ÇEVRESEL SÜRDÜRÜLEBİLİRLİĞE DOĞRU KÖMÜRÜN KULLANIMI

Transkript

1 Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi TÜRKİYE 10. ENERJİ KONGRESİ ÇEVRESEL SÜRDÜRÜLEBİLİRLİĞE DOĞRU KÖMÜRÜN KULLANIMI Gündüz ATEŞOK, Hayrünnisa DİNÇER, Fırat BURAT, Fırat KARAKAŞ, Mustafa ÖZER İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Cevher-Kömür Hazırlama ve Değerlendirme Anabilim Dalı, Maslak-İstanbul ÖZET Bu çalışmada; kömürün enerjide kullanımında oluşturduğu çevresel sorunlar belirtilerek, geliştirilen karşı teknik çözümler anlatılmaktadır. Temiz kömür teknolojilerinde gelişen teknoloji boyutları elektrik üretimi bazında ayrıntılı olarak verilerek; ABD, Japonya, Almanya ve Güney Afrika da son ileri tekniklerle çalıştırılan termik santrallerden örnekler verilmiştir. Ayrıca, Dünya da ve özellikle ABD de temiz kömür teknolojileri üzerinde gerçekleştirilen Ar-Ge çalışmalarından da proje bazında bahsedilmiştir. 1.GİRİŞ İki binli yıllarda Dünya daki hızlı nüfus artışına paralel olarak, kapsamlı bir enerji planlanması gerekmektedir. Hızla artan talebi karşılamak kadar çevreye uyumlu enerji kaynaklarına yönelmek de önemlidir. Günümüzde, Dünya enerji gereksiminin %80 i kömür, petrol ve doğalgaz gibi fosil yakıtlarca, geri kalan %20 si başta hidrolik ve nükleer olmak üzere diğer kaynaklardan karşılanmaktadır. Fosil yakıtların Dünya da bilinen rezerv dağılımları petrol eşdeğeri olarak %68 kömür, %18 petrol ve %14 doğal gaz olarak hesaplanmaktadır. Buna göre; bilinen petrol rezervlerinin ömrü 40 yıl, doğal gazın 60 yıl ve kömürün ise 220 yıldır [1]. Dünya nın 21. yüzyılda en önemli ve güvenilir enerji kaynağının kömür olması kuvvetle muhtemeldir. Nitekim, Dünya enerji üretiminde, 2003 ve 2004 yıllarında ortalama %42 olan kömür payının 2020 yılında %48 e yükseleceği tahmin edilmektedir. Petrol ve doğal gaz dan daha fazla kullanım ömrü olan ve dünya daki dağılımı çok daha homojen olan kömürün, son 20 yıldır hemen hemen 21

2 sabit olan fiyatlarıda dikkate alındığında, kömür arz güvenliği açısından stratejik bir avantaj oluşturmaktadır. Dünya üzerinde, ülke yönetimlerini üstlenenler, enerjiyi kesintisiz, güvenilir, temiz ve ucuz yollardan temin etmek ve bu kaynakları da mutlaka çeşitlendirmek durumundadırlar. AB Enerji Komisyonu, oluşturduğu enerji politikasında üç ana unsura yer vermiştir. Bunlar; Enerji arzının güvenilirliği, En düşük maliyetle enerji üretimi, Çevre ve vatandaşlarının korunması. Enerji tasarrufu ve verimliliği konusundaki gelişmeler enerji talebindeki artış hızını yavaşlatsa da tamamen durduramayacağından, enerji arzını artırırken sera etkili gazların da dahil olduğu enerji üretimi kaynaklı ve çevre üzerinde olumsuz etkileri bulunan emisyonların azaltılması sorunu varlığını sürdürecektir. Ana hatlarıyla bu sorunun çözümü enerji yelpazesinin kalitesinin arttırılması ile mümkündür. AB tarafından alınan önlemlerin hepsinin ortak noktası, en başta CO 2 salınımının azaltılmasıdır. Çünkü, karbon dioksit, 2000 yılı itibariyle AB nin toplam sera etkisini yaratan gaz salınımının %82 sini oluşturan en önemli gazdır [1]. Kömürün yakılması sonucu oluşan; karbon dioksit, karbon monoksit, kükürt oksitler, azot oksitler gibi çeşitli gazlar, kurum ve kül gibi katı tanecikler ve çeşitli hidrokarbon bileşikleri, başlıca hava kirliliği kaynaklarıdır. Yanma gazları ile atmosfere atılan bu kirleticiler, güneş ışığının etkisiyle veya atmosferde bulunan diğer bileşiklerle tepkimeye girerek; ozon, aerosol, nitrat, nitrit ve çeşitli asitler gibi ikincil kirleticileri de oluşturmaktadırlar [2-3]. Dünya genelinde üretilen kömürün %70 i enerjide kullanılmak üzere termik santrallerde tüketilmektedir. Kömürün yaratmış olduğu çevresel sorunlarla baş edebilmek için geliştirilen teknolojiler ki bunlar genel olarak temiz kömür teknolojileri olarak adlandırılmıştır; farklı kömür cinslerine, farklı çevresel problemlere ve farklı ekonomik gelişmişlik düzeylerine göre sürekli bir gelişme içerisindedir. Farklı seçenekler farklı şartlara uygundur. Özel olarak, gelişmiş bir ülkede görülen teknolojiler gelişmekte olan ülkeler ile benzer olmayabilir. Halihazırda, pek çok gelişmiş ülkede, çevresel sorunlar etkin olarak çözülmüştür veya çözüme çok yaklaşılmıştır. Tanecik, SO x ve NO x kaynaklı emisyonlarla mücadele edecek teknolojiler yalnızca geliştirilmemiş, aynı zamanda birçok ülkeye yayılmıştır. Amaç sera gazlarını azaltmaktır. Pek çok gelişmiş ülke çevreye duyarlı gelişmiş kömür kullanım yolunda epeyce yol kat etmişlerdir. Bir sonraki adım, verimliliğin %50 ve daha da yüksek olmasına fırsat tanıyan ilerlemiş ve geliştirilmiş kömür teknolojilerini yaymaktır. Hedef, ultra düşük emisyonlu ve verimi yüksek termik santrallerdir. Bu çalışmada; kömürün enerjide kullanımında oluşturduğu çevresel sorunlar belirtilerek, geliştirilen karşı teknik çözümler anlatılacaktır. Temiz kömür 22

3 teknolojilerinde gelişen teknoloji boyutları ayrıntılı olarak verilerek; ABD, Japonya, Almanya ve Güney Afrika da son ileri tekniklerle çalıştırılan termik santrallerden de örnekler verilecektir. Ayrıca, Dünya da özellikle ABD de temiz kömür teknolojileri üzerinde gerçekleştirilen Ar-Ge çalışmalarından da bahsedilecektir. Dünya genelinde yürütülen projeler tanıtılacaktır. 2. ÇEVRESEL MÜCADELE VE SORUMLULUK Geniş rezervi, düşük maliyeti sayesinde kömürün ekonomik büyümeye ve sosyal gelişmeye olan katkısının kesintisiz olarak süreceği konusunda bir şüphe yoktur. Ancak kömür endüstrisi çevresel sürdürülebilirliğin sorunlarıyla yüzleşmek ve onları bertaraf etmek durumunda olduğunu kavramak zorundadır. Eğer kömür ve diğer karbon yoğun enerji kaynakları küresel enerji kaynakları içerisinde devamlı ve güvenilebilir rollerini sürdürmek istiyorsa, potansiyel sera etkilerinin azaltılması zorunludur. Kömür endüstrisi bunu kendine amaç edinmiş, esas olarak temiz kömür teknolojisinin gelişmesine ve genişlemesine inanarak çalışmalarına devam etmektedir. Kömürün karşı karşıya kaldığı en önemli çevresel sorunlar ve bu sorunları bertaraf edebilecek teknolojik çözümlerin durumu özet ve toplu halde Tablo 1 de verilmiştir. Bu sorunlar yalnızca kömür kaynaklı olmamaktadır. Pek çok insan faaliyeti çevresel bir takım sonuçlar doğurmakta ve yenilenebilir enerji türlerini de içermek suretiyle her türlü enerji kendi çevresel sorunlarını da meydana getirmektedir. Tablo 1 de verilenler, yalnızca güç santrallerinde kullanılan kömürün çevresel etkilerini dikkate almakta ve bu etkilerin azaltılabildiğini incelemektedir. Halihazırda elde edilmiş olan ilerlemelerle ve çevresel sorunlarla başarılı bir şekilde mücadele edebilecek teknolojik seçenekler sayesinde, gelecek konusunda, temiz kömür teknolojisi iyimserdir. Tabloda da görüleceği üzere, çevresel sorunlara karşı geliştirilen teknik çözümler devamlı olarak geliştirilmektedir ve çözümler çok çeşitlidir. Genel olarak üç ana konu göze çarpmaktadır [4]. 1. Toz parçacıkları ve kükürt, azot oksit gibi kirleticiler dolayısıyla ortaya çıkan emisyonların bertaraf edilmesi. Bu büyük ölçüde başarılmıştır ve şimdiki sorun off-the- shelf teknolojisinin uygulamasıdır. 2. Birim elektrik üretimi başına ortaya çıkan CO 2 ve diğer emisyonların azaltılabilmesi için yanma (termal) verimliliğin artırılması. Halihazırda büyük oranda fayda sağlanmıştır ve sonraki potansiyel yararlar kavranmıştır. 3. CO 2 emisyonunun bertaraf edilmesi. Bununla alakalı olarak, sıfır emisyon teknolojisi başlatılmıştır ve hızla yol almaktadır. Dördüncü boyut potansiyel olarak karşımızda durmaktadır. Bu, kömürün başlıca hidrojen kaynağı olarak kullanılabilmesi ve bu sayede durağan ve hareketli her türlü uygulamada temiz bir enerji sisteminin ortaya çıkarılabilmesidir. Bu da 23

4 kömürün küresel iklim değişikliğinde bir problem olmaktan ziyade tamamen çözümün bir parçası olduğunu göstermektedir. Tablo 1. Temiz kömür teknolojisinde çevresel sorunlar ve teknolojik çözümleri [4]. Çevresel Sorunlar Teknolojik Çözümler Durum Parça Emisyonları Elektrostatik ve bez Bu teknoloji geliştirilmiş ve Örneğin kömürün filtreler kömür yakan hem gelişmiş hem de yanması sonucu oluşan güç santral-lerinden gelişmekte olan ülkelerde kül. Bu parçalar, kaynaklanan toz yaygın olarak kullanılmaktadır. insanların solunum parçacıklarını kontrol sistemini etkiler, yerel etmek-tedir. Her ikisinin olarak görüşü zorlaştırır de toz tutma verimi ve toz problemi doğurur. %99,5 un üzerindedir. İz Elementler Kömür yakan güç santral-lerinden kaynaklanan iz elementler civa, selenyum ve arseniktir. Hepsi de hem çevreye hem de insan sağlığına karşı zararlıdır. NO x Genel olarak NO x olarak ifade edilen nitrojen oksitler havanın kullanıldığı ve kullanılan yakıtta nitrojenin bulunduğu durum-larda yapılan yakma prosesleri sonucu oluşurlar. Bu gazlar, sis, duman, ozon tabakasında incelme, asit yağmurları ve sera gazı emisyonlarına bulunurlar. katkıda Parça kontrol cihazları, akışkan yataklı yakma sistemi, aktif karbon ilavesi ve kükürt giderme cihazlarının hepsi iz elementleri önemli ölçüde bertaraf etmektedir. NO x emisyonları düşük NO x yakıcılarının kullanımıyla, geliş-miş yakma teknolojisiyle ve baca gazında NO x in daha düşük emisyonlarda kalmasını sağlayan seçimli katalitik indirgeme ve seçimli katalitik olmayan indirgeme gibi tekniklerle azaltılabilir. Var olan teknolojilerin kullanılmasıyla %90 ın üzerinde NO x uzaklaştırılabilmektedir. Bu teknolojiler gelişmiş ülkelerde geliştirilmiş, ticarileştirilmiştir ve halen yaygın olarak kullanılmaktadır. NO X kontrol uygulaması ve kükürt giderme teknikleri gelişmekte olan ülkelerde fazla yaygın olmadığı halde artış göstermekte ve daha da yayılabileceği görülmektedir. 24

5 SOx Kükürt oksitler başlıcası kükürt dioksit olmak üzere, pek çok kömür çeşidinde bulunan kükürdün yanmasıyla ortaya çıkarlar. SOx emisyonları asit yağmurlarına ve asidik duman-larına sebep olabilmektedir (Özellikle de çok küçük parçalar). Kömürün Yanmasından Arta Kalan Atıklar Bu atıklar başlıca olarak yanmayan mineral maddeler-den oluşmaktadır (az miktarda tepkimeye girmeyen karbon içerirler) Karbon Dioksit (CO 2 ) Azaltma Karbon dioksit, karbon içeren yakıtların yanması sonucu oluşan karbonun ana oksididir. Karbon dioksit önemli bir sera gazıdır; fosil yakıt kaynaklı güç üretimi sonucu oluşan karbondioksitin kademeli olarak azaltılması, küresel ısınma ve iklim değişikliğine karşı olan küresel sorumluluğun SOx emisyonlarını mümkün olduğu kadar azaltabilmek için baca gazı kükürt giderme ve gelişmiş yakma teknolojileri gibi bir takım teknolojiler mevcuttur. Bu emisyonlar %90 ın üzerinde ve bazı durumlarda da %95 in üzerinde giderilebilir. Atıklar yanma öncesindeki aşamada ve yanma sırasında azaltılabilir. Yanmadan önceki aşama olan kömür yıkama yüksek kalitede kömür elde etmek için ekonomik olmak-tadır; Kömürün yıkanması yakma verimliliğini artırdığı gibi güç santrallerinin atık ve SOx emisyonlarını da azaltmaktadır. Ayrıca bu atıklar yüksek verimli kömür yakma teknolojilerinin kullanılmasıyla da azaltılabil-mektedir. Kısa ve orta vadede, yakma verimliliğinin artırılması (Harca-nan her bir ton kömüre karşı elde edilen megawatt saat) sayesinde kömürün yanması (Her bir megawatt saat elektrik üretimine karşı gelen karbon-dioksit) sonucu oluşan sera yoğunluğunda önemli ölçüde düşüş yakalanabilir. Bu teknolojiler geliştirilmiştir ve ilerlemektedir. Güç santral atıklarının tekrar kullanılabilirliği gelişmektedir. (örneğin çimento yapımında uçucu külün kullanıl-ması) 20 yüzyılın sonlarına doğru pulverize kömür sisteminin ve-rimliliği önemli ölçüde artış göstermiştir ve süperkritik ve ultra-süper kritik proseslerinin geli-şimiyle de, yukarıya doğru olan sağlam yükselişini önümüzdeki 20 yıl içinde de devam ettirecektir. Dönen akışkan yataklı yakma teknolojisi de ileri pulverize kömür yakma teknolojisiyle benzer 25

6 temel bir unsurudur. CO 2 Giderme Kömür yakarak güç üretimi dahil fosil yakıtlara dayalı güç üretiminden ortaya çıkan CO 2 in gerçek anlamda bertaraf edilmesi büyüyen enerji talebiyle, atmosferdeki sera gazlarının yoğunluğunun kabul edilebilir oranda sabitlenmesini öngören küresel uzun vadeli amaçla uyum göstermektedir. Sıfır emisyon teknolojileri kömüre dayalı güç üretiminden kaynaklanan CO 2 nin ayrılması ve tutulmasına ve daimi olarak depolanacağı yeraltı depo-sunda tutulmasına imkan vermek. yararlar sağlamaktadır ve kömürün biyokütleyle tekrar yanmasına uygun bir teknolojidir. CO 2 ayırma, tutma ve jeolojik depolama teknolojileri teknik yapılabilirlik içerisinde geliştiril-miştir. Araştırmacı ve teknisyenler bu tarz teknolojileri geliştirmeyi planlıyorlar ve bu teknolojileri entegre bir yapılanış olarak ortaya çıkarmaya çalışıyorlar. Bu teknolo-jiler 10 yıl içerisinde yayılabilir. 3.ÇEVRESEL SÜRDÜRÜLEBİLİRLİĞE DOĞRU Kömürün yaratmış olduğu çevresel sorunlarla baş edebilmek için geliştirilen teknolojiler ki bunlar genel olarak temiz kömür teknolojileri olarak adlandırılmıştır; farklı kömür cinslerine, farklı çevresel problemlere ve farklı ekonomik gelişmişlik düzeylerine göre sürekli bir gelişme içerisindedir. Farklı seçenekler farklı şartlara uygun olabilir. Gelişmiş bir ülkede görülen teknolojiler gelişmekte olan ülkelerdekiyle benzer olmayabilir. Gelişmekte olan ülkeler çok karmaşık ve pahalı yeni teknolojileri finanse edemezler ve altyapısını destekleyemezler. Başlangıç noktası ne olursa olsun daha iyi çevre performansı sağlayabilen ilerlemelere doğru bir yol bulunmaktadır. Halihazırda, pek çok gelişmiş ülkede, Tablo 1 de listelenmiş olan çevresel sorunlar etkin olarak çözülmüştür veya çözüme çok yaklaşılmıştır. Tanecik, SO x ve NO x kaynaklı emisyonlarla mücadele edecek teknolojiler yalnızca geliştirilmemiş aynı zamanda birçok ülkeye yayılmıştır. Diğer ülkelerde odaklanılması gereken husus zaten var olan daha temiz teknolojileri kullanabilmek olabilir, özellikle de kömür kullanımın çevreye karşı olan olumsuz darbelerini azaltma yönünde. Bu yol geleceğe doğru ilerlemeye devam etmektedir ve 21. yüzyılın ana sorunuyla baş edebilmek için etkin ve gerçekçi bir rota önermektedir ki bunun amacı da sera gazlarını azaltmaktır. Üretilen her bir birim güce karşı oluşan kirleticiler ve karbondioksitin azaltılmasını sağlayabilecek verimliliğin artırılması bu yolda birinci adımı oluşturmaktadır. Gelişmekte olan pek çok ülkedeki eski termik santrallerde verim yalnızca %30 civarındadır. Bu değerin %36 olan OECD ortalaması ile karşılaştırıldığı zaman 26

7 yeni teknolojilerin, gelişmiş olan ülkelerden gelişmekte olan ülkelere taşınmasının, tüm dünyada verim artışında başarıyı yakalayabilmek için ne kadar önemli olduğu görülebilir. Yeni süper kritik bir santralde genel verimlilik %43-45 arasındadır. Bir başka deyişle verimlilik artışı ve emisyonların azaltılması önemli çevresel zararlar yaratmadan gerçekleştirilebilir. % 5 e kadar kömür kalitesinin artırılması: Kömür yıkama/kurutma ve biriketlemeyi içerir. Dünyanın her yerinde yaygın bir kullanımı vardır. %22 e kadar halihazırdaki santrallerde verimlilik artışları: Geleneksel kömür yakma tekniklerinin geliştirilmesiyle, yakma verimi arttırılmıştır (%38-40); bu sayede emisyonlar azaltılmaktadır. Süperkritik ve ultrasüperkritik santraller ise daha da fazla verimler sağlayabilmektedir (şu an %45 lere ulaşılmıştır). Verimliliği artırılmış kritik altı santraller dünya genelinde işletilmektedir. Süperkritik ve ultrasüperkritik santraller Japonya, USA, Avrupa, Rusya ve Çin de başarılı bir şekilde işletilmektedir [4]. %25 e kadar ilerlemiş teknolojiler: Kombine çevrimli entegre gazlaştırma (IGCC), basınçlı akışkan yataklı yakma (PFBC) ve gelecekte de birleştirilmiş gazlaştırma yakma hücreleri (IGFC) gibi yeni teknolojiler çok yüksek verimler ve düşük oranlarda emisyonlar sağlar. IGCC ve PFBC USA, Japonya ve Avrupa da kullanılmaktadır. IGFC ise AR-GE aşamasındadır. %99 a kadar Sıfır Emisyon: Karbon yakalama ve depolama. Konuyla alakalı önemli bir uluslararası AR-GE çalışması devam etmektedir. Proje 10 yıl içerisinde kanıt teşkil edecek çalışır durumda bir fabrikayı oluşturmayı amaç edinmiştir. Türkiye nin güneydoğusunda bulunan ve bir Alman şirketi olan STEAG AG tarafından inşa edilen 2x605 MW lık İskenderun termik santrali ticari faaliyetine Kasım 2003 de başlamıştır. Fabrika hem Türk hem de Dünya bankası çevre standartlarına sahiptir. Tanecik emisyonu %80 dir ve bu değer Türk standartlarında belirtilen limitten daha düşüktür. Türk standartlarında belirtilen üst limitlerden, NO x emisyonları %25 ve SO 2 emisyonları %65 daha azdır. İskenderun termik santrali %41 lik bir verimlilik oranına sahiptir ve fabrika Türkiye nin mevcut enerji talebinin %8 ini karşılamaktadır. Verimlilikteki % 1 puanlık artış, emisyon oranında %2 lik bir azalmayı doğurmaktadır. Kalite artırımı veya eski santrallerin yenilenmesi CO 2 oranında şartlara bağlı olarak %10 dan %25 e kadar çok önemli bir düşüş yaratabilir. Bu azalmalar iklim değişikliği ile mücadele için gerekli olan azaltılmış emisyon değerlerine yaklaşık sonuçlar verebilmiştir. Artırılmış verimler aynı zamanda diğer kirleticileri ve genel yakıt kullanımını azalttığı için nispeten daha az maliyetle birden fazla yarar sunmaktadırlar. 27

8 Pek çok gelişmiş ülke çevreye duyarlı gelişmiş kömür kullanımı yolunda epeyce ilerlemiştir. Bir sonraki adım, verimliliğin %50 ve daha da yüksek olmasına fırsat tanıyan ilerlemiş kömür teknolojilerini yaymaktır. Bundan başka yolun ötesinde henüz uluslararası bir araştırmanın odak noktasını teşkil etmekte olan, ultra düşük emisyonlu termik santralar vardır. 4.MEVCUT SEÇENEKLERİN YAYILMASI Günümüzde geleneksel güç üretimi pulverize kömür yakma sistemiyle gerçekleştirilmektedir. Bu sitemde kömür öncelikle toz haline getirilecek şekilde öğütülür ve bu kömür yüksek sıcaklıktaki fırınlarda yakılır, ortaya çıkan ısı suyu ısıtır ve buradan elde edilen buhar tribününün dönmesini sağlar. Modern pulverize kömür yakma sistemleri dünya çevresindeki binlerce birimiyle birlikte iyi bir şekilde geliştirilmiştir. Kömür yakma kapasiteleri %90 dır [5]. Dünya genelinde pek çok kömür termik santrali çevrimli akışkan yataklı yakma sistemine (CFBC) sahiptir. Geleneksel kömür termik santrallerinin çevresel performansını iyileştirebilmek için geniş bir seçenek grubu bulunmaktadır. Kömürün yıkanması ve hazırlanması sonucu kalitesinin yükseltilmesi termik santral kaynaklı emisyonların azaltılması hususunda önemli bir rol oynamaktadır. Kömür yıkama kül oranını %50 nin üzerinde azaltır; SO 2 emisyonlarını azaltır ve ısıl verimliliği artırır (Bu da daha az CO 2 emisyonu oluşumuna neden olur). Kömür yıkama pek çok ülkede standart bir işlem olmasına rağmen, gelişmekte olan ülkelerde, maliyeti arttırıcı olması nedeni ile uygulamaktan kaçınılmaktadır. Örneğin Çin de kullanılan kömürün yalnızca %11 i yıkanmaktadır. Eğer bu kömürün daha büyük bir kısmı yıkama işlemine tabii tutuluyor olsaydı ısıl verimlilikte en azından %2-3, olası olarak da %4-5 lik bir artış yakalanabilirdi [6]. Tanecik emisyonları elektrostatik tutucuları, filtreler (baghouses), yaş tanecik pervaneli dağıtıcı ve sıcak gaz filtrasyon sistemleriyle azaltılabilmektedir. Elektrostatik tutucular baca gazındaki tanecikler üzerinde bir yük oluşturabilmek için bir elektrik alan kullanırlar ve böylece toplama plakalarına çekilirler. Filtrelerde ise, baca gazından alınan tanecikler elenmek suretiyle sıkıca dokunmuş kumaşlarda toplanırlar. Hem elektrostatik tutucular hem de filtreler tanecik emisyonlarını %99 un üzerinde ortadan kaldırabilirler. Asit yağmurlarının etkileri üzerine gelişen küresel endişeler SO x emisyonlarının azaltılması ve bazı durumlarda da tamamıyla ortadan kaldırılabilmesi için bir takım teknolojilerin geliştirilmesine ve kullanılmasına ön ayak olmuştur. Örneğin baca gazı sülfür giderme (desülfürizasyon) teknolojisi sülfür gazını baca gazından uzaklaştırabilmek için genellikle kireç veya kireçtaşı kullanır. Baca gazı sülfür giderme (FGD) sistemi günümüzde 27 ülkede kurulmuş bulunmaktadır ve bu sistem sayesinde emisyonlarda çok büyük oranlarda azalmalar görülmektedir. En yaygın olarak kullanılan baca gazı sülfür giderme teknolojisi olan yaş pervaneli dağıtıcılar, %99 oranında azaltma verimliliğine ulaşma başarısını gösterebilmektedir. Ayrıca baca gazı sülfür giderme biriminin maliyeti de önemli ölçüde azalmıştır. Günümüzde maliyetler 1970 deki maliyetlerin üçte biri durumundadır. NO x azaltma teknolojileri düşük ısılarda NO x yakma, seçimli katalitik indirgeme (SCR) ve seçimli katalitik olmayan indirgeme (SNCR) 28

9 sistemlerini içermektedir. Düşük ısılı NO x yakma ve fırın optimizasyonu teknikleri yanma esnasındaki NO x formasyonunu en aza indirebilmek için kullanılırlar. SCR ve SNCR gibi teknikler yanma sonrası baca gazında bir takım işlemlerin gerçekleştirilmesiyle NO x oranının azaltılmasını sağlarlar. SCR teknolojisi sayesinde NO x %80-90 oranında azaltılabilmektedir ve bu teknik Japonya da 1980, Almanya da ise 1986 yılından beri kullanılmaktadır. Tüm dünyadaki yaklaşık olarak 53 Gwe lik bir kapasitenin dışında Japonya da yaklaşık olarak 15 Gwe kömür yakma SCR kapasitesi ve Almanya da da hemen hemen 30 Gwe lik bir kapasite bulunmaktadır. SCR uygulaması ve tüm sistem Amerika da yüksek sülfür içerikli kömür yakan termik santrallerde 1990 yılında kurulmuştur ve emisyon oranlarında düşüşler gözlemlenmiştir. LETHABO Termik Santrali-Güney Afrika: Güney Afrika nın elektrik enerjisi ihtiyacının yaklaşık %93 ünü karşılayan kömür, ülke elektrik tedariki açısından hayati derecede bir öneme sahiptir. Elektriğe olan erişilebilirlik Güney Afrikalıların yaşam kalitesine önemli bir katkı sağlamaktadır. Bununla beraber termik santrallerin çevreye vermiş olduğu zararları en aza indirecek teknolojilerin kullanılması da önem arz etmektedir. Güney Afrika Eskom un sahibi olduğu ve işlettiği Lethabo termik santrali şirketin en büyük termik santrallerindendir ve 6x600 MW lık ünitelerden oluşmaktadır. Termik santral düşük kaliteli kömür yakmaktadır ve bu yüzden tanecik emisyonlarını kontrol altına alabilecek teknolojilerin kullanılması önem arz etmektedir. Lathabo da tanecik emisyonlarını kontrol edebilmek için Dünya da kendi alanında en büyük olan elektrostatik tutucular kullanılmaktadır. Elektrostatik tutucular bir kısmı çimento endüstrisine satılan ve bu endüstride katkı maddesi olarak kullanılan uçucu külün %99,8 ini bertaraf edebilmektedir. Elektrostatik tutucuların kullanımı Eskom termik santralinin çevresel performansında üyük bir öneme sahiptir ve 2003 yılları arsında güç üretimi %56 oranında artmışken tanecik emisyonları yaklaşık %85 oranında azaltılmıştır. ABD de Baca Gazı Sülfür Giderme Maliyetlerinin Düşüşü: İlk kurulmalarından bu yana maliyetlerindeki önemli düşüşlerle birlikte ABD de 400 den fazla baca gazı sülfür giderme birimi kurulmuştur. Bu sistemin kullanımı termik santarallerin çevresel performansı üzerinde önemli bir etki yaratmaktadır ve 2000 yılları arasında ABD de kömür kullanım oranı %74 oranında artmış olmasına karşılık aynı dönemde termik santral kaynaklı SO 2 emisyonlarında %61 lik bir düşüş gözlemlenmiştir [7]. ABD deki en büyük şirketlerden gelen, sahibi oldukları bir kaç tane termik santrallerine daha baca gazı sülfür giderme sistemini kuracakları haberleri, bu teknolojinin kullanılma eğiliminin devam edeceğini göstermektedir. NO x Azaltılması: ABD deki termik santrallerin yaklaşık %75 inde uygulanmakta olan düşük miktarda yakıcı NO x kullanımının geliştirilmesi, temiz kömür teknolojisi araştırmalarında çok önemli bir başarı olmuştur ve 2000 yılları arasında ABD de kömür 29

10 kullanımında önemli miktarda büyüme olmasına karşılık kömür kullanan termik santral kaynaklı NO x emisyonlarında %56 lık bir düşüş yaşanmıştır. Düşük miktarda yakıt NO x kullanımı bu başarıda önemli bir rol oynamıştır [7]. 5.ULUSLARARASI AR-GE ÇALIŞMALARI Termik santrallerin performansındaki devam eden ilerlemelere, bir çok ülkede gerçekleştirilen ve hem hükümet hem de endüstriyi içine alan pek çok organizasyon tarafından yapılan, geçmiş çalışmalar ve halihazırda devam eden çalışmalar sayesinde ulaşılmıştır. Bu tür çalışmalar ileride daha düşük emisyonlara ve ultra düşük emisyonlara ulaşma amacıyla devam etmektedir. ABD de Gerçekleştirilen Çalışmalar: Temiz kömür teknolojisi programı federal hükümet ve endüstri arasında bulunan eşsiz bir ortaklıktır. Ana hedefi ise enerji pazarı içerisindeki yeni temiz kömür değerlendirme teknolojilerinin başarısının sağlanmasıdır. Kökeninde 1980 lerdeki asit yağmuru tartışmaları olan toplantı kapsamındaki ilk amaç kömür kullanımından kaynaklanan asit yağmuru kaygılarını azaltacak geniş dereceli teknolojik çözümlerin saptanmasıdır. Bundan başka, program evrim geçirmiş ve 21. Yüzyılda kömürün önemli bir yakıt seçeneği olarak devam etmesine olanak sağlayacak yeni ve yüksek verimli güç üreten teknolojilere yol göstermek amacıyla genişletilmiştir yılında başlatılan program, ABD ve Kanada Özel elçilerinin asit yağmuru ile ilgili tavsiyeleri sayesinde 1987 yılında uygun olarak genişletilmiştir. Ülke çapında gerçekleştirilen beş dizi rekabetçi talep ile tamamlanmıştır. Her talep özel hükümet fonu ve program amacı ile ilişkilendirilmiştir. Beş talepten sonra, Temiz Kömür Teknolojisi (TKT) programı 18 eyalette bulunan 38 projeden oluşmaktadır ve sermayenin yatırım değeri 5 milyar doların üzerindedir. Enerji Dairesinin toplam proje maliyetleri içindeki payı 2 milyar dolar civarındadır ve bu da yaklaşık olarak toplamın maliyetin %34 dür. Projenin endüstriyel katılımcıları (enerji dairesine bağlı olmayan katılımcılar ) geriye kalan yaklaşık 4 Milyar doları karşılamaktadır. TKT programı altında uygulanan temiz kömür teknolojileri daha sıkı enerji ve çevre hedeflerini karşılayacak bir teknolojinin temelini kurmaktadır. Uygulamaların çoğu ticari ölçekte, gerçek kullanıcı ortamlarında ve ticari uygulamaların koşulları altında yönetilmektedir. Bu belirleyici nitelikler, tasarlanan ticari uygulamalar içerisinde değerlendirilecek teknolojilerin potansiyeline olanak sağlar. Her uygulama aşağıda belirtilen 4 pazar sektöründen birini hedef almaktadır. Gelişmiş elektrik gücü üretimi Çevre Kontrol Sistemleri Temiz yakıt için Kömür Hazırlama Endüstriyel Uygulamalar 30

11 AD 700 Güç Projesi-Avrupa: AD 700 Termik santrali Avrupa komisyonu ve endüstri arasındaki bir ortaklıktan ibarettir ve EU s 5. çalışma planı R, D&D programı tarafından finanse edilen projelerden bir tanesidir. Bu projede odaklanan nokta, ultrasüperkritik buhar şartlarını kurmak ve aynı zamanda ilk yatırım masraflarını en aza indirebilmek için iyileştirilmiş termik santral tasarımlarını geliştirmektir. Proje daha az yakıt tüketimi ve CO 2 emisyonunda %15 lik bir düşüşle sonuçlanacak, verimin %55 e çıkarılmasını hedeflemektedir. Kanada Temiz Güç Koalisyonu (CCPC): Kanada temiz güç koalisyonu, halihazırdaki santrallerden 2007 yılına kadar, yeni santrallerden ise 2010 yılına kadar CO 2 emisyonunu kaldırmayı hedeflemiş bir kamu-özel sektör ortaklığıdır. Kanada temiz güç koalisyonu merkezi ABD de olan Elektrik Gücü Araştırma Enstitüsü ile birlikte Kanada nın kömüre dayalı elektrik üretiminin %90 ını gerçekleştiren 7 adet kurucu üye şirketten oluşmaktadır. Birinci aşamada, başlangıç fizibilite çalışmaları için 5 milyon Kanada dolarını içeren bir fon serbest bırakılmıştır. Önümüzdeki 10 yıl içerisinde 2 adet santral, koalisyona yaklaşık 1 milyar Kanada dolarına mal olacaktır. CANMET Enerji Teknoloji Merkezi-Kanada: CANMET Enerji Teknoloji Merkezinde, doğal kaynaklar bölümünün anahtar araştırma kolu birkaç önemli alana odaklanmış olan temiz kömür AR-GE koludur. Bu araştırma alanları, depolamanın önündeki yakalama aşamasını ortadan kaldırmak için, termik santrallerin baca gazlarını CO 2 ce zengin bir hale getirme (havadan gelen nitrojenle seyreltmekten ziyade) amacını taşıyan oksijenli yakıt yakma (oxy-fuel), asit belirtilerinin azaltılması için buhar kömürlerinin akışkan yataklı yakma sistemi ve termik santral kaynaklı civa emisyonlarının azaltılması gibi konuları içermektedir. CANMET te ele alınan pilot ölçekli AR-GE projeleri olan basınçlı kömür gazlaştırma, gaz ayırımı ve katalizör için seramik perdeler gibi araştırmalar, kömür kullanımının yol açtığı çevresel sorunlarla baş edebilmek için geliştirilmesi gereken yeni sorumluluklardır. Karbon Giderme Liderliği Formu: Karbon alma liderliği formu, karbon yakalama ve depolama teknolojilerinin gelişmesine odaklanmış uluslararası öncü bir kurumdur. Bu kurum Avrupa Komisyonu da dahil 15 ülkeden oluşmaktadır. Açılış töreni toplantısı Haziran 2003 tarihinde ABD de gerçekleştirilmiştir. Kurumun amacı karbondioksitin ayırma ve yakalama işlemlerini kolaylaştıracak gelişmiş düşük maliyetli teknoloji sistemlerini oluşturmak ve böylece karbon dioksitin taşınması ve uzun vadede güvenli olarak depolanmasını sağlamak ayrıca bu teknolojileri uluslar arası platformda erişebilir kılmak, karbon yakalama ve depolama ile ilgili sorunları daha geniş olarak tanımlamak ve belirtmektir. CCS teknolojilerinin önemi ve bunların kömür kaynaklı elektrik üretimi sonucu ortaya çıkan karbon dioksit emisyonlarının yol açtığı çevresel sorunları karşılayacak gelecekteki potansiyeli tanıyan CSLF önemi büyüktür. 31

12 Kömür 21-Avustralya: Avustralya kömür kurumunun en önemli teşebbüsü olan Kömür 21 in amacı endüstri içerisindeki kurumsal ortakları, hükümet ve araştırmacıları bünyesine katarak kömürden sıfıra yakın emisyon değerlerinde elektrik üretimi sağlayacak stratejileri geliştirmeye çalıştırmak Avustralya yı bu yolda harekete geçirmeye başlatmaktır. Program 2003 ün başlarında 12 aylık danışmanlıkla geniş ölçüde başlamıştır. Anahtar teknolojilerin uygulanması ve denenmesi üzerinde yoğunlaşan Avustralya için faaliyet planı ve sıfır emisyonlu kömür teknolojisinin yol haritası 2004 ün başlarında sonuçlandırılmıştır. Projenin ikinci safhası faaliyet planını gerçekleştirecek uygulama stratejisinin gelişimini içerecektir. EAGLE Projesi-Japonya: Yeni Enerji ve Endüstriyel Teknoloji Geliştirme Organizasyonu yakıt hücrelerinde kullanılacak kömür gazlaştırması ile alakalı büyük bir proje üzerinde çalışmaktadır. Bu proje EAGLE olarak adlandırılmıştır. IGFC için uygun bir kömür gazlaştırıcısı geliştirmeyi amaçlayan, kömür işleme kapasitesi 150 ton/gün olan bir pilot tesis inşa edilmiştir yılında başlatılan ve 2006 yılına kadar devam etmesi planlanan bu proje entegre gaz kombine dönüşüm içindeki yakıt hücrelerinin birleşmesini kapsayan daha geniş bir başlangıcın parçasıdır. Entegre kömür gazlaştırma yakıt hücresi kombine dönüşüm sistemi en azından %53-55 dolaylarında bir verime ulaşmalıdır. Japonya daki IGCC yakıt hücrelerinin yayılımı 2010 yılında 50 MWe güç dağıtan sistemin devreye girmesi ile başlatılacak ve 2020 yılında ise 600 MWe lik sistem devreye girecektir [8]. FUTUREGEN-USA: 1 milyar$ lık FutureGen projesi 2003 yılında başlatılmıştır. Karbon dioksit ayrımını jeolojik depolama ile gerçekleştiren hidrojen üretim tesisinin ilavesi ile sıfıra yakın emisyon üreten 275 Mwe lik kömür yakıtlı IGCC sistemi uygulanmıştır. Dünya nın fosil yakıt kullanan birinci sıfır emisyonlu termik santralini oluşturmayı amaçlayan bu proje işletmeye geçildiği takdirde dünyanın en temiz fosil yakıt yakan güç santrali olacaktır. FutureGen projesinin ana unsuru hükümet, endüstri ve uluslar arası ortaklıkların birleşimidir. ZECA-USA/CANADA: ZECA ortaklığı, 1999 yılında Kanada Kömür Birliği, Los Alamos Ulusal laboratuarı ve diğer 16 organizasyon tarafından kurulan Sıfır Emisyonlu Kömür Birliğinin aslıdır. ZECA ortaklığı mineral karbonizasyonunun CO 2 uzaklaştırmasında bir yol olarak gören araştırmacılarla birlikte ortaklık içerisinde olduğu gibi hidrogazlaştırma işleminin geliştirilmesini araştırmaktadır. 32

13 KAYNAKLAR 1. Ateşok, G., Kömür Hazırlama ve Teknolojisi Yurt Madenciliğini Geliştirme Vakfı Yayını, İstanbul, Haba, A.F., Pollution Control in Thermal Power Plant, Energy and Environmental Progress-I, Veziroğlu, N., Ed., Vol. F, New York, Barbir, F.; Veziroğlu, T.N.; Assessment of Environmental Damage by Fossil Fuels, Clean Utilization of Coal, NATO ASI Series, C, Vol. 370, Netherlands, World Coal Institute (WCI), Clean Coal Technologhy, London, IEA, CCC, 2004a, Information taken from IEA, Clean Coal Centre website. 6. IEA, CCC, 2003a, Improving Efficiencies of Coal-Fired Power Plants in Developing Countries, IEA Clean Coal Centre, London. 7. NMA, 2003, Clean Coal Technology-Current Progress, Future Promise, National Mining Association, Washington D.C. 8. IEA, CCC, 2003b, Clean Coal Technologies Roadmaps, IEA Clean Coal Centre, London. 33