Sanayide Verimlilik, Enerji Yönetimi ve TasarrufProf. Dr. Sermin ONAYGİL İstanbul Teknik...

Prof. Dr. Sermin ONAYGİL İstanbul Teknik Üniversitesi

Enerji Enstitüsü Enerji Planlaması ve Yönetimi A.B.D. Başkanı

7 Ekim 2015 Ankara

Sanayide Verimlilik, Enerji Yönetimi ve Tasarruf

Giriş

Türkiye’de 2007 yılından beri yoğun faaliyetler gerçekleştirilen enerji verimliliği çalışmalarında verimlilik, enerji yönetimi, enerji tasarrufu kavramları sıklıkla kullanılmakta, ancak aralarındaki farklılıklar gerçek verilerle ortaya konulamamaktadır.

ENER

Jİ Verimlilik

Yönetim

Tasarruf

Verimlilik Nedir?

• Çok çalışmak?

• Hızlı çalışmak?

• Çok üretmek?

• Kaliteli üretmek?

• Tutumlu olmak?

• Zamanı iyi kullanmak?

Verimlilik Nedir?

GİRDİ

(Kaynak)

ÇIKTI

(Ürün)

Enerji

Hammadde

Su

Para

İnsan gücü

KAYIP-ATIK

SİSTEM

Verimlilik, en az girdi ile en çok çıktıyı elde etmektir.

Sanayi Ürünleri

İş

Enerji

Hizmet Enerji Kayıpları (Isı ve Mekanik Kayıplar)

Atıklar (Katı-Sıvı-Gaz Atıklar)

Hammadde

x100ENERJİGIREN

ENERJİANYARARLANILηVerimlilik

Verimliliği Arttırmak

GİRDİ ÇIKTI

KAYIP-ATIK

SİSTEM

Verimlilik artışı 3 şekilde gerçekleşebilir.

Aynı girdi ile daha çok çıktı sağlamak maksimum ÇIKTI

Aynı çıktıyı daha az girdi ile sağlamak minimum GİRDİ

Daha az girdi ile daha çok çıktı sağlamak minimum KAYIP

VERİM = ÇIKTI / GİRDİ

Enerji Verimliliği

• Enerji kaynaklarının üretimden tüketime kadar tüm aşamalarda en yüksek etkinlikte değerlendirilmesi,

• Yeni teknolojilerin kullanımı ile üretimi, kaliteyi ve performansı düşürmeden, sosyal refahı engellemeden enerji tüketiminin azaltılmasıdır.

Üretim İletim - Dağıtım Tüketim

Tasarruf & Verimlilik

• Enerji tasarrufu enerji ve enerji kaynaklarının verimli olarak değerlendirilmesi amacıyla, kullanıcılar tarafından alınan önlemler sonucunda harcanan enerji miktarında sağlanan azalmadır.

• Enerji verimliliği ise yeni teknoloji kullanma yoluyla üretimi, kaliteyi ve performansı düşürmeden, sosyal refahı engellemeden enerji tasarrufu sağlanmasıdır.

İki lambadan birini söndürmek tasarruf, aynı aydınlatmayı sağlayan, daha az enerji

tüketen teknolojik lambaların kullanılması verimliliktir !

Nihai Enerji Tüketiminin Sektörel Dağılımı (2013)

2013 Yılında sanayi sektöründe enerji tüketimi yaklaşık 30,137 MTEP olarak gerçekleşmiştir.

Sektörlere Göre Elektrik Tüketimi (2013)

Kaynak: ETKB, 2015

Tüketim SektöründeTasarruf Potansiyellerimiz

2020 yılında 222 milyon TEP olması beklenilen enerji

tüketimi en az %15 azaltılabilir.

www.yegm.gov.tr

Toplam Üretim İçindeki Enerji Maliyeti

55,0

50,0

30,0

30,0

30,0

25,0

25,0

20,0

15,0

12,5

10,0

7,5

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0

Çimento

Amonyak

Alüminyum

Çelik

Cam

Gübre

Kağıt

Seramik

Metalurji

Tekstil

Gıda

Rafineri

BAZI SANAYİ KOLLARINDA TOPLAM ÜRETİM İÇİNDEKİ ENERJİNİN

YAKLAŞIK MALİYETİ

Enerji Maliyetinin % dağılımı

www.yegm.gov.tr

Enerji Yoğun Sektörlerde Enerji Verimliliği Eğilimi

• Bir birim ürün elde edilebilmesi için harcanan enerji miktarı (özgül enerji tüketimi)

www.yegm.gov.tr

Enerji Yoğunluğu

Dünyada enerji verimliliği, enerji yoğunluğu ile ölçülmektedir.

Ülkelerin rekabetçi koşulları yakalayabilmeleri ve bunun sonucunda ekonomik gelişmelerini sağlayabilmeleri, enerji yoğunluğu tanımı ile doğrudan ilişkilidir.

Enerji Yoğunluğu

Gayri Safi Yurtiçi Milli Hasıla (GSYİH) başına tüketilen enerji miktarı (TEP: ton eşdeğer petrol)(baz yılında 1000 USD)

Enerji yoğunluğu değerinin düşük olması, enerjinin verimli

kullanıldığını göstermektedir.

Enerji Yoğunluğu – Türkiye’nin Yeri

www.yegm.gov.tr

Türkiye Elektrik Enerjisi Görünümü (kWh)

Kaynak: Türkiye’nin Enerji Görünümü, 2014, MMO

Türkiye Elektrik Enerjisi Görünümü (kWh)

Kaynak: Türkiye’nin Enerji Görünümü, 2014, MMO

Ülkeleri Kıyaslamak için Kullanılan Başlıca Enerji Göstergeleri - Terimler

Gösterge (Ing.) Gösterge(Tr.) Birim

Population Nüfus milyon

GDP Gayri Safi Milli Hasıla milyar 2000 yılı US$

GDP (PPP) Gayri Safi Milli Hasıla (Satın alma gücü paritesi) milyar 2000 yılı US$

Energy Production Enerji Üretimi MTEP

Net Imports Net Enerji İthalatı MTEP

TPES Toplam Birincil Enerji Arzı MTEP

Electrical Consumption Elektrik Tüketimi TWh

CO2 Emissions CO2 Salımı Mt CO2

TPES/pop. Toplam Birincil Enerji Arzı / Nüfus TEP/kişi

TPES/GDP Toplam Birincil Enerji Arzı / GSMH TEP/1000 2000 yılı US$

TPES/GDP(PPP) Toplam Birincil Enerji Arzı / GSMH (Satın alma gücü paritesi) TEP/1000 2000 yılı US$

Electrical Consumption/pop. Elektrik Tüketimi / Nüfus TWh/kişi

CO2/TPES CO2 / Toplam Birincil Enerji Arzı tCO2/TEP

CO2/pop. CO2 / Nüfus tCO2/kişi

Ülkeleri Kıyaslamak için Kullanılan Başlıca Enerji Göstergeleri - 2010

World Energy Council, “World energy outlook”, 2012

Enerji Verimliliğinin Enerji Sektöründeki Yeri ve Diğer Sektörlerle ilişkileri

Enerji Sektöründe Verimliliğin Başlıca Etkileri

Satış olanaklarının artması

Teknoloji Ürün-Hizmet

Ulusal ve uluslararası piyasalarda rekabet gücünün artması

Ekonomik Çevresel

Yeni istihdam sektörlerinin oluşması

Enerji verimliliği danışmanlık şirketleri Bina enerji kimlik belgesi vermeye yetkili

kuruluşlar

Enerji Yönetimi

Minimum maliyet ile maksimum kar elde etmek ve rekabet

edebilir pozisyonlar yaratmak için, enerjinin etkin ve akıllıca

kullanımı…

Aynı ürün ve/veya çıktıları elde edecek biçimde enerji

tüketimi ve de maliyetlerin azaltılması amaçlı prosedürleri,

sistem entegrasyonunu ve optimizasyonunu kapsayan

yönetim biçimi…

Enerji Yönetiminin Amaçları

Enerjiyi etkin kullanarak enerji tüketimini azaltmak, dolayısıyla maliyetleri

düşürmek,

Enerji konuları arasında iyi bir iletişim sağlamak,

Enerji kullanım yöntemleri için etkin izleme, raporlama ve yönetim stratejileri

geliştirmek ve uygulamak,

AR-GE çalışmaları ile enerji yatırımlarından geri dönüşümleri arttırmak için yeni

ve daha iyi yollar aramak,

Tüm kullanıcıların enerji yönetim programı ile ilgilenmelerini ve onun bir parçası

olmalarını sağlamak,

Enerji teminindeki kısıtlayıcı etkileri veya kesintileri azaltmak.

İzleme, Hedef

Belirleme ve Önlen

Alma

Detaylı Enerji

Etüdü

Sermaye Temini

Uygulama Enerji

Yönetimi

Üst Yönetimin Katkı

ve Desteği

Ön Enerji Etüdü

Enerji Muhasebesi

Eğitim

Politika

Planlama Uygulama

Kontrol ve Önlem

TS EN 50001 Enerji Yönetim Sistemi

Enerji Politikası

Planlama

Gerçekleştirme ve

İşlem

Kontrol Edilmesi İç Tetkik İzleme ve Ölçme

Düzeltici ve

Önleyici Eylem

Yönetimin Gözden

Geçirmesi

Kazanlar

Pompalar

Aydınlatma

Sistemleri

Elektrik

Motorları

Trafolar

HVAC Sistemleri

Enerji Sistemlerinin Etüdü

Aydınlatma Sistemleri

Verimli lambaların kullanımı

Elektronik balast kullanımı

Verimli armatürlerin kullanımı

Gün ışığından faydalanma, sensör

kullanımı...

Enerji Sistemlerinde Verimlilik Arttırıcı Önlemler

Toplam elektrik enerjisi tüketimi içinde Aydınlatmanın payı : ~ % 20

Endüstri Tesisleri

Alış-veriş Merkezleri

Ofisler

%30 %10 % 40

Aydınlatmada Verimlilik &Tasarruf

Aydınlatmada tasarruf, lamba söndürerek değil, görme yeteneği ve görsel konfordan ödün vermeden, gerekli minimum seviyede aydınlık düzeylerinin yaratılması ile sağlanır. En yüksek enerji tasarruf değerlerine ulaşılması amaçlanırken, güvenlik ve konfor koşulları açısından gerekli olan aydınlatma kalitesinin tehlikeye sokulmamasına dikkat edilmelidir.

Lamba değişimi

Yardımcı ekipmanların değişimi

Armatür değişimi

Yeni Tasarım / Sistem Yerleşiminin Değişimi

Otomasyon Sistemi

Aydınlatmada Verimlilik

İş Performansı ve Verimlilik

Aydınlık Düzeyi

Görsel Performans

+%175

~ 20 yaş ~ 50 yaş

İş Performansı ve Verimlilik

Kalitesiz Aydınlatma Koşulları

Yetersiz aydınlık düzeyleri

İş ile çalışma düzlemi arasındaki parıltı farkının uyumsuzluğu

Kamaşma

Fliker problemleri

Olası Sonuçları

Göz ağrıları

Stres

Aşırı yorgunluk şikayetleri

Aydınlatma ve Performans

• Görsel performans

• Parametreler

– Yaş

– Yapılan iş

Zor iş

Kolay iş

Gö

rse

l p

erf

orm

an

sın

b

ağ

ıl a

rtış

ı (%

)

200 300 500 700 1000

0

20

40

60

80

100

Aydınlık düzeyi (lux)

Aydınlatma ve Konfor

• Görsel konfor

– Daha az yorgunluk

– Fiziksel iyilik

– Uyanıklık

Aydınlık düzeyi

(lux)

Yo

rgu

n ç

alı

şa

n

sa

yıs

ı (%

) 200 300 500 700 1000

0

20

40

60

80

100

Aydınlatma ve Kalite

• Hataların önlenmesi

– Hatanın önlenmesi

– Müşteri memnuniyeti

– Kaliteli ürün

Kolay iş

Zor iş

Ha

tala

rın

ba

ğıl

aza

lma

sı (%

)

Aydınlık düzeyi (lux)

200 300 500 700 1000

0

20

40

60

80

100

Aydınlatma ve Güvenlik

• Kazalarda azalma

– Emniyet gerekleri

– İş kazalarında azalma

– Hastalıkların önlenmesi

Aydınlık düzeyi

(lux)

Ka

za

ları

n

ba

ğıl

aza

lma

sı

(%)

0

20

40

60

80

100

200 300 500 700 1000

Örnek: METAL ENDÜSTRİSİ

Aydınlık Düzeyinde İyileştirme 300 lx 2000 lx

İş Kazaları %52 azalma

Hatalı ürün %29 azalma

Aydınlık düzeyinin 300 lx’ten 500 lx’e yükselmesi ile

iş veriminde ortalama %8 artış..!

İş Performansı ve Verimlilik

Aydınlatma Kalite Kriterleri

TS EN 12464

Işık ve Aydınlatma - İş yerlerinin aydınlatılması

Bölüm 1: Kapalı alanlardaki iş mahalleri Ocak 2004 Bölüm 2: Bina dışı iş yerleri Nisan 2008

TS EN 12464-1

Aydınlık Düzeyi [lux] (iş)

Alt sektör

Yapılan iş

Kamaşma sınırlama

katsayısı

Renksel geriverim

Notlar

Örnek Çalışma - Tekstil sektörü : İplik Üretim Fabrikası

Mevcut Aydınlatma Sistemi:

Armatürler : Duydan etanj, reflektörsüz, bant tipi

Lamba : 36W / 2500 lumen / 6500 K / Ra=70

Balast : Elektronik balast / cosΦ=0,53 THD=%106

Aydınlık Düzeyleri

Bölümler Mevcut Kullanılan Armatür Tipi

Ölçülen E (lx)

Önerilen E (lx)

Uygulanan E (lx)

1. Bobinaj 1x36W A3 Sınıfı EB Duydan Etanj Bant Tipi

90 500 400

2. Ana Üretim Hattı 2x36 W A3 Sınıfı EB Duydan Etanj Bant Tipi

220 500 400

3. Fitil 1x36W A3 Sınıfı EB Duydan Etanj Bant Tipi

95 500 400

4. Hallaç ve Tarak 1x36W / 2x36W A3 Sınıfı EB Duydan Etanj Bant Tipi

150

300

200

5. Balya Açma 1x36W A3 Sınıfı EB Duydan Etanj Bant Tipi

70 100 100

Önerilen Aydınlatma Sistemleri

Lambalar Mevcut

36W / 2500 lumen / 6500 K / Ra=70

Önerilen 36W / 3250 lumen / 4000 K / Ra=80

32W / 3250 lumen / 4000 K / Ra=80

58W / 5000 lumen / 4000 K / Ra=80

51W / 5000 lumen / 4000 K / Ra=80

Balast Mevcut

Elektronik balast / cosΦ=0,53 THD=%106

Önerilen

Elektronik balast / cosΦ=0,97 / THD=%12,1

Armatürler Duydan etanj, reflektörlü, bant tipi

Basic scope / online

-5

-4

-4

-4

-3

-2

-2

-2

-1

0

0

0

1

2

2

2

3

4

4

4

5

I 1

Önerilen Aydınlatma Sistemleri

Tesisat Lamba gücü (W)

Sistem gücü (W)

(Lamba + Balast)

Işık Akısı (lm)

Etkinlik Faktörü (lm/W)*

Mevcut 36 38 2500 66

Öneri 1 36 36 3250 90

Öneri 2 32 32.5 3250 100

Öneri 3 58 55.5 5000 90

Öneri 4 51 51.5 5000 97

* Balast kaybı dahil

Önerilen Aydınlatma Sistemleri

Bölüm 1 Bölüm 2 Bölüm 3 Bölüm 4 Bölüm 5 Tüm Tesis

Tasarruf Oranı

Mevcut

1x36W 400 - 512 80 80 1072

- 2x36W - 392 - 240 - 632

Kurulu Güç [W] 15200 29792 19456 21280 3040 88768

Öneri 1

1x36W - - - - 32 32

%33.81 2x36W 250 238 184 128 - 800

Kurulu Güç [W] 18000 17136 13248 9216 1152 58752

Öneri 2

1x32W - - - - 32 32

%40.25 2x32W 250 238 184 128 - 800

Kurulu Güç [W] 16250 15470 11960 8320 1040 53040

Öneri 3

1x58W - - - - 22 22

%33.10 2x58W 160 154 122 88 0 524

Kurulu Güç [W] 17760 17094 13542 9768 1221 59385

Öneri 4

1x51W - - - - 22 22

%37.92 2x51W 160 154 122 88 0 524

Kurulu Güç [W] 16480 15862 12566 9064 1133 55105

Ekonomik Analiz

Öneriler

Toplam

Yatırım

Maliyeti

(TL)

Yıllık Enerji

Tasarrufu

(TL)

Geri

Ödeme

Süresi

(Yıl)

İç Karlılık

Oranı

Öneri 1 104116,00 49274,00 2.1 yıl %44.0

Öneri 2 107888,00 58651,00 1.8 yıl %50.0

Öneri 3 72058,00 48235,00 1.5 yıl %64.5

Öneri 4 75669,00 55261,00 1.4 yıl %69.0

Uygulama Sonuçları

Armatür sayısı 1704’den 546’ya düşürülmüştür.

Aydınlık düzeyi 90 lux’ten 400 lux’e yükseltilmiştir.

Aydınlatmanın kalitesi iyileştirilirken, elektrik enerjisi tüketim

değerleri azaltılabilmektedir.

Verimli lamba + verimli balast + verimli armatür = ~ %40 tasarruf

Geri ödeme süresi = 1,4 yıl

Sonuç

Sanayide enerji verimliliği çalışmaları salt enerji tüketim

faturalarındaki düşüş ile değil, rekabet koşullarını

iyileştirebilecek tüm faaliyetlerle birlikte kapsamlı olarak ele

alınmalıdır.

Ancak, bu şekilde katma değeri yüksek üretim ve iyi rekabet

koşullarına ulaşılarak enerji yoğunluğu azaltılıp, gerçek enerji

verimliliği sonucuna ulaşılabilir.

İlginize Teşekkürler…

İTÜ Enerji Enstitüsü Enerji Planlaması ve Yönetimi A.B.D. Prof. Dr. Sermin ONAYGİL E-posta: onaygil@itu.edu.tr Tel: 212 285 39 46