Kojenerasyon Sistemi Nasıl Çalışır? Çalışma Prensibinin Analizi!

Kömür, yakıt, doğalgaz gibi fosil kaynaklar büyük bir kazanda yakılır ve ısı enerjisi açığa çıkarılır. Isı enerjisi ile bir hazne içerisindeki su ısıtılır ve su buharlaştırılır. Basınçlı buhar bir türbine yönlendirilir ve türbin döndürülür. Türbin bir generatöre bağlıdır ve dönme etkisiyle generatör mıknatıslanır. Mıknatıslanma sonucu da elektrik üretilmiş olur.

Buradaki sorun, sürecin her aşamasında enerjinin boşa harcanmasıdır. Yakıtla çalışan bir elektrik santrali suyun ısıtma ve soğutma prosesine göre çalışmak zorundadır. Örneğin, buhar türbinlerini çalıştırmak için kullanılan kaynar su buharı, açık havada dev soğutma kuleleri kullanılarak geri soğutulmalıdır. Bu işlem de ısı enerjisinin boşa gitmesi anlamına gelir.

Isının gereksiz yere soğutma kulelerinde kaybedilmesine izin vermek yerine, neden bunu sadece evlere ve ofislere sıcak su olarak göndermiyoruz? Esasen kojenerasyonun arkasındaki fikir budur. Elektrik üretiminde boşa harcanacak ısıyı yakalamak ve bunu yerel binalarda kullanmak.

Konvansiyonel bir elektrik santralinin elektrik ürettiği ve yan ürün olarak yaydığı ısıyı boşa harcadığı durumlarda, bir kojenerasyon santrali hem elektrik hem de sıcak su üretmekte ve tüketicilere tedarik etmektedir.

Bir kojenerasyon tesisinin gerçek verimliliği, ürettiği ısıyı ne kadar iyi sağladığına bağlıdır. Isı genellikle sıcak su olarak taşındığından, santral hizmet verdiği binalara en yakın olduğunda verimlilik de en yüksek seviyededir.

Teorik olarak, atık sıcak suyu geleneksel bir tesisten yerel binalara göndererek bir kojen tesisi yapabilirsiniz. Uygulamada, kojen tesisleri tamamen farklı ısı motorları (ısıyı serbest bırakmak için yakıt yakan makineler) kullanarak tamamen farklı şekillerde enerji üretir. Küçük tesisler genellikle elektrik generatörlerini tahrik etmek için içten yanmalı motorları (otomobillerdeki benzinli motorlara ve kamyonlardaki dizel motorlara benzer şekilde) kullanır; ısı eşanjörleri sıcak sudaki atık ısıyı geri kazanır. Daha büyük tesisler çok verimli gaz ve buhar türbini motorları kullanır. Gelecekte, kojenerasyon santrallerinin hidrojen gazı yakan yakıt hücrelerini kullanmaları muhtemeldir.

Kojenerasyon şu anda Avrupa’daki elektriğin % 11’ini ve ısının % 15’ini sağlamaktadır. Tek bir ünite ile aynı anda ısı ve elektrik üretmek için bir yakıt kullanmak, iki farklı ünitede ayrı ayrı ısı ve elektrik üretmekten daha verimli ve düşük maliyetlidir.

Mikro kojenerasyon sistemi nasıl çalışır?

Bunun gibi birimler yaklaşık 1,5 m uzunluğunda, 1 m genişliğinde ve 1 m derinliğindedir ve yaklaşık 750 kg ağırlığındadır.

1-Bir ucuna yakıt (kömür, doğalgaz, benzin veya biyokütle) eklenir.

2-Motor (kabaca dört silindirli bir otomobil motoruyla aynı boyutta), yakıtı normal yanma sonucu yakar.

3-Motorun tahrik miline bir elektrik generatörü bağlıdır.

4-Geleneksel güç için veya acil durum kaynağı olarak kullanılabilecek 15kW elektrik üretilir.

5-Motordan çıkan egzoz gazları, atık ısılarının çoğunu gideren bir veya daha fazla ısı eşanjöründen akar.

6-Bir katalitik konvertör (arabadakiyle aynı), gazdaki kirliliğin bir kısmını giderir.

7-Nispeten temiz duman, egzoz borusu veya bacadan çıkar.

8- Isı eşanjörüne akan soğuk su egzoz gazından ısıyı alır ve yüksek bir sıcaklığa çıkar. Yeterince sıcaksa, doğrudan radyatörlere bağlanabilir veya daha fazla ısıtma için geleneksel bir merkezi ısıtma kazanına beslenebilir. Bunun gibi bir birim yaklaşık 40kW termal enerji (ısı) üretecektir.

Kojenerasyon sisteminin özellikleri şunlardır:

• Yanmaktan kaçındığımız her ton fosil yakıt, karbon dioksitin atmosfere girmesini önler ve küresel ısınma sorununu azaltır. Fosil yakıtların daha az yakılması hava kirliliği, su kirliliği ve asit yağmuru gibi sorunları azaltır.
• Büyük enerji santrallerini çok daha küçük olan birden fazla kojenerasyon tesisi ile değiştirmek, kullanıcıları merkezi enerji ağına ve teoride büyük sistem arızalarına ve kesintilerine (elektrik kesintileri) daha az bağımlı hale getirir.
• Kojenerasyon, ayrı ısı ve güç üretiminden % 40’a kadar daha verimlidir.
• Konvansiyonel enerji santrallerinde olduğu gibi, kojenerasyon santralleri de petrol, doğalgaz, kömür, biyotkütle enerjisine kadar hemen hemen her türlü yakıtı tüketebilir.
• Kojen teknolojisi şu anda pahalı ve karmaşıktır. Bu nedenle kojen tesislerini inşa etmek için daha büyük ilk yatırım gerektirir. Sonunda enerji tasarrufu yatırımı geri öder, ancak kurulum için fazla para harcanması gerekir.
• Ayrıca bakım maliyetleri de daha fazla olabilir.
• Diğer bir problem, daha küçük ölçekli tesislerinin daha büyük ölçekli olanlardan daha pahalı elektrik üretmesidir.
• Tesislerde fosil yakıtlar yakıldığı için tam anlamıyla temiz bir enerji olduğu da söylenemez. Sadece yenilenemez enerjinin daha verimlisidir.