Haber Detayı
24 Temmuz 2020 - Cuma 21:06 Bu haber 479 kez okundu
 
Organik Rankine Çevrimi Vasıtasıyla Atık Isı’dan Elektrik Enerjisi Elde Edilişi
KURUMSAL Haberi
Organik Rankine Çevrimi Vasıtasıyla Atık Isı’dan Elektrik Enerjisi Elde Edilişi

Cihan Giray ÖNER

Artı Denizcilik – İş Geliştirme Müdürü

 

ORCAN EFFICIENCY PACK 

 
En Büyük Meydan Okuma
 
21.yüzyılın 2. on yılından itibaren küresel düzeyde tüm endüstrileri yakından ilgilendiren en büyük meydan okuma şüphesiz karbon bazlı emisyonların kullanımlarının yeni düzenlemeler ile farklı değerlendirmelere tabi tutulması ve tüm sektörlerin yeni düzenlemelere ayak uydurmaya çalışması olarak gözlemlenmektedir. 
 
Üzerinde yaşadığımız gezegenimiz olan Dünya’mızın sürdürülebilir geleceği için geçirmek zorunda olduğumuz bu dönüşüm, gemi inşa ve işletmeciliğini IMO (International Maritime Organization)’nun aldığı kararlar ile bağlamaktadır. SOx ve NOx emisyonlarını belirli limitler altına indiren (Scrubber, SCR vb.) sistemlerin yanı sıra atık ısı kazanımını kullanarak çalışan kojenerasyon sistemleri de ön plana çıkarmaktadır.
 
IMO’nun yol haritasında, 2050 yılında 2008 yılında yapılan uluslararası gemi işletmeciliği bazlı sera gazı emisyonlarının toplamının 50 oranında azaltılmasının bulunduğunu göz önüne alırsak önümüzdeki yıllarda karbon vergisinin de işletmeciler için aktif bir rol oynayacağını öngörebiliriz.
 
Karbon Emisyonu Olmadan Temiz Elektrik Üretimi
Isı geri kazanım sistemleri, gemi yardımcı sistemlerinde (Isıtma vb.) atık ısının kullanılmasını sağlamasının yanı sıra karbon emisyonu yapmadan elektrik üreten cihazları da kullanıma sunmaktadır.
 
Organik Rankine Çevrimini kullanarak elektrik enerjisi üreten ‘Orcan Efficiency Pack’ enerji santrallerinde akışkan olarak su kullanılan muadillerinin yerine düşük sıcaklıklarda buharlaşabilen ve superheat durumuna geçebilen R245f gazını kullanmaktadır.
 
 
Şekil 1 Sıcaklık-Entropi Eğrisi
 
Sıcaklık-Entropi eğrisinde (Şekil 1 - solda) görebileceğimiz üzere yüksek basınç altında yüksek sıcaklıklarda buharlaşan su, eğrinin sağ tarafına geçerek superheat (kuru) steam olmaktadır.
 
Rankine çevriminde elde edilen steam’in superheat konumunda kalmasını sağlamak ve iş elemanı sonrası (expander, türbin vb.) basıncı düşen steam’in akışkan eğrisinin alt kısmına geçmemesi sistem verimi için önemlidir.
 
 
 
 
 
Su kullanılan bir enerji santralinde defalarca yüksek sıcaklığa tabi tutularak ilgili işlem sağlanabilirken Orcan Efficiency Pack’in (Şekil 2 - sağda) kapladığı 1,5 metrekarelik alanda bu işlem R245f gazı kullanan tek seferde elektrik üretimi için gereken işin elde edilebildiği yüksek verimli expander sayesinde yapılmaktadır. 
 
 
 
 
 Şekil 2 Orcan Efficiency Pack
 
Sistem içerisinde kullanılan gazın buharlaştırılması için makina ceket suyu soğutma devresinden ön ısıtma maksadıyla bir miktar su efficiency pack içerisinde bulunan kulerde ısısını R245f gazına transfer etmektedir. Ceket suyu sonrasında daha yüksek sıcaklığa sahip 2. bir ısıtma (Ekonomizer) veya termal yağ devresinden alınmaktadır.
 
Çevrimin tamamlanması için gereken soğutma deniz suyu ile sağlanmakta, gazın tamamen sıvılaşması ile çevrim tamamlanmaktadır.
 
Atık ısıdan elektrik üretimi sırasında kazanılan yakıt tasarrufu maliyeti bedeli sistem ürün bedelini yaklaşık 2-4 yıl arasında geri kazandırabilmektedir.
 
Organik Rankine Çevrimi Nedir?
Rankine çevrimi adını İskoç Mühendis William John Macquorn Rankine’den almaktadır. Termodinamik bir çevrim olan rankine iş yapma elemanı olarak akışkan kullanılan bir çevrimdir. Genellikle enerji santrallerinde kullanılan çevrim akışkanın ısı kazandılarak veya ısısının üzerinden alınarak yaptığı hal değişimlerinden yararlanır. Çevrimin kritik noktası halihazırda ısı kazandırılarak sıvı+buhar karışımı olan akışkanın sabit basınçta ısıtılmaya devam edilerek doymuş buhar (superheated steam) haline getirilmesidir. Müteakiben iş elemanında genişleyen akışkan dolaştığı çevrim içerisinde enerjisini bu elemana aktararak işe elde edilmesini sağlar, basıncını ve sıcaklığını düşürür. 
 
Verimli bir Rankine çevriminde kazanılan ısı iş yapma kapasitemizi belirlediğinden doymuş fazda fazlaca kalabilmek sistem verimi için önem teşkil eder. İş yapma elemanı girişi ile çıkışı arasındaki enerji farkı kazanımlarımızı belirlemektedir. Bu nedenle santral vb. tesislerde akışkan birkaç farklı türbinden geçirilebilmektedir. Bunun için ekstra ısıl değiştiriciler kullanılmakta sisteme tekrar ısı kazandırabilmek mümkün olabilmektedir.
 
Organik rankine çevrimi ise tüm çevrimin ekstra bir ısı kazandırma işlemi olmadan akışkanın doğal olarak çevresinden kazandığı ısı ile iş yaparak ilgili çevrimi tamamlaması ile oluşmaktadır. Bu çevrim daha düşük sıcaklıklarda hal değiştirebilen özel akışkanlar ile yapılabilmektedir. 
 
Orcan Effiency pack içerisinde bulunan expansion machine’e mekanik olarak bağlı jeneratörün dönmesi için gerekli gücü çevrimde kullanmış olduğu akışkan olan R245f ‘in yardımı ile sağlamaktadır. Gereken ısı gemi üzerinde bulunan atık ısı kaynaklarından (ceket suyu vb.) sağlanmaktadır. Bu nedenle organik rankine çevrimi ile atık ısı kullanarak elektrik üretmektedir. 
 
Örnek Projelendirme (VLCC)
 
  • ME Çıkış Gücü: 24.510 Kw at 66.4 RPM
  • AE Çıkış Gücü: 1.600 Kw @ 60 Hz
  • Makine adetleri: 1 Ana Mak. + 3 Yard. Mak.
  • Gereken efficiency pack Adedi: 4 ( MCR Slow Steaming)
  • Ortalama Deniz Suyu: 10 °C 
  • Yakıt Maliyeti: 657 €/tonne  (MGO) 525 €/tonne  (LNG) 
  • Çalışma Saati: 8000 h p.a.
 
 
 
Belirtilen makine güç, kullanım değerleri ve yakıt maliyetine göre 4 adet efficiency pack kullanımında;
 
- Yıllık 295.000 € değerinde yakıt maliyet tasarrufu,
- Yardımcı makine yakıt kullanımında yıllık 24 tasarrufu (1.543 ton/yıl)
- Sistemin 30 yıllık toplam yaklaşık gemi ömrü kullanımında 11.2 Milyon € toplam yakıt maliyet tasarruf eldesi öngörülmektedir.
 
 
 
Yukarıdaki ilgili grafikte belirtilen güç değeri sistemin kendi ekipmanlarının (pompa vb.) enerji kullanımlarının brüt üretimden çıkarılmış durumundaki net enerji üretim değerini göstermektedir.
 
 
Kaynak: (db) - deniz bülten Editör: Haber Merkezi
Etiketler: Organik, Rankine, Çevrimi, Vasıtasıyla, Atık, Isı’dan, Elektrik, Enerjisi, Elde, Edilişi ,
Yorumlar
Haber Yazılımı