Termik santraller, güneş enerjisi santralleri, biyogaz santralleri, dalga enerjisi santralleri gibi klasik enerji sistemleri ile birlikte son zamanlarda rüzgar- dalga enerjisi santralleri, absorbsiyonlu soğutma- güneş enerjisi sistemleri, sentez gazı yakma- metanol üretim sistemleri, atıktan enerji üretimi ve geri kazanım gibi entegre sistemler enerji üretim sistemlerinde kullanılmaya başlanmıştır.
Entegre enerji sistemlerini dört başlık altında toplayabiliriz:
- İki enerji üretim tesisinin birleştirilmesi ile oluşturabilen entegre sistemler: Bu sistemler hibrit sistemler olarak da adlandırılmaktadır. Güneş- Rüzgar sistemleri, Güneş- Jeotermal sistemleri, Organik Rankine-Buhar Sıkıştırmalı Soğutma sistemleri, Güneş- Absorpsiyonlu Soğutma sistemleri gibi iki farklı sistemin bir araya getirilmesi ile çok daha verimli bir enerji üretimi gerçekleştirilebilmektedir.
Şekil 1: Fluventum sistemine dair örnek tasarım
Örneğin; Münih Teknik Üniversitesi’nden çıkan bir yenilenebilir enerji projesi kapsamında Fluventum adı verilen deniz üstü (off shore) rüzgar türbinleri ile dalga enerjisini birleştiren entegre bir sistem tasarlanmıştır. Bilindiği üzere, rüzgar türbinlerinin tabanındaki beton yapıların içinde denize açık odalar vardır. Bu odalarda yükselip alçalan su seviyesi, odanın üzerindeki kapalı jeneratör yapılarına basınç oluşturmaktadır. Bu basınç da simetrik şekilde yerleştirilmiş dört jeneratörü döndürerek enerji üretmektedir. Fluventum’ da üretilen elektrik iki farklı sistemden (rüzgar enerjisi ve dalga enerjisi) gelmesine rağmen, tek kablo ile anakaradaki şebekeye iletilebilmektedir. Böylece hem bir seferde üretilen güç miktarı artmakta, hem de maliyetler ciddi şekilde azaltılmaktadır [1].
- Enerji üretim tesisleri ile bu tesislerden yan ürün oluşturabilen entegre sistemler: Termik ve biyoenerji santrallerde kullanılan enerji kaynağına ve iş akışkanına göre farklı yan ürünler elde edilmektedir.
Örneğin; prensip olarak her türlü biyokütle gazifikasyon ile sentez gazına dönüştürülebilir. Sentez gazı esas olarak hidrojen, karbon monoksit, karbon dioksit ve metan içermektedir. Bu gazdan çeşitli kimyasalların üretimi ve enerji veya enerji taşıyıcıları (Isı, Güç, Biyoyakıt, Hidrojen, Biyometan) sağlanabilmektedir [2]. Öte yandan, biyoenerji santrallerinde oluşan atık, kaynağına bağlı gübre olarak tarımda kullanılabilmektedir.
- Enerji üretim sistemleri ile bu tesislerden çıkan atık ısıları değerlendirebilen entegre sistemler: Enerji üretim tesislerinde iş akışkanı ilk halinden daha düşük sıcaklık, ısıl enerji ile çevrimini tamamlamaktadır. Günümüz teknolojisi ile bu ısıl enerji elektrik enerjisi üretiminde, iklimlendirme çalışmalarında veya ön ısıtma yapılmasında kullanılabilmektedir. Bu kapsamda, flash buhar, egzost gazları ve su gibi iş akışkanları değerlendirilebilecek kaynaklardır.
Örneğin, düşük sıcaklıktaki atık ısı kaynaklarından elektrik üretmek için Organik Rankine çevrimi, Goswani çevrimi, Süper kritik Rankine çevrimi, Kalina çevrimi kullanılabilmektedir. Organik Rankine çevrimi bu çevrimler arasında daha basit bir yapıya ve daha az bakıma ihtiyaç duyan bir teknolojidir. Organik Rankine çevriminde kullanılan iş akışkanın fiziksel özelliklerine göre 70-100 C’ de bile elektrik üretmek mümkün olmaktadır [3]. Atık ısı değerlendirilmesinde kullanılan bir başka yöntem ise; kojenerasyon ve trijenerasyon sistemleridir.
Kojenerasyon sistemleri, enerji kaynaklarının yakılarak güç ve ısının birlikte üretildiği birleşik sistemlerdir. Kojenerasyon sistemlerinde türbin veya motor elektrik üretmek üzere jeneratörü çalıştırırken diğer yandan egzoz gazları ve motor soğutma suyunun (atık ısı kaynakları) sahip olduğu ısıyla önemli miktarda ısıtma yapılabilmektedir.
Trijenerasyon sistemleri, enerji kaynaklarının yakılarak güç, ısı ve soğutmanın birlikte üretildiği birleşik sistemlerdir. Trijenerasyon sistemlerine kojenerasyon sistemlerine absorpsiyonlu chiller gibi soğutma çevriminin de eklendiği sistemler de diyebiliriz.
- Asıl işlerinin yanında enerji üretebilen entegre tesisler: Bu tesisler asıl işlerini yaparken bir enerji potansiyeli de meydana getiren tesislerde uygulanabilmektedir.
Örneğin; atık geri dönüşüm tesislerinde çöp diye adlandırdığımız kullanım değeri olmayan maddelerden enerji üretimi gerçekleştirilebilmektedir. Her türlü atıklardan yeniden değerlendirme, geri dönüşüm ve bunlar dışında kalan maddelerden ise enerji üretimi gerçekleştirilebilmektedir. Atık tesislerindeki en önemli husus çok iyi ayırma ve biriktirme aşamalarıdır. Dünya’ da çeşitli ülkelerde önemli ölçüde uygulanmasına karşın ülkemizde yeni yeni uygulanmaktadır.
Bu alandaki bir başka örnek ise; mobilya üretim tesislerinde meydana gelen ağaç atıklarından da enerji elde edilebilmektedir. Çıkan atığın kalorifik değerine göre elde edilebilecek enerjiye göre elektrik enerjisi veya ısı enerjisi üretebilmektedir.
Yukarıda vermiş olduğum örnekler çeşitlendirebilir. Burada önemli olan husus; enerji kazanım potansiyelinin işletmelerin gerçekleştirdiği proseslere göre çeşitlilik gösterdiğidir. İşletmeler kendi proses yapısına uygun olan enerji kazanım yolunu saptayarak kuracakları entegre sistemler ile ciddi miktarlarda öztüketimlerini karşılabilir ve bütçelerine önemli miktarlarda katkı sağlayabilirler.
Kaynaklar:
[1] https://www.xtrlarge.com/2018/08/07/ruzgar-dalga-enerji-beraber-fluventum/].
[2] Demirtaş C. ve Danışmaz M., Gazifikasyon Yöntemiyle Sentez Gazı Üretimi ve Gaz Yakma Sistemlerinde Kullanımı, International Journal of Nuclear and Radiation Science and Technology (IJNuRaSaT), Vol.: 1-No: 2 (2016) pp. 14-19.
[3] Pulyaev, S., Akgöz, O. ve Çetin, B.: Enerji Santrallerinde Organik Rankine Çevrimi Kullanarak Atık Isının Geri Kazanımı, ULIBTK’ 13 19. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi 9-12 Eylül 2013, Samsun.
Yazar: Elif Küçükkaya
Yazar
