Depo Gazından Enerji Üretimi. Alpaslan KİRİŞ İşletmeler ve Atık Lojistik Müdürü İSTAÇ A.Ş.

Transkript

1 Depo Gazından Enerji Üretimi Alpaslan KİRİŞ İşletmeler ve Atık Lojistik Müdürü İSTAÇ A.Ş.

2 İÇERİK LFG Nedir? LFG Oluşum Mekanizması ve Teknik Bilgiler İSTANBUL Uygulamaları Sonuç

3 LFG Nedir? Depo Gazı (Landfill Gas, LFG) katı atıkların içeriğindeki organik maddelerin havasız şartlarda ayrışması sonucu oluşa ürüne verilen addır. LFG yaklaşık %50 CH 4, % 45 CO 2, %4 N 2, %1 O 2 ve iz miktarda inorganik diğer bileşiklerden oluşur. CO 2 44% N 2 4% O 2 ; 1% Other Gases; 1% CH 4 52%

4 Tipik LFG İçeriği Bileşen Kimyasal Formül Hacimsel% Metan CH Karbondioksit CO Su Buharı - 0,01 Parafin Hidrokarbonlar - 0,1 Aromatik Hidrokarbonlar - 0,2 Hidrojen H 2 0,1 Hidrojen Sülfür H 2 S 0,01 Karbonmonoksit CO 2 0,1 İz Bileşenler - 0,5

5 PARLAMA ARALIĞI Metan, renksiz, kokusuz ve havadan hafif alev alabilir bir gazdır. LFG de içeriğindeki gaz oranlarına bağlı olarak havadan hafif veya ağır olabilmektedir. Havada hacimsel olarak % 5 ila %15 arasında patlayıcıdır. LFG kapalı ortamlarda oksijen ile karşılaştığında patlama tehlikesine sahiptir.

6 LFG Oluşum Mekanizması Aerobik Faz Bu safhanın karakteristik özelliği atıkların depolandığı sırada atmosferden gelen O 2 in varlığıdır. Aerobik bakteriler oksijen tükenene kadar yaşarlar, ve bu prosesin ürünü karbondioksiti ve su buharını oluştururlar. Süre birkaç hafta veya saatler ile ifade edilebilir.

7 LFG Oluşum Mekanizması Asit Fazı Aerobik fazda üretilen bileşiklerden organik asitlerin oluşmaya başlamasıyla daha belirgin miktarlarda CO 2 üretilmeye baslar ve anaerobik ayrışma safhası başlamış olur. Depolama sahası bu fazda yüksek oranda asidiktir. Asitler nemle birlikte besinleri eritir Süre 1 ila 6 Ay

8 LFG Oluşum Mekanizması Başlangıç Metanojenik Faz Anaerobik bakterilerin bir kısmı bu fazda organik asitleri tüketir. Bu fazda saha daha nötr bir ortama kavuşur ve metan üreten bakteriler kendilerini oluşturmaya başlar. CO 2 ve N 2 miktarlarında azalma görülürken H 2 tamamen tükenir. Süre 3 ay ila 3 yıl arası

9 LFG Oluşum Mekanizması Stabil Metanojenik Faz LFG üretimi stabil hale geldiğinde Ayrışma başlar. Bu fazda LFG %45-60 arası CH 4, %40-60 arasında CO 2 ve %2-9 arası diğer gazlar bulunur. Bu üretim 20 yıl sürebilir. Süre 1 ila 40 yıl

10 LFG oluşumunu Etkileyen Faktörler LFG Oluşumu Atık Karakterizasyonu Atık Yoğunluğu Besinler Sıcaklık Nem ph Atmosferik Şartlar Atık Yaşı Depolamanın Kalitesi

11 Düzenli Depamala Sahasının İşletilmesi Nebati Toprak Katı Atık Toplama borusu Bitki Örtüsü Sıkıştırılmış kil Dere çakılı Geotekstil Geomebran Sıkıştırılmış kil Uygun topografya ve oturum Geçirimsiz zeminin teşkili (Kil,Geomembran,Geotekstil) Kontrollü Direnaj altyapısı LFG toplama sistemi Nihai Üst Örtü

12 LFG Üretim Eğrisi Maksimum Üretim Yükseliş Periyodu Düşüş Periyodu Atık Depolama Periyodu Enerji Üretimi için Uygun Dönem 0

13 Gaz Toplama Sistemi Tipik LFG toplama sistemi aşağıdaki üç ana bileşenden oluşur. Yatay veya dikey gaz toplama kuyuları Kondens ayırma ve gaz arıtma sistemleri Blower Bunlara ek olarak bir çok LFG enerji geri kazanım tesislerinde fazla gazın yakılması veya duruş zamanlarında kullanılmak üzere Flare ünitesine sahiptir.

14 Proses Akış Şeması

15 Ana Hat Bağlantı Şekilleri Ana Hatlar 3 farklı yöntem ile tasarlanabilir. Ring Hatlı Sistem Dal-Budak Hatlı Sistem Kaskat Hatlı Sistem

16 Borulama Dizayn Hedefleri Oluşan tüm LFG'yi yüksek verim ile toplamak ve gazın dışarıya kaçmasını önlemek için her bir gaz toplama kuyusuna yeterli vakum ve akış oluşturulması Gazı ana hat ile blower ve flare a iletilmesi Yukarıdaki iki hedefi mümkün olan en düşük maliyet ve işletme şartları ile gerçekleştirilmesi Gaz toplama sistemindeki basınç kayıpları, sürtünme kaybı ve dinamik kayıpların toplamıdır. Sistemin mümkün olduğunca sadeleştirilmesi hedeflenmelidir. Sürtünme Kaybı, gaz, boru hattı boyunca akarken gerçekleşir. Dinamik kayıplar; akış yönü değiştiriciler (dirsekler) boru konstrüksiyonları, vanalar, filtreler, ve diğer ekipmanlar

17 Kuyu Yerleşimlerinin Tayin Edilmesi Gaz toplama kuyuları arasındaki boşluk, dolum alanının derinliğine, blowerın uyguladığı basıncın büyüklüğüne, atık türüne, sıkıştırma derecesine, nem içeriğine bağlıdır. LFG Kuyu aralığı, birbirlerinin etki yarıçaplarına göre yerleştirilmelidir

18 Dikey ve Yatay Kuyular Toplama sistemleri dikey kuyu veya yatay hendek şeklinde yapılandırılabilir. Bazı toplama sistemlerinde, dikey ve yatay kuyulardan oluşan kombinasyon kullanmaktadır. Her iki türden iyi tasarlanmış sistemler, LFG toplamada kullanılabilir. Seçilen tasarım, bölgeye özgü koşullara ve LFG toplama sisteminin kurulumunun zamanlamasına bağlıdır.

19 Yatay Gaz Toplama Kuyuları

20 Yoğuşma Suyunun Sistemden Uzaklaştırılması Depolama alanındaki sıcak gaz toplama sisteminde dolaşırken soğuyunca yoğunlaşma oluşur. Yoğuşma suyu, su tutucular ile giderilmemişse, toplama sistemini bloke edebilir ve enerji geri kazanım sürecini etkileyebilir. Ayrıca gaz toplama hatlarında S yapılmamasına özellikle dikkat edilmelidir.

21 Yoğuşma Suyunun Sistemden Uzaklaştırılması Kondensin boru hattından çıkarılması, kondens tankları (Su tutucular) veya Knock Out sistemleri boru hatlarının en düşük kotta olan noktalarında kullanılmalıdır.

22 Saha Operasyonları Aşağıdaki parametreler izlenmelidir. Vakum Fark Basıncı Sıcaklık LFG Konsantrasyonları CH 4, 0 2, CO 2 Valf Pozisyonu Su Yüksekliği N2 / O2 ratio ~ 4 > 4 < 4 Normal O2 Tüketimi gerçekleşmekte İmkansız Havadaki Azot ve Oksijen oranı 3,76 yani ~4 tür. Eğer herhangi bir gaz kuyusunda bu oran 4 ten büyük ise sahanın içerisine oksijen giriyor ve bu oksijen sistemde tüketiliyor demektir. Dolayısıyla bu kuyuda vakumun azaltılması gerekmektedir.

23 Dikey Kuyularda Su Yüksekliği Sızıntı suyu seviyesi, Dikey gaz toplama kuyusunun verimliliğini etkiler. Yüksek sızıntı suyu seviyesi verimliliği düşürecektir. Depolama alanındaki sızıntı suyu, yüksek sızıntı suyuna sahip dikey gaz kuyularına yerleştirilmiş özel pnömatik pompalarla çekilir ve mevcut sızıntı suyu havuzu veya sızıntı suyu arındırma tesisine iletilir.

24 Blower Ünitesi Gazın toplama kuyulardan çevre hattına çekilmesi ve gazın akışı sırasıda vakum üretmek amacıyla blowerlar kullanılmaktadır. Gerekli blowerın boyutu, türü ve sayısı gaz akış hızına ve proseslere olan mesafeye bağlıdır.

25 Soğutma Ünitesi(Chiller) Neme doygun gaz içten yanmalı gaz motorları için uygun değildir. 2 o C'ye kadar soğutulan gazda, nemin % 95 i uzaklaştırılır. Ayrıca yoğuşan su ile H 2 S ve Uçucu organic bileşiklerin uzaklaştırılmasına yardımcı olur.

26 Flare ve Gaz Balonları Çeşitli sebeplerden dolayı elektrik üretilemediğinde sahaya vakum uygulamaya devam etmek ve sahanın pozitif basınca geçmesini engellemek amacıyla mutlaka uygun kapasitede yakma bacası teçhiz edilmelidir. Gaz yakma bacalarına benzer şekilde elektrik üretilememesi durumunda gaz balonlarında sahadan gelen gaz depolanabilir. Öncelikli amaç sahaya devamlı olarak sabit vakum uygulanmasıdır.

27 LFG nin Enerji Potansiyeli Elektrik Üretimi Depolama Sahası 1MTon/Yıl LFG 500m3/h 1MW (8000 MWh/yıl) 5000 Hanenin Elektrik İhtiyacı 1 ton atıktan ömrü boyunca m 3 LFG üretilir. Doğal gazın sahip olduğu enerjinin %50 sine sahip

28 İçten Yanmalı Gaz Motorlarında Enerji Üretimi Gaz Motorları 8-16 veya 20 silindirli olabilir ve 4 zamanlı motor prensibine göre çalışır. Alternatörün tipine göre çıkışında 400 V gerilim üretilir.

29 İçten Yanmalı Gaz Motorları Dünya daki çöp gazından elektrik üretim projelerinin toplamının %70 inde içten yanmalı motorlar kullanılırlar. Bu motorların bu kadar genel olarak kullanılmasının nedeni diğer tiplere oranla uygun fiyatlarda, daha yüksek verimli (~%41) ve boyut olarak daha uygun olmalarından kaynaklanmaktadır.

30 LFG nin Sera Etkisi Metanın diğer gazlarla karşılaştırması GHG. IEA, 2008 Metan atmosferdeki en önemli ikinci sera gazıdır.

31 LFG nin Sera Etkisi Metan doğal gazın birincil bileşiği olan hidrokarbondur. Aynı zamanda kuvvetli bir sera gazı olarak küresel ısınma potansiyeli karbondioksite oranla 28 kat daha fazladır. Metan kaynaklarında yapılacak azaltımların olumlu etkisinin çok kısa sürede görülebileceğinden iklim değişikliği ile mücadele kapsamında metan yakalama projeleri önemli fırsatlardır.

32 Karbon Azaltımı Etkisi Gönüllü Karbon Piyasası Bu piyasalar Kyoto Protokolü yükümlülüklerine uyum sağlanması için oluşturulmuştu, Paris Anlaşması ile önemi daha da artmıştır yılında 129 M değerinde 39,2 MtCO 2 e a karşılık gelen karbon ofset gönüllü piyasalarda işlem görmüştür. Türkiye de 2015 yılında oluşan 2.6 MtCO 2 e dünya çapında satılmıştır (Ecostar) yılında İstanbul Katı Atık Sahalarında; Odayeri ve Kömürcüoda LFG projeleri ile 1.5 MtCO 2 e Karbon ofset kredisi elde edilmiştir (Gold Standard).

33 LFG Enerji Üretim Projeleri Seymen Odayeri 45,2 MW Kömürcüoda 19,8 MW 2018 yılında hayata geçirilecek Proje Ömrü boyunca 70MW pik değere ulaşacak.

34 Odayeri Projesi Saha Özellikleri Döküm 1995 yılında başladı 154 Hektar Alan 64,5 Milyon Ton Atık depolandı Gerçekleşen 456 Gaz Kuyusu 100 Hektar Alan m 3 /h LFG 32 adet herbiri 1,4 MW lık Gaz Motoru 45.2 MW Kapasite Projelendirilmiş 380 Gaz Kuyusu 50 Hektar Alan m 3 /h LFG

35 Kömürcüoda Projesi Saha Özellikleri Döküm 1995 yılında başladı 181 Hektar alan 32,2 Milyon Ton Atık Gerçekleştirilen 350 Gaz Kuyusu 59 Hektar alan 8300 m3/h LFG 14 adet herbiri 1,4 MW lık Gaz Motoru 19,8 MW Kapasite Projelendirilmiş 95 Gaz Kuyusu 16 Hektar Alan 3600 m3/h LFG

36 Seymen Projesi Saha Özellikleri Döküm 2015 yılında başladı 259 Hektar Alan Ton Atık Projelendirilmiş 95 Gaz Kuyusu 16 Hektar Alan 3600 m3/h LFG Proje Ömrü Boyunca Hedef m3/h LFG

37 Çevre Dostu Enerji Üretimi İBB, Çevre Dostu Enerji retimi sloganıyla İstanbul da Avrupa ve Dünyanın en büyük, Çöp Gazından Elektrik Enerjisi Üretimi projelerini gerçekleştirmiştir. Hali hazırda İstanbul da 54 MW olan kurulu (Odayeri ve Kömürcüoda projelerinin toplamı) kapasitemiz dünyada çöp gazından enerji üretim projeleri içinde 1. sıraya yerleşmiştir.* * Tek bir Tesis olarak en büyük çöp gazından enerji üretim projesi 50 MW kurulu kapasite ile Sudokwon (Güney Kore) tesisidir.

38 Sonuç Doğrudan Sera Gazı Azaltımı; Dolaylı Sera Gazı Azaltımı; Diğer Çevre Faydalar; Ekonomik Faydası;

39 Teşekkürler