Kojenerasyon Nedir?
Kojenerasyon kısaca, enerjinin hem elektrik hem de ısı formlarında aynı sistemden
beraberce üretilmesidir. Bu birliktelik, iki enerji formunun da tek tek kendi
başlarına ayrı yerlerde üretilmesinden daha ekonomik neticeler oluşturmaktadır.
Basit çevrimde çalışan, yani sadece elektrik üreten bir gaz türbini ya da motoru
kullandığı enerjinin %30-40 kadarını elektriğe çevirebilir. Bu sistemin
kojenerasyon şeklinde kullanılması halinde sistemden dışarıya atılacak olan ısı
enerjisinin büyük bir bölümü de kullanılabilir enerjiye dönüştürülerek toplam
enerji girişinin % 70-90 arasında değerlendirilmesi sağlanabilir. Bu tekniğe
“birleşik ısı-güç sistemleri” ya da kısaca “kojenerasyon” diyoruz.
Her iki enerji formumun ayrı ayrı aynı nihai miktarlarda üretilmesi için gerekli
birincil enerji miktarının bunların kojenerasyonla üretilmesi durumunda ne oranda
azalacağı aşağıdaki grafikte görülmektedir.
Kojenerasyon tekniği ile kullanılan birincil enerjiden tasarruf %42 seviyesinde
gerçekleşmektedir. Dolayısı ile kojenerasyon sisteminin çevreye en önemli
katkılarından biri de burada ortaya çıkmakta, büyük enerji tasarrufu yanında atık
emisyonları da aynı oranda azalmaktadır. Ülkemizde henüz üzerinde çok durulmayan
bu husus, sistemin özellikle avrupa ülkelerinde yaygın teşvik görmesinin ana
sebeplerinden biridir.
Birleşik ısı-güç üretiminin yararları:
Makro düzeyde :
Yüksek birincil enerji kullanım verimliliğinin sağladığı yerel veya ithal enerji
kaynaklarının tasarrufu
Enerji çevriminin tüketim yerinde gerçekleştirilmesi sonucunda elektrik enerjisi
iletim ve dağıtım kayıplarının yok edilmesi
Merkezi santrallara göre daha kısa inşaat ve devreye alma sürelerinin sağladığı
hızlı elektrik enerjisi arz satışı
Üretilen yararlı ısı güç birimi başına çevreye atılan katı, sıvı ve gaz madde
miktarının, yalnız elektrik üreten merkezi enerji santrali veya yalnız buhar
üreten bir endüstri kazanına göre daha az olması
Sanayi tarafından tüketilen elektrik enerjisinin az sayıda merkezi santral
yerine, dağılmış bir şekilde endüstriyel tüketim yerlerinde üretilmesinin ulusal
güvenliğe sağlayacağı katkı
İşletme bazında:
İşletmenin azalan toplam enerji giderleri, nihai ürün kalitesini düşürmeden
maliyetini azaltacak, şirketin rekabet gücü artacaktır.
İşletmenin enerji temin güvencesi olacak, üretim kesintilerinin yol açtığı
ziyanlar ortadan kalkacaktır.
Kojenerasyonda üretim teknikleri
Kojenerasyon iki çeşit ana tahrik ünitesi vasıtasıyla uygulanmaktadır.
gaz türbini
gaz motoru ya da dizel motor
Gaz türbinleri kojenerasyon uygulamaları için yaygın olarak 4,5 – 20 mw güç
aralığında kullanım bulmaktadır. Buna karşılık gaz motorları da daha küçük
güçlerde, yurdumuzda da özellikle 1 mw seviyelerinde uygulanmaktadır. Ancak gaz
motor kojenerasyon uygulamalarını bu boyutta sınırlamak doğru değildir. Tek
modülde 100 kw seviyelerinden 3 mw seviyelerine kadar motorlar mevcut olup,
bunların çoklu modülleri ile yapılan santrallarda 10 mw seviyelerine ulaşılması
avrupa’da yaygın uygulamalardır. Kojenerasyonda kullanılacak ana tahrik
ünitesinin seçim kriterlerine daha sonra değineceğiz.
Bu üniteler kendi başlarına sadece elektrik üretebilecek durumdadırlar. Bu
üniteleri kojenerasyon sistemi haline getirmek için dışarı atılan ısının
kullanılır ısı haline dönüştürülmesi gerekmektedir. Gaz türbininde bu ısı egzos
gazı ısısı şeklinde olup, bir atık ısı kazanı marifetiyle bu ısı proses
ihtiyacına göre buhar, sıcak su, kızgın su ya da kızgın yağ üretmek için
kullanılabilmektedir.
Diğer bir yaygın kullanım alanı da egzos gazının hava ile karıştırılarak direkt
kurutma aplikasyonlarında kullanılmasıdır. Bu işlemler sayesinde toplam çevrim
verimi % 80 seviyelerini yakalayabilmektedir.
Gaz motorlarında ise atık ısının yaklaşık 1/3 oranı egzos gazından 2/3 de motorun
soğutma sistemlerinden geri kazanılmaktadır. Şekilde görüleceği üzere soğutma
devreleri; silindir-gömlek soğutması, karterdeki yağın soğutulması ve
turbocharger soğutmasından oluşmaktadır. Buna egzos eşanjöründen elde edilen ısı
eklenmektedir.
Motor kojenerasyon sistemlerinin bu soğutma gerekliliği özellikleriyle geri
kazanılan ısı en verimli şekilde sıcak su olarak kullanılabilmektedir. Böyle bir
sistemde toplam sistem verimi % 90 seviyesini geçebilmektedir.
Proses ihtiyacına göre, toplam verimden feragat etmek suretiyle yine buhar
üretimi ya da direkt kurutma suretiyle ısı kullanımı kabildir. İstenen enerji
formlarının üretilmesine karşılık gelen verimler aşağıdaki sankey diyagramında
görülebilir.
Kojenerasyonda sistem ve kapasite seçimi
Bu sistemlerin seçimi başlıca şu kriterlere göre yapılır:
İşletmenin elektrik-ısı tüketim yapısı ve ısı-elektrik tüketim dengesi
İşletmenin yıllık çalışma süresi
İşletmenin enerji ihtiyacı seviyesi
Birincil enerji kaynaklarının (gaz, lpg, nafta, fuel oıl no:6 ) temin
edilebilirliği ve ekonomik uygulanabilirlikleri
Bunların en önemlisi ilk iki kriterdir. Sağlıklı bir santral seçimi için mümkünse
yıllık, yoksa aylık ya da haftalık bazda tüketim değerleri tesbiti yapılmalı,
bunlar grafiklere dökülmelidir. İlk olarak yıllık ortalama elektrik tüketimine
bakılır ve atıl kapasite yaratmayacak şekilde bu tüketimin az altında kalacak bir
kapasite seçilir. 1.amaç elektrik tüketimine yönelik kapasite belirleme
olmalıdır. Her ne kadar -“hazır santral kuruyorum, tüm ısı ihtiyacımı da
karşılayacak bir kapasite seçeyim, fazla elektriği satarım!” felsefesi genel
olarak pazarımıza hakim olmuşsa da bu şebekenin enerji alış şartlarındaki
uygunsuzluk ve ilerde kapasite ile karşılaşıldığında şebekenin enerji fazlasını
almaması gibi durumlar kabil olduğundan kesinlikle yanlış bir yaklaşımdır. Sistem
pazarlamacıların bu konudaki olası yanlış yönlendirmelerine karşı dikkatli
olunmalıdır.
Santralin elektrik kapasitesi belirlendikten sonra ısı tüketim verilerine
bakılır. Yoğun olarak yüksek sıcaklıkta enerji gerekiyorsa – buhar, kızgın yağ ya
da sıcak hava – ve bu yaklaşık 1:2 elektrik/ısı dengesine oturuyorsa, sisteme
uygun yakıt ekonomik olarak mevcut ise ve santral büyüklüğü gaz türbinleri
kapasite aralığına giriyorsa ihtiyaç bir gaz türbin kojenerasyon santralına
işaret eder.
Kar©glan Başağaçlı Raşit Tunca
