi icin gerekli birincil enerji miktarinin bunlarin kojenerasyonla uretilmesi durumunda ne oranda azalacagi asagidaki grafikte gorulmektedir.
Yandaki grafige gore kojenerasyon teknigi ile kullanilan birincil enerjiden tasarruf %42 seviyesinde gerceklesmektedir. dolayisi ile kojenerasyon sisteminin cevreye en onemli katkilarindan biri de burada ortaya cikmakta, buyuk eneji tasarrufu yaninda atik emisyonlari da ayni oranda azalmaktadir. ulkemizde henuz uzerinde cok durulmayan bu husus, sistemin ozellikle avrupa ulkelerinde yaygin tesvik gormesinin ana sebeplerinden biridir.
Birlesik isi-guc uretiminin yararlari:
Makro duzeyde : Yuksek birincil enerji kullanim verimliliginin sagladigi yerel veya ithal enerji kaynaklarinin tasarrufu Enerji cevriminin tuketim yerinde gerceklestirilmesi sonucunda elektrik enerjisi iletim ve dagitim kayiplarinin yok edilmesi Merkezi santrallara gore daha kisa insaat ve devreye alma surelerinin sagladigi hizli elektrik enerjisi arz satisi ?retilen yararli isi guc birimi basina cevreye atilan kati, sivi ve gaz madde miktarinin, yalniz elektrik ureten merkezi enerji santrali veya yalniz buhar ureten bir endustri kazanina gore daha az olmasi Sanayi tarafindan tuketilen elektrik enerjisinin az sayida merkezi santral yerine, dagilmis bir sekilde endustriyel tuketim yerlerinde uretilmesinin ulusal guvenlige saglayacagi katki
isletme bazinda:
isletmenin azalan toplam enerji giderleri, nihai urun kalitesini dusurmeden maliyetini azaltacak, sirketin rekabet gucu artacaktir. isletmenin enerji temin guvencesi olacak, uretim kesintilerinin yol actigi ziyanlar ortadan kalkacaktir.
Kojenerasyonda uretim teknikleri Kojenerasyon iki cesit ana tahrik unitesi vasitasiyla uygulanmaktadir. 
Gaz turbinleri kojenerasyon uygulamalari icin yaygin olarak 4,5 - 20 mw guc araliginda kullanim bulmaktadir. Buna karsilik gaz motorlari da daha kucuk guclerde, yurdumuzda da ozellikle 1 mw seviyelerinde uygulanmaktadir. Ancak gaz motor kojenerasyon uygulamalarini bu boyutta sinirlamak dogru degildir. Tek modulde 100 kw seviyelerinden 3 mw seviyelerine kadar motorlar mevcut olup, bunlarin coklu modulleri ile yapilan santrallarda 10 mw seviyelerine ulasilmasi avrupa?da yaygin uygulamalardir. Kojenerasyonda kullanilacak ana tahrik unitesinin secim kriterlerine daha sonra deginecegiz.
Resimlerde gordugunuz bu uniteler kendi baslarina sadece elektrik uretebilecek durumdadirlar. Bu uniteleri kojenerasyon sistemi haline getirmek icin disari atilan isinin kullanilir isi haline donusturulmesi gerekmektedir. Gaz turbininde bu isi egzos gazi isisi seklinde olup, bir atik isi kazani marifetiyle bu isi proses ihtiyacina gore buhar, sicak su, kizgin su ya da kizgin yag uretmek icin kullanilabilmektedir. 
Diger bir yaygin kullanim alani da egzos gazinin hava ile karistirilarak direkt kurutma aplikasyonlarinda kullanilmasidir. Bu islemler sayesinde toplam cevrim verimi % 80 seviyelerini yakalayabilmektedir.
Gaz motorlarinda ise atik isinin yaklasik 1/3 orani egzos gazindan 2/3 de motorun sogutma sistemlerinden geri kazanilmaktadir. Ã?ekilde gorulecegi uzere sogutma devreleri; silindir-gomlek sogutmasi, karterdeki yagin sogutulmasi ve turbocharger sogutmasindan olusmaktadir. Buna egzos esanjorunden elde edilen isi eklenmektedir. 
Motor kojenerasyon sistemlerinin bu sogutma gerekliligi ozellikleriyle geri kazanilan isi en verimli sekilde sicak su olarak kullanilabilmektedir. Boyle bir sistemde toplam sistem verimi % 90 seviyesini gecebilmektedir.
Proses ihtiyacina gore, toplam verimden feragat etmek suretiyle yine buhar uretimi ya da direkt kurutma suretiyle isi kullanimi kabildir. istenen enerji formlarinin uretilmesine karsilik gelen verimler asagidaki sankey diyagraminda gorulebilir.
Kojenerasyonda sistem ve kapasite secimi
Bu sistemlerin secimi baslica su kriterlere gore yapilir: isletmenin elektrik-isi tuketim yapisi ve isi-elektrik tuketim dengesi isletmenin yillik calisma suresi isletmenin enerji ihtiyaci seviyesi Birincil enerji kaynaklarinin (gaz, lpg, nafta, fuel oil no:6 ) temin edilebilirligi ve ekonomik uygulanabilirlikleri
Bunlarin en onemlisi ilk iki kriterdir. Saglikli bir santral secimi icin mumkunse yillik, yoksa aylik ya da haftalik bazda tuketim degerleri tesbiti yapilmali, bunlar grafiklere dokulmelidir. ilk olarak yillik ortalama elektrik tuketimine bakilir ve atil kapasite yaratmayacak sekilde bu tuketimin az altinda kalacak bir kapasite secilir. 1.amac elektrik tuketimine yonelik kapasite belirleme olmalidir. Her ne kadar -?hazir santral kuruyorum, tum isi ihtiyacimi da karsilayacak bir kapasite seceyim, fazla elektrigi satarim!? felsefesi genel olarak pazarimiza hakim olmussa da bu sebekenin enerji alis sartlarindaki uygunsuzluk ve ilerde kapasite ile karsilasildiginda sebekenin enerji fazlasini almamasi gibi durumlar kabil oldugundan kesinlikle yanlis bir yaklasimdir. Sistem pazarlamacilarin bu konudaki olasi yanlis yonlendirmelerine karsi dikkatli olunmalidir.
Santralin elektrik kapasitesi belirlendikten sonra isi tuketim verilerine bakilir. Yogun olarak yuksek sicaklikta enerji gerekiyorsa - buhar, kizgin yag ya da sicak hava - ve bu yaklasik 1:2 elektrik/isi dengesine oturuyorsa, sisteme uygun yakit ekonomik olarak mevcut ise ve santral buyuklugu gaz turbinleri kapasite araligina giriyorsa ihtiyac bir gaz turbin kojenerasyon santralina isaret eder.
Dikkat edilecegi uzere sonuca etken degisken sayisi cok fazladir. Tum oncelikli kriterler bir gaz turbin santralini isaret ederken dahi, yakitin ekonomik bulunabilirligi santrali diesel motor santralina donusturebilmektedir.
Bir motor santralina ait prensip semasi asagida gorulebilir : 
Yukardaki degerlendirme sonucu, proses yuksek isi ihtiyaci gostermeyen sicak su ya da kizgin su ihtiyacina isaret ediyorsa, ve elektrik:isi dengesi elektrik lehinde daha fazla ise elektrik talebine gore bir gaz ya da diesel motor santralina isaret edilmektedir. Burada odak motorlardaki yaklasik 10 puanlik daha yuksek elektrik cevrim verimidir. %40 elektrik verimli bir motor santralinda dogalgazdan elde edilecek elektrik isidan hic yararlanilmasa dahi sebeke elektriginden daha ucuza mal olmaktadir. bu gaz turbinlerinde mumkun degildir.
Sistem secimi ile santral buyuklugu ve tipini belirledikten sonra santralin kac modulden olusacagini tesbit etmek gerekmektedir. Burada ilk kisitlama piyasada mevcut uretilmekte olan modul buyuklugudur. Bu problem asilabildigi zaman ilke olarak en az iki modulden olusan bir santral yapmak enerji temin guvencesi acisindan her zaman tercih edilmelidir. ikinci onemli kriter ise mumkun olan en yuksek verimde calisabilmek amaciyla yillik tuketim egrisini degerlendirmektir. Modul sayisini bu egriye oturttugumuzda asagidaki gibi bir tablo ile karsilasiriz. 
Egriden gorulecegi uzere elektrik talebi yaklasik 1,4 mw olarak tesbit edilmis santral isi egrisine cakistirilmis ve 1 modul yilin buyuk bolumunde (7000 saat) digerinin ise 3000 saat tam yukte calismasi durumunda en yuksek verimle santralin calisabilecegi tesbit edilmistir. Buna gore yapilacak fizibilite calismalari uygun sonuc verirse santral yatirimiyapilabilir.
Bir diger onemli degerlendirme ise eger gun icinde elektrik ve isi yukunde onemli degisiklikler oluyorsa modul sayisinin buna gore tesbitidir. Bu gibi durumlarda santral modul sayilari genellikle artar, modul kapasiteleri daha dusuk secilir. Bu durumu anlatan bir gun grafigini asagida gorebilirsiniz.
Grafikte gorulecegi uzere 22.00 - 08.00 arasi gece operasyonunda uc modulden ikisi calistirilmasina ragmen elektrik uretim fazlasi olusmakta ve sebekeye satilmaktadir. Buna karsin 09.00-20.00 arasinda her uc modulun de elektrik uretimi yaklasik tamamen kullanilabilmektedir. Isi talebi ise 3 module ragmen ancak 21.00-08.00 arasindaki gece rejiminde karsilanabilmekte, gun icinde pik yuk kazanlari isi sistemini takviye etmektedir. Bu durumda her unitenin yillik calisma saatlerine bakilarak yapilacak fizibilite etudu santral yatiriminin yapilabilirligi hakkinda kesin sonucu verecektir.
| | | | | | |
Motor kojenerasyon sistemlerinde kullanilabilecek yakitlar:
Motor kojenerasyon sistemlerinde kullanilan motorlar genel olarak 2 tiptir; Otto motorlarinda sadece gaz yakitlar kullanilabilir ve emisyon degerleri herhangi bir katalizor sistem kullanmadan alman ta-luft sinirlarinin altindadir. kullanilabilecek gazlar sirasiyla : dogalgaz biyogaz propan kok gazi pyrolis gazi (odun gazi)
Bunlardan sadece dogalgaz ve propan ticari olarak kullanima acik yakitlardir. Digerleri ya aritma tesisleri, ya coplukler ya da ozel proseslerden elde edilir. Ozellikle proseslerinde solvent agirlikli atmosfer yaratan ya da ozel gazlar ureten muesseselerde bu imkan cok rantabil yatirim sonuclari vermektedir.
Dizel motorlarda ise belli bir kapasiteye ( yaklasik 4mw ) kadar ancak dizel ya da gaz-dizel cift yakit, bu kapasitenin uzerinde gaz-dizel makinalar ile fuel oil no 4 ve no 6 yakabilen makinalar bulunmaktadir.
Ticari olarak bulunabilen yakit seceneklerinin ozellikleri ve bugunku fiyat seviyeleri
Gaz yakitlarin motorlarda yakilabilmesinin en onemli kriteri metan sayisidir. arkasindan kalorifik deger ve laminer alev hizi gelir. gazlarin ozellikleri asagidaki tabloda verilmistir. yakit | kompozisyon | spesifik gravite (kg/nm3) | alt isil deger (kwh/nm3) | metan sayisi | laminar alev hizi (cm/sn) | h2 | hidrojen | 0,0899 | 2,996 | 0 | 302 | ch4 | metan | 0,717 | 9,971 | 100 | 41 | c3h8 | propan | 2,003 | 26 | 33 | 45 | co | karbon monoksit | 1,25 | 3,51 | 75 | 24 | dogalgaz | ch4 %88,5 c2h6=%4,7
c3h8 %1,6 c4h10=%0,2 n2=%5 | 0,798 | 10,14 | 80 | 41 | aritma gazi | ch4 = %65 co2 = %35 | 1,158 | 6,5 | 135 | 27 | copluk gazi | ch4=%50 co2=%40
n2=%10 | 1,274 | 4,98 | 150 | 20 | odun gazi | h2=%7 co=%17
cnhm=%5 n2=%56 co2=%15 | 1,25 | 1,38 | 13 | |
Dogalgaz : Kojenerasyonun ticari olarak bulunabilen tartismasiz temel yakitidir. Hem yanma ozellikleri hem cevre dostu olusu hem depolama gerektirmemesi hem de ekonomik acidan en gecerli yakittir. Propan : % 95 uzerinde saflik gerekliligi ithal edilmesini gerektirmektedir. Enerji uretimi amacli olarak ithalati bazi firmalarca yapilmaktadir. Ancak cok dusuk metan sayisi yuksek kalorifik degerine karsin motorlardaki uretimi ayni kapasitedeki gaz motoruna oranla % 65 duzeyinde kalmaktadir. Bu uretimin verimsiz olmasi anlaminda degil, spesifik yatirim maliyetinin artmasi seklinde yorumlanmalidir. Enerji bakanliginin yaz aylarinda aldigi kararlar sonucu enerji uretiminde kullanimi halinde atv ve afif oranlarinin pratikte sifirlanmis olmasi sonucu ekonomik olarak kabul edilebilir bir alternatif haline gelmistir. Dizel : Yanmasi en az problemli ve zararli emisyonu en dusuk likit yakittir. Ancak fiyati sebebiyle kojenerasyonda ana yakit olarak kullanilmasi ekonomik olarak mumkun degildir. Ancak gaz kesintilerine karsi, eszamanli sebeke elektrigi kesilmesinde kullanilmak uzere yedek yakit olarak degerlendirilebilecek en uygun yakittir. F.Oil no:4 : Bir diger uygun likit yakittir. Ancak emisyonlarinda aritma gerekmekte, fiyat acisindan da yine ekonomik saymak mumkun olmamaktadir. F.Oil no:6 : Bircok yoremizde bulunabilirligi, ulkemizde zaman zaman uretim fazlasi vermesi (ithalattan bagimsiz olabilme) ve enerji uretiminde kullanilmasi durumunda devletten gordugu tesvik nedeniyle en uygun yakitlardan biri olmasina karsin, gaz ve kati atiklarinin aritilmasi ve bertaraf edilmesinde karsilasilan problemler ve maliyetler negatif taraflaridir.
Fiyat Tablosu | dogalgaz | propan | motorin | f.oil 6 | kal.deger | 8250 | 11200 | 10200 | 9600 | birim fiyat | 150 $/m3 | 300 $/ton | 317 $/ton | 105 $/ton | spesifik fiyat | 0.016 $/kwh | 0.023 $/kwh | 0.027 $/kwh | 0.009 $/kwh |
SONUC:
Kojenerasyon ozellikle son 10 yilda muazzam bir kullanim sahasi bulmus 20 yili askin bir suredir dunyada basariyla uygulanan ve surekli teknik gelismelerle desteklenen bilinen en verimli enerji uretimidir. Dunyadaki itici gucu bu emsalsiz veriminin ve dolayisi ile uretilen birim enerji basina atmosfere atilan emisyonlari ciddi bir oranda azaltmasi ile cevre acisindan gittikce daha duyarli hale gelen dunyanin enerji uretim sistemleri icinde gozbebegi olmus, halen de bu statusunu korumaktadir. Yurdumuz bu acidan avrupa ulkelerinin henuz cok gerisinde olmasina karsin, dogalgaz temin politikalarinda kaydedilecek gelismelerle karsisinda durulamayacak bir talep patlamasini muhakkak yapacak, bu cercevede sistemin yararlarini zamaninda gormus yatirimini zamaninda yapmis muesseseler bundan buyuk karlar edecek, rakiperinin onune gececeklerdir. Kojenerasyon sistemlerine yaygin ilgi ulkemizde beklenen elektrik enerjisi krizi ve sebekedeki elektrigin kalite problemleri nedeniyle yayginlasmissa da sonunda bu sistemler verimlilikleri, sagladiklari ekonomi ve rekabet gucune katkilari nedeniyle sanayimizde hak ettikleri konuma eriseceklerdir.
|
Kojenerasyon Nedir? 
