İçeriğe geç →

C. Can Tutaşı Yazılar

5) Biyogaz Santrallerinde Enerji Hesaplaması

Biyogaz, organik atıklardan üretilen, enerji üretimi amacıyla kullanılabilir gazlara verilen isimdir. Bir biyogaz santrali kurulmadan önce yapılması gereken fizibilitelerde dikkat edilmesi gereken ilk husus: Hayvan türüne ve miktarına göre üretilecek kullanılabilir biyogaz miktarının belirlenmesi ve bu biyogaz miktarından üretilecek tahmini enerji miktarının tespit edilmesidir.

Biyogaz miktarı ve üretilecek enerji miktarının tespitinde takip edilmesi gereken basamaklar ise şu şekildedir:

1. Hayvanlardan elde edilecek yaş gübre miktarı bulunmalıdır

Hayvanların ağırlıklarına cinslerine ve beslenme şekillerine bağlı olarak oluşturacakları gübre miktarları değişmektedir.

1.a. Hayvanların Ortalama Ağırlığı belirlenir. Ağırlıklarının belli bir oranında yaş gübre miktarı ortaya çıktığı tespit edilebilir.

1.b. Herhangi bir hayvanın ortalama yaş gübre miktarı bulunur. Bu da farklı genellemelerle daha önceden tespit edilmiş, yıllık yaş gübre miktarıdır.

1.c. Gerçek ölçümlerle elde edilebilecek net yıllık yaş gübre miktarıdır.

2. Hayvanlardan elde edilecek kuru gübre miktarı bulunmalıdır

2.a. Ortalama kuru gübre miktarı bulunur: Farklı hayvan türlerinin üretecekleri ortalama kuru gübre miktarları çeşitli genellemelerle tanımlanmış olabilir ve bu veriler kullanılabilir.

2.b. Yaş gübre miktarından belirli oranlarla kuru gübre miktarı hesaplanır.

3. Kuru gübre miktarlarının biyogaz üretimi için kullanılabilecek miktarı belirlenir (Kullanılabilir toplam kuru gübre miktarı bulunur)

Kuru gübre miktarlarının biyogaz üretimi için kullanılabilirlikleri

Büyükbaş hayvan için %65

Küçükbaş hayvan için %13

Kümes hayvanı için %99

4. Kullanılabilir kuru gübre miktarından üretilebilecek biyogaz miktarı belirlenir

Bir ton kuru gübre için biyogaz miktarı 3 tip hayvan için de yıllık 200 m^3 tür.

5. Üretilen biyogazın sağladığı enerji miktarı belirlenir

1 m^3 biyogazın sağladığı elektrik enerjisi miktarı 4.7 kWh’tir.

Yorum Bırak

4) Hidroelektrik Santral Güç Hesaplama

20121027-165029.jpg

Bir hidroelektrik santralinin üreteceği güç yukarıdaki formül ile bulunur. Formülün tüm bileşenlerinin açıklamaları ve formüle katkıları aşağıdaki gibidir:

P=Power: Hidroelektrik santralin üreteceği gücü gösterir. Birimi Watt’tır.

ρ=Density: Suyun yoğunluğunu temsil etmektedir. Bu değer 1 kg/litre ‘ dir.

H=Head difference in elevation or pressure drop across the turbine: Net düşüyü temsil etmektedir.
Bir hidroelektrik santraldeki su kaynağının en üst düzeyi yani su girişi ile türbin su çıkışı arasındaki yükseklik farkına su düşüsü denir. Birimi metre (m) cinsinden ifade edilir. Burda önemli bir nokta vardır. Hesaba katılan düşü net düşü olmalıdır. Tesisin su iletim kanalları veya cebri borularında su moleküllerinin sürtünmeleri nedeni ile kayıplar meydana gelir ve bu kayıpların toplamı hidrolik düşüde bir azalma meydana getirir. Bu kayıplar tesisin toplam hidrolik düşüsünden çıkarılır sistemin net düşüsü hesaplanır ve bu net düşüye göre sistem tasarlanır.

η=Efficiency percent energy transferred: Hidroelektrik santralin genel veriminin yüzdelik ifadesidir. Burda dikkat edilmesi gereken bir nokta var. Formüldeki verim genel verim olarak belirtilmiştir. Bu verimi oluşturan bleşenler aşağıdaki gibidir.

η (genel) = η (inşaat) * η (cebri boru) * η (türbin) * η (jeneratör) * η (transformatör) * η (nakil hattı)

Q=Flow: Türbinlere birim zamanda verilen enerji miktarı önemlidir. Herhangi bir akışkanın birim zamanda birim alandan geçen miktarına debi denilmektedir. Yani bir akarsuyun taşıdığı su miktarına debi denir. Birimi metreküp/saniye (m^3/s) ya da litre/saniye (lt/s) olarak ifade edilir
(1 litre=1000 cm^3 su için). Hidroelektrik santral kurulmadan önce bu santral için gerekli suyun debisinin tespit edilmesi gerekmektedir. Santrali besleyecek suyun debisi devamlı değişebilir. Bu yüzden debisi belirlenirken günübirlik ölçüm değil, yıl içinde belli zaman aralıklarında ölçüm yapılmalıdır.

g=Acceleration of gravity: Yerçekimi ivmesini temsil etmektedir. Değeri 9.81 m/s^2 ‘dir.

Yorum Bırak

3) Kurulu Gücü Bilinen Rüzgar Türbininin Yıllık Ürettiği Elektrik Enerjisinin Hesaplanması

Bazı özellikleri bilinen bir rüzgar türbininin üreteceği gücün nasıl hesaplanacağından ilk yazımda bahsetmiştim. Bu yazımda ise kurulu gücü bilinen bir santralin üreteceği yıllık elektrik enerjisinin hesaplanmasından bahsedeceğim.

Formüle geçmeden önce temel birkaç kavramdan bahsetmek istiyorum. Enerji ile Güç arasındaki ilişkiyi şu şekilde tanımlayabiliriz:
Enerji, gücün belirli bir zaman dilimindeki akımıdır. Yan Enerji=Güç*Zaman’dır.
Elektrik enerjisinin ticari alandaki uygulamalarında birim olarak kiloWatt-saat kullanılır. Kilowatt gücün birimini temsil ederken, saat zamanın birimidir.

Enerjiyi hesaplama formülümüz yukarıda belirtildiği gibidir. Verdiğim formülü staj raporumu tamamlarken hazırladım. Formülün tüm bileşenleri İngilizce olarak verilmiştir. Açıklamaları ve formüle katkıları ise şu şekildedir.

Formülde 24*365 ile verilen yıllık tam kapasite çalışan bi sistem için toplam saat hesabıdır. Bu üretilen enerjinin biriminin zaman kısmını oluşturmaktadır.

Power Coefficient: Sabit bir değerdir. Rüzgar türbin veriminin yüzdelik ifadesidir. Güç faktörü olarak formülümüze katkı sağlamaktadır. Maksimum değeri yaklaşık olarak 0.5926′dir. Bu değer Betz limiti adını alır. Yani bir rüzgar türbininin maksimum %59.26 verimlilikle çalışacağı anlamına gelir.

Kurulu Güç: Rüzgar türbinlerinde kurulu güç, türbinin en uygun koşullarda saatte en fazla ne kadar güç üretebileceğini temsil eder.

Formülde dikkat edilmesi gereken iki nokta vardır. Bunlardan biri çalışma süresidir. Verilen çalışma süresi 24*365=8760 saattir. Bu süre, yılın her anı santralin çalışıyor olması anlamına gelmektedir. Bu durum teoride doğru iken, pratikte uygulanabilirliği çok zordur. Ayrıca kurulu güç olarak verilen değer, rüzgar türbinlerinin en uygun koşullarda saatte en fazla üreteceği güç miktarıdır fakat bu durum da her zaman geçerli olan bir şey değildir. Çünkü rüzgar türbinlerinin karakteristikleri verilirken “Power Curve” diye belirtilen güç eğrileri vardır. Bu eğrilerde, farklı rüzgar hızlarında rüzgar türbinin üreteceği güçler verilmektedir. Bunun bir örneğini Vestas marka rüzgar türbinlerinden birinin kataloğunda görebilirsiniz. Bu kataloğun direk linkini aşağıda veriyorum:

http://nozebra.ipapercms.dk/Vestas/Communication/Productbrochure/3MWbrochure/3MWProductBrochure/

Yorum Bırak

2) Memleketim Mardin’e Güneş Enerjisi Yatırımı

Bugün sosyal paylaşım sitesi olan Twitter’da http://www.enerjipostasi.com’un hesabı olan @EnerjiPostasi ‘nın bir haberi dikkatimi çekti. Haberi direk olarak yayınlıyorum ve ardından Güneş enerjisiyle ilgili birkaç bilgi paylaşmak ve konuyla ilgili yorum yapmak istiyorum.

“Mardin’de Çözüm Güneş Enerjisinden Yana!

Mardin’de sık sık yaşanan elektrik kesintileri ve dalgalanmalar nedeniyle tesisleri günlerce çalışamaz hale gelen ve zordurumda kalan sanayiciler, kendi imkanlarıyla 53 milyon Euro yatırım yaparak, elektrik sorununu güneş enerjisiyle çözmek için çalışmalara başladı. Mardin Organize Sanayi Bölgesi ve Mardin Sanayici ve İşadamları Derneği (MARSİAD) Başkanı Nasır Duyan, Mardinli sanayicilerin en büyük sorunu olan elektrik sorununu kökünden çözmek için Dicle Kalkınma Ajansı, Kamu ve özel bankaların da aralarında olduğu dış desteklerle, Mardin OSB’ye yaklaşık 53 milyon Euro tutarında 30 MW’lık güneş enerjisi santrali kuracaklarını söyledi. Mardinli sanayicilerin bütün sıkıntılara rağmen ülkenin ihracat rakamlarını arttıracak başarılı çalışmalara katkıda bulunduklarını, elektrik borçlarını da düzenli olarak ödediklerini vurgulayan Duyan, buna rağmen istenilen kalitede enerjiyi bir türlü alamadıklarını söyledi. Duyan, kurulacak santral ile organize sanayi bölgesinde faaliyet gösteren bütün işletmelerin enerji ihtiyacının karşılanacağı gibi, fazlasını da DEDAŞ’a satmayı planladıklarını belirtti.”

Yazıma öncelikle “Güneş Enerjisi” ile ilgili basit bir giriş yapmak istiyorum. Türkiye coğrafi konumundan kaynaklı yüksek güneş enerjisi potansiyeline sahiptir. Ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 yani günlük ortalama 7.2 saattir. Ortalama toplam ışınım şiddeti ise günlük 3.6 kWh/m^2 olarak belirlenmiştir. Bu enerji potansiyeli 87.5 MTEP (milyon ton eşdeğer petrol) anlamına gelir. Bunun 8.75 MTEP’i ise elektrik enerjisi üretimine elverişlidir.

Ülkemizde toplam kurulu güç tahmini olarak 3-5 MW dolaylarındadır. Bu değer, küçük güçlerin karşılanması ve araştırma amaçlı güneş pilleri kullanılmasindan kaynaklanmaktadir.

Bu kadar yüksek potansiyele sahipken kurulu gücün bu kadar az olmasının sebebi ise güneş enerjisi teknolojilerinin yatırım maliyetlerinin yüksek olmasıdır. Ancak son yıllarda dünyada güneş panellerine olan arzın yüksek olmasına bağlı olarak bu panellerin fiyatında düşüş gözlenmiştir. Bunun yanısıra, güneş alma seviyesinin yüksekliği yatırımın geri dönüş süresini kısaltıyor ve yatırımı uygun kılıyor.

YEK (Yenilenebilir Enerji Kanunu) ile güneş enerjisi alım fiyatı 13.3 dolar cent olarak belirlenmiştir. Yerli ekipman kullanılmasından dolayı verilen teşvik ile bu değer 19.5 dolar cent’e kadar yükseliyor. Ayrıca devlet üretilen enerjiyi 10 yıl boyunca alım garantisi veriyor. Yatırımın tahmini geri dönüş süresi ise 7-10 sene arasındadır. ( GENSED: Güneş Enerjisi Sanayicileri Derneği verilerine göre yazılmıştır.)

Mardin bu tarz bir yatırım için uygun mudur diye düşünüldüğü zaman akla ilk olarak coğrafi konumundan kaynaklı güneş enerjisi potansiyeli kriteri geliyor. Türkiye’de en fazla güneş alan bölgelerin başında Güneydoğu Anadolu Bölgesi 1491.2 kWh/m^2 ile birinci sırada yer alıyor. Ayrıca yaşanan kesintilerin ve dalgalanmaların giderilebilmesi için en mantıklı çözüm yolu kendi üretim santrallerinin kurulmasıdır.

Daha detaylı güneş enerjisi potansiyeli verileri için Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası (GEPA) incelenebilir.Bu haritayı ve tüm şehirler için detaylı bilgileri vereceğim linkten inceleyebilirsiniz:

http://www.naturelenerji.com.tr/Gunes_Enerjisi_Potansiyeli_Atlasi_GES.aspx

Türkiye’de yenilenebilir enerji potansiyeli bakımından hidroelektrik santraller ile birlikte ilk sıralarda yer alan güneş enerjisi santrallerinin de bu tarz örnek yatırımların öncülüğünde önü açılabilir ve enerji de dışa bağımlılık oranı düşürülebilir.

Araştırma yaparken okuduğum bu konuya uygun güzel bir sözle yazımı sonlandırmak istiyorum.

“Güneşe sırtını dönen gölgesini izler…”

NOT: Kendisi yakın akrabam olan Sn. Nasır Duyan ile ilk fırsatta bir görüşme yapıp yatırımla ilgili daha detaylı ve daha spesifik bilgiler edinip, okuyucularımı bilgilendirmeyi planlıyorum…

Yorum Bırak

1) Rüzgar Türbini Güç Hesaplama

20121017-010248.jpg

Bir rüzgar türbininin üreteceği güç yukarıdaki formül ile bulunur. Yukarıda verdiğim formülü staj raporumu tamamlarken hazırladım. Formülün tüm bileşenleri İngilizce olarak verilmiştir. Açıklamaları ve formüle katkıları aşağıdaki gibidir:

Power: Rüzgar türbininin üreteceği gücü gösterir. Birimi Watt’tır.

Constant: Sabit bir sayı olarak eşitliğin sağ tarafındaki ilk terimdir. Değeri 0.5’tir.

Air Density: Hava yoğunluğu olarak formüle katılmaktadır. Uluslararası Standart Atmosfer koşullarında (deniz seviyesinde, +15°C sıcaklıkta ve 1013,25 mb atmosfer basıncında) havanın yoğunluğu 1,225 kg/m^3 ‘tür.

Wind Speed: Rüzgar türbininin kurulacağı yerdeki ortalama rüzgar hızının kübünü temsil etmektedir. Yani rüzgarın hızı üretilen güce 3.dereceden üssü kadar katkı sağlamaktadır. Normalde kullanılan hızın birimi m/saniye’dir. Ama biz 3.kuvvetini alarak işleme dahil ediyoruz.

Power Coefficient: Formülümüzdeki bir diğer sabittir. Rüzgar türbin veriminin yüzdelik ifadesidir. Güç faktörü olarak formülümüze katkı sağlamaktadır. Maksimum değeri yaklaşık olarak 0.5926’dir. Bu değer Betz limiti adını alır. Yani bir rüzgar türbininin maksimum %59.26 verimlilikle çalışacağı anlamına gelir.

Swept Area: Rüzgar türbininin kanatlarının süpürdüğü alanı ifade etmektedir. Birimi metrekaredir. Rüzgar türbinlerinin karakteristiklerinde direk verilebilir veya Rotor Diameter şeklinde ifade edilen rotor yarıçapından hesaplanabilir.

Rüzgar türbininin kanatlarının süpürdüğü alan = rotor yarıçapı * rotor yarıçapı * pi
formülüyle hesaplanır.

Yorum Bırak