• Buhar Türbinleri Nasıl Çalışır?

Buhar türbini, yüksek basınç altında olan buharın sahip olmuş olduğu termal enerjiyi, mekanik enerjiye dönüştüren bir makinedir. Buhar türbini oldukça güvenli, ekonomik ve verimli bir güç üretme yöntemidir.  Bu mekanik enerji jeneratör yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülebildiği gibi, proseslerdeki pompa, fan gibi ekipmanları çalıştırmak için de kullanılmaktadır.

Buhar Türbinine gelen kızgın buhar önce gövde üzerindeki olan nozullara gelir. Nozullarda hızı oldukça artan buhar daha sonra rotora bağlı helezon şeklinde yerleştirilmiş hareketli kanatlara gelir ve rotoru döndürerek üstündeki kinetik enerjiyi mekanik enerjiye çevirir.
  • Uygulama alanlarına göre Buhar Türbinleri çeşitleri

Buhar türbinleri, temelde iki sınıfta ayrılabilir. Karşıbasınçlı (Backpressure) veya Kondensli (Condense)  tüplerdir ihtiyaca göre tasarlanır. Kondenserli buhar türbinlerde, türbinden çıkan buhar,  maximum elektrik enerjisi üretmek için kondensere gönderilmektedir. Bu sayede buhar su haline suya dönüşen buhar, kazana pompalanır ve burada tekrar buhar haline getirilir. Bu türbinler, ağırlıklı elektrik üretim amaçlı  santrallerinde kullanılır. Backpressure (Karşı basınçlı) türbinler ise, türbinden çıkan buhar sanayi işlemlerinde Kojenerasyon amaçlı uygulamalarda kullanılır. Her iki türün birleşimi ara çekişli (extraction) kondensli buhar türbinlerinin de kullanıldığı uygulamalar vardır. 

Buhar Türbinleri ile aşağıdaki sektörlerde sanayimizin buhar ve elektrik ihtiyaçlarına göre kojenerasyon veya trigenerasyon çözümler sunmaktadır.

  • Kimya Endüstrisi
  • Kağıt Endüstrisi
  • Demir ve Çelik Endüstrisi
  • Gıda Endüstrisi
  • Petrokimya-Rafineriler
  • Tekstil Endüstrisi
  • Şeker Fabrikaları

Elektrik enerjisi  üretiminde değişik uygulamalarımız mevcuttur.

  • Biyokütle santralleri,Enerji santralleri, Kojenerasyon/CHP, Gaz genleştirme,Jeotermal tesisler, Atık Isı geri kazanımı, Pompa Fan Mekanik tahrikler, Isıl günei enerjisi santralleri, Atık (çamur, çöp, lastik) yakma tesisleri

  • Buhar Türbinleri ile Kojenerasyon  Uygulamaları

Buhar Türbinleri ile Kojenerasyon sistemlerinin en büyük avantajı, toplam (termik + elektrik) verimin, klasik enerji santrallerine göre yüksek olmasıdır. Basit çevrimde çalışan ve sadece elektrik üreten bir gaz türbinini ya da bir motoru ele aldığımızda elde edilecek verim %35-40 arası olmaktadır. Kojenerasyon sistemlerinde ise toplam termik ve elektrik verim %88’lere ulaşabilmektedir. Verimdeki bu artışın, kojenerasyon sistemleri için çok önemli bir avantaj olduğu görülmektedir.
 
Diğer bir avantaj ise kojenerasyon tesislerinde üretilen ısı ve elektrik, üretildiği noktada kullanıldığı için, iletim ve dağıtım bedellerinin maliyete yansımamakta ve böylece kesintisiz  ve temiz bir enerji kaynağı haline gelmektedir. “Lisanssız Elektrik Üretimi Yönetmeliğinin Tebliği” ne göre, %80 verimliliğin üzerinde olduğu takdirde, güç sınırı olmaksızın lisanssız kojenerasyon tesisi kurmak mümkündür.
 
Günümüzde Akışkan yataklı kömür kazan teknolojileri ile yakma verimlilikleri %90’ye ulaşmış durumdadır.  Bu tür yakma tesisleri sayesinde, yüksek basınçlı buhar üretimi ile backpressure ya da kondenseli buhar türbini uygulamaları ile 10/1 ila 3/1 arasında ısı/elektrik kullanan tesislerde de kojenerasyon uygulamaları yapmak mümkündür. Howden KKK (Siemens) buhar türbini modeli ile elektriksel güç olarak 75 KW ile 12 MW arasında buhar türbinleri ile düşük güçlerde de uygulamalar yapabilmektedir.
12 MW üzerindeki uygulamalarda Skoda Buhar Türbinleri ile yüksek verimli çözümler sunulabilmektedir. TürbinleriAkışkan Yataklı yakma sistemleri ile kaynak konusunda dışa bağımlı olmadığımız kömür, biyokütle (biomass) gibi yakıtlarla sıcak su ve buhar maliyetlerinizi yarıya düşürmekte, yatırım geri dönüş süresi kısa olan kojenerasyon tesisi kurulabilmektedir. Bu türbinlerin, işletme ve bakım maliyetleri son derece düşüktür. Buhar türbinlerinin kısa sürede devreye girip çıkabilmeleri sayesinde, prosesin ihtiyaçlarına kolaylıkla cevap verilebilmektedir. Yakma sistemi olarak yüksek basınçlı buhar üreten, doğal gaz kazanlarıyla da kullanıldığı uygulamalar da vardır.
 
Buhar Türbinleri ile ısıtmanın yanısıra soğutmanın da yapılabildiği Trijenerasyon uygulamaları mevcuttur. Buhar türbinlerinden çıkan atık ısıları kullanan absorsiyonlu çillerler ile Trijenerasyon uygulamaları yapılabilmektedir.
 
 

  • Biomass (Biyokütle)  Enerji Santralleri

Günümüzde, enerji üretimi için biyokütle ( Biomass ) kaynaklı yakıt kullanmak için birçok çevresel ve ekonomik neden var. Biyokütle için mısır, buğday gibi özel olarak yetiştirilen bitkiler, otlar, hayvan dışkıları, gübre ve sanayi atıkları, evlerden atılan tüm organik çöpler (meyve ve sebze artıkları) kaynak oluşturmaktadır. Ülkemizde Yenilenebilir Enerji Kaynakları (YEK) kapsamında tanımlanan “Biyokütle: İthal edilmemek kaydıyla; kentsel atıkların yanı sıra bitkisel yağ atıkları, tarımsal hasat atıkları dâhil olmak üzere tarım ve orman ürünlerinden ve bu ürünler ile atık lastiklerin işlenmesi sonucu ortaya çıkan yan ürünlerden elde edilen kaynakları ve sanayi atık çamurları ile arıtma çamurlarını” teşvik mekanizmasıyla desteklenmektedir. Elektrik üretimi için biyokütle kaynaklı yakıtların yakılmasının, küresel ısınmaya etkisi olmadığı gibi diğer zararlı emisyonların oluşmasını da engeller. Ayrıca, birçok endüstride hiçbir ek işleme maliyeti olmadan buna uygun yakıtlar üretiliyor, bu şekilde uygun sahalarda yeni santrallerin finansal fizibilitesini daha da güçlendiriyor. Ek olarak, birçok ülkede biyokütle bazlı enerji üretimini ekonomik olarak uygun hale getirmek için sübvansiyonlar ve teşvikler veriliyor. Bir biyokütle santralinin farklı ham maddeler ile ateşlenebilmesi de proje ekonomisi için ek bir destek oluşturuyor ve yakıt tedariki güvencesi sağlıyor. Biz düşük karbonlu bir ekonomiye geçmeye çabalarken, hem endüstri hem de elektrik jeneratörleri için biyokütle enerjisi giderek daha da önemli -ve sürdürülebilir- bir temel yük enerji kaynağı haline geliyor. Biyokütle üretiminin çoğu bilinen teknolojileri kullansa da, ufukta hem enerji iletiminde hem de hammadde temininde büyük yenilikler görünüyor.Yeni iklim düzenlemeleriyle ve yükselen fosil yakıt fiyatlarıyla birlikte endüstri ve elektrik üreticileri yeni biyokütle kapasitesi oluşturmanın faydalarının gittikçe daha çok farkına varıyor. Tecrübeli ekipman üreticileriyle işbirliği, yeni bir biyokütle santralinin işletmeye alınmasında önemli bir adım oluyor. Biyokütle (Biomass) Yakma Teknolojisi Biyokütle (Biomass) yakmak için kullanılan en yaygın iki teknoloji, ızgaralı kazan ve akışkan yataklı kazan teknolojileridir. Biyokütlenin yanmadan önce ne şekilde ön işleme tabi tutulduğuna bağlı olarak, bu kazan tiplerinden biri, tutarlı buhar parametreleri, fabrika girdilerinin en verimli şekilde kullanımı ve çevre uyumluluğunun sağlanması açısından diğerine göre daha uygun olabilir. Biyokütle Yakma Teknolojisi Biyokütle yakmak için kullanılan en yaygın iki teknoloji, ızgaralı kazan ve akışkan yataklı kazan teknolojileridir. Biyokütlenin yanmadan önce ne şekilde ön işleme tabi tutulduğuna bağlı olarak, bu kazan tiplerinden biri, tutarlı buhar parametreleri, fabrika girdilerinin en verimli şekilde kullanımı ve çevre uyumluluğunun sağlanması açısından diğerine göre daha uygun olabilir. Bir biyokütle santrali için hangi kazan tipinin daha uygun olduğuna karar verirken hammadde özellikleri de önem taşır. Izgaralar ve akışkan yataklı kazanlar sektörden sektöre benzer uygulamalarda kullanılabilirken, geri kazanım kazanları hem buhar üretmek hem de kimyasal fabrika girdilerini geri dönüştürmek için kullanılır. Özellikle; orman ürünleri endüstrilerinde, kağıt hamuru ve kağıt endüstrisi ağaç hamuru işleme süreçlerinin sonucunda üretilen organik kalıntıları yakmak için ve hem buhar hem de elektrik üretmek için özel geri kazanım kazanlarından yararlanılır. Biyokütle santralinizde hangi yanma teknolojisi kullanılırsa kullanılsın, Howden KK&K buhar türbini ( Siemens ) yüksek santral performansı sağlar. Bu esnek makineler, değişken hammadde nem içeriğinden etkilenen buhar parametrelerine sahip santrallerde dahi elektrik çıkışını optimize edebilir. Bunu mümkün kılan, sektöründe öncü buhar çevrimi teknolojisinin entegre edilmesidir. Bir biyokütle santralinde buharı yeniden ısıtma (reheat) sistemine entegre etmek, santralin genel performansını yükseltmenin en iyi yollarından biridir. Siemens yeniden ısıtmalı türbin paketiyle, kazan buharı yüksek basınç (HP) türbininden geçirilir, sıcaklığını yükseltmek için buhar jeneratörüne geri gönderilir, sonra da düşük basınç (LP) türbininden geçirilir. Yüksek basınç türbininden düşük basınç türbinine giden buharın sıcaklığını yükseltmek, aynı miktarda yakıt kullanılmasına rağmen daha fazla enerji elde edilmesine imkan tanır. Howden KK&K Buhar türbinleri ile türbin tarafında hiçbir ek maliyet artışı olmaksızın yüksek verimli biyokütle (biomass) uygulamaları yapmak mümkündür.

  • Bölgesel Isıtma Soğutma (District Heating)

Buhar Türbinleri ile Kojenerasyon sistemi kullanılarak yapılan merkezi ısıtma ve soğutma, biyokütle veya kömüre dayalı santrallerinin en verimli uygulamalarından biridir. Genelde merkezi konumda bir enerji santrali ile termal enerji üretir ve çok sayıda binaya su ve mekan ısıtması için buhar dağıtır. Bölgesel merkezi ısıtma santralleri, bağımsız çözümler göre daha yüksek verim ve daha iyi kirlilik kontrolü sağlayabilir. Bu sistem normalde toplam ısı yüküne göre yönetilir ve elektrik enerjisi üretimi ile ek bir fayda sağlanır. Bu tür dağıtım şebekeleri ile yarıçapı 5-10 km kadar alandaki müşterilerine buhar veya sıcak su temin edebilmektedirler. Üretilen ucuz ve temiz elektriği de, dağıtım şebekeleri ile yine müşterilerine satmaktadırlar. Sanayinin şehre yakın geliştiği bölgelerde ise, üretilen bu ısıların, konutların ısıtılması ve soğutulmasında kullanıldığı birçok örnek de bulunmaktadır. İleride kojenerasyon tesislerinin verimliliği düşünüldüğünde, elektrik ve doğal gaz dağıtım şebekelerinin yanı sıra, ısı dağıtım şebekelerinin yaygınlaşması da kaçınılmazdır.

  • Gaz Motoru ya da Gaz Türbini atık ısı uygulamalarında

 

  • Konsantre Güneş Enerji Santralleri (CSP)

Yoğunlaştırılmış termal güneş enerjisi santralleri (CSP) yenilenebilir ısı enerjisi ya da elektrik enerjisi kaynağı olarak kullanılırlar. CSP sistemleri aynalar ve bu aynalara bağlı güneşi izleme sistemleri vasıtasıyla geniş bir alana düşen güneş ışınlarını tek bir küçük alana odaklar. Yoğunlaştırılmış gün ışığı daha sonra klasik enerji santrallerine gereken ısıyı üretmekte kullanılmış olur. Bunun yanı sıra, üretilen ısı enerjisi başka amaçlar için de kullanılabilir. Konsantre güneş enerjisi teknolojileri geniş bir alanda, buhar Türbinlerii örneklerle hayat bulmuştur. Her bir odaklama yöntemi yüksek sıcaklıkların elde edilmesini ve buna paralel olarak yüksek termodinamik verimliliği sağlamaktadır. Ancak, bu yöntemlerin güneşi takip mekanizmaları ve güneş enerjisinden faydalanma biçimleri birbirinden farklıdır. Teknolojide yaşanan ilerlemeler sayesinde, bu Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi yöntemleri günden güne uygun maliyetli hale gelmektedir. Parabolik oluklar, parabolik (çukur şeklindeki) yansıtıcıların, yansıtıcıların odak noktasına yerleştirilmiş bir alıcıda güneş ışığını toplamaları ile çalışır. Buradaki alıcı, yansıtıcıların odak noktaları doğrultusunda uzanan ve içinde çevrim akışkanının bulunduğu bir tüpten oluşur. Yansıtıcı, gün boyunca güneşi takip mekanizmaları ile takip eder. Çevrim akışkanı, alıcı içinde ilerletilirken ( erimiş tuz vd.) 150-350 °C civarında ısınır. Ardından, ısı enerjisi kaynağı olarak enerji üretim tesisinde kullanılır. Parabolik oluk sistemler, CSP teknolojileri arasında en gelişmiş olanıdır.

  • Çöp Yakma Tesisleri (Waste to Energy)

Evsel atıkların, mobilya benzeri gibi büyük parçaların, evsel atık benzeri endüstriyel atıklar, kurutulmuş arıtma tesisi çamuru ve yakılması zorunlu olan tıbbi atıkların yakılarak yok edilmesi yöntemini kullanır. Yakılan atıklar buharı yüksek sıcaklık ve basınçlara ısıtır ve buhar türbinleri elektrik enerjisine dönüştürülür. Bu tür tesisler çevreye en az emisyon salan ve sürdürülebilir atık yönetimi çözümleridir. Koku problemleri çeşitli filtrelerle en aza indirilir. Katı atık yakma tesislerinden çıkan çeşitli son ürünler farklı alanlarda değerlendirilir. Çıkan son katı ürün olan cüruf dolgu, otoyol yapımı gibi alanlarda kullanılmaktadır. Katı atıkların yanmasıyla elde edilen ısı yakın tesislerde sıcak su kaynağı olarak kullanılabilir ve işletmenin verimini arttırır.

  • Atık Isı Geri Kazanım Uygulamaları

Enerji verimliliğini arttırmaya yönelik çalışmalarda göz önünde bulundurulması gereken en önemli unsurlardan biri prosesler sonucunda ortaya çıkan atık ısıyı geri kazanmaktır. Bu atık ısıların toplanması ve bir atık ısı kazanı ile buhar enerjisine, buhar türbini ile de elektriğe dönüştürülmesi mümkündür. Çimento, Cam, Demirçelik sektörlerinde bu uygulamalar yaygınlaşmaktadır.