Enerji Sistemleri Mühendisliğinde Son Gelişmeler: Entegre Enerji Sistemleri
Ekim 16, 2018
Türkiye veya Dünya Enerji Politikalarinda Bir Model Önerisi
Ekim 19, 2018

Yeni Enerji Kaynağı Lüzumsuz Kayıpları Önlemek olabilir mi?

Enerji üretimi sırasında bazı kayıpların olması kaçınılmazdır. Termodinamiğin 2. kuralı iş yapabilmek için ortam entropisinin artması gereğini şart koşmuştur. (Bu entropi artışı tamamen kaybedilen enerji miktarı ile ilgilidir). Yine 3. yasada atalet kuramı ile sonsuz çalışan bir makine yapılamayacağını çünkü sürtünme vs. gibi kayıpların kaçınılmaz olduğunu bu kayıplar sonucu ataletin başlangıcındaki enerji miktarının azalarak sıfıra indirgenmesi ile sistemin duracağını
açıklamıştır. Enerji ile iş yaparken bir miktar kayıp olması doğal ve gereklidir ama lüzumsuz kaybedilen enerji için mazeret üretemeyiz.

Termik enerji çevirim santralleri bir akışkana (genelde su) verilen ısı enerjisi ile üretilen buharın
basıncı ile hareket enerjisi (momentum) yaratılmakta, bu momentumun türbin/jeneratör yapısına
transferi ile elektrik enerjisi üretilmektedir. Hareketin olduğu yerde sürtünmeye bağlı kayıplar
minimize edilse de sıfıra indirgenemez. Bu kayıpların haricinde tasarım sırasında yapılan
yanlışlar neticesinde de ciddi kayıplarımız olmakta bu kayıplar daha iyi yaklaşımlarla
önlenebilir.
Bu termik çevirim santrallerinde en büyük bir kayıp buhar kazanı geri besleme tasarımında
olmaktadır. Sistem verimliliği oluşturulan buharın basıncı ve tüketilen buharın miktarı ile
ilgilidir. Hedef daha yüksek basınç ve daha fazla buhar tüketmektir. Fazla buhar tüketimi ise
kazandaki akışkanın daha hızlı azalmasına neden olacaktır.
Akışkan tamamen bitmeden kazana yeni akışkan ilave etmemiz gerekir. Kazan içinde bulunan
yüksek basınç önümüzdeki en büyük problemdir. Eksilen kısmını tamamlayacağımız akışkanın
bulunduğu depo kazandan daha yüksek bir yere konsa bile kazandaki basınçtan çok daha düşük
kalacak olan basınç yeterli olmaz ve depodan kazana bir akım yaratamaz. Bu durumda kazan
suyu geri besleme pompaları devreye girer. Yüksek basınç farkından dolayı kullanılacak pompa
dikkate değer bir enerji tüketmek zorundadır. Bir keresinde Hindistan’da bir öğrencinin termik
santrallerde yaptığı bir araştırma ile hazırladığı makalede paylaştığı bilgi çok dikkatimi çekmişti.
Makalede iddia edildiğine göre santralde üretilen enerji (elektrik) miktarının %15-20 kadar bir
kısmı geri besleme pompalarında harcanmakta imiş. (Santral 100Mw üretiyorsa 15-20Mw enerji
kayıp ediliyormuş). Bu enerji miktarı çok büyük. Peki bu kaybı önlemek veya büyük ölçüde
azaltmak mümkün değil mi?
Yaptığım araştırmalarda iddia edilen %15-20 kaybın veya kazan geri besleme tasarımında yeni
yaklaşımlara cevap bulamadım. Konu üzerinde düşünürken aslında çözümün çok basit olduğunu
gördüm. Sistemde iki kapalı kap bulunmaktadır. Bir kapta yüksek basınç diğer kapta ise daha
düşük bir basınç bulunmakta, düşük basınçlı kaptaki akışkanı yüksek basınçlı kaba aktarmak için
bu basınç farkını karşılayacak bir pompa kullanılmaktadır. Eğer biz düşük basınçtaki kabın
basıncını artırırsak pompanın gücü, dolaylı olarak tükettiği enerji miktarı azalacaktır.
Bu işlemi nasıl yaparız? Elimizde buhar kazanında yüksek basıncın nedeni olan buhar var. Eğer
bu basınçlı buharı besleme tankına aktarırsak besleme tankındaki basınç ve kazandaki basınç
değerleri eşitlenecektir. Geri besleme için kullanılan pompa daha basit az enerji kullanan bir
sirkülasyon pompasına dönüşecektir. Hatta yerçekimi gücünü değerlendirmek için besleme
tankını kazandan daha yukarıda bir seviyede tutarak pompa kullanım gereksinimine bile son
verebiliriz. Besleme tankı üzerinde kontrol edilen bir kapak açık tutulduğunda içindeki basınç dış
ortamla eşleşeceğinden düşük basınçlı taze akışkanın besleme tankına girişi temin edilir.
Besleme tankındaki akışkan belirli bir miktara ulaştıktan sonra bu kapak kapatılır. Buhar
kazanından besleme tankına bağlanmış bir boru üzerindeki vana açılarak kazandaki basınçlı
buharın besleme tankına geçmesi ve buradaki basıncı yükseltmesi temin edilir. Kazan ve
besleme tankındaki basınç eşitlenince besleme tankından kazana akışkan aktaracak borudaki
vana açılır ve besleme tankındaki akışkan kazana aktarılır. Besleme tankındaki akışkan bitince,
akışkan besleme tankından kazana akışkan aktaran boru ve Kazandan besleme tankına basınçlı
buhar aktaran borular üzerindeki vanalar kapatılır ve kontrollü kapak açılarak yeni, taze
akışkanın besleme tankına girişi temin edilir.
Bu şekilde lüzumsuz kayıplar önlendiğinde kazanılan enerji miktarı yeni çevirim santralleri
yapmakla eş değer olacaktır.
Eğer termik çevirim santrallerinde kazan geri beslemesi için yüksek güç tüketen pompalar
kullanılıyor ise yukarıda anlatılan revizyon ile büyük miktarda gereksiz enerji harcamasını
engelleyebiliriz. Bu kazanç alternatif enerji kaynakları aramaya eş değer verimlilikte olacaktır.

Mustafa Tamer Tezgel
Mustafa Tamer Tezgel
METU 1976 Electrical Engineer Bilgisayar , System Analyst, System Programmer

Bir cevap yazın

%d blogcu bunu beğendi: