Transkript

1 KOJENERASYONUN ENERJİ VERİMLİLİĞİNDEKİ YERİ ÖMER ÖZDEMİR Türkiye Kojenerasyon ve Temiz Enerji Teknolojileri Derneği ğ Yönetim Kurulu Üyesi

2 GİRİŞ Amerika da yaklaşık 100 yıldan beri, Avrupa da da daha çok 2. Dünya Savaşından sonra uygulama alanı bulan Kojenerasyon teknolojisi Türkiye de önce devletin şeker fabrikalarında uygulanmaya başlanmıştır. Daha sonra da kesintisiz ve yüksek kaliteli (frekansı ve voltajı sabit) elektrik üretimi maksadıyla özel sektör tarafından kullanılmıştır. 2

3 GİRİŞ Özel sektörde kojenerasyonu ilk kullanan tesis 1992 yılında kurulan 4 MW lık Yalova Elyaf Kojenerasyon Tesisidir. Ondan sonra bu teknolojinin, kaliteli elektrik üretimi yanında, enerji tasarrufu ve çevreyi temiz tutma özellikleri de anlaşıldıkça bu teknolojiyi kullananların sayısı hızla artmıştır. Bugün kojenerasyon yaklaşık 6400 MW lık kapasiteye ulaşmıştır. 3

4 KOJENERASYON KOJENERASYON veya İngilizce tabiriyle COGENERATION nedir? Kojenerasyon, aynı enerji kaynağından, aynı anda (simultaneous) elektrik, ısı ve/veya mekanik enerji üreten dizayn ve teknolojisinin adıdır. Dizayn ve teknolojiyi jy birlikte telaffuz ediyoruz. Dizayn sistemin mühendislik temelini (engineering), g), teknoloji ise malzeme teknolojilerini anlatmak için kullanılır. 4

5 KOJENERASYON Kojenerasyon çevriminin belli başlı hangi ekipmanlardan oluştuğunu (Şekil-1) den görüyoruz. Şekil 1- Tipik Kojenerasyon Çevrimi 5

6 Çevrimdeki KOJENERASYON ana ekipmanlar, basınçlı hava basan kompresör, basınçlı hava ile yakıtı yakan yanma odası (combustor), yanma ürünü sıcak gazları kullanarak rotasyonel enerji sağlayan Gas Türbini (diğer adıyla Yanmalı Türbin-Combustion Turbine), rotasyonel enerjiyi elektrik enerjisine çeviren jeneratör (alternatör), gaz türbini egzoz gazlarının ısısıyla buhar üreten atık ısı değerlendirme Generator). kazanı (Heat Recovery Steam 6

7 KOJENERASYON Kojenerasyon çevrimine Brayton çevrimi de diyoruz. Bu çevrime bakarsak: Kompresörde 1 ile 2 arasında sabit entropili (isentropik) bir sıkıştırma var. Yanma odasında (combustor) 2-3 arasında sabit basınçta yanma var. Türbinde, 3-4 arasında sabit entropide bir genişleme ş var. Isı geri kazanma kazanında 4-1 arasında sabit basınçta ısı bırakma var. 7

8 KOJENERASYON Şekil 2 - Kojenerasyon çevriminin termodinamik analizi 8

9 KOJENERASYON Çevrim cycle randımanı : (E + I + M + S) x 100 Qin Bu çevrim rakamı da %40 tan %95 e kadar değişmektedir. Türkiye Kojenerasyon Derneği, elektrik ve ısının ayrı ayrı üretilmesine karşı çok büyük bir direnç göstermektedir. Elektrik ve ısı enerjilerinin aynı anda ve birlikte (eş zamanlı olarak) üretilmesiyle oluşan enerji tasarrufunu Şekil-3 3 çok net bir şekilde göstermektedir. 9

10 Buradan, ayrı ayrı üretilmesi halinde 90 birimlik enerji üretimi için 156 birim yakıt harcarken, birlikte üretilmesi halinde sadece 100 birim yakıt harcandığını yani, 56/156 x 100 = %36 yakıt tasarrufu sağladığını görüyoruz. KOJENERASYON Şekil 3 - Elektrik ve ısının birlikte ve ayrı ayrı üretilmesinde 10 gereksinim duyulan yakıt miktarları

11 ÜLKEMİZDE KOJENERASYONUN GELİŞMESİ Kojenerasyonun özel sektörde kullanımı ilk defa Yalova elyafta 4,0 MW lık EGT/ Typhoon türbini ile başlamış, bu türbinin işletmede ürettiği kaliteli elektrik ve buhar ısısının process te kullanılmış l olması diğer sanayicileri il i teşvik etmiştir. Fabrikasının ihtiyacı olan kaliteli elektriği üretirken, atık ısı geri kazanma kazanında üretilen buharda proseste ya da fabrikanın ve idari tesislerin ısıtılmasında değerlendirilmektedir. ğ Biz buna endüstriyel kojenerasyon e diyoruz. dyou 11

12 ÜLKEMİZDE KOJENERASYONUN GELİŞMESİ Endüstriyel kojenerasyonda fabrikanın ihtiyacı olan elektriğin gece/gündüz ve yaz/kış, yine fabrikanın ihtiyacı olan buhar veya sıcak su ile dengeli biçimde götürülmesi ül çok zor olduğu ğ için, i özellikle elektrik ihtiyacının çok, ısı ihtiyacının az olduğu günlerde veya mevsimlerde üretilebilir ısıyı havaya atmamak için sisteme bir de buhar türbini ilave edilerek çevrim randımanı yaz/kış ş maksimumda tutulur. Biz buna Kombine Çevrim Santrali diyoruz (Combined Cycle). 12

13 ÜLKEMİZDE KOJENERASYONUN GELİŞMESİ Şekil 4- Kombine Çevrim Santrali 13

14 ÜLKEMİZDE KOJENERASYONUN GELİŞMESİ Türkiye de 50 yıldan beri enterkonnekte şebeke ile sanayicilerin, konutların ve ticarethanelerin elektrik ihtiyacı sağlanmaktadır yılına kadar elektrik üretim, iletim ve dağıtım, ğ o günkü ismiyle Türkiye Elektrik Kurumu nun elindeydi te çıkartılan 3096 sayılı kanunla Cumhuriyetin kuruluşundan beri kamu kuruluşları tarafından üretilen elektriğin, özel sektör tarafından üretilmesine imkan verildi. Otoprodüktör dediğimiz, kendi fabrikasının elektriğini üreten ve fazlasını da şebekeye, yani TEDAŞ a satan tüzel kişilik, bu yasa ile hayat buldu. Bu yasaya göre çıkartılan 9799 sayılı Otoprodüktörlük Kararnamesi, özel sektör santrallerine kuruluş ş izni veren en büyük dayanaktır. 14

15 ÜLKEMİZDE KOJENERASYONUN GELİŞMESİ 1992 yılından beri çok büyük bir hızla büyüyen y kojenerasyon sektörünün yıllara göre gelişmesini Grafik-5 te görüyoruz. Güç [MW] Kurulu YILLAR Grafik 5 - Türkiye de Kojenerasyon Tesisleri Kapasite Gelişimi

16 ÜLKEMİZDE KOJENERASYONUN GELİŞMESİ Kamu kuruluşlarının çeşitli nedenlerle elektrikte arz güvenliğini düşüklüklerini getirmiştir. zamanında ve elektrik sağlayamaması, kesintilerini akut frekans hale Bu duruma sanayicilerimiz ve konutlarımız yani bu konutlarda yaşayan bizler senelerce katlanmak zorunda kaldık sayılı kanunun uygulanmaya konması ile, akıllı iş kojenerasyon verdiler. adamlarımız tesislerinde kendi elektriğini, üreterek sıkıntılara kurdukları son 16

17 ÜLKEMİZDE KOJENERASYONUN Sonra da değerlendirmeyi GELİŞMESİ derneğimizin öğrendiler. katkıları Biz ile egzos buna kaymaklı ısısını baklava diyoruz. Elektrik üretimi sistemin baklavası, ısı veya soğutma enerjisi üretimi (trijenerasyon) ise kaymağı. İşte kaymaklı baklava kadar tatlı tl yani karlı tesisler sayesinde başta tekstil til olmak üzere, kağıt,seramik, kimya ve çimento sektörleri çok büyük rekabet üstünlüğü kazandılar ve büyüdüler. Grafik-7, Grafik-8, Grafik-9 da kojenerasyonla birlikte fabrikaların sektörel bazda gelişme oranlarını görüyoruz. büyüyen 17

18 ÜLKEMİZDE KOJENERASYONUN GELİŞMESİ TEKSTİL 13% KAĞIT SERAMİK 13% 41% GIDA 8% AĞAÇ 25% Grafik 7-Türkiye de Kojenerasyonun Sektörlere Göre Dağılımı 18

19 KOJENERASYONUN GELİŞMESİ 10% 4% 11% Seramik Kimya 3% 10% Isıtma 4% Gıda Endüstriyel Binalar 13% Kağıt 26% Baskı - Matbaa 3% 16% Atık Arıtma Tekstil Grafik 8- Avrupa da Kojenerasyonun Sektörlere Göre Dağılımı 19

20 ÜLKEMİZDE KOJENERASYONUN GELİŞMESİ Bu grafiklerden görüyoruz ki, kojenerasyon tesisleri sadece elektrik sıkıntılarına çare olmakla kalmamış, ısının değerlendirilmesi ile, kazanılan rekabet üstünlüğüyle bazı sektörlerin çok hızlı büyümesini de sağlamıştır. Kazanılan rekabet üstünlüğünün önemini ve ağırlığını göstermek amacıyla, bazı sanayi dallarında kojenerasyon teknolojisi sayesinde kazanılan enerji tasarrufunun yüzdelerini veriyoruz. 20

21 ÜLKEMİZDE KOJENERASYONUN GELİŞMESİ Gıda Sanayii %20 Dokuma, Giyim Eşyası ve Deri Sanayii %25 Kağıt, Kağıt Ürünleri ve Basım Sanayii %20 Kimya-Petrol, Kauçuk ve Petrol Ürünleri Sanayii %25 Taş ve Toprağa Dayalı Sanayi %20 Demir-Çelik Metal Ana Sanayii % 35 Demir-Çelik Dışı Metal Ana Sanayii % 35 Metal Eşya ve Makine -Teçhizat Sanayii % 10 Tablo 10 - Kojenerasyonla Sağlanan Enerji Tasarrufunun Sektörlere Göre Dağılımı 21

22 KOJENERASYON Üretim Şirketleri Otoprodüktör Şirketler 100% Kayıplar 90% Atık Isı 80% kullanımı 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Küçük Ölçekli OrtaÖlçekli Direk Kurutuculu Isı eşanjörlü Kombine Çevrim Kombine Çevrim Kojenerasyon Kojenerasuon santralleri Santralleri Sistemleri Sistemleri Elektrik Seramik, Tekstil, Kağıt, Deterjan, Ağaç, Kimya, Gıda Kağıt Sektörü Sektörü Sistem Verimlilikleri 22

23 NEDEN KOJENERASYON? Üretilen Elektrik İletim ve Dağıtım ğ kayıplarına uğramandan direk tüketilmesi, Elektrik üretilirken açığa çıkan ısı yüksek verimle üretimde direk olarak kullanımı, Kullanıcısına kesintisiz elektrik sağlayarak, üretim kayıplarının önlenmesi. İletim ve Dağıtım Sisteminde ilave yatırımları gereksiz kılması 23

24 NEDEN KOJENERASYON? Kısa montaj ve devreye alma süresi, Yüksek enerji tasarrufu Bakım kolaylığı ve Kısa bakım süresi (Yıl içinde sadece 6 gün), Yüksek availability (emre amadelik), %0 ile %100 yük arasında tüketimin ihtiyacına göre üretim Düşük eksoz gaz emisyonları,düşük sera gazı salınımı 24

25 NEDEN KOJENERASYON? Yan Hizmetler Dengeleme ve Yan Hizmetler Sabit Gerilim İdeal Elektrik Sabit Frekans Kojenerasyon Satın Alınabilir Fiyat Rekabete Dayalı Piyasa 25

26 NEDEN KOJENERASYON? Kojenerasyon, ısı ve elektriğin ayrı ayrı üretimine nazaran yüksek verimi ve CO2 salınımını azaltmasıyla bir temiz enerji teknolojisidir. Özellikle Kyoto Protokolüne imza konulmasıyla birlikte Kojenerasyon un önemi daha da artmaktadır. Grafikte, kojenerasyonun CO2 emisyonları açısından, diğer primer yakıt kullanan teknolojilere olan üstünlüğü gözükmektedir. Ayrıca 18 Nisan 2007 de çıkarılan 5627 no lu Enerji Verimliliği Kanunu üretimde ve tüketimde enerji tasarrufu teşvik ş etmektedir. Özellkle renovasyonla verimliliği artıran sanayi tesisleri ile elektrik üretim tesisleri ortaya koyacakları verimlilik artırıcı belgeleriyle yaptıkları masrafların %20 sini T.C. Hazinesinden almaktadırlar. 26

27 NEDEN KOJENERASYON? Sera Gazı Emisyonları 27

28 KOJENERASYON BUHAR ELDE ETME AMAÇLI KOJENERASYON TESİSİ Biyogaz By-pass bacası Gaz Kompresörü Atık ki Isı Buhar Kazanı Besi Suyu Eksoz Gazları Buhar Hava Filtreleri Gaz Türbini Alternatör TÜRBİN JENERATÖR SETİ 28

29 KOJENERASYON BUHAR VE SOĞUK Ğ SU ELDE ETME AMAÇLI KOJENERASYON TESİSİ Atık Isı Buhar Kazanı Besi Suyu TÜRBİN JENERATÖR SETİ Yakıt By-pass bacası Soğutma Kulesi Gaz Kompresörü Eksoz Gazları 50MW a kadar Buhar Isı Absorbsiyonlu Soğutucu Soğutulmuş Su (7-12 C) Soğutma Suyu Sirkülasyonu Alternatör Hava Filtreleri Gaz Türbini Üretime Buhar Sıcak Su 29

30 KOJENERASYON KURUTMA AMAÇLI KOJENERASYON TESİSLERİ [SERAMİK,, AĞAÇ(MDF-SUNTA) ve DETERJAN FABRİKALARI] TÜRBİN JENERATÖR SETİ By-pass bacası Yakıt Kanal Tipi i Brülör Gaz Kompresörü Eksoz Gazları Yakıt 50MW a kadar Hava Filtreleri Gaz Türbini Alternatör Kurutucu Sistem 30

31 KOJENERASYON By-pass Bacası Eksoz Gaz Kanalları Gaz Türbin paketi Black Start Sistem Güç Transformatörü Orta Gerilim Sistemi Inşaat İşleri 31

32 ELEKTRİK VE ISI PAZARI 1984 e kadar elektrik yatırımında da, işletmesinde ş de özel sektör yoktu. Türkiye Elektrik Kurumu, elektriği hem üretiyor, hem iletiyor hem de müşterilere dağıtıyordu. ğ d 1994 te TEK ikiye ayrıldı; Birincisi: TEAŞ, Türkiye Elektrik A.Ş. Ş (Üretim+İletim) İkincisi: TEDAŞ, Elektrik Dağıtım A.Ş. Bu ayrıma göre TEAŞ Ş tüm santrallerde ürettiği ğ elektriği yine kendi bünyesindeki yüksek gerilimli elektrik hatları ile, TEDAŞ ın dağıtım bölgelerine iletiyor ve orada elektriği ediyordu. d TEAŞ da bu elektriği orta ve alçak gerilim seviyelerine (34,5 KV ve 0,4 KV) indirip sanayi müşterilerine, ticarethanelere ve konutlara satıyordu 32

33 ELEKTRİK VE ISI PAZARI Otoprodüktör: Esas olarak kendi elektrik enerjisi ihtiyacını karşılamak üzere elektrik üretimi ile iştigal eden tüzel kişi, ş Otoprodüktör Grubu: Esas olarak ortaklarının elektrik enerjisi ihtiyacını karşılamak üzere elektrik enerjisi üretimi ile iştigal eden tüzel kişi, Üretim Şirketi: Otoprodüktörler, otoprodüktör grupları hariç olmak üzere, elektrik üretimi ve ürettiği ğ elektriğin satışı ile iştigal eden tüzel kişiyi temsil eder. 33

34 ELEKTRİK VE ISI PAZARI Bu dönemde Otoprodüktörler ve Otoprodüktör Grupları kendi elektriğini üretip, ihtiyaç fazlasını TEDAŞ a a, piyasa fiyatının %15 düşüğüne satıyorlardı. Bu elektriği TEDAŞ alıyordu. 21 Şubat 2001 de 4628 sayılı Elektrik Piyasası Yasası kabul edildi. Bu yasa elektrik piyasasında köklü yasal düzenlemeler getiriyordu. Bunların en önemlileri: 1. Elektrik ve Gaz Piyasalarının regüle edecek Elektrik Piyasası Düzenleme Kurumu (EPDK) oluşturuluyordu. 34

35 ELEKTRİK VE ISI PAZARI 2. TEAŞ 3 e ayrılıyordu. Elektrik Üretim A.Ş. (EUAŞ), Türkiye Elektrik İletim A.Ş. (TEİAŞ) ve Türkiye Elektrik Ticaret Taahhüt A.Ş. (TETAŞ) 35

36 ELEKTRİK VE ISI PAZARI Kamunun payı %20 ye düşünceye kadar EUAŞ a ait bütün termik ve hidrolik santraller özelleştirilecektir. Özelleştirmeyi, Başbakanlığa bağlı Özelleştirme İdaresi Başkanlığı yapacaktır. Özelleştirme süreci başlamış ve bazı santraller Özel Sektör tarafından satın alınmıştır ve işletilmektedir. Dağıtımdan sorumlu olan Kamu Şirketi TEDAŞ, yurdumuzda 21 bölgeye ayrıldı, bunlardan içinde bulunduğunuz SEDAŞ dahil her bir bölge ayrı bir şirket ve o bölgenin işleticisi oldu. Tesislerin mülkiyeti TEDAŞ ta kaldı. 36

37 ELEKTRİK VE ISI PAZARI EPDK, bu yasaya dayanarak çıkarttığı yüzlerce yönetmelik, tebliğ, karar ve yorumlarla Elektrik piyasasına önce işlerlik kazandırmıştır ve zaman zaman görülen aksaklıkları gidermiştir. Bu yönetmeliklerden en önemlileri Serbest Tüketici ve Dengeleme ve Mali Uzlaştırma Yönetmelikleridir. Serbest Tüketici Yönetmeliği ile, Özel Sektör elektrik üreticileri ile (Elektrik üretim şirketi ve otoprodüktörler) büyük ük sanayi tüketicileri il i karşılıklı kl görüşmelerle l kısa, orta ve uzun vadeli elektrik satış anlaşmaları imzalayabiliyorlar. Bu şekilde yüzlerce ikili anlaşma imzalanmıştır. 37

38 ELEKTRİK VE ISI PAZARI Gaz fiyatlarının 3 yıl içinde %120 artması, doğal gaz yakan Kojenerasyon Tesislerinde üretim maliyetlerini dayanılmaz boyutlara taşıdı ve ikili anlaşmalarla, tespit ettikleri fiyatlarla elektrik teslimini yerine getiremeyeceklerini belirterek, ikili anlaşmalardaki taahhütleri yerine getirmediler. Daha fazla zarar etmemek için kendi fabrikalarının ihtiyacı kadar elektrik ürettiler ve dışarıya da satmadılar. Bu durum elektrik arzında darlık yarattı. Elektrik kesintileri başladı. Bu tehlikeyi gören ETKB, 1 ağustos 2006 da DUY yani Dengeleme ve Mali Uzlaştırma Yönetmeliğini i uygulamaya koydu. Bu yönetmeliğe göre, TEDAŞ ın elektrik fiyatı (resmi) ne olursa olsun, piyasada açık varsa elektrik fiyatı yükseliyor ve yüksek maliyetle bile olsa elektrik üretimi bazı saatlerde pahalı alınabiliyordu. Olmayan elektrik en pahalı elektriktir. 38

39 ELEKTRİK VE ISI PAZARI Bu cazip fiyatlar, Otoprodüktörlerin tüm kapasitelerinin işletmeye alınmasını sağladı ve sistem rahatladı. Sistem şimdi böyle çalışıyor. Bir yanda TEDAŞ ın resmi satış fiyatı (sanayide yaklaşık 15,306 Kr/kwh kwh), diğer tarafta uygun saatlerde devreye giren ve ihtiyacı olan sanayicilere elektrik satan serbest piyasa. 39

40 KOJENERASYON YATIRIMLARI Geride bıraktığımız ğ Grafik-5 te, kojenerasyon yatırımlarının 2004 ten itibaren hız kestiğini ve iyice yavaşladığını görüyoruz. Kurulu Güç [MW] YILLAR 40

41 DOĞAL GAZ PİYASASI Yıllara göre baktığımızda talebin 2005 yılındaki %22.8 artış hızından, 2008 yılında %4.1 e düştüğü ş ğ görülmüştür. ş 2009 yılı içinde %3.1 lik bir daralmanın olduğu ğ tahmin edilmektedir. Bunun nedenleri arasında bilinçlendirme çalışmaları sonucu verimli kullanım, bina kalitesinin iyileşmesi, ısı yalıtımı ve küresel ısınma gibi etkenler yer almaktadır. Yıl Tüketim (Bcm) Artış (%) , ,3 %22, ,0 %13, ,4 %14, ,9 % 4, ,7 % - 3,1 41

42 DOĞAL GAZ PİYASASI 2007 yılında Türkiye Yunanistan gaz boru hattıyla Azerbaycan ın Avrupa ya gaz ihracatı ile birlikte, Türkiye, Hazar Bölgesi nden Avrupa ya bir enerji köprüsü olmaya başlamıştır. Avrupa ya gaz tedariki 3 boru hattı yoluyla gerçekleşmektedir: 1. Türkiye Yunanistan Italya Gaz Boru Hattı (Poseidon) 2. Rusya - Konstanze-Trieste Rusya (Gray Hattı) 3. Türkiye Bulgaristan-Romanya-Macaristan - Avustrya Gaz Boru Hattı (Nabucco). Temmuz ayında imzalanan Nabucco Projesi ile, ülkemiz, Hazar ve Ortadoğu gaz üreticilerinin Güneydoğu ve Orta Avrupa ya gaz ihracatının ve İran gazının transit bölge olarak sağlanmasına yönelik önemli bir rol üstlenmiştir. Hazar Bölgesi ve Ortadoğu nun yeni doğal gaz kaynaklarını iletmede önemli bir enerji köprüsü görerek, bu projede önemli bir statüye sahip olmuştur. Harita 1. Türkiye nin Petrol ve Doğal Gaz Boru Hatları Projeleri 42

43 KOJENERASYON YATIRIMLARI Tesis sahipleri alternatif yakıt arayışına girmiştir yılları arasında özellikle kömür fiyatları cazip seviyesini koruduğu için (ithal kömürü 70 $/ton) Türkiye de enerji arz açığının ithal kömür santralleri ile karşılanması yoluna gidilmiştir. Ancak son 4 ay içinde kömür fiyatları da %100 arttığı için yeniden kojenerasyon tesislerine i ve kombine çevrim doğalğ gaz santrallerine dönüş başlamıştır yılı içinde dünyada gaz bolluğuğ olduğuğ için fiyatlar m3 itibariyle 52 cent ten 33 cent e düşmüştür ve halen de bu fiyat yürürlüktedir. Bu nedenle, doğal gaz yakan kojenerasyon tesisleri ve kombine çevrim santralleri kurulumu artmıştır. Halen yaklaşık 6000MW lık doğal gaz santrali lisans almış ve kurulma aşamasına gelmiştir. Ayrıca 2 yıl önce çıkartılan Yenilenebilir Enerji Kaynakları Yasası, biogaz, biokütle, rüzgar ve hidrolik kaynakları teşvikler kapsamına alındığı için, enerji üretim yatırımları yeniden bu yöne dönmeye başlamıştır.yasa yeni hali ile beklenmektedir. 43

44 KOJENERASYON YATIRIMLARI Türkiye Kojenerasyon ve Temiz Enerji Teknolojileri Derneği, ülkemiz için altın yumurtlayan tavuk olarak gördüğü kojenerasyon yatırımlarını daha da çok teşvik etmek amacıyla Yüksek Verimli Kojenerasyon Yasası Tasarısını hazırlayarak Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığına sunmuştur. Bu tasarının kanunlaşması ile küçük ve büyük kapasiteli kojenerasyon tesislerine i çevrim verimlerine i göre prim verilecektir. 44

45 TEŞEKKÜRLER TÜRKİYE KOJENERASYON VE TEMİZ ENERJİ TEKNOLOJİLERİ DERNEĞİ 45