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...