Upload
others
View
19
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Özay KAS Makina Yük. Müh. TÜRKOTED Yönetim Kurulu Üyesi
17 Aralık 2015/ GEBZE OSB
KOJENERASYON - TRIJENERASYON
UYGULAMALARI ve KAPASİTE SEÇİMİNDE
OPTİMİZASYON
KOJENERASYON SİSTEMİ İÇİN MEVZUAT
LİSANSLI : • Güç ve verim için herhangi bir
kısıtlama yoktur.
• Lisanslar için EPDK sorumludur.
• Yasal prosedür, detaylıdır ve uzun süre alır.
• Elektrik fiyatları DUY tarafından günlük ve saatlik olarak belirlenir.
• Üretilen elektrik için dağıtım ve iletim şirketlerine belirli fon ve paylar
ödenir.
LİSANSSIZ : • Verim ve güç sınırlaması vardır. • * Mikro CHP (<100 kWe) • * YEK(<1 MWe) • * Kendi ihtiyacı için yüksek
verimli CHP (EU 2012/27/EC Directive)
• İzinler için yerel dağıtım şirketleri sorumludur.
• Yasal prosedür daha yalındır ve kısa süre alır.
• Üretilen elektrik için dağıtım ve iletim şirketlerine belirli fon ve paylar ödenmez.
KOJENERASYON SİSTEM SEÇİMİ İÇİN OPTİMİZASYON
MAKSİMİZE EDİLMESİ HEDEFLENEN 3 TEMEL KRİTER;
•Elektrik Tüketiminin Maksimum Oranda Karşılanması
• Soğutma ve Isıtma İhtiyacının Maksimum Oranda Karşılanması
•Kojenerasyon Sisteminin Maksimum Kapasite İle Çalışması
MAKSİMİZASYON İÇİN KISITLAR;
•Elektrik ve Isı Tüketiminin Mevsimsel ve Günlük Etkilerle Değişkenlik
Göstermesi
•Yüksek Verimli Kojenerasyon için YASAL MEVZUAT
•Kojenerasyon Ünitelerinin Nominal Güçlerinin Belirli Aralıklarla
Üretilmesi
Yatırım Geri Ödeme Süresinin Minimum Yapılması ile OPTİMİZASYON
KOJENERASYON SİSTEM SEÇİMİ İÇİN TEMEL HATALAR
• Tesisin kurulu trafo gücüne veya kurulu talep gücüne göre
kapasitenin belirlenmesi
• Kış-Yaz ve Gece-Gündüz tüketim farklılıklarının dikkate
alınmaması
• Şebekeden alınması gereken minimum elektrik miktarının
dikkate alınmaması
• Seçimin elektrik ihtiyacı yerine ısı ihtiyacının birincil plana
alınması
• Kojenerasyon ünitelerinin nominal gücün %35-40’nın
altında çalışamayacağının göz ardı edilmesi
KOJENERASYON UYGULAMASI İÇİN ISITMA SİSTEMİ AKIŞ DİYAGRAMI
∞
CHP UNIT
PLATE HEAT EXCH.
DRY COOLER
95 oC
75 oC
95 oC
75 oC
80 oC
60 oC
TRIJENERASYON UYGULAMASI İÇİN ISITMA-SOĞUTMA SİSTEMİ AKIŞ DİYAGRAMI
∞
CHP UNIT ABSORBTION CHILLER
PLATE HEAT EXCH.
DRY COOLER
95 oC
75 oC
95 oC
85 oC
75 oC
85 oC
80 oC
60 oC
7 oC
12 oC
* SOĞUTMA ÖNCELİKLİ
TRIJENERASYON UYGULAMASI İÇİN ISITMA-SOĞUTMA SİSTEMİ AKIŞ DİYAGRAMI
∞
CHP UNIT ABSORBTION CHILLER
PLATE HEAT EXCH.
DRY COOLER
95 oC
75 oC
95 oC
85 oC
75 oC
85 oC
80 oC
60 oC
7 oC
12 oC
* ISITMA ÖNCELİKLİ
YÜKSEK VERİMLİ KOJENERASYON UYGULAMASI İÇİN YASAL KRİTER (PES)
YÜKSEK VERİMLİ KOJENERASYON UYGULAMASI İÇİN YASAL KRİTER (PES)
TRIJENERASYON’DA ISITMA MI SOĞUTMA MI DAHA FAYDALI?
KOJENERASYON SİSTEMLERİ VE HİZMET TESİSLERİ
Yaşamımızın vazgeçilmez parçası haline gelen hastane, otel, alışveriş
merkezi gibi tesislerin verdiği hizmet seviyesi ile paralel olarak
sağladığı iç hava kalitesinin elde edilmesi enerji harcamalarının önemli
bir kısmını oluşturmaktadır.
Hastanelerin, otellerin ve alışveriş merkezlerinin ısıtma-soğutma ile
elektrik tüketimi ihtiyaçları, gaz motorlu kojenerasyon ünitelerinin
sağladığı kullanılabilir elektrik ve ısı enerjisi oranlarına uygun paralellik
göstermektedir.
Hizmet tesisleri bu açıdan kojenerasyon uygulamaları için en uygun
tesislerin başında gelmektedir.
ÖRNEK HASTANE PROJESİ
Proje Yeri : İstanbul
Rakım : 80 mt.
Maksimum Dış Hava Sıcaklığı : 35 °C
Minimum Dış Hava Sıcaklığı : -3 °C
Toplam Alan : 21.000 m²
Elk. Kurulu Gücü : 2 x 1.600 kVA
Kojenerasyon Kurulu Gücü : 800 kWe
Kojenerasyon Isıl Gücü : 915 kWth.
Elektrik Birim Fiyatı (TL/kwh) : 0,278
Doğalgaz Birim Fiyatı (TL/m3) : 0,768
HASTANELERİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ELEKTRİK TÜKETİMİ
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
13000
0:0
0
01
:00
02
:00
03
:00
04
:00
05
:00
06
:00
07
:00
08
:00
09
:00
10
:00
11
:00
12
:00
13
:00
14
:00
15
:00
16
:00
17
:00
18
:00
19
:00
20
:00
21
:00
22
:00
23
:00
00
:00
KW
HOSPITAL DAILY ELECTRICITY CONSUMPTION
SUMMER
WINTER
HASTANELERİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ELEKTRİK TÜKETİMİ
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
13000
0:0
0
01:0
0
02:0
0
03:0
0
04:0
0
05:0
0
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
19:0
0
20:0
0
21:0
0
22:0
0
23:0
0
00:0
0
KW
HOSPITAL DAILY ELECTRICITY CONSUMPTION-PRODUCTION
SUMMER CONS.
CHP MAX. PROD.
WINTER CONS.
ACTUAL PROD.
Kojenerasyon sisteminin elektrik üretim kapasitesi tesisin baz elektrik tüketimi esas alınarak seçilmiştir. Sistem kümülatif %91 yükte çalışarak yıllık elektrik tüketiminin %84’ünü karşılamaktadır.
HASTANELERİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ELEKTRİK TÜKETİMİ
ELEKTRİK TÜKETİM & ÜRETİM GRAFİĞİ
Kojenerasyon sisteminin elektrik üretim kapasitesi tesisin baz elektrik tüketimi esas alınarak seçilmiştir. Sistem kümülatif %91 yükte çalışarak yıllık elektrik tüketiminin %84’ünü karşılamaktadır.
HASTANELERİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ISITMA İHTİYACI
ISITMA İHTİYACI & ÜRETİM GRAFİĞİ
Kojenerasyon ünitesinin ceket soğutma ve egzost devrelerinden elde edilen 95-75 C rejimindeki sıcak su ile hastanenin yıllık ısıtma ihtiyacının %91’ini karşılanmaktadır. Isı üretimi kapasitesi faydalı kullanım oranı %69’dur.
ENERJİ GİDERLERİ KARŞILAŞTIRMASI
1.997.200 TL elektrik, 516.300 TL doğalgaz olmak üzere toplam 2.513.500 TL olan yıllık enerji gideri kojenerasyon sistemi ile bakım giderleri dahil olmak üzere 1.628.300 TL ‘ye gerilemiştir. Böylece toplam enerji giderlerinde %35,2 oranında tasarruf sağlanmıştır. Yatırım geri ödeme süresi 20-22 Ay’dır.
ENERJİ GİDERLERİ KARŞILAŞTIRMASI
1.997.200 TL elektrik, 516.300 TL doğalgaz olmak üzere toplam 2.513.500 TL olan yıllık enerji gideri kojenerasyon sistemi ile bakım giderleri dahil olmak üzere 1.628.300 TL ‘ye gerilemiştir. Böylece toplam enerji giderlerinde %35,2 oranında tasarruf sağlanmıştır. Yatırım geri ödeme süresi 20-22 Ay’dır.
BİRİNCİL ENERJİ TASARRUFU (PES)
𝑃𝐸𝑆 = {1 −1
𝐶𝐻𝑃𝐻𝑛𝑅𝐸𝐹 𝐻𝑛 +
𝐶𝐻𝑃𝐸𝑛𝑅𝐸𝐹 𝐸𝑛
}𝑥100%
𝑃𝐸𝑆 = {1 −1
48 𝑥 0,6990 +
42,252,5 𝑥 0,86
}𝑥100%
𝑷𝑬𝑺 = 𝟐𝟑, 𝟐 > 𝟏𝟎
«PES (Primary Energy Savings)» Birincil enerji tasarrufu değeri 23,2 olup 10’dan
büyüktür.
Dolayısıyla bu uygulama örneği Yüksek Verimli Kojenerasyon’dur.
ÖRNEK OTEL PROJESİ
Proje Yeri : Antalya
Rakım : 50 mt.
Maksimum Dış Hava Sıcaklığı : 41 °C
Minimum Dış Hava Sıcaklığı : -1 °C
Toplam Alan : 40.000 m²
Elk. Kurulu Gücü : 2 x 1.600 kVA
Kojenerasyon Kurulu Gücü : 600 kWe
Kojenerasyon Isıl Gücü : 711 kWth.
Elektrik Birim Fiyatı (TL/kwh) : 0,287
Doğalgaz Birim Fiyatı (TL/m3) : 0,805
OTELLERİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ELEKTRİK TÜKETİMİ
ELEKTRİK TÜKETİM & ÜRETİM GRAFİĞİ
Kojenerasyon sisteminin elektrik üretim kapasitesi tesisin baz elektrik tüketimi esas alınarak seçilmiştir. Sistem kümülatif %84 yükte çalışarak yıllık elektrik tüketiminin %78’ini karşılayacaktır.
OTELLERİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ISITMA İHTİYACI
ISITMA İHTİYACI & ÜRETİM GRAFİĞİ
Kojenerasyon ünitesinin ceket soğutma ve egzost devrelerinden elde edilen 95-75 C rejimindeki sıcak su ile tesisin yıllık ısıtma ihtiyacının %80’i karşılanacaktır. Isı üretimi kapasitesi faydalı kullanım oranı %82’dir.
ENERJİ GİDERLERİ KARŞILAŞTIRMASI
1.610.000 TL elektrik, 490.000 TL doğalgaz olmak üzere toplam 2.100.000 TL olan yıllık enerji gideri kojenerasyon sistemi ile bakım giderleri dahil olmak üzere 1.530.000 TL ‘ye gerileyecek, böylece toplam enerji giderlerinde %27 oranında tasarruf sağlanacaktır. Yatırım geri ödeme süresi 2,9 Yıl’dır.
ENERJİ GİDERLERİ KARŞILAŞTIRMASI
1.610.000 TL elektrik, 490.000 TL doğalgaz olmak üzere toplam 2.100.000 TL olan yıllık enerji gideri kojenerasyon sistemi ile bakım giderleri dahil olmak üzere 1.530.000 TL ‘ye gerileyecek, böylece toplam enerji giderlerinde %27 oranında tasarruf sağlanacaktır. Yatırım geri ödeme süresi 2,9 Yıl’dır.
OTELLERİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL SOĞUTMA İHTİYACI
SOĞUTMA İHTİYACI & ÜRETİM GRAFİĞİ
Kojenerasyon ünitesinin ceket soğutma ve egzost devrelerinden elde edilen 95-75 C rejimindeki sıcak su ile tesisin yıllık soğutma ihtiyacının %43’ü karşılanacaktır. Ancak bu durumda ısıtma ihtiyacının karşılama oranı %80’den %43’e gerilemektedir. Isı üretimi kapasitesi faydalı kullanım oranı %100’dür.
ISITMA İHTİYACI & ÜRETİM GRAFİĞİ
Kojenerasyon ünitesinin ceket soğutma ve egzost devrelerinden elde edilen 95-75 C rejimindeki sıcak su ile tesisin yıllık soğutma ihtiyacının %43’ü karşılanacaktır. Ancak bu durumda ısıtma ihtiyacının karşılama oranı %80’den %43’e gerilemektedir. Isı üretimi kapasitesi faydalı kullanım oranı %100’dür.
ÖRNEK ÜNİVERSİTE KAMPÜSÜ PROJESİ
Proje Yeri : İstanbul
Rakım : 150 mt.
Maksimum Dış Hava Sıcaklığı : 35 °C
Minimum Dış Hava Sıcaklığı : -3 °C
Toplam Alan : 140.000 m²
Elk. Kurulu Gücü : 6 x 2.000 kVA
Kojenerasyon Kurulu Gücü : 2.400 kWe
Kojenerasyon Isıl Gücü : 2.200 kWth.
Elektrik Birim Fiyatı (TL/kwh) : 0,284
Doğalgaz Birim Fiyatı (TL/m3) : 0,768
ÜNİVERSİTENİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ELEKTRİK TÜKETİMİ
ÜNİVERSİTENİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ELEKTRİK TÜKETİMİ
Kojenerasyon sisteminin elektrik üretim kapasitesi tesisin baz elektrik tüketimi esas alınarak seçilmiştir. Sistem kümülatif %89 yükte çalışarak yıllık elektrik tüketiminin %96’sını karşılayacaktır.
ÜNİVERSİTENİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ISITMA İHTİYACI
ÜNİVERSİTENİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ISITMA İHTİYACI
Kojenerasyon ünitesinin ceket soğutma ve egzost devrelerinden elde edilen 120-80 C rejimindeki kızgın su ile tesisin yıllık ısıtma ihtiyacının %58’i karşılanacaktır. Isı üretimi kapasitesi faydalı kullanım oranı %77’dir.
ENERJİ GİDERLERİ KARŞILAŞTIRMASI
5.450.000 TL elektrik, 2.100.000 TL doğalgaz olmak üzere toplam 7.550.000 TL olan yıllık enerji gideri kojenerasyon sistemi ile bakım giderleri dahil olmak üzere 4.950.000 TL ‘ye gerileyecek, böylece toplam enerji giderlerinde %34,5 oranında tasarruf sağlanacaktır. Yatırım geri ödeme süresi 22-24 Ay’dır.
ENERJİ GİDERLERİ KARŞILAŞTIRMASI
5.450.000 TL elektrik, 2.100.000 TL doğalgaz olmak üzere toplam 7.550.000 TL olan yıllık enerji gideri kojenerasyon sistemi ile bakım giderleri dahil olmak üzere 4.950.000 TL ‘ye gerileyecek, böylece toplam enerji giderlerinde %34,5 oranında tasarruf sağlanacaktır. Yatırım geri ödeme süresi 22-24 Ay’dır.
ÖRNEK ALIŞVERİŞ MERKEZİ PROJESİ
Proje Yeri : Ankara
Rakım : 850 mt.
Maksimum Dış Hava Sıcaklığı : 35 °C
Minimum Dış Hava Sıcaklığı : -15 °C
Toplam Alan : 145.000 m²
Elk. Kurulu Gücü : 5 x 2.000 kVA
Kojenerasyon Kurulu Gücü : 2.400 kWe
Kojenerasyon Isıl Gücü : 2.400 kWth.
Kojenerasyon Soğutma Gücü : 2.400 kWth.
Elektrik Birim Fiyatı (TL/kwh) : 0,305
Doğalgaz Birim Fiyatı (TL/m3) : 0,758
ALIŞVERİŞ MERKEZİNİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ELEKTRİK TÜKETİMİ
Kojenerasyon sisteminin elektrik üretim kapasitesi tesisin baz elektrik tüketimi esas alınarak seçilmiştir. Sistem kümülatif %89 yükte çalışarak yıllık elektrik tüketiminin %79’unukarşılayacaktır.
ALIŞVERİŞ MERKEZİNİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ELEKTRİK TÜKETİMİ
ALIŞVERİŞ MERKEZİNİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL SOĞUTMA İHTİYACI
Kojenerasyon ünitesinin ceket soğutma ve egzost devrelerinden elde edilen 95-75 C rejimindeki sıcak su ile tesisin yıllık soğutmaa ihtiyacının %58’i karşılanacaktır. Isı üretimi kapasitesi faydalı kullanım oranı %91’dir.
ALIŞVERİŞ MERKEZİNİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL SOĞUTMA İHTİYACI
ALIŞVERİŞ MERKEZİNİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ISITMA İHTİYACI
Kojenerasyon ünitesinin ceket soğutma ve egzost devrelerinden elde edilen 95-75 C rejimindeki sıcak su ile tesisin yıllık ısıtma ihtiyacının %94’ü karşılanacaktır. Isı üretimi kapasitesi faydalı kullanım oranı %91’dir.
ALIŞVERİŞ MERKEZİNİN GÜNLÜK VE MEVSİMSEL ISITMA İHTİYACI
ENERJİ GİDERLERİ KARŞILAŞTIRMASI
7.200.000 TL elektrik, 400.000 TL doğalgaz olmak üzere toplam 7.600.000 TL olan yıllık enerji gideri kojenerasyon sistemi ile bakım giderleri dahil olmak üzere 4.900.000 TL ‘ye gerileyecek, böylece toplam enerji giderlerinde %35,5 oranında tasarruf sağlanacaktır. Yatırım geri ödeme süresi 22-24 Ay’dır.
ENERJİ GİDERLERİ KARŞILAŞTIRMASI
7.200.000 TL elektrik, 400.000 TL doğalgaz olmak üzere toplam 7.600.000 TL olan yıllık enerji gideri kojenerasyon sistemi ile bakım giderleri dahil olmak üzere 4.900.000 TL ‘ye gerileyecek, böylece toplam enerji giderlerinde %35,5 oranında tasarruf sağlanacaktır. Yatırım geri ödeme süresi 22-24 Ay’dır.
TRİJENERASYON UYGULAMASI İÇİN GENEL YAKLAŞIM
Diğer tüm hizmet binalarından farklı olarak otellerin ısıtma ve sıcak su
ihtiyacı yaz aylarında daha düşük de olsa 4 mevsim gece-gündüz
süreklidir. Hastaneler için de benzer durum söz konusudur.
• Trijenerasyon uygulaması kojenerasyona göre tasarruf tutarını arttırsa
da, absorbsiyonlu chiller yatırım maliyeti göz önüne alındığında toplam
yatırım geri ödeme süresi hastane ve otellerde kojenerasyona göre
daha uzun olmaktadır. Bununla birlikte, iklim şartları dikkate alınarak
her proje için değerlendirmenin ayrı ayrı yapılması ve buna göre karar
verilmesi yerinde olacaktır.
•Özellikle Ege ve Akdeniz bölgesi gibi ılıman iklime sahip illerde
trijenerasyon uygulaması kojenerasyona uygulamasına göre daha
avantajlı olabilmektedir.
DEĞERLENDİRME / SONUÇ
Temel felsefesi tasarruf sağlamak olan kojenerasyon sistemlerinin etkin ve
verimli hizmet vermesi için öncelikli olarak sistem kapasitesinin doğru
belirlenmesi gerekmektedir. Aksi takdirde verimsiz, hatta atıl tesislerin
oluşması kaçınılmaz olacaktır.
Hizmet binalarının elektrik, ısıtma ve soğutma ihtiyacı verilerine dayalı olarak
oluşturulacak analiz ve etüd tekniği ile yüksek doğrulukta optimizasyon
yapmak mümkündür. Böylece önemli ekonomik tasarruflar vaat eden
kojenerasyon sistemlerinin doğru seçimi ile gereksiz yatırımların önüne
geçilebilecek ve yatırım geri ödeme süreleri en aza indirilebilecektir.
TEŞEKKÜRLER...