Elektrik Enerjisi Üretimi Dr. Öğr. Üyesi Emrah ÇETİN
Kojenerasyon - Trijenerasyon
Kojenerasyon kısaca, enerjinin hem elektrik hem de ısı formlarında aynı sistemden üretilmesidir ve iki enerji formunun da tek tek kendi başlarına ayrı yerlerde üretilmesinden daha ekonomiktir. Sadece elektrik üreten bir gaz türbini ya da motor kullandığı enerjinin yaklaşık %30 kadarını elektriğe çevirebilir. Bu sistemin kojenerasyon şeklinde kullanılması halinde sistemden dışarıya atılacak olan ısı enerjisinin büyük bir bölümü de kullanılabilir enerjiye dönüştürülerek toplam enerji girişinin % 70-90 arasında değerlendirilmesi sağlanabilir. Ek olarak kojenerasyon santrallerinde üretilen elektrik enerjisi yerel kullanım amaçlı olduğu için iletim ve dağıtım kayıpları gözardı edilir ve santral veriminde % 15-40 artış sağlanmış olur. Bu tekniğe birleşik ısıgüç sistemleri ya da kojenerasyon denir.
Kojenerasyon ve klasik sistemler arasındaki verimlilik farkını, hem atık ısının kullanılabilir enerjiye dönüştürülmesi hem de kojenerasyon sistemlerinde enerji üretiminin, tüketim yerinin yakınlarında olmasından dolayı kayıpların minimum seviyelerde olması gösterilebilir. Hem sanayide hem de konut ısıtması için gerekli olan elektrik enerjisi ve ısıl enerjisinin, aynı kaynaktan karşılanması ile yapılacak olan enerji tasarrufu çevre kirliliğini ve dışa bağımlılığımızı azaltacaktır. Bundan dolayıdır ki; elektrik ve ısı enerjisinin aynı kaynaktan karşılanması olan kojenerasyon yöntemi gereklidir.
Kojenerasyon Sisteminin Çalışma Prensibi Nedir? Santraldeki işlemler sırasıyla şu şekilde gelişir; 1. Kompresör basınçlı havayı yakma hücresine gönderir. 2. Yakıt kaynağından, yakma hücresine yakıt gelir. 3. Yanma ürünü sıcak gazlar, gaz türbinine gelerek rotasyonel hareketi sağlar. 4. Rotasyonel enerji, jeneratör aracıyla elektrik enerjisine çevrilir. 5. Buraya kadar olan işlemler, geleneksel elektrik üretiminde kullanılan adımlardır. Bu noktadan itibaren, kojenerasyon teknolojisi başlar. Önceki adımda yanma ürünü gazlar, atık ısı değerlendirme kazanına gelerek buhar üretiminde kullanılır. 6. Oluşan buharın bir kısmı, ısınma ve sıcak su ihtiyaçlarında kullanılır. 7. Diğer kısmı ise buhar türbinine gönderilerek, rotasyonel hareketi sağlar. 8. Rotasyonel enerji, jeneratör aracıyla elektrik enerjisine çevrilir.
Kojenerasyon sistemlerinden elektrik enerjisi ile beraber üretilen sıcak su veya buhar, absorption chiller adı verilen bir sistemden geçirilerek soğutma amaçlı soğuk su üretilebilmektedir. Bu şekilde dizayn edilmiş sistemlere; elektrik, ısıtma ve soğutma enerjisinin ucunun aynı anda üretilebildiği için TRIJENERASYON adı verilmektedir.
KOJENERASYONUN VE TRIJENERASYONUN AVANTAJLARI; Elektrik üretirken aynı zamanda ihtiyaca bağlı sıcak su, buhar, sıcak gaz, kızgın yağ veya soğuk su üretme imkanı. Geniş ürün yelpazesiyle konut, ticari ve endüstriyel alandaki enerji tüketicilerine cevap verebilme. Doğal gaz başta olmak üzere propan, mazot, çöp gazı, biyogaz vb. yakıtlarla çalışarak kesintisiz, kaliteli ve yüksek verimde enerji üretimi. Düşük gürültü seviyesi ile konut ve ticari alanda uygulanabilme kolaylığı. Elektrik şebekesine paralel, şebekeden bağımsız ya da yedek güç olarak çalışabilme. Düşük egzoz gazı emisyonları ve yüksek yanma verimiyle çevreyle dost. Düşük işletme maliyeti ve sürekli güvenilir çalışma özelliği ile kısa sürede kendini geri ödeyen karlı bir yatırım. Çalışan parça sayısı diğer soğutma gruplarına göre az olduğu için arıza yapma olasılığı düşük. O nedenle bakım ihtiyacı az. Enerji maliyeti düşük
Elektrik Enerjisi Üretim Çeşitleri Doğalgaz Yenilenemez (Fosil) Kaynaklı Kömür Nükleer Petrol türevleri Hidrolik Rüzgar Güneş Yenilenebilir Kaynaklı Jeotermal Dalga Gelgit Hidrojen Biokütle (atık)
Dünya elektrik enerjisi üretim santrallerinin kaynaklara göre dağılımı, 2017
Almanya elektrik enerjisi üretim santrallerinin kaynaklara göre dağılımı, 2017
ABD elektrik enerjisi üretim santrallerinin kaynaklara göre dağılımı, 2017
KÖMÜR KAYNAKLI SANTRALLER
Türkiye deki en büyük ilk 10 kömür santrali aşağıdaki gibidir. S. Santral Adı İl Firma Yakıt Tipi Kurulu Güç 1) Zonguldak Eren (ZETES) Zonguldak Eren Enerji İthal Kömür 2.790 MW 2) Afşin - Elbistan B Termik Santrali Kahramanmaraş EÜAŞ Linyit 1.440 MW 3) Afşin Elbistan A Termik Santrali Kahramanmaraş Çelikler Enerji Linyit 1.355 MW 4) Cenal Karabiga Termik Santrali Çanakkale Alarko Enerji İthal Kömür 1.320 MW 5) İSKEN Sugözü Termik Santrali Adana Steag Enerji İthal Kömür 1.320 MW 6) İÇDAŞ Bekirli Termik Santrali Çanakkale İÇDAŞ Elektrik İthal Kömür 1.200 MW 7) İskenderun Atlas Termik Santrali Hatay Diler Holding Enerji Grubu İthal Kömür 1.200 MW 8) Soma B Termik Santrali Manisa Konya Şeker Enerji Linyit 990 MW 9) Kemerköy Termik Santrali Muğla Limak Enerji Linyit 630 MW 10) Yatağan Termik Santrali Muğla Bereket Enerji Linyit 630 MW
Kömür Santrallerinin Bölümleri 1. Ham kömür silosu (Bunker): Vagonlarla getirilen işlenmemiş kömürün depolandığı yerdir. 2. Besleyici: Öğütücü makine için, uygun miktarda kömürü otomatik olarak ayarlayan makinedir. 3. Öğütücü (Değirmen): Kömürü çok ince toz haline getirir. 4. Ocak (Yakıcı): Yakıtın yakıldığı kısımdır. 5. Kazan: Boru demetinde, sudan ayrılan buharın ve ekonomizörden gelen düşük yoğunluklu buharın toplandığı kısımdır. 6. Kızdırıcı: Kazandan gelen, düşük ısılı buharın sıcaklığını ve dolayısıyla basıncını artıran kısımdır. 7. Ekonomizör: Kazan boru demetini terk eden, gaz halindeki yanma ürünleri yüksek sıcaklıktadır. Bunların, bacadan direkt olarak atılması fazlaca enerji (ısı) kaybına neden olur. Atılmak üzere giden sıcak gazların, bir kısmından faydalanmak için ekonomizör kullanılır. Besleme suyunu bir miktar ısıtır. 8. Dom: Ekonomizör ve buharlaştırıcı borulardan gelen suyun toplandığı yarısı buhar yarısı su olan tanktır. 9. Toz tutucu (Elektro Filtre): Atılmak üzere bacaya giden, çevreye zararlı tozların tutulduğu yerdir. 10. Emme fanı: Yanmış gazları, kazanın ısı transfer yüzeyinden, kızdırıcıdan, ekonomizör ve hava ısıtıcısından çekerek ocak basıncını atmosfer basıncının biraz altında tutan elemandır.
Kömür Santrallerinin Bölümleri 11. Hava ısıtıcı: Bacaya giden, yüksek ısıdaki yanmış gazların ısısını bir miktar düşüren, yanma için gerekli havayı ısıtan bununla birlikte öğütücüdeki kömürün kurutulması için sıcaklık temin eden kısımdır. 12. Türbin: Yüksek basınçlı buharın kinetik enerjisini, mekanik enerjiye dönüştüren makine düzeneğidir. Buhar türbinlerinde, enerji doğrudan türbin miline geçtiğinden verimleri yüksektir. Türbinler yüksek devirler elde etmek için, yatay milli olarak yapılmışlardır. Enerji üretmede kullanılan buhar sıcaklığı 600 C ile 950 C arasındadır. Verimi, türbinin büyüklüğüne buhar basıncına ve sıcaklığına göre değişir. 13. Kondenser (Yoğunlaştırıcı): Türbinden çıkan kullanılmış buhar, kondensere gönderilir. Buharın tekrar suya dönüştürülmesi (yoğunlaştırılması) işlemini yapan kısımdır. Kondenser, içinden soğuk suların pompalandığı borulardan oluşan büyük bir odadır. 14. Degazör: Kondenserden gelen yoğunlaşmış buharın su haline gelerek toplandığı su tankı ve aynı zamanda kazan tasfiye sisteminden gelen saf suyun da depolandığı su tankıdır. 15. Kondenser pompası: Kondenserde elde edilen yoğunlaştırılmış buhar ortalama 20 C- 40 C arasındadır. Yoğunlaşan buharı, tekrar ısıtıcılara pompalayan elemandır. 16. Kazan suyu besleme pompası: Alçak ve yüksek basınç ısıtıcılarında ısıtılan suyu, ekonomizöre gönderen elemandır.
Kömür Santrallerinin Bölümleri 17. Alçak basınç-yüksek basınç ısıtıcıları: Besleme suyunu, türbinden aldığı buharla ısıtan kısımdır. 18. Yumuşatıcı: Buhar elde etmek için kullanılan su içerisinde bulunan, kireç maddelerinin sistemde kabuk-tortu oluşturmamasını temin için kullanılan elemandır. 19. Baca: Kazan içindeki işi biten duman gazının dışarı atıldığı kısımdır. 20. Jeneratör (Alternatör): Türbin mekanik enerjisini, elektrik enerjisine dönüştüren makinedir. 21. Külhan: Yakılan kömürün küllerinin toplandığı kısımdır.
Kömür santralleri (Termik Santraller) için enerji dönüşüm şeması
Zonguldak Eren (ZETES) Termik Santrali (2790 MW)
Duyurular için Bozok pbs adresi; www.emrahcetin.com emrahcetin emrah.cetin@bozok.edu.tr emrah-cetin