Sanayide Enerji Tasarrufu Yöntemleri

Sanayi, Endüstri, verim, tasarruf, fabrika

Sanayide Enerji Tasarruf Yöntemleri ve önerileri

Enerji tasarrufu kavramı, günlük hayatımızda olduğu kadar bu enerjinin çok büyük bir bölümünü kullanan endüstriyel tesislerde de hayati önem taşımaktadır. Tasarruf aynı işi daha az enerji kullanarak yapmaktır. Enerji tasarrufu enerjiyi kullanmamak anlamına gelmez. Enerji tasarrufu, bilinen genel yöntemleri, geliştirme prosedürlerini ve yeni teknolojileri kullanarak ve sosyal hayatın standartlarını dikkate alarak enerjiyi daha etkin kullanmak anlamına gelir. En ucuz enerji tasarruf edilen enerjidir. Türkiye’de enerji tüketiminin % 41’i endüstriyel tesislerde, % 31’i binalarda ve % 20’si taşımacılıkta meydana gelmektedir.

Türkiye’de endüstriyel tesislerde yıllık 3,7 milyon TEP (ton eşdeğer petrol) denk düşen bir enerji tüketimi mevcuttur. Yapılan bazı çalışmalar, Türk sanayisinde kullanılan enerjinin % 30’unun tasarruf edilebileceğini göstermektedir. Aşağıda, sanayi tesisleri için belli başlı enerji tasarrufu yöntemleri basit ve anlaşılır bir şekilde örnekler yardımıyla anlatılmaktadır. Bu metotların başlıcaları şunlardır:

1. Yüksek Verimli Motor Kullanımı

Üretim sektöründe kullanılan endüstriyel ekipmanların çoğu, gücü elektrik motorları sayesinde üretirler. Bir elektrik motorunun belirli bir güç çıkışı için çektiği enerji verimi ile ters orantılıdır. Bütün motorlar gibi elektrik motorları da kullandıkları enerjinin tamamını mekanik enerjiye çeviremezler. Motorun mekanik güç çıkışının, çekilen elektrik gücüne oranı motor verimi olarak adlandırılır ve motor tipi ve büyüklüğüne göre % 70 ile % 96 arasında değişir. Ayrıca kısmi yükte çalışan motorların verimleri de düşüktür. Bu verimler de motordan motora değişiklik gösterir. Örneğin bir motorun tam yükte verimi % 90, yarı yükte % 87 ve ¼ yükte % 80 iken aynı özelliklerdeki başka bir motorun tam yükteki verimi % 91 iken ¼ yükte % 75 verimle çalışabilir.

2. Basınçlı Hava Sistemindeki Kaçakların Giderilmesi

Endüstriyel tesislerde kullanımı yönünden çok değerli, olmazsa olmaz kaynaklardan biri olan “basınçlı hava” bu tesislerin en çok para ödedikleri işlemlerden bir tanesini oluşturmaktadır. Kompresörler birçok sanayi tesisinde en çok enerji harcayan ekipmanların başında gelmektedir. Kompresörler, kurutucular ve diğer destek ekipmanlarının bir yıllık çalışma maliyetleri toplam yıllık ödenen elektrik faturasının % 70’ini oluşturmaktadır [3]. Basınçlı hava sisteminde olacak bir arıza birçok tesiste üretimin durmasına sebep olmaktadır.Çeşitli çalışmaların gösterdiğine göre, üretilen basınçlı havanın yaklaşık % 25’i sızıntılar nedeniyle kayıp olmaktadır.
Örnek
Örneğin yılda 4000 saat çalışan bir kompresörün basınçlı hava hattındaki sadece 5 mm bir delik yılda 4380 YTL maddi kayba yol açmaktadır.Basınçlı hava hattındaki bir çok delik ve kaçak olduğunu düşünürsek enerji kaybımızın büyüklüğünü anlayabiliriz.

3. Basınçlı Hava Sistemlerinde Düşük Basınçlı Hava Kullanımı

Basınçlı hava genellikle bedava bir enerji kaynağı olarak düşünülmektedir. Bu sistemlerde temel amaç minimum kapasite ile maksimum iş yapılmasını sağlamaktır. Basınçlı havanın optimum kullanımı çok önemlidir. Bunun yerine kullanılabilecek daha verimli, daha ucuz metotlar araştırılmalı, örneğin; 6-8 barda üretilen basınçlı hava düşük basınç gerektiren sistemlerde kullanılmamalıdır. Bilindiği gibi basınç yükseldikte harcanan enerji de artacaktır. Bu tip düşük basınçlarda kompresör yerine “root blower” dediğimiz üfleyiciler kullanılmalıdır. Gerekirse değişik basınç altında çalışan ekipmanlar ayrı kompresör ve hatlardan beslenmelidir. Hattı ayırıp regülatör kullanmak da verimi artıracak ve yüksek basınç sebebiyle oluşacak sızıntıları engelleyecektir.
Örnek
Bir sanayi kuruluşunun basınçlı hava ihtiyacı havayı 100 kPa’dan 800 kPa basınca yükselten 175 hp’lik (beygir gücü) bir kompresör tarafından karşılanmaktadır. Yapılan bir inceleme sonucunda kuruluşun basınçlı hava ihtiyacının 600 kPa olduğu anlaşılmıştır.Basınçlı hava yılda 3500 saat ortalama % 75 kısmi yükte çalışan bir kompresörden elde edilmektedir.Çıkış basıncının bu değere çekilmesi ile sağlanacak enerji ve para kazancı yılda yaklaşık 7546 YTL olarak hesaplanmıştır.

4. Kompresör Havasının Dış Ortamdan Alınması

Özellikle kış aylarında dış hava sıcaklığı bir fabrika içindeki havanın sıcaklığından düşüktür. Havanın yoğunluğu sıcaklığın düşmesiyle artar ve harcanan daha az enerji ile daha çok hava sıkıştırma imkânı doğar. Hesaplamalara göre yaklaşık her 3°C’lik sıcaklık düşüşünde, enerji kullanımı % 1 azalmaktadır.
Örnek
Bir fabrikada 225 kW gücünde bir kompresör bir fabrikanın içinde bulunmakta ve ortalama sıcaklığı 20°C olan bu iç havayı sıkıştırmaktadır. Bu sırada dış havanın ortalama sıcaklığı 5°C’dir. Bu kompresör yılda 3750 saat ortalama % 70 yükte çalışmaktadır.Kompresörün havayı dışarıdan almasıyla sağlanabilecek yıllık para tasarrufu 3615 YTL olarak hesaplanmıştır.

5. Isı Geri Kazanım Sistemleri

Endüstriyel tesislerde birçok uygulama sonucunda atık ısı meydana gelir ve bu atık ısının atmosfere atılmadan önce işletmede farklı faydalı amaçlar için kullanılması ile önemli miktarlarda enerji ve para tasarrufu sağlanabilir. Bir örnek vermek gerekirse, elektrik tüketimini azaltmak için, kompresörler bazen doğrudan hava ile bazen de su, yağ gibi bir sıvının etrafından dolaştırılmasıyla soğutulurlar. Su veya yağ tarafından kompresörden alınan ısı bir sıvı-hava ısı değiştiricisi ile atmosfere atılır. Atılan bu ısı miktarı kompresörde harcanan işin % 60’ı ile %90’ı arasında değişir. Bu atık ısı, kış aylarında ortamın ısıtılması, kazanda hava veya suyun ön ısıtılması veya işletmede diğer faydalı bir amaç için kullanılabilir.
Örnek
110 kW gücünde bir kompresörün gücünün % 60’ının atık ısı olarak atıldığı varsayılırsa 66 kW’lık bir ısıtıcının vereceği bir ısı faydalı amaçlar için kullanılabilir.

6. Yakıtların karşılaştırılması

Sanayide buhar veya sıcak su ihtiyacını karşılamak için çeşitli yakıtları kullanan kazanlar kullanılır. Bu yakıtlar arasında yerli linyit ve ithal kömür, doğalgaz, ağır fuel-oil, hafif fuel-oil (kalorifer yakıtı), LPG (liquefied petroleum gas), motorin ve elektrik sayılabilir. Kazanların birbirine göre enerji tasarrufu potansiyelleri ve buna bağlı olarak ekonomiklikleri yakıtın birim fiyatına, yakıtın ısıl değerine ve yakıtın yakıldığı kazanın verimine bağlıdır. Yakıt fiyatları çeşitli nedenlere bağlı olarak sürekli değiştiği için farklı yakıtları kullanan kazanların karşılaştırılması devamlı güncelleştirilmelidir. Bu karşılaştırma yakıtların kazanda yandıktan sonra verdiği faydalı enerjinin birim maliyeti üzerinde yapılmalıdır.

7. Kazanlarda verim arttırılması

Çoğu endüstriyel tesiste enerjinin önemli miktardaki bölümünü kazanlar tüketmektedir. Bu nedenle kazanların çalışması optimize edilerek önemli miktarda enerji tasarrufu sağlanabilir. Bu sistemlerde yapılacak küçük iyileştirmelerin enerji tüketim ve enerji maliyetlerindeki azalmada önemli yansımaları olabilir.

Sabit bir kazan ısı çıkış oranı için, yanma veriminde olacak her % 1’lik bir artış, % 1’lik bir yakıt tasarrufu demektir. Dikkate değer miktarda bir enerji ve para tasarrufu hava-yakıt karışım oranını optimize ederek ve dolayısıyla kazan verimini arttırarak sağlanabilir. Baca gazının bileşimi ve sıcaklığı, kazan veriminin tespitinde kullanılan göstergelerdir. Gaz analizörlerinin bir çoğu doğrudan kazan verimini göstermekle beraber baca gazlarının bileşim oranını ve yanma sıcaklığını da gösterir.

8. Kazanlarda hava-yakıt oranının optimize edilmesi

Kazanlarda hava-yakıt oranının periyodik olarak kontrol edilip modifiye edilmesi verimi arttırmanın en kolay yöntemlerinden biridir. Yüksek sıcaklıkta çalışan kazanların çoğu % 10 ile % 20 arasında bir fazla hava kullanırlar. Hava miktarının teorik miktardan çok fazla veya az olması verimi düşürür. Hava-yakıt oranı akış debilerinin ölçülmesiyle veya çıkan egzoz gazlarının analizi ile tespit edilebilir.

9. Kazanlarda yakma havasının ısıtılması

İşletmelerde oluşan atık ısının değerlendirilebileceği bölgelerden bir tanesi de tesiste bulunan kazanlarda kullanılan yakma havasının ısıtılması olmalıdır. Bu enerjinin kaynağı olarak yüksek sıcaklıkta kazanı terk eden egzoz gazları kullanılır. Bir ısı eşanjörü baca sistemine veya çıkışına yerleştirilerek egzoz gazıyla giriş havası ısıtılır.

Yanma havasının her 28°C sıcaklık artışında yanma verimi de yaklaşık olarak % 1 oranında artmaktadır [6]. Yapılan bir çalışmada, bir tesiste atmosfere atılan üretim fazlası 14911 kg/saat debideki buharın (350 kPa basınç ve 155°C sıcaklığında), tesisteki fırınların yanma havasının ön ısıtılmasında kullanılması durumunda yıllık 1 milyon doların üstünde enerji tasarrufu sağlanacağı hesap edilmiştir. Bunun uygulanma maliyeti fazla olmadığı için geri ödeme süresi ise sadece bir ay olarak hesaplanmıştır [5, 6].

10.Sıcak ve soğuk yüzeylerin yalıtımı

Termal yalıtım, ekipman yada malzemeleri her şeyden önce “ısı kaybından” koruyan ve buna karşı bir direnç sağlayan malzemeler ve bileşimler olarak tanımlanabilir. Sistemle, çevre arasında olan sıcaklık farkı, sistemden ya da sisteme olan ısı akışının etkileyici, zorlayıcı kuvvetidir. Sıcaklık farkı ne kadar çok büyürse, ısı transfer oranı da o ölçüde artar. Biz iki sistem arasında meydana gelebilecek ısı akışını, akışın bulunduğu yola bariyerler (engel) koyarak yavaşlatabiliriz. Termal izolasyonlar bu nedenlerden dolayı sistemin dizaynında önemli bir rol oynarlar ve bütün enerji verimli sistem ve ekipmanların üretiminde dikkate alınırlar. Ayrıca yalıtım genellikle enerji tasarrufu çalışmalarında kullanılan önemli parametrelerden bir tanesidir.

11.Yüksek verimli aydınlatma

Aydınlatma, insanların işlerini güvenli ve verimli bir şekilde yürütebilmeleri için hayati önem taşır. Enerji verimli lambalar kullanmak bu açıdan atılması gereken adımların başında gelmektedir. Enerji verimli lambalar kullanarak verimli bir aydınlatma elde edilir ve aydınlatma maliyetleri önemli miktarda azaltılır. Aydınlatma, ABD’de konutlarda kullanılan enerjinin % 7’sini, ticari binalarda ise % 25’ini oluşturmaktadır [7].
Akkor flamanlı ampullere göre; floresanlar yaklaşık % 50, kompakt floresanlar ise % 80 daha az enerji tüketmektedir. Aydınlatma uygulamalarında en büyük sorun, halkın bu konuda yeterince bilinçli olmaması ve verimli lambaların ilk yatırımının yüksek olmasıdır. Yapılan bir çalışmaya göre; 1 milyon hanedeki akkor flamanlı ampullerden en çok kullanılan 2 adedinin kompakt flüoresan ile değiştirilmesiyle pik saatlerde ihtiyaç duyulan 160 MW gücündeki santral yatırımına gerek kalmayacaktır.