Bölge Isıtma Sistemi
advertisement
Bölgesel Isıtma Tarihçe ve Avrupa uygulamaları Emre ARICAN TURKOTED BİR TERMİK SANTRALIN BİLEŞENLERİ VE SOĞUTMA İHTİYACI • Termik santralların, soğutma sistemlerinden dışarıya yüksek miktarda ısı dışarıya verilmektedir. • Isının dışarı verilmesi bir mecburiyet olup, buharın türbinden geçtikten sonra kondenser ile suya dönüşmesi bir örnektir. Buharın soğutulup suya çevrildiği, kondenser 1877 – İLK TİCARİ UYGULAMA • Tarihte Roma döneminde jeotermal sıcak sular ile evlerin, hamamların, ve seraların ısıtıldığı bilinmektedir. 1877 yılı «Holly» Bölge Isıtma Sistemi • Tahtadan borular ile jeotermal suların dağıtılıdığı Fransa’daki Chaudes-Aigues Cantal köyü, ilk 14. yüzyılda ilk planlı projelerden biri olup, hala işletmededir. • İlk resmi ticari işletme ise, New York’da Mühendis Birdsill Holly tarafından 1877 yılında devreye alınan sistemdir. • «Holly» Bölge Isıtma sistemi 3 yıl içinde fabrikalarında dahil olduğu 5 km’lik bir sistem olmuştur. • Halen en büyük bölge ısıtma New York’da devam etmekte olup, • ev ısıtması, • lokanta mutfakları, • çamaşırhaneler, • ve (absorbsiyon) soğutma Her evin tek tek ısınmaya çalışmasında enerji kayıplarını gören sistemlerinde kullanılmaktadır. Holly, merkezi sistemde ısı üretmiş, ısıyı yüksek izolasyonlu buhar Merkezi hatları ile taşımış, çevredeki evleri ısıttıktan sonra, dönüş Buhar kazanı hattında gelen suyun litresi üzerinde fiyatlandırmıştır. BÖLGESEL ISITMANIN HIZLA YAYILMASI VE BÖLGESEL SOĞUTMA •Bölgesel ısıtma sisteminin başarısı, bir çok büyük şehre yayılmıştır. •Bölgesel soğutma’da benzer yıllarda temellerini kurmuştur. İlk ticari uygulama, 1889 yılında Denver’da Colorado Automatic Refrigerator Co. şirketinin çalışmaları ile başlar. •1930 yılında New York şehrinde Rockefeller binalarının soğutulması en büyük uygulamalardan biri olmuştur. Detroit Edison Bölge Isıtma şirketi 1903 – İLK ÇÖP YAKMA TESİSİ • Danimarka’nın başkenti Kopenhag’da 1903’de ilk çöp yakma santrali kurularak buhar üretilmiş ve bölgesel ısıtmada kullanılmıştır. 1 Aralık 1903’de hizmete giren çöp yapma santralinde üretilen ısı, buhar şeklinde taşınarak yeni yapılan hastane, belediye binası, çocuk yurdu ve yoksullar evini ısıtmada kullanılmıştır. (Bu bina bugün kültür merkezi olarak kullanılmaktadır.) AVRUPA BÖLGESEL ISITMA KULLANIM ORANLARI • Avrupa’da kullanılan toplam enerjinin %50’si ısı üretimi için kullanılmaktadır. • Bölge ısıtma sistemi kullanım oranı her ülke için çok değişiktir. Kullanım Kuzey ve Doğu Avrupa ülkelerinde yüksektir. • Avrupa’da 5,000 adet orta ve büyük ölçekli bölgesel ısıtma sistemi bulunmaktadır. • Bu 5.000 sistemin, yıllık cirolarının 20 milyar Euro civarında ve toplam satılan ısının 600 TWh civarında olduğu tahmin edilmektedir. •Bölge ısıtma sistemleri için gelen ısınının yaklaşık %80’i ağırlıklı olarak atık ısı geri kazanımından (kojenerasyon, endüstriyel prosesler gibi) ve yenilenebilir enerji kaynaklarından (biyokütle, jeotermal, gibi) gelmektedir. • Bölge ısıtma sistemlerini arttırmak AB 2020 Yenilenebilir direktifinin hedefleri içindedir. AVRUPA BÖLGESEL ISITMA KULLANIM ORANLARI •2000 yılında, bazı Avrupa ülkeleri arasında, bölgesel ısınma ile ısıtılan evlerin oranı tabloda sunulmuştur. AB Ülkesi İzlanda Danimarka Estonya Polonya İsveç Çek Cum. Finlandiya Slovakya Macaristan Avusturya Almanya Hollanda İngiltere Evlerde bölgesel ısıtma oranı % 95 % 60 % 52 % 52 % 50 % 49 % 49 % 40 % 16 % 13 % 12 % 3 % 2 AVRUPA BÖLGESEL ISITMA KULLANIM HARİTASı Nüfus Bölgesel Isıtma sisteminin – doğalgaz sistemlerine kıyaslanması Bölgesel ısıtma sistemlerinin çift yönlü borulama ve izolasyon ihtiyaçları , genleşme hesaplamaları ve pompalama ihtiyaçları, borulama sistemini doğalgaz ağına göre daha pahalı yapmaktadır. Bölgesel Isıtmanın artmasını sağlayan unsurlar • Bölgesel Isıtma sistemlerinin kullanım oranı ülkeden ülkeye büyük farklılıklar göstermektedir. • Kullanım oranını etkileyen en önemli etkenler: 1. Hava kalitesinin korunması ve Çevresel sınırlamalar 2. Şehrin yerleşiminin bölge ısıtma için (borulama) uygunluğu 3. Tüketim noktalarının (Evler, fabrikalar gib) bir birlerine yakın olması 4. Alternatif enerji kaynaklarına ulaşım imkanları 5. Yasal mevzuat 6. Şehir/bölge gelişim planları 7. Ekonomik avantajlar Satılan Isı Miktarları 2012 yılı, Bölge Isıtma satış oranları GWh -ısı Mesken Endüstri Hizmet Sektörü Bilinmeyen 90.000 75.000 60.000 45.000 30.000 15.000 GWh(ısı) Almanya, İtalya ve Polanya’da yüksek miktarda ısı satılmaktadır. Isı hattı uzunlukları km Bölge Isıtma iletim ve dağıtım boru hatlarının uzunlukları – km (tek yön) İsveç, Polonya, Almanya, ve Finlandiya bölgesel ısıtma için, en uzun boru hattı yatırımlarını yapmışlardır. Satılan Isı Miktarları Toplam Nüfusun Bölge ısıtmadan faydalanma oranı Bölge ısıtmadan faydalanan nüfus Diğer ısınma imkanları olan nüfus İzlanda nüfüsu bölgesel ısıtmadan en fazla istifade eden ülkedir. Takiben, Danimarka, Estonya, Latviya, Litvanya ve İsveç nüfusu diğer yüksek faydalananlardır. Isının kaynaklarına göre dağılımı 2012 yılı, Bölgesel Isıtma ısı kaynakları Diğer Yenilenebilir Isı geri kazanımı (kojenerasyon dahil) Kojenerasyon dahil, ısı geri kazanımı, bölgesel ısıtma için en önemli ısı kaynağıdır. Soğutma satışı ve soğutma hattı uzunlukları Bölge Soğutma satışları (MWh –soğutma ısı) MWh –soğutma ısı Bölge Soğutma iletim ve dağıtım boru hatlarının uzunlukları –km (tek yön) km Akıllı Şebeke Tanımı Akıllı Bölgesel Isıtma şebekesi: • Enerji Kaynaklarını ısının arzına göre çeşitlendirebilen, • Isıtma görevi ile beraber soğutma görevini de yerine getirebilen, • geleceğe yönelik Arz-Talep talep analizlerini yaparak enerji depolama yapabilen, • Arz-talep tahmin analizlerine göre dağıtım hatlarını optimize ederek enerji verimliliğini arttırabilen, • tüm bunları yaparken çok miktarda ölçüm ile bilgi-işlem sistemleri bulunan • diğer enerji altyapıları ve bilgi kaynakları ile data alışverişinde olan sistemlerdir. Avrupa sistemlerinde Ar-Ge odak noktaları 1 Düşük sıcaklık ile bölgesel ısıtma Isı kayıplarını azaltarak, verim yükseltmek için 2 Bölgesel soğutma Sistem kullanımı arttırarak fayda yükseltme 3 Yenilenebilir enerji kaynakları, atıktan enerji üretimi ve fazla/atık ısıların sisteme katılması Enerji kaynaklarının maaliyetini düşürmek, çevreyi daha az rahatsız edecek ısı kaynaklarına ulaşmak 4 Akıllı Şebekeleri kurmak, kojenerasyon, depolama, bilgi işlem sistemlerini entegre etmek Verimlilik artışı 5 Mevcut şebeke optimizasyonu, yeni malzeme araştırmaları, yeni komponent ve inşaat teknikleri geliştirilmesi Maaliyet azaltılması, verim yükseltilmesi 6 Gözetleme, Tahmin ve maliyet analizleri için akıllı şebeke sistemlerinin geliştirilmesi Maaliyet azaltılması, verim yükseltilmesi TEŞEKKÜRLER EK BİLGİLER AVRUPA UYGULAMALARI (1/5) Almanya İngiltere • Binaların %14’ü bölge ısıtmadan faydalanmaktadır. • %80 civarında ısı, kojenerasyon santrallarında temin edilmekte olup, kalan ihtiyaç ısı kazanları ve endüstrilerin atık ısılarının geri kazanımları ile ikame edilmektedir. • Kojenerasyon santrallarının %42’si doğalgaz, %50’si kömür ve linyit, kalanı ise atık gibi diğer kaynaklardan temin edilmektedir. • En büyük bölge ısıtma ağı Berlin’dedir. En yüksek kullanım ise %90 ile Flensburg’dadır. Münih şehrinin %70’i bölge ısıtmadan faydalanmakta olup, ağ uzunluğu 800 km üzerindedir. • 1765 adet bölge ısıtma sistemi kayıda geçmiş olup, 920 adeti Londra’dadır. Toplam 210,000 hane ve 1,700 işyeri bölge olarak ısıtılmaktadır. • İngiltere’nin en büyük bölge ısıtma sistemi Nottingham şehrinde olup, 4,600 hane ve çeşitli ticari işletmeler, konser salonu, halka açık yüzme havuzu ısıtmaktadır. Isının kaynağı atık yakarak enerji üreten kojenerasyon santralıdır. • Sheffield blgesel ısıtma sistemi 140 binayı ısıtmakta olup, lise, üniversite, belediye binası, hastaneleri, alış veriş yerleri ve 2,800 haneyi, 44 km yeraltı boru hattı ile ısıtmaktadır. AVRUPA UYGULAMALARI (2/5) Danimarka Finlandiya • Bütün büyük şehirlerinde bölgesel ısıtma ağı olup, ısı ihtiyacının %60’ını temin etmektedir. Isının büyük bölümü (2007’de %80’i) kojenerasyon santrallarından temin edilmiş, geri kalan ise atık yakma tesislerinden geri kazanılmıştır. • İletim şebekeleri 125 °C ve 25 bar basınçla faaliyet gösterirken, dağıtım şebekeleri en fazla 95 °C ve 6 ila 10 bar basınç arasında çalışmaktadır. • En uzun dağıtım ağının bulunduğu Kopenhag’da, iki adet bölge ısıtma ağı işletmecisi bulunmakta olup, CTR şirketi bölgenin %90-95’ine ulaşacak şekilde 275,000 haneye 54 km’lik çift hat ile ısı temin etmektedir. • Bölge ısıtma sistemleri, Finlandiya’nın ısı pazarının %50’sini oluşturmaktadır. • Bu ısının %80’i kojenerasyon santrallarından temin edilmektedir. • Apartman bloklarının %90’ı, bahçeli evlerin yarısında fazlası, büyük ticari yapılar bölge ısıtma ağına bağlanmıştır. • Finlandiya’da evleri ısıtmak için doğal gaz temini bulunmamaktadır. Kojenerasyon santrallarında Doğal gaz, ithal kömür, ve turba (turf) yakılmaktadır. Ağaç ve kağıt endüstrisi atıkları, ve kentsel atıklar önemli yer sahibi olup, yenilenebilir statüsünde sınıflandırılmıştır. • Isı üreten endüstriler, fazla ısılarını bölge ısıtma ağına satabilirler. Değişik bir örnek olarak, yer altında bulunan bir bilgi-işlem merkezi, 500 haneyi ısıtacak miktarda ısı temin etmektedir. AVRUPA UYGULAMALARI (3/5) Avusturya Macaristan Polonya • En büyük bölgesel ısıtma ağı Viyana şehrindedir. • 2005 yılında Viyana’da 251.224 eve 1.602 GWh ısı ve 5211 ticari işletmeye 3.561 GWh ısı tedarik edilmiştir. • Elektrik santrallarının ve büyük endüstrilerin temin ettikleri ısı, ısıl ihtiyacın %72’sini karşılamıştır. • Biyokütle ve evsel atıkları yakan kojenerasyon santrallarının katkısı önemlidir. Viyana’da 3 adet evsel atık yakan kojenerasyon tesisi 116 GWh elektrik ve 1.220 GWh ısı temin etmiştir. • Avusturya’nın diğer bölgelerinde biyoyakıtlı ve/veya kojenerasyon tesisleri kurulmaktadır. • 2011 yılı rakamları ile, evlerin %15’i (yaklaşık 610 bin hane) bölge ısıtma ile ısıtılmaktadır. • Budapeşte’de, belediye şirketi tarafından 238,000 ev ve 7,000 iş yeri ısıtılmaktadır • Polonya’da evlerin %40’ı bölge ısıtmadan faydalanmaktadır. • Isı, ağırlıklı olarak kojenerasyon santrallarından kazanılmakta olup, ağırlıklı olarak taş kömürü kullanılmaktadır. AVRUPA UYGULAMALARI (4/5) Bulgaristan • • Romanya Çekya İzlanda Onlarca şehirde bölge ısıtma ağı bulunmaktadır. En büyük ağ Sofya’da olup, temelleri 1949 yılına dayanmaktadır. 2 kojenerasyon ve 2 ısı merkezi ile Sofya’nın ısıl ihtiyacı üretilmektedir. • En büyük bölge ısıtma ağı Bükreş’de, şehrin %72’sini kapsayacak şekilde 570.000 haneye ulaşan sistemdir. • En büyük bölge ısıtma ağı Prag’da bulunmakta olup, 265,000 haneye ulaşmaktadır. Diğer şehirlerde çok sayıda ısıtma ağları bulunmaktadır. • %95’e varan oranıyla, bölge ısıtmanın en yoğun kullanıldığı ülke İzlanda’dır. Jeotermal enerji ülkenin en önemli ısı kaynağıdır. 706 MW elektrik kapasitesi ile, 5 büyük jeotermal kaynaklı kojenerasyon santral, ülkenin %26 elektrik ihtiyacını üretirken, saatte 800 MWısıl güç vermektedir. Geri kalan elektrik ihtiyacı hidro elektrik kaynaklarındandır. • AVRUPA UYGULAMALARI (5/5) – Ters bir örnek (Norveç) Norveç • • Ortalama hava sıcaklığının çok düşük olduğu bir bölgede olan Norveç’te, bekletinin aksine bölge ısıtma sistemi kullanımı çok düşük olup, 2% seviyesinde ve sadece büyük şehirlerdedir. Bu düşük oranın sebebi, Norveç’in zengin hidro-elektrik santral imkanları ile üretilen çok ucuz elektriğin ev ısıtmasında kullanılmasıdır.
