Kojenerasyon Nedir? Kojenerasyon Sistemi Nasıl Çalışır?

Günümüzde enerjinin en verimli ve etkin bir şekilde kullanılması oldukça önemlidir. Enerji bir formdan diğerine dönüştürülürken, mutlaka en yüksek verimde bu işlem gerçekleştirilmeye çalışılır. Elektrik ve ısının tek bir sistemde üretildiği kojenerasyon sistemleri bu sebepten oldukça önemlidir. Bu içeriğimizde de Birleşik ısı ve güç üretimi (CHP) olarak da bilinen kojenerasyon sistemleri ile ilgili merak edilenleri sizler için derledik.

Kojenerasyon Nedir?

Kojenerasyon, doğalgaz, biyokütle veya biyogaz gibi bir kaynaktan hem ısı hem de elektrik üretiminin yapılmasıdır. Bu sistem yüksek verimde çalışarak, elektrik ve ısıyı eş zamanlı olarak üretir. Sadece elektrik üreten standart bir termik santralin verimi %30-%40 civarındayken, kojenerasyon sistemine sahip termik santrallerin verimi %70-%90 civarıdır.

Kojenerasyon sistemine sahip olan güç santralleri İngilizce olarak Combined Heat and Power (CHP) yani Birleşik Isı ve Güç Santralleri olarak bilinir. Bu tip santraller standart güç üretim santrallerinden farklı olarak gaz ve buhar türbinlerinin ikisini de bünyesinde barındırır.

Bu sistemler sadece santral bazında değil, fabrikalar da veya bazı ticari işletmelerde de aktif olarak kullanılır. Sistemde hem elektrik hem de ısı çıkışı alındığı için büyük işletmeler için oldukça tasarruflu bir enerji üretim sistemidir.

Maksimum kapasitesi 50 kW altı olan sistemlere mikrokojenerasyon, 50 kW-1MW arası tesisler ise küçük ölçekli kojenerasyon tesisleri olarak tanımlanır. Toplam verimlik (ısıl verim+elektriksel verim) değeri de %70 üzerinde olan tesisler de yüksek verimli tesis kategorisinde yer alır.

Kojenerasyon sistemleri elektrik, doğalgaz ve kömür için ayrı ayrı masraf kalemleri yerine, tek bir yakıt tutarı ödeyerek hem ısınma hem de elektrik ihtiyacınızı karşılayabilirsiniz. Bu da özellikle orta çaplı ve büyük işletmeler ve fabrikalar için çok önemli bir faktördür.

Kojenerasyon Sistem Bileşenleri

Kojenerasyon sistemlerindeki en temel sistem bileşenleri şu şekildedir:

• Gaz Türbini
• Buhar Türbini
• Kompresör
• Atık Isı Kazanı
• Yanma Odası
• Jeneratör/Alternatör sistemi

Kojenerasyon Sistemi Nasıl Çalışır?

Kojenerasyon sistemi çalışma prensibi temel termik santral prensibine dayanır. Birleşik ısı ve güç sisteminin çalışma prensibi sıra ile şu şekilde özetlenebilir:

1. Kompresör dışarıdan aldığı havayı basınçlandırarak yanma odasına gönderir
2. Yanma odasına yakıt gönderilir. (Doğalgaz, biyogaz vb.)
3. Yanma sonucu oluşan yüksek enerjili ve basınçlı gaz karışımı hava filtresinden geçerek gaz türbinini döndürerek elektrik üretimi sağlanır.
4. Oluşan atık yanma ürünleri de atık ısı geri kazanım ünitesindeki bir ısı değiştiricisine gönderilir.
5. Atık ısı geri kazanım ünitesindeki basınçlı su, yanma ürünleri ile yüksek sıcaklıkta kızgın buhar fazına gelinceye kadar ısıtılır.
6. Oluşan buharın bir kısmı ısınma veya sıcak su ihtiyacı için kullanılır.
7. Buharın diğer kısmı da sistemdeki buhar türbinine gönderilerek burada da tekrardan bir elektrik üretimi gerçekleştirilmiş olur. Atık ısının tekrar elektrik üretiminde kullanılması kojenerasyon sistemlerinin yüksek verimli ve tasarruflu sistemler olmasını sağlar.

Kojenerasyon Sistemi Nerelerde Kullanırlır?

Kojenerasyon sistemi veya birleşik ısı ve güç üretimi dediğimiz aslında bir enerji üretim santralidir. Büyük çaptaki doğal gaz veya biyogaz santralleri kojenerasyon enerji santrallerinin en bariz örneğidir. Tabi bu merkezi güç üretimidir. Bunun yanında yerinde güç üretimi de son yıllarda iyice yaygınlaşmaktadır. Örneğin fabrikaların hem ısıya hem de elektriğe ihtiyacı vardır. Kojenerasyon sistemine sahip olmadığı zaman, hem ısınma hem de elektrik için ayrı ayrı faturalar ödemek zorun kalacaktır. Ama kojenerasyon sistemine sahip olursa sadece tek bir doğalgaz faturası ödeyerek hem elektrik hem de ısı ihtiyacını rahatlıkla karşılayabilecektir. Aynı şey oteller ve hastaneler için de geçerlidir.

Kojenerasyon sisteminin kullanıldığı yerleri özetle şu şekilde listeleyebiliriz:

• Merkezi güç üretim santralleri
• Fabrikalar ve atölyeler
• Sanayi ve üretim tesisleri
• Oteller
• Hastahaneler
• Siteler
• Apartmanlar
• Alışveriş merkezleri
• İş merkezleri
• Askeri kışlalar
• Okullar
• Gemiler
• Üniversiteler
• Stadyumlar
• Spor salonları
• Tatil merkezleri

Birleşik ısı ve güç sistemleri ayrıca kentsel yerleşim yerlerinin elektrik ısınma ve soğutma ihtiyaçları için de kullanılır. Bir CHP güç santrali veya fabrika ürettiği fazla ısıyı çevre bölgelerdeki yerleşim birimlerine aktarabilir. Böylelikle bölgenin, hem elektrik ihtiyacı karşılanırken, hem de aktarılan ısı ile kış döneminde ısınma ve yaz döneminde de absorbsiyonlu soğutucular ile soğutma ihtiyacı karşılanabilir.

Kojenerasyon Sistemlerinin Avantajları

Kojenerasyon sistemlerinin avantajlarını şu şekilde listeleyebiliriz:

• Yüksek verime sahiptir. (%70-%90)
• Yüksek yakıt tasarrufu sağlar.
• Çevreye yaydığı karbon salınımı geleneksel sistemlere göre daha düşüktür.
• Daha az yakıtla daha fazla enerji ürettiğinden ekonomiktir.
• Tesislerde hem elektrik hem de ısıl ihtiyaçları tek bir sistemle karşılayabilmektedir.
• Elektriği ürettikleri anda tüketen tesisler hiç iletim kaybına ve iletimdeki sorunlardan oluşacak güç kesintilerine bu sistem ile maruz kalmazlar.
• Doğalgaz başta olmak üzere, propan, biyogaz ve çöp gazı gibi yakıtlarla çalışabildiğinden kesintisiz enerji üretimi sağlarlar.
• Özellikle sanayi tesisleri şebekeden gelen gerilim ve frekans dalgalanmalarının yol açtığı cihaz arızalarından büyük oranda kurtulurlar.
• Bu sisteme sahip olan tesisler, elektrik kesintilerinden etkilenmediği gibi arıza ve bakım durumlarında da şebekeden elektrik alabilmektedir.

Kojenerasyon Sistemlerinin Verimi ve Sağladığı Tasarruf

Bildiğiniz gibi geleneksel termik santrallerinin en temel sorunu ısı kayıplarının çok olmasından ötürü %30 ve %40 verim aralığında kalmasıdır. Bu da hem yakıt maliyetinin hem de çevreye yayılan atık miktarının kojenerasyon sistemlerine göre çok daha fazla miktarda olması anlamına gelir. Gelin şimdi kojenerasyon güç santrali ile standart bir güç santralini karşılaştıralım.

Elektrik ve ısının ayrı ayrı üretilmesi durumunda 90 birimlik bir enerji çıkışı için 156 birimlik bir yakıt girişi gereklidir. Bu da %57 civarı bir verime tekabül eder.

Öte yandan elektrik ve ısı birlikte üretilirse, 90 birim bir enerji çıkışı için 100 birimlik bir yakıt girişi yeterli olacaktır. Bu da 156 birimlik bir yakıt girişine göre %64 oranında yakıt tasarrufu anlamına gelir. Daha az yakıtla aynı miktarda enerji üretiyorsanız daha az atık yani karbon salınımına sebep olursunuz. Bu da sisteminizi daha çevreci bir sistem yapar.

Türkiye’deki Kojenerasyon Enerji Santralleri

En son verilere göre Türkiye’de kayıtlı 219 adet doğalgaz kojenerasyon enerji santrali bulunmaktadır. Bu sayıya fabrikalar ve işletmelerdeki mikro ve küçük ölçekli kojen. santralleri de dahildir. Ayrıca kayıtlı 100 adet biyogaz, biyokütle, atık ısı ve pirolitik yağ kojenerasyon enerji santrali bulunmaktadır.

Sonuç

Sonuç olarak birleşik ısı ve güç üretimi, yüksek verim ve düşük yakıt tüketimi gibi özelliklerinden dolayı yaygın olarak tercih edilmektedir. Enerji kaynaklarının daha etkin kullanılmasını sağlaması, çevreye daha düşük sera gazı salınımı yapması ve merkezi güç üretimi yerine daha avantajlı olan yerinde güç üretimine olanak sağlaması sebebiyle kojenerasyon sistemleri modern dünyamız için önemli bir sistemdir. Kullanılan yakıtlar arasında biyogaz kullanımı arttırılarak bu sistemler daha çevreci bir hale getirilebilir ve ülkemizin doğalgaza olan bağımlılığı da büyük oranda düşürülebilir.