Kojenerasyon Teknolojileri Yavuz Aydın, Yağmur Bozkurt İTÜ

Transkript

1 Kojenerasyon Teknolojileri Yavuz Aydın, Yağmur Bozkurt İTÜ

2 Kombine Çevrim Santraller Temel amaç elektrik üretimidir En son teknolojilerle ulaşılan çevrim verimi %62 civarındadır yıllık dönemde bu rakamın en fazla %65-66 olabileceği beklenmektedir

3 Kojenerasyon Nedir? Enerjiyi daha verimli kullanmak amacıyla elektrik ve ısı enerjisinin birlikte üretilmesini sağlayan teknolojidir. Birleşik ısı ve güç sistemleri (Combined Heat and Power, CHP) olarak da isimlendirilir.

4 Kojenerasyon (Birleşik Isı ve Güç) Santrali Factory, Housing, Hospital

5 Trijenerasyon Trijenerasyon sistemleri de kojenerasyon sistemleriyle aynı aşamalardan oluşmakta olup ek olarak soğutma fonksiyonu da eklenir. Absorpsiyonlu Chillerin çalışma prensibi; Buharlaşma-Yoğuşma döngüsüne dayanmaktadır. Elektrikli chillerlerde soğutucu akışkanın sıkıştırılması mekanik kompresörle yapılırken, Absorpsiyonlu Chillerde bu işlem bir ısı kaynağından sağlanan enerjiyle gerçekleştirilmektedir. Absorption Chillerde soğutucu akışkan olarak Lityum Bromür çözeltisi kullanılır. Isıtma Elektrik Soğutma

6 Kojenerasyon ve Trijenerasyon Çalışma Prensibi

7 Kojenerasyon Uygulama Alanları Hastaneler Oteller Alışveriş Merkezleri İş Yerleri ve Ofisler Seralar Havaalanları Demir- Çelik Gıda Kimya - Petrol Çimento ve Cam Seramik Tekstil Kağıt ve Kağıt Ürünleri Siteler Kojenerasyon sistemlerinin dizaynında en yüksek verimliliği elde etmek için temel veri olarak ısı ihtiyacı göz önüne alınır.

8 Bölgesel Isıtma Bölgesel ısıtma, bir çok binanın bir elektrik veya kojenerasyon santralinden veya başka bir ısı kaynağından (jeotermal veya endüstriyel atık su) ısıtılması ve sıcak su ihtiyacının karşılanmasıdır. Kullanım oranını etkileyen en önemli etkenler: Hava kalitesinin korunması ve Çevresel sınırlamalar Şehrin yerleşiminin bölge ısıtma için (borulama) uygunluğu Tüketim noktalarının (Evler, fabrikalar gibi) bir birlerine yakın olması Alternatif enerji kaynaklarına ulaşım imkanları Yasal mevzuat Şehir/bölge gelişim planları Ekonomik avantajlar

9 Kojenerasyonun Avantajları Kojenerasyon sistemleri enerji maliyetlerini ciddi oranda azaltmaktadır. Basit çevrim sitemlere oranla aynı miktarda yakıtla daha fazla enerji elde edilmektedir. Enerji verimliliği basit çevrim sistemlerine kıyasla; %35 seviyelerinden %90 seviyelerine çıkmaktadır. Basit çevrim sistemlerine kıyasla sera gazı salınımını %40 a kadar oranında azaltmaktadır. İletim ve dağıtım kayıplarını önlemektedir

10

11 Kullanılan Yakıt Türleri Vegetable Oil Bioethanol Heating Oil Natural Gas Coal Biomass Biogas Municipal Waste Pet Coke

12 Biyokütle Nedir? Yaşayan ve yakınlarda yaşayan tüm organizmalar, hayvansal / bitki atıkları, endüstriyel ve belediye atıkları biyokütledir. Biyokütle direkt olarak yakılabilir veya yakıt olarak yakılan sıvı biyoyakıtlara ve biyogazlara dönüştürülebilir.

13

14 Biyokimyasal Dönüşüm Etanol Üretimi Bitki maddesi - hemiselüloz, selüloz, lignin Ön İşlem (Pretreatment) Hidroliz (C6H10O5)n + n H2O nişasta Fermantasyon nc6h12o6 glikoz C6H12O6 glikoz 2 C2H5OH + 2 CO2 etanol

15 Biyo-kimyasal Dönüşüm Biyogaz/ Metan Üretimi Biyogaz, organik maddelerin anaerobik fermentasyonu sonucu oluşur. Giriş materyalinin hazırlanması Hidroliz, fermantasyon Biyogazın kojenerasyon / kombine ısı ve güç ile yenilenebilir elektriğe dönüştürülmesi ve faydalı ısı Sindirim sonrası işlemler

16 Termo-kimyasal Dönüşüm Biyokütle Hava Hava Havasız Sıvılaştırma Gazlaştırma Piroliz

17 Gazlaştırma Biyokütlenin gazlaştırılması; katı yakıtların ısıl çevirim teknolojisiyle yanabilen bir gaza dönüştürülmesi işlemidir. Sınırlandırılmış oksijen, hava, buhar veya bunların kombinasyonları reaksiyonu başlatmaktadır. Üretilen gaz karbonmonoksit, karbondioksit, hidrojen, metan, su ve azot'un yanısıra kömür parçacıkları, kül ve katran gibi artıkları da içermektedir. Üretilen gaz temizlendikten sonra kazanlarda, motorlarda, türbinlerde ısı ve güç üretilmek üzere kullanılmaktadır. Gazlaştırma 4 kısma ayrılır; oksidasyon, piroliz, karbonlaştırma, gazlaştırma

18 Piroliz Piroliz, oksijen yokluğunda oluşan biyokütlenin termal ayrışımıdır. Hem yanma hem de gazlaştırma işlemlerinin öncüsüdür Yavaş piroliz veya Hızlı piroliz olarak ikiye ayrılır. Hızlı piroliz % 60 biyoyağ verir. Buna ek olarak,% 20 biyolojik kömür ve% 20 syngas verir. Pirolizinin ürünleri, biyolojik kömür, biyoyağ ve metan, hidrojen, karbon monoksit ve karbon dioksit gibi gazları içerir.

19 Biyodizel Biyodizel, kanola, ayçiçek, soya, aspir gibi yağlı tohum bitkilerinden elde edilen bitkisel yağların veya hayvansal yağların bir katalizör eşliğinde kısa zincirli bir alkol ile (metanol veya etanol) reaksiyonu sonucunda açığa çıkan ve yakıt olarak kullanılan bir üründür. Transesterifikasyon

20 Biyodizelin Özellikleri Biyodizel dizel ile karşılaştırıldığında daha yüksek anma noktasına ve daha yüksek setan sayısına sahiptir. Çevre dostudur Petrol ile karıştırılabilir. Alevlenme noktası yüksektir.