Jeotermal Enerji Gelişmeleri ve Haberler - jeotermal.com | Jeotermal Bölge Isıtma Sistemlerinde Kojenerasyon Çevrimi İle Güç Üretilmesinin Uygulababilirliği - Balçova Örneği

Dosyalar

Jeotermal Bölge Isıtma Sistemlerinde Kojenerasyon Çevrimi İle Güç Üretilmesinin Uygulababilirliği - Balçova Örneği
İNDİR

Editör

209 İndirme


Jeotermal Bölge Isıtma Sistemlerinde Kojenerasyon Çevrimi İle Güç Üretilmesinin Uygulababilirliği - Balçova Örneği
 
 
Serhan KÜÇÜKA Tahsin BAŞARAN 
 
 
ÖZET 
 Jeotermal bölge ısıtmalarında, ısıtma amacı ile kullanılan suyun dağıtım sıcaklığı; uygulamalarda 70 - 85°C aralığında olmaktadır. Böylece, görece yüksek sıcaklıklı jeotermal kaynağın termodinamik kullanılabilirliğinin önemli bir kısmı, düşük sıcaklıktaki dolaşım suyunun ısıtılması s ırasında yitirilmektedir. Buna karşılık, akışkanın yüksek termodinamik potansiyelinin; önce güç üretiminde, sonrasında ısıtma amacı ile kullanılmasıyla, ısıtma kapasitesi önemli ölçüde azaltılmadan, güç üretilmesi olanaklıdır. Bu çalışmada, Balçova bölge ısıtma sisteminin verileri esas alınarak, karşı basınçlı ve yoğuşturucu çıkışlı buhar çevrimleri ile güç üretiminin olabilirliği ve bu üretimin bölge ısıtma sistemi kapasitesine etkisi analiz edilmiştir.   
 
 
1. GİRİŞ 
 Yurdumuzda bölge ısıtmasında kullanılan jeotermal kaynaklar, bazı bölgelerde 130°C üzerinde sıcaklıklara ulaşmaktadır. Kurulmuş olan bölge ısıtılma sistemlerinde, jeotermal suyun enerjisi bir ısı değiştirgecinde temiz suya aktarılmakta ve 70°C - 85°C sıcaklıktaki temiz su, dolaşım suyu olarak bölgeye gönderilmektedir [1]. Bu durum, jeotermal kaynağın termodinamik kullanılabilirliğinin önemli bir kısmının, düşük sıcaklıktaki dolaşım suyunun ısıtılması sırasında yitirildiği anlamına gelmektedir.  
 
Diğer yandan, jeotermal kaynakların elektriksel güç üretiminde kullanılması dünyada yaygın bir uygulamadır. Güç üretimi için uygulanan başlıca iki yöntemden birisi, jeotermal akışkandan elde edilen su buharının doğrudan türbine gönderilmesidir. Diğer yöntemde ise, jeotermal akışkan, ikincil bir akışkanın kullanıldığı kapalı bir güç çevrimine ısı vermek için kullanılmaktadır. Kaynak sıcaklıklarına bağlı olarak, yukarıda bahsedilen iki yöntemin birarada kullanılması da olanaklıdır [2]. Jeotermal kaynaklardan güç üretiminin genellikle 150°C ve üzerindeki kaynak sıcaklıklarında yaygın olarak kullanılmasına karşın, daha düşük sıcaklıklardaki kaynaklar için de başarılı uygulamalar yapılmıştır. Örnek olarak, İtalya’da kurulu 700 kW gücündeki Travale 21 ikincil çevrim ünitesinde, 115°C sıcaklıkta jeotermal akışkan kullanılmaktadır. Burada, ısısının bir kısmını güç ünitesinde bırakarak çıkan jeotermal akışkan, daha sonra sera ısıtılmasında değerlendirilmektedir [3]. Düşük sıcaklıklı sahaların elektrik üretimine açılması için deneme amaçlı kurulan 400 kW gücünde diğer bir ikincil çevrim tesisinde ise, jeotermal su santrala 130°C sıcaklığında girmekte ve 106°C sıcaklığında çıkmaktadır [4]. Jeotermal akışkandan elde edilen su buharının doğrudan kullanıldığı Japonya Kirishima Oteli uygulamasında ise, buhar türbine 133°C sıcaklık ve 23 ton/saat debi ile gönderilmektedir. Jeotermal akışkan %2 oranında yoğuşmayan gaz içermekte olup, yoğuşmayan gazların türbin çıkış kondenserinden uzaklaştırılması için vakum kompresörü kullanılmıştır [3]. Diğer yandan, çok düşük basınçlarda, buharın özgül hacmindeki artma nedeni ile türbin boyutları aşırı büyüyecektir. Yapılan bir tasarım çalışmasında, 130°C sıcaklık ve 1000 ton/saat debideki jeotermal akışkandan, 0.7 bar mutlak basınç ve 73.8 ton/saat debide buhar üretilerek 3500 kW güç elde edilebileceği bildirilmiştir[5].  
 
Türbin akışkanı olarak su buharının kullanıldığı uygulamalarda, yüksek basınç altında ve sıvı fazda üretilen jeotermal akışkanın basıncı düşürülerek su ve buhar fazlarına ayrılmakta ve elde edilen buhar türbine gönderilmektedir. Ancak ayırıcıdan çıkan sıvı fazın ekserjisinden yararlanılmaması nedeni ile, bu sistemlerin verimi düşüktür. 150°C altındaki sıcaklıklarda ise, çevrim akışkanı olarak bir organik akışkanın kullanıldığı ikincil (binary) güç santralleri, elektrik üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.  Jeotermal akışkanın ikincil akışkana ısı aktarmak amacı ile kullanıldığı bu santraller, genellikle hava soğutmalı paket sistemler halinde inşa edilmektedir. İkincil çevrim santrallerinin verimi, su buharı kullanılan sistemlere göre biraz daha yüksek olmasına karşın, birim güç başına ilk yatırım maliyetleri yüksek olmaktadır. Ancak, her durumda, düşük çalışma sıcaklıkları nedeni ile, jeotermal bir santralın güç üretim verimi düşük ve ilk yatırım maliyeti kömür veya doğal gaz gibi geleneksel yakıtlı bir santralden yüksek olmaktadır. Bu nedenle, jeotermal enerjinin, konut ısıtması veya kurutma gibi doğrudan ısı kullanımlı uygulamalarda kullanılması, daha akılcı bir çözüm olmaktadır. 
 
Buna karşın, akışkanın yüksek termodinamik potansiyelinin önce güç üretiminde kullanılıp, daha sonra ısıtma amaçlı bir kojenerasyon çevriminde kullanılmasıyla, ısıtma kapasitesi önemli ölçüde azaltılmadan güç eldesi mümkündür. Bu çalışmada, Balçova bölge ısıtma sisteminin verileri esas alınarak, karşı basınçlı ve yoğuşturucu çıkışlı buhar çevrimleri ile güç üretiminin olabilirliği ve bu üretimin bölge ısıtma sistemi kapasitesine etkisi incelenmiştir.  
 

Yorumlar

Yorum yapabilmek için üye olmanız gerekmektedir. Üye olmak için [ÜYE OL] tıklayabilirsiniz. Üyemiz iseniz [GİRİŞ] yapabilirsiniz.