TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI DOĞAL GAZ & ENERJİ YÖNETİM. KONGRE ve SERGİSİ BİLDİRİLER KİTABI

Transkript

1 TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI DOĞAL GAZ & ENERJİ YÖNETİM KONGRE ve SERGİSİ BİLDİRİLER KİTABI GAZİANTEP EYLÜL 2001

2 TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASİ Sümer Sok. 36/1-A Uenıirtepc /ANKARA Tel : 0(312) ») Tav : e-posta: m mo&m mo.org.tr YAYIN NO : E / 2001 / 273 ISBN : Bu yapıtın yayın hakkı Makina Mühendisleri Odasına aittir. Kitabın hiçbir bölümü değiştirilemez. MMO'nun izni olmadan kitabın hiçbir bölümü elektronik, mekanik vb. yolllurkı kopya edilip kullanılamaz. Kaynak gösterilmek kaydı ile alıntı yapılabilir. Eylül 2001 /Gaziantep II

3 DOĞALGAZ & ENERJİ YÖNETİMİ KONGRE VE SERGİSİ TMMOB Makina Mühendisleri Odası Gaziantep Şubesi Gaziantep, Eylül 2001 DOĞALGAZ ENERJİ SANTRALLERİ VE SAKARYA İLİNDE KURULMAKTA OLAN SANTRALIN ÖZELLİKLERİ İsmail EKMEKÇİ, Unsal UYSAL, Mehmet ÇOBAN, Murat KAYA Sakarya Üniversitesi ÖZET Doğalgaz temiz bir yakıt olarak çeşitli büyüklükteki enerji santrallerinde, değişik tipteki termik makinalarda kullanılabilmektedir. Çevre kirliliği problemlerine karşı önerilmektedir. TEAŞ tarafından ülkemizin enerji ihtiyacı için planlanan bir dizi termik santralin bir kısmı da doğalgaz çalışan termik santral şeklinde ihale edilmiştir. Sakarya İlinde toplam 2310 MWe kurulu gücünde inşaatı devam eden doğalgazlı kombine çevrim termik santralı 2002 yılında devreye girecektir. Termik santrallardan, elektrik enerjisi üretiminin yanında, atık ısılarından da yararlanmak mümkündür. Bunun için çeşitli yöntemler önerilebilir. 1. GİRİŞ Endüstride ve günlük yaşam içersinde, enerji ihtiyacının karşılanmasında, elektrik enerjisinin önemi ortadadır. Bu yüzden, çeşitli enerji kaynaklardan, (hidrolik, termik, rüzgar, güneş enerjisi, nükleer, v.b.), dönüşüm yapmak suretiyle elektrik enerjisi üretilir ve kullanıma arz edilir. Ülkemizde de hidrolik ve termik enerji santrallarıyla elektrik enerjisi üretilmektedir. Şekil 1 ve Şekil 2. de Türkiye deki elektrik enerjisi üretimi için kurulu gücün yıllara göre değişimi görülmektedir [1]. Termik Santral Hidrolik Sancral [* Toplam _ Şekil 1. TEAŞ kurulu gücünün yılları arasındaki durumu. Şekil 2. Türkiye kurulu gücünün yılları arasındaki durumu 112

4 Ülkemizde, ağırlıklı olarak hidrolik enerji kaynaklarından ve termik enerji kaynaklarından elektrik üretilmektedir. Fosil yakıt kullanan termik santraller çoğunluktadır. Tablo 1. de Türkiye'de kurulu termik santraller listesi görülmektedir [2]. Termik elektrik santrallerinde yakıt olarak fosil yakıtlar kullanılmaktadır. Genellikle bunlar, yoğun partikül kirliliği yapmakta ve SO X ve NO X emisyonları ile çevreyi kirletmektedirler. Özellikle, düşük kalorili linyitlerin kullanıldığı santrallerde bu problemler olmaktadır. Doğalgazın ülkemize ulaşmasından sonra, termik santrallerde doğalgazm kullanımı alternatifi ortaya çıkmıştır. Doğal gaz enerji kaynağının diğer konvansiyonel enerji kaynaklarıyla genel olarak bir mukayesesi yapıldığında aşağıdaki gibi üstünlüklere sahip olduğu görülür: 1. Doğal gaz temiz bir yakıttır. 2. Petrol ürünleri ve kömürün tersine, kullanımı çevre kirliliğine çok az yol açar. Doğanın insanlar eliyle hızla yok edildiği hızla günümüzde, bu çok önemli bir üstünlüktür. 3. Doğal gaz kullanımı kolay ve kullanışlı olduğundan, hızla dünyada yaygınlaşmaktadır. 4. Doğal gaz yüksek verimle yakılabilir bir yakıttır, bu nedenle de ekonomiktir. 5. Doğal gazla duyarlı ısı ayarı yapmak olanaklıdır. Bu da sanayide büyük bir üstünlüktür. 6. Endüstriyel uygulamalarda, doğal gazm kullanımı yalnızca enerji tasarrufu sağlamakla kalmaz, verimliliği de arttırır, son ürünün kalitesini yükseltir, işletme ve bakım giderlerini en aza indirir. 7. Doğal gaz, diğer yakacaklarda olduğu gibi depolama ve yakıt hazırlama (kırma, öğütme, ön ısıtma, vb.) işlemleri gerektirmez. Dağıtım şebekesinden alındığı biçimiyle yakıcı sistemlerde kullanılır. Bu nedenle önemli teknik ve ekonomik üstünlükler sağlar. 8. Doğal gaz ile çalışan sistemler, işletmeye çok kısa bir sürede girebilirler. Böylece ani ısı taleplerini (pik talepleri) karşılamak oldukça kolaydır. 9. Doğal gaz ile çalışan aygıtların otomatik denetimi kolaydır. Güvenli bir denetim ve komuta sistemi kurmak mümkündür. Ülkemizde doğalgaz kullanımının geçmişi 1976 yılına kadar uzanmaktadır. Kısıtlı miktarda üretilebilen yerli doğalgazın Trakya bölgesinde bazı sanayi tesislerinde kullanılmaya başlanması ile bu yakıt da enerji kaynaklarımız arasına katılmıştır yılında BOTAŞ ile Sovyetler Birliği'nden doğalgaz alımına başlanmıştır. Ülkemize gelen ithal doğalgazın enerji tüketimimiz içindeki payı hızla yükselmeye başlamıştır ve 2000 yılına kadar yaklaşık 27 kat artarak yılda 513 milyon metreküpten 14.2 milyar metreküpe ulaşmıştır [3]. 113

5 Tablo 1. Türkiye'de kurulu termik santraller. TEAŞ TERMİK SANTRALLARI (1999 SONU) SIRA NO SANTRALIN ADI YAKIT CİNSİ BULUNDUĞU İL TOPLAM KURULU GÜÇ (MW) PROJE ÜRETİMİ (GWh) 1 Çatalağzı Taşkömürü Zonguldak TAŞKÖMÜRÜ TOPLAM Afşin-Elbistan Çayırhan Orhaneli Seyitömer Tunçbilek A Tunçbilek B Yatağan Kangal LİNYİT TOPLAMI Ambarlı Hopa FUEL - OIL TOPLAMI Aliağa GT+KÇ (CC) Diğer MOTORİN TOPLAMI Ambarlı KÇ (CC) Bursa DOĞAL GAZ TOPLAMI Linyit M II 11 t! II M 11 Fuel - Oil II Motorin Diesel Oil Doğal Gaz Doğal Gaz K.Maraş Ankara Bursa Kütahya Kütahya Kütahya Muğla Sivas istanbul Artvin İzmir İstanbul Bursa 16 Denizli Tabii Buhar Denizli JEOTERMAL TOPLAMI TERMİK TOPLAMI ,2 1350, Halen Rusya Fed. dan boru hattıyla, Cezayir ve Nijerya dan LNG olarak denizyoluyla doğalgaz alınmaktadır. Başka kaynaklarla yapılan anlaşmalarla da, yine Rusya Fed. dan Karadeniz denizaltı geçişle boru hattıyla, İran, Azerbaycan, Türkmenistan, Kazakistan ülkelerinden boru hattıyla doğal gaz alınacaktır. Türkiye, kısa zamanda, petrol ve doğal gaz boru hatları planlandığı şekilde gerçekleşerek bir enerji koridoru haline gelecektir. Şekil 3. de mevcut ve planlanan boru hatları haritası verilmiştir [3]. 114

6 2. DOĞALGAZLA ÇALIŞAN ENERJİ SANTRALLERİ Doğalgaz, temiz bir yakıt olarak, endüstriyel tesislerde ve evlerde kullanıldığı gibi, elektrik üretmek amacıyla da yaygın olarak kullanılmaktadır. Endüstriyel tesislerde ve bölgesel konut ısıtmalarında KOGEN tesisi olarak hem elektrik üretmek ve hem de atık ısısını kullanmak şeklindeki uygulamalarda da, fiyat ve temiz yakıt gibi avantajları nedeniyle doğalgaz kullanılmaktadır. Şekil 3. Mevcut ve planlanan doğalgaz ve petrol taşıma boru hatları Kombine Çevrimli Santraller Kombine çevrim santralinde, doğalgaz, birinci adımda gaz türbinlerinde yakılır ve elde edilen basınçlı gaz, gaz türbin kanatlarını çevirir ve mekanik enerji elde edilir. Bu mekanik enerji, türbine akuple jeneratör şaftını çevirmek suretiyle elektrik enerjisi üretilir. İkinci aşamada, türbinden çıkan sıcak eksoz gazları, bir eksoz kanalı ile, atık ısı değerlendirme kazanına gider. Atık ısı kazanızda bulunan soğuk su, sıcak eksoz gazı sayesinde, ısınır ve suyun buharlaşmasını sağlar. Sıcak ve basınçlı buhar atık ısı kazanından buhar türbinine yönlendirilir ve türbin kanatlarına çarparak, buhar türbin şaftını çevirir. Bu şekilde elde edilen mekanik enerji, buhar türbinine akuple jeneratörün şaftım çevirerek ilave elektrik enerjisi elde edilmesini sağlar. Şekil 4. de bir kombine çevrim santrale ait şema verilmiştir [4]. Böyle bir kombine çevrim santralinde toplam üretilen elektrik enerjisinin %36 sı buhar türbini tarafından ve gaz türbinleri tarafından da 2 x %32 kadarı üretilmektedir. Sıcak gazların ve eksozdan çıkan atık gazların kombine bir şekilde kullanılmasından dolayı, bu tip santrallere kombine çevrim santralları denmektedir. Buhar türbinininden çıkan çürük buhar yoğuşturucuda yoğuşturularak çevrim tamamlanır. 115

7 Egsoz Baca Yoğusturucu Atık Isı Kazanı Bu ıar T. Generator Hava Kc mp. Hava (îaz T. Generator Soğutma K. Seki K( mp. Gazi rik santıali şeması. Generator Doğalgaz 2.2. Kombine Çevrim Santrallerinin Üstünlükleri Kombine çevrim santrallerinin kurulmasına yaygın olarak 1980 li yıllarda geçildi ve yüksek sıcaklığa dayanıklı süper alaşımlı metallerle kaplama tekniklerinin geliştirilmesi ve soğutma sistemlerinin uygulamada başarı kazanmasıyla, gaz türbini çıkış güçleri, 1980 li yılların sonundan itibaren hızla arttı. Böylece, kombine çevrim santralleri aşağıda belirtilen üstünlükleri nedeniyle, baz yük santralleri olarak en çok tercih edilen santraller durumuna gelmiştir. Bunlar: 1. Kombine çevrim santrallerinde %55 civarındaki yüksek verim değerleri garanti edilebilmektedir. 2. Yüksek verim nedeniyle üretilen birim değer elektirk enerjisine karşılık, CO 2 emisyonu çok daha düşük olmaktadır. Doğalgaz yakıtı kullanıldığından katı madde emisyonu yoktur. NO X emisyonu her türlü limit değerin altında çok düşük konsantrasyonlarda tutulabilmektedir. SO X emisyonu ise, doğal gaza bağlı olarak sıfır veya ihmal edilebilecek kadar düşük konsantrasyonlardadır. Bu nedenlerle fosil yakıtlı santraller içersinde, kombine çevrim doğal gaz santralleri, çevreyle en uyumlu santraller olarak kabul edilmektedir. 3. Yatırım maliyeti, diğer enerji üretim tesislerine göre çok daha düşük olmaktadır. 4. İnşaat süresi kısadır. 5. Su ihtiyacı düşüktür. 6. İşletme ve bakımı kolay ve diğer enerji üretim tesislerine göre daha ucuzdur. 7. İşletme esnekliği yüksektir. 116

8 3. SAKARYA İLİNE KURULMAKTA OLAN SANTRALIN ÖZELLİKLERİ TEAŞ tarafından, ülkemizin enerji ihtiyacı için bir dizi elektrik santrali planlanmıştır. Bunlardan termik enerji santrali olarak iki tanesi, Sakarya İli Merkez Adapazarı Şehrimizin 10 km kuzeyine, doğal gaz kombine çevrim enerji santrali şeklinde kurulması ihale edilmiştir. Bu santraller, InterGen(ABD-Bechtel+Shell)-ENKA konsorsiyum olarak, yap-işlet-devret modeliyle (20 yıl süreli) santral yapılacaktır. Bu bölgeye ( Adapazarı isimli 777 MW + Gebze isimli 1554 MW=) 2331 MW kurulu gücünde, iki adet santral iki yıl içersinde inşa edilecek, ve muhtemelen 2002 yılında devreye girecektir. TEAŞ tarafından sözleşmeler yapılmıştır. İnşaatları devam etmektedir. Başlangıçta, Gebze isimli santral, Kocaeli İli Gebze ilçesinde yapılacaktı. Sonradan yer değişikliği ile, her iki santral Sakarya İlinde, Adapazarı nda kurulmaktadır. Aynı konsorsiyum, İzmir dede 1523 MWe gücünde başka bir doğalgazlı kombine çevrim santrali yapmaktadır. Santrallere ait temel bilgiler Tablo 2. de verilmiştir [4]. Tablo 2. Santrallere ait temel bilgiler ADAPAZARI GEBZE İZMİR TOPLAM Kurulu Güç(MW-net) Yıllık Üretim (Milyar kwh-net) Sözleşme Yürürlük Tarihi Ekim 1998 Ekim 1998 Ekim 1998 Ticari işletme Sözleşme Hedef Ekim 2002 Mayıs 2002 Ekim 2002 Haziran2002 Ekim 2002 Ekim 2002 Ortalama Satış Fiyatı(cent/kWh) Bu elektrik santralleri, doğal gaz yakıtlı kombine çevrim santralleridir. Üretilen elektrik enerjisi, havai hatlar vasıtasıyla, TEAŞ a, enterkonnekte şebekeye verilecekti!. 3<üitrallerdeki ana ekipmanlar ve üreticileri listesi Tablo 3. de verilmiştir. Tablo 3. Santrallerdeki Ana Ekipman Ve Üreticileri Gaz Türbinleri Buhar Türbinleri Atik Isı Kazanları Kapalı Soğutma Sistemi Salt Sahası Trafolar General Electric (USA) (270 MW) ABB (Almanya) (280 MW) CMI (Belçika) EGI (Macaristan) SIEMENS (Türkiye-Almanya) GEC ALSTOM (Türkiye) 117

9 3.1. Santrallere Ait Karşılaştırmalı Veriler a) Termik Kurulu Güç [2,4] Türkiye Termik Kurulu Gücü 8131 MW Sakarya Kurulacak T.Santral Gücü 2331 MW DTop.T.(MW) %78 B Sakarya (MW) j Şekil 1. Termik kurulu güç karşılaştırması. b) Hidrolik Santraller üretim bazında Tablo 4. Bazı hidrolik santrallerin yıllık üretim miktarları ve kurulu güçleri. Üretim Kurulu Güç HİDROLİK SANTRAL ADI (milyar KWh) (MW) Atatürk HES Keban HES Karakaya HES Oymapınar HES Hasan Uğurlu HES Gökçekaya HES Altınkaya HES Diğerleri TOPLAM Sakarya üretilecek olan 19 milyar KWh 2331 MW 3.2. Atık Isıdan Yararlanma Yolları Şehrimiz yakınına kurulacak olan, doğal gaz çevrim santrallerinin, toplam kurulu gücü 2310 MW ve verimi %55 kabul edildiğinde, yaklaşık 1040 M W mertebesinde bir atık ısı olacağı ortaya çıkmaktadır. Bu atık ısının bir kısmı aşağıdaki gibi değerlendirilebilir: 1. Santral bölgesi yakına, yapılması düşünülen toplu konutların ısıtılması, kondenser atık ısısından ısı pompası yoluyla karşılanabilir. 118

10 2. Adapazarı şehiri için yoğun konutların bulunduğu yerlere, konut ısıtması ve sıcak su sağlanması için tesisat çekilebilir. 3. Kurutma, pişirme gibi ameliyelerle önemli miktarda ısı enerjisine ihtiyaç duyan sanayi tesisleri, örneğin, ağaç kurutma, sunta ve kontraplak fabrikaları, sebze kurutma, meyve kurutma, mısır kurutma fabrikası, nişasta fabrikası, tekstil kumaş fabrikası, tuğla ve seramik fabrikaları gibi, tesisler, santral bölgesi civarına kuralabilir, bunların ısı enerji ihtiyaçları, atık ısıdan sağlanabilir. 4. Santral bölgesi civarında kurulacak ziraat seralarının ısıtılması, atık ısılarla yapılabilir. 5. Adapazarı bölgesinde, meyvecilik konusuda çok gelişmiştir. İlimizde, ürünleri saklama ve muhafaza etmek için çok sayıda soğuk hava deposu vardır, ve ziraatçilerimiz için, yüksek elektrik enerjisi maliyetleri sebebiyle, soğuk muhafaza maliyetleri ağır gelmektedir. Santral yakınlarına, büyük kapasiteli ve absorpsiyonlu soğutma çevrimiyle çalışan soğuk hava deposu kurularak, buranın enerji ihtiyacı atık ısılarla karşılanabilir. 4. SONUÇ Ülkemizde termik elektrik santrallerinde kullanılan katı yakıtların ve petrol yakıtlarının çevreye verdiği emisyonlar önemli bir kirleticidir. Doğalgaz temiz bir yakıt olduğundan çevreye zarar vermemektedir. Kombine çevrim santrallerinin verimleri %55 civarında olup oldukça yüksektir. TEAŞ in yeni termik santralleri doğalgazlı ve kombine çevrim santralı olarak planlaması uygundur. Diğer alternatif enerji kaynakları devreye alınıncaya kadar, doğalgazla elektrik üretilmesi en uygun çözüm olmaktadır. KAYNAKLAR [1] Enerji Bakanlığı web sitesi, [2] TEAŞ web sitesi, [3] BOTAŞ web sitesi, [4] Enka Teknik Bülteni, Enka Şantiyesi, Haziran 2001, Adapazarı. [5] "1998 Enerji İstatistikleri" Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi Türkiye 8.Enerji Kongresi, 8-12 Mayıs 2000, Ankara. 119