BÖLÜM DOĞALGAZIN GENEL ÖZELLİKLERİ

Transkript

1 BÖLÜM DOĞALGAZIN GENEL ÖZELLİKLERİ Amaç: Doğalgazın Tanınması ve Genel Özellikleri Hakkında Bilgi

2 1.1. DOĞALGAZIN TANIMI VE ÖZELLİKLERİ Doğalgaz Nedir? Fosil yakıtlar grubundan hidrokarbon esaslı doğalgaz, yer altında gözenekli kayaların boşluklarına sıkışmış olarak yada petrol yataklarının üzerinde gaz halinde büyük hacimler şeklinde bulunur. Doğalgaz; %95 metan, az miktarda da etan, propan atom, bütan ve karbondioksitten oluşan renksiz, kokusuz ve havadan hafif bir gazdır. Doğalgaz kokusuz olduğundan kaçakların farkedilebilmesi için özel olarak kokulandırılır. Bu amaçla THT (tetra hidra teofen) ve/veya TBM (tersiyer bütil merkaptan) kullanılır. Karışımın içinde %95 yada daha yüksek bulunan metan gazının özelliği kimyasal yapısı en basit ve karbon içeriği en düşük olan hidrokarbon gazı olmasıdır. Metan molekülü l karbon 4 hidrojen atomundan oluşur. Kimyasal yapısının basit olması nedeniyle yanma işlemi kolaydır ve tam yanma gerçekleşir. Dolaysıyla; duman, is, kurum ve kül oluşturmaz. Yanması en kolay ayarlanabilen ve yanma verimliliği en yüksek olan yakıttır. Bu özelliği ile kullanım kolaylığı ve ekonomisi sağlanır. Karbon içeriğinin düşük olması nedeniyle atmosferde sera etkisi oluşturan ve insan sağlığı bakımından zehirleyici olan karbondioksit gazı emisyonu, katı yakıtlara göre 1/2 oranındadır Doğalgazın Oluşumu Doğalgaz, organik maddelerin yeryüzünün alt katmanlarında milyonlarca yı1 süren doğal dönüşümü sonucunda oluşur. Kaynağından çıkarıldığı haliyle, herhangi bir işlemden geçirilmeksizin kullanılabilmektedir. Doğalgaz, milyonlarca yıl önce yaşamış bitki ve hayvan artıklarının zamanla yeryüzü kabuğunun derinliklerine gömülüp kimyasal ayrıma uğraması sonucu oluşur. Organik madde olarak bilinen bu bitki ve hayvan artıkları doğal süreçler sonucu göl ve okyanuslarla taşınıp, dibe çökerek çamur ve kumla kaplanarak kayalaşır. Giderek daha derine gömülen bu organik madde, basınç, sıcaklık ve bir ihtimalle de bakteri ve radyoaktivitenin etkisiyle ayrışarak petrol kömür ve doğalgazı oluşturmuştur Doğalgazın Kötü Kokması Tabii halde kokusuz olan doğalgaza, kullanıcının herhangi bir gaz kaçağını kolaylıkla fark edebilmesi için koku verici bir madde eklenir. İstanbul şebekesine verilen doğalgaza, çürük sarımsak kokusu veren THT (Tetra Hidro Teofen) ve TBT (Tetra Butu Merkoptan) maddesi katılmaktadır Doğalgazın Yanması Doğalgazın yanabilmesi için hava ile yüzde 5-15 arasında karışım yapması gerekir. Karışım oranı bu aralığın altında ya da üstünde olursa doğalgaz yanmaz. En iyi yanma karışımı yüzde 9 doğalgaz ve yüzde 91 havadır. Doğalgazın tutuşma sıcaklığı 650 o C dir. Tam yanma anında mavi bir alevle yanar Doğalgazın Zehirleyici Bir Gaz Olup Olmadığı Gazların çoğu zehirlenmeye yol açabilir. Bu zehirlenmeler Karbonmonoksit (CO) e bağlıdır. CO kandaki oksijen ile yer değiştirerek kanın vücuda oksijen taşımasını önler ve böylece vücudun zehirlenmesine sebep olur. Doğalgaz karhonmonoksit içermediğinden zehirleyici değildir. Ancak havadan daha hafif bir gaz olduğundan kapalı alanlarda sızma halinde yukarılarda toplanır. Çok miktarda bulunduğu zaman ortamda oksijen azalacağından boğulmaya sebep olabilir. Bu nedenle doğalgaz kullanılan ortamların mutlaka havalandırılması gerekir Doğalgazın Güvenli Olması Doğru kullanıldığı sürece doğalgaz tehlikeli değildir. Doğalgazın abonelere güvenli bir şekilde ulaştırılması için her türlü tedbirin alınması gerekir.

3 Elektrik üretimi (GWh) Elektrik üretimi (GWh) Doğalgaz Niçin Temiz Enerjidir? Doğalgaz temiz bir gazdır. Yandığında kül, karbonmonoksit ve kükürt bileşikleri oluşturmaz ve çevrede asit yağmuruna sebep olmaz. Yalnızca karbondioksit ve su buharı meydana gelir. Bunun yanında azot oksit emisyonu diğer yakıtlara kıyasla daha azdır Doğalgazın Sanayideki Kullanım Alanları Küçük sanayi atölye ve fırınlarda üretim amaçlı olarak kullanılır. Demir-çelik, çimento, kimya sanayiinde, cam ve kiremit imalatında da yararlanılan doğalgaz, tekstil sektörü için de önemli bir enerji kaynağıdır. Türkiye nin elektrik ihtiyacının küçümsenemeyecek bir kısmı doğalgazla çalışan santrallerde üretilmektedir. Şekil 1.1 de Türkiye deki elektrik santrallerin birincil enerji kaynaklarına göre 2004 ve 2005 yılındaki kurulu güç dağılımı görülmektedir. Buna göre doğalgaz elektrik santrallerin en çok kullandığı bir enerji kaynağı durumundadır Katı Sıvı Doğal gaz Su Diğer Şekil 1.1. Türkiye deki elektrik santrallerin birincil enerji kaynaklarına göre 2004 ve 2005 yılındaki kurulu güç dağılımı Ayrıca, Şekil 1.2 de Türkiye brüt elektrik enerjisi üretiminin birincil enerji kaynaklarına göre yıllar itibarı ile değişimi görülmektedir Katı (taşkömürü, linyit, ithal kömür) Sıvı (fuel-oil, dizel oil, LPG, Nafta) Doğal gaz Su Diğer (yenilenebilir, jeotermal, rüzgar) Yıl Şekil 1.2. Türkiye brüt elektrik enerjisi üretiminin birincil enerji kaynaklarına göre yıllar itibarı ile değişimi

4 Doğalgazın Diğer Yakıtlara Göre Verimliliği Hava ile yakıtın karışması gaz halinde daha kolay olduğundan tam yanma durumuna daha kolay ulaşılır. Katı ve sıvı yakıtlarda ise karbonmonoksit çıkışı nedeniyle eksik yanma söz konusudur. Doğalgaz, verilen yakma havası ile kolayca birleşerek tam yanma sağlar, dolayısıyla dışarıya atılan ısıtılmış ancak yanma işlemine karışmamış hava miktarı daha azdır. Bacadan atılan enerji daha az olduğundan, doğalgaz daha verimli bir yakıttır Enerji Kaynaklarından En Çok Doğalgazın Tercih Edilme Nedenleri Doğalgazı tercih etmeniz için pek çok nedeniniz vardır. 1. Doğalgaz her an için kullanıma hazırdır. 2. Doğalgaz ekonomiktir. Zaman ve işgücü tasarrufu sağlanır. 3. Doğalgaz çevre dostudur. Kalıcı atıklar bırakmadan yanar. 4. Doğalgazlı cihazlarda ısı geçişi kısa sürede olur. 5. Doğalgazlı cihazlarda sıcaklık kontrolü çok hassas olarak yapılır, konfor ve enerji tasarrufu sağlanır. 6. Stok yapma, önceden sipariş verme gerektirmez. Doğalgaz birincil enerji olarak borular ile, taşıma kayıpları, nakliye termin yeri olmadan, ulaşım yollarını meşgul etmeden ve trafik oluşturmadan kullanıcıya gelir. 7. Doğalgaz uzun süreli bir enerji kaynağıdır. Büyük rezervlerden, onyıllar ötesine kadar uzanan ya al ya öde anlaşmalarıyla emniyete alınmıştır. 8. Doğalgaz depolama yeri gerektirmez, böylece binalarda boş alanlar elde edilir. 9. Doğalgaz kullanıldıktan sonra ödenir, önceden ödeme gerektirmez. 10. Bir apartmanda her dairenin ayrı gaz sayacı monte ettirmesi halinde ne kadar gaz tüketildiği kolaylıkla belirlenir. 11. Modern doğalgaz cihazları her türlü ihtiyaca karşılık verir, istenildiği şekilde yerleştirilebilir Doğalgaz rezervlerinin ömrü ne kadardır? 1970'lerin ortalarından beri dünya doğalgaz rezervleri genellikle her yıl artış içerisinde olmuştur sonu itibariyle varlığı kanıtlanmış dünya doğalgaz rezervleri trilyon m3 olarak tahmin edilmektedir. Diğer bir deyişle, dünya doğalgaz rezervlerinde 2000'e göre %3.2 oranında bir artış gerçekleşmiştir. Mevcut rezerv ve üretim trendine göre (Rezerv/Üretim) dünya doğalgaz rezervleri için öngörülen ömür 61,9 yıldır. Doğalgazın bölgesel bazdaki ömrü ise şu şekildedir: Orta Doğu 100+ yıl; Afrika 90,2 yıl; Eski Sovyetler Birliği 78,5 yıl; Orta ve Güney Amerika 71,6 yıl; Asya-Pasifik 43,8 yıl; Avrupa 16,1 yıl; Kuzey Amerika 10 yıl Doğalgaz ın tarihi nereye dayanmaktadır? M.Ö.50 de Roma da Uesta Tapınağı ndaki aşk tanrıçası heykelinin doğalgazdan elde edilen sürekli alev ile aydınlatıldığı bilinmektedir. M.S.150 de Çin Sichuan da tuzun çökertilmesi işleminde, yakıt olarak kullanılmak için yeraltı rezervuarlarından sızan doğalgazın bambu borularla taşındığı kayıtlara geçmiştir. Marco Polo gezileri sırasında Bakü deki Zoroastrian ateş tapınağında yüzyıllardan beri yanmakta olan doğalgaz alevlerini tesbit etmişti. Avrupa da 1659 da İngiltere de bulunan doğalgaz 1790 da yaygın kullanıma girdi. Sokakların ve evlerin aydınlatılmasında, içten yanmalı motorların çalıştırılmasında büyük ölçüde doğalgazdan yararlanıldı lerde boru hattı taşımacılığı yöntemlerinin uygulamaya konulmasıyla hızla artan doğalgaz kullanımı, özellikle II.Dünya Savaşı ndan sonra sürekli olarak gelişti. İstanbul da ise abonelere ilk doğalgaz 1992 Ocak ayında verildi Doğalgaz nerelerde depolanır? Doğalgaz sıvılaştırılarak tanklarda, gaz halinde basınçlı çelik depolarda veya yeraltındaki tabii boşluklar ve süngerimsi tabakalarda basınç altında depolanır. Yeraltı su gölleri ve dereleri: Doğalgaz basınçla

5 buralara zerk edilir ve su yeryüzüne çıkarılır. Öncesinde, yeraltı gölünün, gazın sıkıştırma basıncına dayanıklı kil tabakası ile çevrili olması gerekir Yeraltı kaya tuzu yatakları Önce su zerkedilerek tuzun çözünürlüğü sağlanır ve yeryüzüne alınır, oluşan boşluğa doğalgaz basınç altında depolanır. Yeraltında yapay boşluklar: Bu tip boşluklar kayalık bölgelerde (granit, syanit, mika, kireç taşı, tebeşir, dolamit gibi maddelerden oluşan yer katmanlarında) madencilik teknikleriyle yapay olarak açılır. Pahalı bir teknik olduğundan diğer doğal olanakların sınırlı olduğu yerlerde kullanılır. Gaz için sızdırmazlık sağlanması maliyeti artırıcı bir unsur olduğundan genelde sıvı yakıtlar için tercih edilir. Terkedilmiş madenler: İşlevini tamamlamış maden yatakları izolasyon ve sızdırmazlık sağlandığı takdirde kullanılabilir. İşlevi bitmiş doğalgaz ve petrol yatakları: Doğalgaz için en uygun ve tercih edilen yeraltı depolama şeklidir. Aynı zamanda en ekonomik olanıdır. Bazı durumlarda henüz işlevini bitirmemiş petrol ve gaz yatakları bile bir yandan üretim yapılırken dışarıdan doğalgaz verilerek depo görevini sürdürebilir LPG ve LNG nedir? LPG sıvılaştırılmış petrol gazıdır (propan, bütan gibi). LNG ise sıvılaştırılmış doğalgazdır. Doğalgaz atmosferik şartlarda 164 0C nin altında soğutulduğu zaman sıvılaşmakta ve hacmi 600 kere daha küçülmektedir. Sıvılaştırılan doğal gaz özel tanklarda depolanabilir ve taşınabilir. Ülkemize ithal edilen doğalgazın yaklaşık %33 ü LNG olarak Cezayir ve Nijerya dan gelmektedir DÜNYADA DOĞALGAZ Taşınması, işlenmesi ve stoklanması kolay olan doğalgazın yaygın kullanıma girişi 1790 da İngiltere de olmuştur. Boru hattı taşımacılığının uygulamaya konulmasıyla 1920 lerde artan doğalgaz kullanımı 2. Dünya savaşından sonra daha da gelişmiştir. Enerji üretim sektöründe doğalgazın ilk kullanımı ise Amerika da olmuştur. Doğalgaz 1950 li yıllarda Dünya toplam enerji tüketiminin %10 undan daha az bir kısmını karşılar durumdaydı. Günümüzde ise Dünya enerji tüketiminin %24 ü doğalgazla karşılanmaktadır. Doğalgazın dünya birincil enerji tüketiminde en hızlı büyüyen bileşen olmaya devam edeceği düşünülmektedir. Gaz kullanımının 1997 ile 2020 yılları arasında iki kattan fazla artarak toplam enerji tüketimindeki payının %21 ten %29 a çıkacağı tahmin edilmektedir. Bilinen doğalgaz rezervleri petrol değerlerine eş değerdir. Ortadoğu 5% 4% 7% 5% 1% 35% 9% 34% Pasifik Güneydoğu Asya Bağımsız Devletler Topluluğu Orta Avrupa Batı Avrupa Afrika Latin Amerika Kuzey Amerika Şekil 1.3. Dünyadaki Doğalgaz Dağılımı

6 1.3. TÜRKİYE DE DOĞALGAZ Türkiye de doğalgazın varlığı 1970 yılında Kırklareli Kurumlar bölgesinde tespit edilerek, 1976 yılında Pınarhisar Çimento Fabrikası nda kullanılmaya başlandı.1975 yılında Mardin Çamurlu sahasında bulunan doğalgaz, 1982 yılında Mardin Çimento Fabrikası na verildi.kaynaklardaki rezervlerin sınırlı olması tüketimin genişlemesini önledi. Doğalgazın sanayi ve şehir şebekelerinde kullanımı çalışmalarına, 84/8806 sayılı Bakanlar Kurulu kararıyla 1984 yılında SSCB ile imzalanan doğalgaz sevkıyatı anlaşmasının ardından başlandı. Doğalgaz şehiriçi evsel ve ticari olarak ilk kez 1988 de Ankara da kullanıldı yılında İstanbul da, Bursa da, Eskişehir de, İzmit te doğalgaz pazarı genişledi. Türkiye de tüketime sunulan yıllık doğalgaz miktarı, imzalanan anlaşmalarla 2005 yılında 40 milyar m 3 ; 2010 yılında 55 milyar m 3 mertebesine ulaşması beklenmektedir. Özellikle evsel kullanımda doğalgazın kesilmesi riski yoktur. Gazın büyük bir kısmı sanayide kullanılmaktadır ve gaz dağıtım firmaları sanayideki aboneleri ile özel bir sözleşme yaparak olası bir gaz arzı sıkıntısında sanayiye verdiği gaz miktarını azaltıp bunu konutlara vermektedir. Böyle bir durum, bugün için çok az bir ihtimaldir, çünkü ülkemizde gaz arzı talepten fazladır. Şekil 1.4. Türkiye deki petrol ve doğalgaz alanları, rafineriler ve petrol boru hatları Türkiye de de sınırlı bir miktarda doğalgaz çıkmakta ve kullanıma sunulmaktadır. Türkiye doğal gazı esas olarak Rusya ve İran dan boru hatlarıyla, Cezayir ve Nijerya dan sıvılaştırılmış (LNG) olarak deniz yoluyla satın almaktadır. Ayrıca Azerbaycan ve Türkmenistan ile doğalgaz temini için anlaşmalar yapmıştır. Türkiye, enerji uzmanları tarafından dünyanın en hızlı gelişen on pazarından biri olarak gösterilmektedir. Ekonomik büyüme ve sınırlı doğal kaynaklar, ülkemizin enerji ithali gereksimini arttırmaktadır. Türkiye stratejik konumu gereği Ortadoğu ve Hazar Denizi doğalgaz üretim alanları ile Avrupa tüketim pazarı arasında köprüdür.

7 Şekil 1.5. Türkiye nin doğalgaz ve petrol boru hatları 1.4. DOĞALGAZIN KULLANIMININ GETİRDİĞİ AVANTAJLAR NELERDİR? 1- Doğalgazlı sistemlerde yanma hassas olarak kontrol edilebildiği için yakıt kaybı çok azdır. 2- Uzun zaman dilimi içinde aynı yakıt kalitesi elde edilebilir. 3- Gaz oluşundan dolayı hava ile çok iyi karıştığından yanma verimi yüksektir. 4- Ön yakıt hazırlama masrafı yoktur. 5- Alev boyu fuel-oil ve kömüre göre daha kısadır, yanmayı tamamlamak için gereken zaman da kısadır. 6- Böylece daha küçük kazanlar kullanılarak maliyet azalır, yerden tasarruf edilir. 7- Verimli bir yakıt olması sebebiyle hem ekonomiktir hem de enerji tasarrufu sağlar. 8- Katı ve sıvı yakıtlar yanına ürünü olarak kükürt içerdiğinden, baca gazlarının suyun yoğunlaşma noktasına kadar soğutulması ve böylece suyun gizli ısısından faydalanılması imkanı yoktur. Ekonomizer ilave edilerek doğalgazın baca sıcaklığı 56 C a kadar indirilebilir. 9- Doğalgaz tesisatı ve cihazları düşük basınçla çalıştığı için LPG tüpleri gibi patlama tehlikesi ve basınçlı parça tesiri yoktur. 10-Doğalgazda yanma için hava gereksinimi en azdır. Bu oran kömürde yüzde 20-30, fuel-oilde yüzde 10-20, doğalgazda ise yüzde 5-10 dur. 11-Kurum, is gibi atık ürünleri olmadığı için ısı transfer yüzeyleri temiz kalır. 12-Tesis çok az bakım ve denetleme gerektirir. 13-Temiz olması ve içerisinde kükürt bulunmamasından dolayı bir çok sanayi sektöründe doğrudan kullanılabilmesi, hem sistem veriminin hem de ürünün kalitesinin artmasını sağlar. 14-Ham petrole alternatif bir yakıt olarak dış kaynaklı enerji çeşitliliği açısından stratejik bir avantaj sağlar. 15-Ayrıca boru hatlarıyla kullanıcıya kadar iletildiği için yakıtın taşınması için gerekli enerjinin tamamından tasarruf edilir ve karayollarında taşıyıcı araç yükünü azaltır.

8 KAYNAKLAR 1) Doğal Gaz ve LPG, Devreleri, Cihazları ve Hesabı Prof.Dr. Müh. Habil. Alpin Kemal DAĞSÖZ, İ.T.Ü. Makina Fakültesi Isı Geçişi ve Ekonomisi Birimi Em. Öğr. Üyesi 3. Baskı / 2002 (DemirDöküm) 2) Isısan Çalışmaları No: 172 Doğal Gaz ve LPG Tesisatı Isısan Buderus Rüknettin KÜÇÜKÇALI Makine Yüksek Mühendisi Temmuz/ ) 4) Prof.Dr. L.A. Bloomfield. How Things Work: the Physics of Everyday Life. Wiley and Sons Inc., ) Ökmen, Z.A. and Bayındırlı, A. L. Effect of Microwave Processing on Water Soluble Vitamins: Kinetic Parameters. International Journal of Food Properties, 2(3), (1999). 6) 7) 8) DGT Doğal Gaz Tesisatı (Tanımı, Cihazı, Uygulama Projeleri) Prof.Dr. Hihmet KARAKOÇ Anadolu Üniversitesi DemirDöküm Teknik yayınları 9)