Kojenerasyon Uygulaması

Konya’da kurulumu gerçekleştirilen gaz motorlu kojenerasyon Şekil 18’de gösterilmiştir.

Kurulumu gerçekleşen Viessmann Vitaobloc 200 PTK’nın yardımcı ekipmanları sırasıyla; Elastik yataklama (EV), kapama ventili (AV), sistem dönüş suyu sıcalık sensörü (FR), dış hava sıcalık sensörü (ATS), kazan suyu sıcalık sensörü (FK), ortak gidiş sıcalık sensörü (FZ), gidiş suyu sıcalık sensörü (VTS), ilave sıcaklık sensörü (FZB), ısıtma devresi sirkülasyon pompası (PH), ısıtma devresi (HK), ventil (KV), genleşme tankı membranlı (MAG), dönüş suyu sıcaklık kontrolü için pompa (PR), ısıtma devresi kontrolü için 3 yollu vana (SH), emniyet ventili (SV) ve dönüş suyu için 3 yollu vana (SK) yardımcı ekipmanlardan iken kazan, senkronizasyon panosu, ADP panosu ve şalt ürünleri sistemin ana ekipmanlarındandır. Uygulanan mikro kojenerasyon sistem şeması Şekil 19’da görselleştirilmiştir.

Şekil 19. Uygulanan mikro kojenerasyon sistem şeması

Mikro kojenerasyon ünitesi uygulama sitesinin tüketebileceği toplam ısı kapasitesi dikkate alınarak seçilmelidir. Sistemin ısı kapasitesi bina toplam ısı tüketim kapasitesinin %15’ini aşmamalıdır. Aksi durumda mikro kojenerasyon elde edilen fazla

ısıyı sisteme kazandıramayacak ve atık ısının oluşmasına neden olacaktır. Kojenerasyonun ayar parametreleri değiştirilerek kazanç eldesi yöntemi uygulandığında ise sistemin uyku modunda geçireceği süre uzamış olacaktır. Yani sistemin kapasite tayini doğru hesaplanmaz ise sistem verimsiz çalışacaktır. Uygulaması gerçekleştirilen sistemin kapasite tayini fizibilite aşamasında tespit edilmiş olunup modülün teknik özellikleri Tablo 9’da yer almaktadır.

Tablo 9. Mikro kojenerasyonun teknik özellikleri (Anonim, 2012a)

Motor Tipi MAN E 0836 E

Elektrik Gücü 71 ekW Termal Gücü 115 tkW ± %5 Yakıt Tüketimi 204 tkW ± %5 Egzoz Çıkış Sıcaklığı 610 °C Elektriksel Verim % 34,3 Isıl Verim % 56,4

Toplam Çevrim Verimi % 90,7

Geri dönüş sıcaklığı min./max. 60 °C / 70 °C

Iıstma suyu akış hızı 4,9 m³/h

Azami işletme basıncı 10 Bar

Gürültü Seviyesi 52 dB

3.4.1. Kazanın Devreye Girmesi ve Devreden Çıkması

Paket tipi kojenerasyon sisteminin uygulanmış olduğu site çoklu kazan yapısına sahiptir. Kojenerasyon sisteminden elde edilen ısı sitenin toplam ısı tüketiminin %15’ini geçmemekte olup mevcut ısı tüketim hattını takviye edicidir. Mevsimsel sıcaklık şartlarına göre mikro kojenerasyon tesisi sitenin ihtiyacı nispetinde iki adet kazanı çalıştırır veya sırasıyla devre dışı bırakır. Yani kış sezonunda sitenin ihtiyacı olan ısının tamamı kojenerasyondan sağlanamayacağı bilinmekte olup iki kazan ile kojenerasyon aynı anda devrede kalır burada mikro kojenerasyon kazanlara ön ısıtma sağlayarak yakıt tüketimini azaltır. Mevsimsel geçiş dönemleri olan ilkbahar ve sonbahar sezonlarında sitenin ihtiyacı olan ısı yükünü tek kazan ve mikro kojenerasyon sistemi sağlayarak ikinci kazanın devrede kalması engellenir. Yaz döneminde ise sitenin ısı yükü düşük olacağından mikro kojenerasyon sitenin sıcak su kullanımına yeterli enerji üretir. Böylece klavuz kazan yaz boyu sitenin ihtiyacı olan sıcak su temini için devrede

kalmayacaktır. Bahsi geçen bu kazanların devreye girip çıkma durumu sıcaklık sensörlerinden alınan bilgiler doğrultusunda gerçekleşir. FZ ortak gidiş sıcaklık sensörünün algılamış olduğu değer 62°C’nin altında ise önce klavuz kazan (1. Kazan) devreye girer eğer sitenin ihtiyacı olan toplam ısı hâlâ istenen değerde değilse ikinci kazan da devreye girer. Isıtma devresinde istenen yüksek sıcaklık seviyesini FZ sensörü veya FVS (strateji) sensörü belirler. FZ ile FVS sensörleri istenilen yüksek sıcaklıktan daha yüksek bir değer algılar ise ikinci kazan devre dışı bırakılır. Isıtma sisteminde hâlâ yüksek sıcaklık algılanması durumunda klavuz kazan da devre dışı kalır. Kazanların devre dışı kalması ile sitenin ısı yükü mikro kojenerasyon üzerinde kalır. İlave sıcaklık sensörlerinden olan FZB 70°C’nin üzerinde bir değer algılamadıkça mikro kojenerasyon devrede kalır. Dönüş suyu sıcaklığı 70°C’nin üstüne çıkınca mikro kojenerasyon devre dışı kalır.

Mikro kojenerasyon modülünün sıcaklık sensörleriyle devreye girip çıkma sıklığı sistemin performansını etkilediğinden ilk kurgusu gerçekleştirilen sisteme Şekil 20’deki gibi 5 tonluk akümülasyon tankı eklenerek modülün uyku moduna geçme sıklığı engellenmiştir. Ortalama aylık 440 saat çalışan mikro kojenerasyon tesisi akümülasyon tankının eklenmesi ile 490 saatlere kadar çıkarılabilmiştir. Akümülasyon tankının sisteme eklenmesi ile sistemin devreye girip çıkması ısı ihtiyacına değil elektrik ihtiyacını ön plana almıştır.

3.4.2. Paket Tipi kojenerasyon Sisteminin Devreye Girmesi

Mikro kojenerasyon sisteminin sıcaklığa bağlı devreye girip çıkma sıklığı ilk işletme parametrelerinin doğru ayarlanmasına bağlıdır. Sistem kontrol kartı sensörlerden aldığı bilgiler doğrultusunda sisteme müdahalelerde bulunur. FS1 ısı deposu sıcaklık sensörü yardımıyla dönüş suyu sıcaklığı ölçülür. Bu ölçülen değer önerilen 70 °C’nin altındaysa mikro kojenerasyon ünitesi devreye girer. Kazanların devreye girip çıkma senaryosu ile mikro kojenerasyonun devrede kalması akümülasyon tankı bulunmayan sistem ile aynı olmakla birlikte sadece akümülasyon tankının sıcaklığını ölçen sensör (FS1) dönüş suyu sıcaklık değerini ölçer bu ölçülen değer 70 °C’nin altındaysa mikro kojenerasyon modülü devrede kalır. Yine aynı şekilde FS2 sensörü ile akümülasyon tank sıcaklığı 62 °C’yi algıladığı anda sisteme entegre kazanlar sırasıyla devre dışı kalır. Sıcaklık sensörü 62 °C’nin altında bir değer algılar ise mikro kojenerasyondan elde edilen ısının sisteme yetmediği anlamına gelir ki önce klavuz kazan daha sonra 2. kazan devreye sırasıyla girer. Eğer FZB sıcaklık sensörü 70 °C’nin üzerinde bir değer algılarsa mikro kojenerasyon kendini uyku moduna çeker ve akümülasyon tankındaki sıcak suyun 70 °C’nin altına düşmesi beklenir.

Tablo 10’da üretici firma tarfından motor teknik kataloğunda verilmiş olunun işletme parametreleri yer almaktadır. Burada motorun yüklenme durumuna göre işletme parametrelerinin lineer artmadığı görülmüştür. Yani %50 yüklü durumda mikro kojenerasyon sistemi 122 kW enerji tüketirken bu oranın %100 yük durumunda 244 kW olması gerekirken 204 kW olarak belirtilmiş buda yüksüz makinanın veriminin düşük olacağını göstermiştir. Mikro kojenerasyon ünitesinde verim kaybı yaşamamak için sistem işletme yük set değeri %46’ya ayarlanmıştır. Bu değerin altında mikro kojenerasyon uyku moduna geçer. Aksi durumda mikro kojenerasyon her yük kademesi için çalışacağından yakıt tüketimi üretilen enerjiden fazla olacak ve verim düşecektir.

Tablo 10. Mikro kojenerasyon sistemine ait işletme parametreleri PTKM Modülü işletme parametreleri Vitobloc 200 EM – 70/115

Paralel şebeke işletiminde sürekli güç %50 Yük %75 Yük %100 Yük

Elektrik gücü (kW) 35 53 70

Isı gücü (kW) 66 85 115

Yakıt uygulaması (kW) 122 159 204