İleri Termal Teknolojiler ile Sentetik Gaz Üretimi ve Sürdürülebilirlik

Transkript

1 İleri Termal Teknolojiler ile Sentetik Gaz Üretimi ve Sürdürülebilirlik By: Oğuz CAN, Recydia AŞ. General Manager Date: Venue: Oturum 3/ Salon 2

2 Sürdürülebilirlik Sürdürülebilir kalkınmanın bir çok tanımı olmakla birlikte Bizim Ortak Geleceğimiz - Brundtland Raporunda (United Nations World Commission on Environment and Development, 1987) yapılan tanıma sıkça atıfta bulunulmaktadır. Sürdürülebilir kalkınma gelecek nesillerin kendi ihtiyaçlarının karşılama yetkinliğini tahdit altına almaksızın mevcut ihtiyaçlarımızın karşılanmasını sağlayan kalkınma olarak tanımlanmaktadır. Bu tanım iki temel kavramı içermektedir. İhtiyaç kavramı: Temel ihtiyaçlar / Yaşam standardı Sınırlandırma fikri: mevcut ve gelecek ihtiyaçların karşılanabilirliği noktasında teknolojinin ve içtimai hayatın çevre üzerindeki etkileri

3 Sürdürülebilirlik Sürdürülebilirlik: Ekonomik kalkınma gereksinimi karşısında, kaynakların ve mevcut/gelecek zamanlardaki ihtiyaçların da karşılanabilirliğinin optimizasyonudur. Problem: mevcut ihtiyaçların karşılanması (ihtiyaç önceliklendirilmesi) Sınır Şartlar: Kaynaklar (çevre, teknoloji, finans, kapasite, zaman) Diğer (Sosyal ve kültürel doku)

4 Uzun Vadeli Tahminler Dünya Nüfusu 7 milyardan 2035 de 8,4 milyar, 2050 yılında 9,5 milyara ulaşacak Yollardaki araç sayısı 2050 yılında 2 katına çıkarak 2 milyar adet olacak (mobilize oluyoruz) Gelişmekte olan ülkeler gelişmekte olan ülkelerin yerini almaya başladı 2050 yılında nüfusun % 90 ı elektriğe erişimi olacak ( hali hazırda 1,6 milyar nüfusun elektriğe erişimi yok, Dünya elektrikleniyor) 2035 te İlk 5 Büyük ekonomi yer değişiyor, Fransa listeden çıkarken Hindistan giriş yapıyor. Petrol üretimi önümüzdeki on yıl içinde hızlı tüketim artışına yavaş kalan tedarik süreci nedeniyle açık verecek (Peak oil : ?). Doğalgaz ham petrole göre ucuz (ortalama %40) 2015 sonrası Doğalgaz fiyatlarında artış bekleniyor (IEA) Doğal Gaz önemini koruyacak (2035 yılına kadar yıllık ortalama %1,6 üretimde artış, 2015 sonrasında unconventional gaz kaynaklarında sıçrama yıllık: % 4,6 oranında artış)

5 Nüfus Projeksiyonu Source: United Nations

6 Küresel Birincil Enerji Mix itibariyle New Policies Scenario Nuclear 8% Hydro 3% Renewable 13% Coal 25% Gas 22% Oil 29% Source: IEA, WEO November 2010

7 Dünya Enerji Tüketimi, (quadrillion Btu) Source: EIA International Energy Outlook

8 12 Temel Konu Fosil Kökenli Yakıtlar (2030 birincil kaynakların %38 i) ve İklim Değişikliği (Decarbonization) İleri gelişen ülkeler BRIC/T Kaynakların yeterliliği (Kolay kaynaklar geliştirilmiş durumda) Enerji kaynakları kavgaları ve Millileştirme Enflasyon : yatırım ve işletme ( 18 yıl için, 2030 yılına kadar 20 trilyon $ yatırım gerekli) Fiyat Dalgalanmaları Doğal gaz piyasasındaki büyüme (Diğer yandan ispatlanmış konvansiyonel doğalgaz kaynağı 188 milyar ton, mevcut tüketimle kalan süre 62 yıl, BP statistical review 2011) OPEC etkisi ve Pazar payı (2010 yılı 34,5 / 35,4 milyon varil gün, ) Petrol Tüketiminin Zirve yapması Ulusal dev petrol şirketleri / Uluslararası Dev Petrol şirketleri Gelecek fiyat tahminleri, miktarlar Kaya gazı, Bitümlü toprak vb. diğer kaynaklar Temiz Kömür Teknolojileri (ispatlanmış kömür, antrasit ve linyit rezervi: 847 milyar ton, mevcut tüketimle kalan süre 332 yıl)

9 Think-Tank Senaryoları IEA 2030 Global GDP Artışı 3.1% Enerji Tüketim Artışı 1.7%/yr 36% daha fazla 2030 itibariyle Fosil Kökenli Yakıtlar %74 lük orana sahip Enerji Mix 2035 Ham Petrol 27% Doğal Gaz 23% Kömür 24% Nükleer 8% Yenilenebilir 18% EIA 2025 Global GDP Artışı 2.5% Enerji Tüketim Artışı 2.0%/yr 49% daha fazla 2035 itibariyle Fosil Kökenli Yakıtlar %80 lik orana sahip Enerji Mix 2035 Ham Petrol 30% Doğal Gaz 22% Kömür 28% Nükleer 7% Yenilenebilir 13%

10 Doğalgaz Mix itibariyle Conventional Unconventional (2035 de toplam iç üretimin USA: 47%, Kanada: 50%, Çin: 72% ulaşması bekleniyor.) Shale gas, Tight gas, Coalbed gas, Other synthetic gas GtL CtL

11 Termal Prosesler: Yakma Oksijen varlığında 850 C nin üzerinde ısı uygulanarak, atığın CO2, H 2 O ve %30 luk bir kısmının da taban külü olarak bilinen malzemelere dönüşmesidir Yakma elektrik üretiminde kullanıldığında verimliliği %20- %25 arasında değişmektedir. Yakma fırınlarında yüksek sıcaklığa ulaşmak için fazladan sıvı ve ya gaz formunda yakıta ihtiyaç duyulur. Kalan kül toksin içermekte ve bertaraf gerekmektedir. Yakma emisyonları, özellikle dioksin ve furan gibi baca gazlarının kontrolü ve arıtımı maliyetli ve zor işlemlerdir. Fiyatları düzenli depolamadan yüksektir. Geniş alan gerektirir.

12 İleri Termal Teknolojiler: Gazlaştırma Gazlaştırma karbon içeren katı veya sıvı bir malzeminin bir gazlaştırma ajanı ile yanabilir gaz ürünlere termokimyasal dönüşümüdür. Biyokütlenin (5-35% nem) kurutulması ve 700ᵒC yi aşan sıcaklıklarda ısıtılarak gazlaştırmasıdır Elde edilen ürünler, H 2, CH 4, CO, CO 2 içeren gaz bileşimi, kül ve katrandan oluşmaktadır Gaz temizlemeden ötürü, emisyonlar yakmaya kıyasla daha düşüktür; Megavat başına %50 daha az CO 2, %10 daha az NOx ve %90 daha az SOx emisyonu sağlar. Yan ürünler genellikle inert/tehlikesiz olup, stabilizasyon veya yol iyileştirme malzemesi gibi kullanılabilmektedir. Elektrik verimliliği yakmadan daha yüksektir.

13 İleri Termal Teknolojiler: Piroliz Piroliz, gazlaştırmadan farklı olarak organik maddelerin tamamen oksijensiz ortamda yüksek sıcaklıklarda ( ᵒC) bozunmasıdır. Piroliz prosesinin sıcaklıkları,na göre düşük sıcaklıklı ( ᵒC) ve yüksek sıcaklıklı ( ᵒC) olmak üzere ikiye ayrılabilir. Buna bağlı olarak, piroliz ürünleri; H 2, CH 4, CO, CO 2 ve diğer gazları içeren gaz (singaz), katran ve çeşitli yağları içeren sıvı, ve/veya kömür granülü, karbon ve diğer inert materyalleri içeren katı fazlardan oluşur. Ürün olarak elde edilen piroliz yağı genellikle ham petrolün yarısına eş bir enerji miktarına sahiptir ve ısı ve güç üretiminde petrolün yerine kullanılabilir Piroliz gazının kalorifik değeri kullanılan hammaddeye bağlı olarak MJ/m 3 arasında değişir, örn: doğal gazın %25-50 si kadar kalorifik değere sahiptir Piroliz gazı gazlaştırmadan üretilen singazdan (4-6 MJ/m 3 ) çok daha yüksek değerdedir. Piroliz gazı, jeneratörlere bağlı olan gaz türbinlerinde veya gaz motorlarında yakılarak elektrik üretimi için kullanılabilir. Pirolizin yan ürünleri ve proses atığı yüksek karbon içerikli olup, genel olarak stabilizasyon materyali, yakıt olarak kulanılabilir.

14 İleri Termal Teknolojiler Konvansiyonel yakma tesisi Atık Yakma fırını (850 ) Yanmayan maddeler Baca gazı Dioksin üretimi Yüksek CO 2 emisyonu. Kül Nihai bertaraf (depo sahası) Atık Değerli maddelerin geri kazanımı Gazifikasyon&eritme tesisi Atıktan gaz yakıt üretimi Düşük sıcaklıkta piroliz (450 ) Demir ve Aluminyum Faydalı kullanım Singaz Karbon Düşük hava oranında kararlı yanma Yüksek sıcaklıkta yanma (1300 ) (ilave enerji temini olmadan) Slag Düşük dioksin üretimi Baca gazı

15 GtL / CtL Fischer& Tropsch Synthetic Petroleum Fuels from Coal and Natural Gas 15

16 16

17 Key Players Shell Sasol ExxonMobil Chevron ConocoPhillips BP Statoil 17

18 Bazı Örnekler Direct Processes (Bergius -1913) Hydrogenation, Pyrolysis Pilot plants in the U.S. 1970s Shenhua CTL Projects, Inner Mongolia Indirect Process (Fischer & Tropsch ) Gasification and catalytic reformation Several generations of development Small plants in Germany in WWII 1940s Sasol runs 150,000 bbl/d at Secunda, S.A

19 Bazı Örnekler Sasolburg CTL Sasol I Secunda CTL Sasol II Mossgas GTL 19

20 Türkiyeden Örnek: Manisa Kula Piroliz Tesisi

21 Sonuç Konvansiyonel olmayan doğalgaz üretiminde sentetik gazdan faydalanılması Türkiye nin de gündemine girmiş bir konu olup, henüz gelişim aşamasındadır. Ancak Bölgesel kalkınmaya ve çevresel faydaya doğrudan etkisi itibariyle odaklanılması gereken bir opsiyondur. Gerek atık, gerek düşük kaliteli linyit vb kaynaklardan sentetik gaz üretimi, elektrik üretimi Türkiye temiz kömür teknolojileri açısından önemli bir ArGe alanıdır.