Enerji Alternatif Enerji Kaynakları ALTERNAT İF ENERJ İ KAYNAKALARI (Ders Notları) Doç.Dr. Sebahattin ÜNALAN Enerji i ş yapabilme kabiliyeti olarak tanımlanır. Endüstriyel manada insanlı ğı huzuru ve refahı için hizmet veren her enerji türü mühendislik ilgi alanına girer. Günümüzde, endüstrinin en temel enerji tüketimi elektrik enerjisi olup, onu ısınma veya ısıtma amaçlı fosil yakıtlar (petrol, kömür, do ğal gaz...) takip etmektedir. Geçmi şten günümüze elektrik ekseriyetle hidrolik santraller vasıtasıyla üretilmektedir. Arazi yapısı ve nehir potansiyeli uygun olmayan ülkeler ise termik santraller vasıtasıyla elektrik ihtiyacını kar şılamı şlardır. Tüm ülkeler yine ısınma ihtiyacını kömür veya petrol ile kar şılamaktadırlar. Di ğer taraftan enerji ve yakıt talebi sürekli olarak artmaktadır. Dolayısıyla hidrolik santraller veya termik santraller vasıtasıyla ve kömür veya petrol vasıtasıyla yakıt talebi kar şılanamaz hale gelmesi kaçınılmaz bir gelecektir. Özellikle kömür ve petrol rezervlerinin sınırlı olması ve bir gün mutlaka bitecek olması gelecek enerji talebini planlayan enerji projeksiyonların çok önemle de ğerlendirilmektedir. Bugün, petrol sava şları olarak tanımlanabilecek Körfez veya Afganistan krizleri göstermektedir ki, enerji endüstri ihtiyacı yanında çok büyük bir uluslar arası ba ğımsızlık yönü de vardır. Ülke politikalarında hemen hemen enerji ba şrolü oynamaktadır. Bir noktada bir ülkenin ba ğımsızlı ğı “artık kendi enerjisini kar şılayabilme potansiyeli” ile belirlenmektedir. Enerji olmadan endüstri, endüstri olmadan refah ve mutlu toplum veya ba ğımsızlı ğını koruyabilme yetene ği olmayaca ğı için enerjisiz bir ülke siyaseti dü şünülemez. Bahsedilen krizler ve 1974 yılında meydana gelen ve petrol fiyatlarının a şırı yükselmesi ile sonuçlanan petrol krizi enerjinin önemini ortaya koymaktadır. Petrol fiyatlarındaki artı ş, petrol ba ğımlısı ülkelerde ekonomik krizlere, ekonomik krizlerde halk ayaklanmasına, böylecede dı ş ülkelerin müdahelesine ortam hazırlamı ştır. Bu ülkeler hayatlarını idame ettirmek için IMF politikalarına mahkum olarak ba ğımsızlıklarından belirli ölçüde fedakarlık etmi şlerdir. Bununla birlikte, 1974 petrol krizinde sanayile şmi ş ülkeler teknolojileri ve sanayi ürünleri ihracatları vasıtasıyla, geni ş ölçüde petrol kaynaklarına sahip de ğilken, hafif bir sıkıntı ile ba ğımsızlıklarından ödün vermeden atlatmı şlardır. Hatta benzer bir duruma tekrar dü şmemek için enerji ba ğımsız hale gelmenin yöntemlerini aramı şlardır. Petrol, kömür ve hidrolik potansiyele dayanmayan, bilimsel terminolojide Alternatif Enerji Kaynakları olarak isimlendirilen, yeni enerji kaynakları geli ştirmi şlerdir. Bu kaynakların her ülkede olabilecek olmasına özellikle dikkat edilmi ştir. Hiç şüphesiz en temel alternatif enerji, tasarruf veya izolasyon ile kazanılan enerjidir. Sonuç olarak, klasik enerji kaynakları olan hidrolik enerji ve fosil yakıtlara alternatif olabilecek enerjiler Tablo-1 görüldü ğü gibi sınıflandırılabilir. Alternatif Enerji Türü Kaynak veya yakıtı 1 Nükleer Enerji Uranyum gibi a ğır elementler 2 Güne ş Enerjisi Güne ş 3 Rüzgar Enerjisi Atmosferin hareketi 4 Dalga Enerjisi Okyanus ve denizler 5 Do ğal Gaz Yer altı kaynakları 6 Jeo-termal Enerji Yer altı suları 7 Hidrolik potansiyel Nehirler 8 Hidrojen Su ve hidroksitler 9 Bio-mass, bio-dezel ve bio-gas Biyolojik artıklar, ya ğlar Tabloda verilen ve kaynak itibariyle insanlık hayatı açısından sonsuz sayılacak kadar çok olan enerjiler Yenilenebilir Enerji olarak isimlendirilmektedir. Fosil yakıtlar içindeki karbon havadaki oksijen ile birle şerek CO 2 (tam yanma halinde) veya CO (yarım yanma halinde veya yanma havasının az olması) gazları ortaya çıkmaktadır. Yine yakıt içerisinde eser miktarda bulunan kur şun, kükürt gibi elementler yanma sıcaklı ğında oksijen ile birle şerek insan sa ğlı ğı açısından önemli tehdit olu şturan bile şikler (SO x ,PbO, NO x ...) olu şturmaktadır. Bu yanma ürünleri atmosfere bırakılmakta ve atmosfer içerisinde birikmektedir. Fotosentez, çürüme gibi tabii dönü şümler bu birikime engel olabilse de, a şırı yakıt tüketimi kısa süreli bir birikime neden olmaktadır. Atmosfer içinde biriken yanma gazları güne ş ve yer arasında tabii olmayan katman meydana getirmekte, insan ve bitki hayatı üzerinde negatif etkiye neden olmaktadır. Sera Etkisi olarak ta bilinen bu etki ve insan sa ğlı ğı bugün önemle üzerinde durulan olgulardır. Tabiatın ve tabii de ğerlerin korunması amaçlı Çevreci Dü şünceler toplumlarda taban bulan ve bazı siyasi partilerin politikasına temel te şkil etmektedir. Dolayısıyla endüstrinin veya toplumun enerji talebi dü şünülürken, seçilecek enerji türünün çevre ve insana olan etkisi de dü şünülmek durumundadır. İlave olarak, fosil yakıtların ana maddesi olan karbon endüstrinin en temel malzemesi olan çeli ğinde önemli bir elementidir. Gelecek nesillerin sanayisinde üretilecek plastik-sentetik kuma ş, solventler, ya ğlar, karbon lifli ürünler içinde mevcut fosil yakıt kaynaklarının muhafazası gerekir. Kömür rezervlerinin yakla şık 200 yıl, petrol rezervlerinin yakla şık 30 yıl dayanacak olması alternatif enerji kayna ğına olan ihtiyacı daha önemli yapmaktadır. Genel manada bunlar söylenebilir. Ancak, Türkiye açısından enerji profilinin ve bu alternatif enerji kaynakları açısından potansiyelinin önemi vardır. Mühendis olmanın ve mühendis olarak gelece ğin muhtemel yöneticileri olmanın sorumlu ğu açısından bu bilgi önemli olacaktır. Daha önce ifade edildi ği gibi ülke ba ğımsızlı ğının büyük oranda enerjiye ba ğlı olması bu önemi daha da artırmaktadır. Ba şka bir ifade ile cevaplanması gereken soru Tablo-1 de verilen enerji türlerine göre “Türkiye enerji projeksiyonunu nasıl belirlemelidir?” sorusudur. Türkiye bugün yeterli miktarda linyit ve kömür rezervine sahiptir. Linyit kalitesi (alt ısıl de ğeri) iyi olmasa da kokla ştırma gibi yöntemlerle ıslahı mümkündür. Bununla birlikte petrol ihtiyacının büyük kısmını ( ?%85) ithalat yoluyla kar şılamaktadır. Özellikle son zamanlarda çevresel etki nedeniyle tercih edilen do ğalgaza bir yönlenme vardır. Büyük şehirlerde hava kirlili ğinin çok artması bu yönlenmeyi ve kömür ithalatını artırmı ştır. Güne ş enerjisi sadece ısınma, kurutma ve sıcak su eldesinde kullanılmaktadır. Bio gaz veya kütle geni ş bir kullanıma sahip de ğildir. Rüzgar enerjisi lokal olarak birkaç uygulaması vardır. Dalga enerjisi hiç ele alınmamı şken, ekonomik olmayan hidrojende geni ş olarak kullanılmamaktadır. Endüstrinin temel ihtiyacı olan elektrik tamamen hidrolik santraller ve linyitli veya do ğalgazlı termik santraller vasıtasıyla kar şılanmaktadır. Dünya elektrik enerji üretiminin yakla şık %20’ sinin kar şılandı ğı nükleer enerji ve teknolojisi ülkemize hiç girmemi ştir. Bugün, 450 kadar elektrik enerjisi üretmek için, 450 kadarda ara ştırma reaktörü veya askeri amaçlı kurulmu ş, toplam 900 nükleer reaktör mevcut iken Türkiye sadece 3 ara ştırma reaktörüne sahiptir. Çok küçük olan bu reaktörlerde bazı akademik çalı şmalar yapılmakta, kısmen de tıbbi amaçlı kullanılmaktadır. Dünyada bunlara ilave olarak denizaltı ve gemilerin tahrik mekanizması olarak kullanılan 400 den fazla reaktör mevcuttur. Jeotermal enerjinin yine birkaç lokal uygulaması mevcuttur. Endüstri ve üretim büyük oranda elektrik enerjisine ba ğlıdır. Türkiye’nin kurulu santral gücü 22 GWe (2200 MW elektrik gücü) dir. Bu enerjinin 2010 yılında 46 GWe, 2020 yılında 88 GWe olaca ğı tahmin edilmektedir. 2020 yılına kadar a şa ğıdaki tabloda görüldü ğü gibi 20 GWe lık kömür, 25 GWe lik doğalgaz, 5 GWe lık fuel oil, 10 GWe lik nükleer santral ve 18 GWe lik hidrolik santral kurulması planlanmaktadır. Yani gelecekte, elektrik üretiminin yakla şık % 40 nın ithal edilen petrol ürünlerine ve doğalgaza ba ğlı olması planlanmaktadır. Tabloya göre Türkiye’nin hidrolik potansiyeli şimdiki kullanım potansiyel civarındadır. Dolayısıyla çevrecilerin veya bazı odakların elektrik üretiminin hidrolik barajlar vasıtasıyla üretilmesi gerekti ği önerileri ancak 10 yıllık bir projeksiyona cevap verebilir. Üstelik tüm hidrolik potansiyelin kullanılması, yada ülkenin elektrik ihtiyacının tek bir kanalla kar şılanması bazı sakıncalar doğurur. Zamanla belki de daha ekonomik bir elektrik üretim şekli olabilecektir. Dolayısıyla, yeni sisteme adaptasyon tedrici olmaz. Diyelimki, bir sene çok kurak geçerse hidrolik santralin kapasitesi çok dü şecek ve elde ba şka santral tipi olmadı ğı için enerji açı ğı kapanamayacaktır. Bu nedenle toplam elektrik üretiminin birbirinden yakıt ve teknolojik yapı olarak farklılık gösteren de ği şik santral tarafından üretilmesi gerekir. Yukarıdaki tabloya göre enerji ba ğımsızlı ğı için hidrolik potansiyelin yanında kömür veya linyit yakan termik santral olmalıdır. Ancak kömürün gelecek nesillere de bırakılmasının yanında, yanma gazlarının sera etkisi uzun süre bizi etkileyecektir. Bu nedenle hidrolik kaynaklarımıza en uygun alternatif Nükleer Santralledir. Yandaki tabloda muhtemel yakıtların 1 kg dan alınan enerji de ğerleri görülmektedir. Nükleer yakıt ve fosil yakıtlar arasında büyük bir fark vardır. Bu nükleer santralin yakıt ihtiyacının hacimsel olarak çok az oldu ğuna i şaret eder. Dolayısıyla bir nükleer santralin 30 yıllık çalı şma sürecinde ihtiyaç duyaca ğı yakıt in şaat a şamasında alınarak depolanması mümkündür. Bugün 10 civarında ülke nükleer santral ve yakıt satmak için yarı şmaktadır. Yakıt ba şlangıçta alındıktan sonra 30 yıl boyunca enerji ba ğımsızlı ğı sa ğlanmı ş olur. Aynı yaklaşım petrol veya do ğalgaz için söylenemez. Takip eden tabloda 1000 MWe lık bir elektrik santralinin bir yıllık yakıt gereksinimini göstermektedir. Dı şardan 30 yıllık petrol ithal edilse bile bunun depolanacağı büyüklükte bir hacim elde etmek mümkün de ğildir. Di ğer taraftan güne ş, rüzgar, jeotermal enerji gibi di ğer alternatif kaynaklar bugünkü teknoloji ile elektrik üretimine elveri şli de ğildir. Bunlar belkide onlarca yıllar sonra teknolojik ve ekonomik olarak elektrik üretimine elveri şli olacaklardır. Nükleer santraller bizim ula şmayı hedefledi ğimiz batı medeniyeti tarafından yıllardır kullanılmaktadır. A şa ğıdaki tablolarda bazı ülkelerin toplam elektrik üretimi içerisindeki nükleer elektri ğin payını göstermektedir. En yakın kom şularımız bile nükleer elektrik üretmektedir. Bunlarda meydana gelecek bir kaza aynı riskle bizi de etkileyecektir. Üstelik nükleer santral sadece elektrik de ğil, tıbbi ve di ğer akademik ara ştırmalara bir canlılık getirirken, ilerde de bahsedilece ği gibi materyal ve imalat sahasında büyük teknoloji transferine neden olacaktır. A şa ğıdaki bölümlerde alternatif enerji kaynakları ayrı ayrı incelenecektir 1. NÜKLEER ENERJ İ 1.1 Nükleer Enerjinin Kayna ğı Nükleer enerjiyi tarif etmeden önce atomun yapısına bakmak gerekir. Bir atom şekilde görüldü ğü gibi İçerisinde Z tane proton ve N tane nötron bulunan bir çekirdekten ve çekirdek etrafında de ği şik yörüngelerde dola şan Z tane elektrondan meydana gelmektedir. Elektron (- yüklü), proton (+ yüklü) ve nötronların (yüksüz) atom içinde ve dı şında ki kütleleri farklıdır. Atom dı şındaki kütleler daha büyük olup, atomun oluşumu sürecinde bir miktar kütle eksilmektedir. Meydan gelen ?m lik kütle eksilmesi E= ?m.C 2 (C: ı şık hızı) ba ğıntısı ile enerjiye dönü şmektedir. Bu enerji elektriksel olarak aynı yüklü olan protonların atom çekirde ği içerisinde hapsedilmesini sa ğlayan nükleer kuvvetlerin kayna ğını olu şturmaktadır. Fizikten aynı yüklü partiküllerin birbirini itti ği bilinmektedir. E= ?m.C 2 ile belirlenen enerji de ğeri peryodik cetvelde bulunan 114 element için hesaplanıp, her atomun (Z+N) sayısına bölünürse parçacık ba şına ba ğ enerjisi bulunur. Bu enerji hidrojen ve helyum gibi en hafif elementler için ve uranyum gibi a ğır elementler için bulunan de ğerler orta a ğırlıktaki demir, silisyum, nikel gibi elementlerinkinden daha dü şüktür. Ba ğ enerjisi bir elementin stabilite (kararlılık) göstergesidir. Dolayısıyla hafif ve a ğır çekirdekler kararsız orta a ğırlıklı çekirdekler kararlıdır. Tabii süreç içerisinde daha kararsız olan atomlar daha kararlı hale geçmeye çalı şırlar. Bu amaçla da hafif elementler birle şerek a ğırla şırlar. Bu FÜZYON olarak bilinir. Buna kar şılık uranyum gibi a ğır çekirdeklerde bölünerek daha kararlı hale geçmeye çalı şırlar. Bu süreçte F İSYON olarak bilinir. Füzyon ve fisyon i şleminde büyük ölçekli bir enerji açı ğa çıkar. Dolayısıyla nükleer santrallerin iki tipi olabilir. Hafif elementleri yakıt olarak kullanan Füzyon reaktörleri ve uranyum ve toryum gibi a ğır elementleri yakıt olarak kullanan Fisyon reaktörleri. 1.2 Füzyon Reaktörleri Füzyon reaksiyonu en hafif iki element olan hidrojen ve helyum arasında en kolay meydana gelir. Hidrojenin 3, helyumun ise 2 izotopu mevcuttur. Hidrojenin (H) 2. iztopu döteryum (D) 3. izotopu ise trityum (T) olarak bilinmektedir. D ve T arasındaki füzyon olasılı ğı çok yüksektir. İlave olarak D ve D arasında da füzyon kabiliyeti yeterince yüksektir. Bu nedenle gelecekteki füzyon reaktörlerinin yakıtı D ve T olacaktır. D tabii su içerisinde 1/6000 oranında bulunmaktadır. Dolayısıyla sudan ayrılarak elde edilebilir. Yeryüzündeki tüm suyun yarısının içinden D ayrı ştırılırsa 23 tirilyon tonluk bir potansiyel elde edilir. Bu potansiyel şimdiki dünyanın yıllık enerji tüketiminin 16 milyar katıdır. Dolayısıyla gelecekteki füzyon reaktörleri yakıt darbo ğazına dü şmeyecektir. Trityum (T) ise lityumun nötronlarla bombardımanından üretilir. Dünyada bilinen lityum rezervlerin T ye dönü ştürülmesi bugünkü dünyanın yıllık enerji tüketiminin 2000 katı potansiyel meydana gelmi ş olur. Füzyon enerjisinin öneminin anla şılması için şu kriterede bakmak gerekir. Bir litre suda varolan D ayrılıp füzyona tabii tutulsa 300 litre benzinin yanmasıyla olu şan enerjiye e şde ğer enerji elde edilir. Ancak Füzyon reaksiyonun meydana gelmesi için çok yüksek sıcaklı ğa sahip plazma ortamı ( ? 100 milyon o C) gereklidir. Teknolojik malzemeler bu sıcaklı ğa dayanamaz. Bu nedenle plazmayı boşlukta askıya alan yöntemler üzerinde çalı şmalar devam etmektedir. Ara ştırma amaçlı bazı prototipler ba şarılı neticeler vermektedir. Çok pahalı ve çok özel teknoloji isteyen bu sürecin 30-50 yıl kadar daha devam edece ği tahmin edilmektedir. Bazı problemlerin çözümü için süper iletken teknolojisi, materyal problemi ve daha ekonomik performans şartlarının sa ğlanması gerekmektedir. Bugün kullanılan nükleer reaktörlere yapılan itirazları ve riskleri ta şımayan füzyon reaktörleri gelecekte tek ba şına insanlı ğın enerji ihtiyacını binlerce yıl kar şılayabilir. Hatta ekonomik olarak güçlü ülkelerin bu sahadaki ara ştırma fonlarını büyütmeleri daha kısa zamanda füzyon elektri ğine geçişi sa ğlayacaktır. 1.3 Fisyon Reaktörleri Tabiatta Uranyum (U) ve Toryum (Th) gibi a ğır elementlerin bölünmesi (fisyonu) daha kararlı hale dönüşmek için meydana gelmektedir. Ancak bu dü şük yo ğunlukta olup, endüstriyel manada uygun de ğildir. Bu dü şük yoğunluk nötron bombardımanı ile artırılabilir. Çünkü, atom çekirde ğine müdahele etmek için elektriksel olarak yüksüz olan nötron en uygunudur. Nötron eksi yüklü elektron tabakasını kolayca geçer ve artı yüklü çekirde ğe ula şır. Kararsız olan çekirdek nötron ile temastan sonra fisyona uğrar. Bir uranyum atomun fisyonundan 200 MeV ( 200 milyon mega elektron volt) lik enerji açı ğa çıkar. E ğer bir karbon ( C ) atomu O 2 birle şerek yanma reaksiyonu yaparsa 1-2 eV luk enerji açı ğa çıkar. Dolayısıyla aynı ölçekteki fisyon reaksiyonu kimyasal reaksiyona göre milyon kez daha güçlüdür. Uranyum fisyon olunca iki yeni ve daha hafif element, 2-3 tane nötron, ?,? ve ß ı şınları açı ğa çıkar. Yeni ortaya çıkan nötronlar yeni fisyon reaksiyonunu tetikler. Böylece şekilde görüldü ğü gibi zincirleme reaksiyon olu şur. Böylece, teorik olarak, bir kere harekete geçen fisyon reaktörü ortamdaki tüm uranyum atomları tükeninceye kadar devam eder. Fisyondan açı ğa çıkan 2-3 tane nötron, ?,? ve ß ı şınları insan fizyolojisi için zararlı olup iyi bir zırh ile dı şarı s ızması önlenmelidir. Meydana gelen 2 yeni element de reaktif olup nötron, ?,? ve ß ı şınları yayımlarlar. Bu yayınımın şiddeti zamanla azalmakla birlikte binlerce yılda sürebilir. Bu nedenle reaktör ortamındaki tüm artık yakıtlar yıllarca emniyetli bir şekilde saklanmalıdır. Bugünkü nükleer reaktörlerin fizi ğini olu şturan fisyonun bu dezavantajı itiraz edilen temel konulardır. Uranyum en temel fisyon yakıtı olup birkaç izotoptan meydana gelmektedir. Bu izotoplar tabiattaki uranyum içerisinde %0.7 oranında bulunan 235 U ve %99.3 oranında bulunan 238 U dur. 235 U çok büyük bir olasılıkla fisyon yaptı ğı için bugünkü reaktörlerin asıl yakıtı konumundadır. 238 U nun çok az bir kısmı plutonyuma dönü şmekte ve fisyon yoluyla de ğerlendirilmektedir. Böylece, nükleer reaktöre konulan yakıtın ancak %1 i yakılmakta, %99 ise kül olarak alınmaktadır. Yüksek derecede radyoaktif olan bu artık çok özel tekniklerle uzun süre saklanmalıdır. Bugünkü nükleer reaktör teknolojisinde emniyet en temel parametre olup, di ğer teknolojilere göre çok emniyetli hale gelmi ştir. Birbirinden ba ğımsız birkaç emniyet sistemi reaktörde kazanın olu şmasına engel olmaktadır. Reaktörden çıkan radyoaktif malzeme ise camlama, kur şun zırh, tuz ma ğaralarına gömme gibi yöntemlerle yıllarca dayanacak tekniklerle saklanabilmektedir. Türkiyenin belirlenmi ş uranyum ve toyum rezervleri 10000 ton ve 380000 ton kadardır. 1000 MW lık elektrik üreten bir nükleer santralın 30 yıllık çalı şması süresince 2000 ton uranyum kullanır. Sadece bilinenen uranyum rezervleri ile 5 tane santral yapılarak bugünkü elektrik üretiminin %25 kadar elektrik üretilebilir. Uranyum rezervleri için tam bir ara ştırma yapılmamı ştır. Bu nedenle gerçek potansiyelin çok daha fazla olması gerekir. Di ğer taraftan, uranyum en az 10 ülkeden oldukça dü şük fiatta satın alınarak depolanabilir. Bunlara toryumlu reaktörler ilave edilirse yüzlerce yıl elektrik üreten bir potansiyel olu şturulabilir. Bir nükleer santralin kaba gösterimi şekilde görülebilir. Genel olarak uranyumun yakıldı ğı kalb kısmını so ğutan so ğutucu ve türbin sistemine giden so ğutucu devreleri bir e şanjör ile birbirinden ayrılmı ştır. Bu devrelere ilave olarak türbin devresindeki so ğutucuyu yo ğuşturmak için deniz suyu, nehir suyu veya hava ile çalı şan 3. devre so ğutucu mevcuttur. 1.3.1 NÜKLEER ENERJ İ İLE ELEKTR İK ÜRET İM İ Prof. Dr. Osman K. Kadiro ğlu Doç. Dr. Cemal Niyazi Sökmen ( Bilim ve Teknik Dergisi Haziran-1994: 319 ) Günümüzde geli şmi ş ve geli şmekte olan ülkelerin en önemli gereksinimi enerjidir. Her ne kadar tam bir ölçüt olmasa da ülkelerin geli şmi şlik düzeyleri, üretip tükettikleri enerji ile ölçülür. Bazı ülkeler ürettikleri enerjiyi çok verimli bir şekilde kullanırlarken, bazıları bu konuda o denli ba şarılı olamazlar. Bazı ülkeler de kendileri kullanmadıkları halde çok miktarda enerji hammaddesi üretirler. Enerji üretim ve tüketiminin çok farklı yöntemleri olsa da, tüm ülkelerin ucuz, bol ve temiz enerji kaynaklarına gereksinimleri vardır. Endüstrileşme ile ba ş gösteren buhar gücü gereksinimi dolayısıyla, kömür kullanımı büyük bir hızla artmı ştır. Daha sonraları elektrik enerjisinin kullanılmaya ba şlanması ve içten yanmalı motorların kullanım alanının geni şlemesi ile elektrik üretiminde kömür ve petrol, çok büyük bir hızla artmı ştır. Sonunda endüstri ve ça ğda ş ya şam için en önemli hammadde, fosil yakıtlar olmu ştur. Fosil yakıtların kullanımı, çözümü çok zor sorunları da beraberinde getirmi ştir. Bu sorunların ilki, tükenen hammadde kaynaklarıdır. Fosil yakıtlar milyonlarca yılda olu şmu ş, do ğanın bizlere, daha do ğrusu bizden sonraki nesillere bir arma ğanıdır ve sentetik olarak yapılanmaları son derece zordur. Çok sayıdaki petrokimya ürünleri spektrumunu inceleyerek petrol ve bazen de kömürün ne denli vazgeçilemez birer do ğa harikası olduklarını rahatlıkla algılayabiliriz. Kömür petrol kadar bir kimyasal de ğere sahip de ğildir. Kalitesiz kömürlerin yakılmasının neden olaca ğı sorunlar ortadadır. Fosil yakıtların içerdi ği maddelerin büyük bir yüzdesini karbon ve hidrojen olu şturur. İçlerinde az da olsa kükürt, yanmayan maddeler ve radyoaktif maddeler de bulunur. Petrol, kömüre kıyasla daha az kirlili ğe yol açar. Fosil yakıtlar yakıldı ğında ortaya do ğal olarak CO 2 ve SO 2 gazlarının yanı s ıra, radyoaktif maddeler ve kül çıkar. Ortaya çıkan CO 2 gazı sera etkisine, SO 2 gazı ise asit ya ğmurlarına neden olur. Sera etkisinin neden oldu ğu atmosfer sıcaklı ğı artı şı y ıllardır gözlenmektedir. Asit ya ğmurları bitki örtüsüne ve canlılara zarar verir. İngiltere'de yakılan kömür yüzünden Finlandiya'nın göllerindeki balıklar asit ya ğmuru nedeni ile ölmektedirler. Radyoaktif maddeler, linyit yatakları ikincil uranyum madenleri olarak kabul edilir. Geçti ğimiz günlerde Yata ğan'da ba ş gösteren radyasyon alarmının nedenlerini kömürün içerdi ği radyoaktif maddelerde aramak gerekir. Yakılan kömürün be ş veya onda birlik kısmı, kullanım alanları çok sınırlı olan ve çevreyi kirleten kül olarak atılır. Bu küller, Elbistan linyitlerinde oldu ğu gibi çok uçucu olabilirler. Yanma sıcaklı ğına ba ğlı olarak kullanılan havanın içinde bulunan azot gazının yanması ile olu şan NOx gazı, atmosferde ozon ile etkile şime girip ozon miktarını azaltır. İçten yanmalı motorlar ve do ğal gaz santralleri, ozon tabakasının delinmesine istemeden katkıda bulunmaktadırlar. Kömür dı şındaki fosil yakıtların, stratejik önemleri de vardır. Son petrol ambargolarının dünya ekonomisine yaptı ğı etki ve do ğal gaz boru hattının geçti ği ülkelerin politik şantajları, bilinen birer gerçektirler. Nükleer enerjinin hammaddesi olan uranyumun hiç bir endüstriyel kullanım alanı yoktur. Uranyum doğada bol miktarda bulunmaktadır. Son maden aramaları sonucu Avustralya ve Kanada'da büyük uranyum yatakları oldu ğu çıkmı ştır. Uranyumun fiyatı bu nedenler dolayısıyla zaman içinde sürekli azalmı ştır. İkinci bir nükleer hammadde ise toryumdur ve Türkiye, dünyanın en zengin toryum yataklarına sahiptir. Nükleer hammaddenin stoklanabilir olması, onun petrol gibi ekonomik silah olarak kullanılmasını imkansız kılar. UO 2 'den (uranyum pası) yapılan 1 cm çap ve yüksekli ğindeki seramik yakıt lokmaları, üst üste 3,5-4 m uzunlu ğundaki ince bir metal zarf içine yerle ştirilirler. Elde edilen yakıt çubukları, hafif veya a ğır su içeren dik veya yatık basınç tankları içine yerle ştirilir. Belirli geometrik düzende ve belirli miktarda bir araya gelen yakıt nötronların yardımı ile fisyon sonucu enerji üretmeye ba şlar. Ortaya çıkan bu çekirdek enerjisi yakıt çubuklarını ısıtır. Yakıt çubuklarının su veya a ğır su ile so ğutulması ile yüksek basınç ve sıcaklıkta buhar elde edilir. Buharın bir türbinde geni şletilmesi ile tıpkı di ğer fosil yakıtlı santrallerde oldu ğu gibi, ısı enerjisi mekanik enerjiye,türbinin çevirdi ği jeneratör ile de mekanik enerji elektrik enerjisine dönü ştürülür. Nükleer enerjinin kullanılmaya ba şlamasından bugüne dek geçen yakla şık elli yıl içinde bir çok nükleer reaktör tipi tasarlanmı ş, imal edilmi ş ve çalı ştırılmı ştır; ancak günümüzde ticari olan nükleer santral tipleri çok az sayıdadır. Hafif su teknolojisi adını verdi ğimiz ve bildi ğimiz normal su ile so ğutulan reaktörleri kapsayan teknoloji,ve a ğır su teknolojisi adını verdi ğimiz hidrojenin bir izotopu olan deteryumdan yapılan a ğır su ile so ğutulan reaktörleri kapsayan teknoloji, günümüzde ticari olarak kullanıma sunulmaktadır. Yüksek sıcaklıkta çalı şan gaz so ğutmalı reaktörler ve sıvı metal so ğutmalı hızlı üretken reaktörler ise, gelecekte kullanıma girmeye adaydırlar. Nükleer santraller, normal çalı şma düzenlerinde çevreyi kirletecek hiç bir etki yaratmazlar. Fosil yakıtlı santrallerin aksine, çevreye zararlı olan CO 2 , SO 2 ve NOx gazlarını salmazlar ve kül bırakmazlar. Fosil yakıtlı santral yerine bir nükleer santral yapılması durumunda, fosil yakıtlı santralin çevreye ataca ğı zararlı maddelerin söz konusu olmaması nedeni ile nükleer santrallerin çevreyi temizledi ği de söylenebilir. 1000 MWe gücündeki bir hafif su so ğutmalı nükleer reaktörden yılda yakla şık 27 ton (7 m3) kullanılmı ş yakıt çıkar. Bu miktar, aynı kapasitedeki bir kömür santralinin atık miktarına göre a ğırlık olarak 25-300 bin kere, hacim olarak da 70-80 milyon kere daha azdır. Hemen belirtelim ki nükleer santrallerin gündelik atıkları fosil-yakıtlı santrallerin atıklarına kıyasla yok denecek kadar azdır ve normal çalı şmaları s ırasında çevreye yaydıkları radyasyon, nükleer santral civarında ya şayan bir ki şinin do ğal kaynaklardan almakta oldu ğu radyasyonun 100 ile 200'de biri kadardır. Nükleer enerjinin elektrik üretiminde kullanılmaya ba şlamasından bu yana ticari nükleer reaktörlerin i şlemesi sonucu ortaya çıkan atıklar, şimdilik santrallerde saklanmakta ve ileri bir tarihte gömülmeyi beklemektedir. Nükleer atıkların tehlikesi, kur şun, civa veya arsenik gibi zehirli atıklara kıyasla daha azdır. Nükleer atıkların radyoaktivitesi, zamanla durdu ğu yerde azalırken, zehirli atıklar çevreye atıldıkları ilk günkü gibi kalırlar. Normal i şletme sırasında çevreyi hemen hiç kirletmeyen nükleer santrallerin en korkulan yönü, bir kaza sonrasında çevreyi temizlenemez şekilde kirletme olasılıklarıdır. Nükleer teknolojinin elli yıla yakın kullanım süresi içinde iki önemli reaktör kazası olmu ştur. Bu iki kaza birbirinin çok benzeri olmasına ra ğmen sonuçları ve çevreye etkileri birbirinden son derece farklıdır. Güvenlik felsefesi önemsenen ülkelerin tasarımlarından biri olan Three Miles Island reaktöründe, tahmin edilen en büyük kaza gerçekle şmi ş; fakat reaktör çalı şanları dahil hiç kimse, öngörülen miktarlardan fazla radyoaktiviteye maruz kalmamı ştır. Çok pahalı bir deney olarak kabul edilebilecek bu kaza sonunda nükleer reaktör güvenli ği sınavdan geçmi ş ve ba şarılı olmu ştur. Di ğer taraftan nükleer güvenlik felsefesine önem vermeyen, iyi tasarlanmamı ş bir nükleer reaktörün iyi i şletilmemesinin sonuçlarının ne denli acı oldu ğunun kanıtı da Çernobil kazasıdır. Bu kaza, nükleer teknolojiden kaçan ülkelerin bile, istemedikleri halde nükleer kazaların zararlarına katlanmak zorunda olduklarının da bir göstergesidir. Nükleer reaktörlerin maliyetinin yüksek olması, bazı ülkelerin nükleer enerjiden uzak kalmalarının ba şka bir nedenidir. Bir güç santralinden elde edilen elektri ğin maliyeti, temel olarak o santralin in şaatı ve elektrik üretir hale gelmesi için, yapılması gereken yatırım maliyetini, ömrü boyunca santralin verimli çalı şmasını sa ğlamaya yönelik i şletme ve bakım giderlerini ve elektri ğin üretiminde kullanılan yakıtın temini için gerekli yakıt maliyetini içerir. Bir santralın ekonomik olması için üretilen elektri ğin satılması sonucu elde edilen gelirin, en azından maliyetini kar şılaması ve ayrıca di ğer elektrik üretimi seçeneklerine göre daha ucuz olması gerekir. Elektrik maliyetine etki eden harcamalar de ği şik zaman dilimlerinde yapılmakta; oysa elektrik üretimi santralin ömrü boyunca gerçekle şmektedir. Enflasyonun olmadı ğı sabit bir para birimi ile, bir santralin tüm ömrü boyunca yapılan harcamaların bugünkü de ğerinin o santralde üretilen elektri ğin bugünkü de ğerine oranı, bize ortalama bir elektrik maliyeti verecektir. Elektrik üreticisi, üretti ği elektri ğin fiyatını bu ortalama maliyete e şit olarak seçerse, yaptı ğı tüm harcamaları, paranın bugünkü değeri göz önüne alınarak kar şılayabilecektir. Bu maliyet, yakla şık olarak aynı ko şullarda çalı şan sistemlerin kar şıla ştırılmasını da olası kılar. Nükleer santraller genel olarak ilk yatırım maliyetleri yüksek, yakıt ve i şletme giderleri dü şük santrallerdir. Yatırım maliyetleri ise, elektrik maliyetinin yarısından fazlasına denk gelmektedir. Bir santral in şaatının ba şlangıcı ile devreye girmesi arasında tipik olarak altı ila sekiz yıl civarında bir süre geçmesi gerekmektedir. Nükleer santrallerden elde edilen elektri ğin maliyetinin azaltılmasında en önemli iki etmen, in şaat süresinin gerekli standartlara uyularak azaltılması ve ilk yatırım maliyetinin düşürülmesidir. Yakıt giderleri reaktör tipine göre de ği şmektedir. Bazı reaktörler zenginle ştirilmi ş yakıt kullanmakta; bazıları ise do ğal uranyuma dayalı yakıtlar kullanmaktadır. Zenginle ştirme, yakıt maliyetini artırır. Ayrıca kullanılmı ş yakıtların ne şekilde depolanaca ğı ve bunun tahmin edilen maliyeti de, yakıt maliyetini etkileyecektir. Fakat genel olarak yakıt giderlerinin toplam maliyet içerisindeki payı az oldu ğu için, bu etki o kadar büyük de ğildir. Yakıt giderlerinin toplam maliyet içerisindeki payının düşük olması nedeniyle gelecekte uranyum fiyatlarında veya zenginle ştirme fiyatlarında olabilecek de ği şiklerden üretilen elektri ğin maliyeti pek etkilenmeyecektir. Yani bir nükleer santral bir kez kurulduktan sonra üretti ği elektri ğin maliyeti yakla şık olarak sabit kalabilir. Toplam yakıt gideri ise reaktörde üretilen toplam enerji ile orantılı olacaktır. İşletme ve bakım giderleri do ğal olarak reaktörden reaktöre de ği şmektedir, ayrıca reaktörün i şletildi ği ülkenin ko şulları da etkili olmaktadır. Elektri ğin maliyeti, toplam harcamaların bugünkü de ğerinin üretilen enerjinin bugünkü değerine oranıdır. Bir nükleer santralde i şletme ve yakıt giderleri dü şük oldu ğu için, o santral ne kadar çok çalı şırsa üretilen enerjinin maliyeti de o kadar dü şecektir. Bir santralın yük faktörü, belirli bir zamanda üretti ği enerjinin aynı zaman diliminde, tam kapasitede çalı şarak üretece ği enerjiye oranıdır. Dolayısıyla nükleer santraller, büyük yük faktörleri ile çalı ştıklarında daha ucuz elektrik üreteceklerdir. Santralin ekonomik ömrü tamamlandıktan sonra sökülmesi için gerekli yatırım, genel olarak ilk yatırım maliyetlerinin içerisinde pay ayrılarak göz önüne alınır. Sökülme için gerekli maliyetin toplam elektrik maliyeti içersindeki payı %1 civarındadır. 1000 MWe gücünde bir nükleer santralın ekonomik ömrünün sonunda sökülmesi için yakla şık 100 milyon dolar civarında bir kaynak gerekmektedir. Bu kaynak,miktar olarak çok büyük olmasına kar şın, bir nükleer santralin bir yılda üretti ği elektri ği satarak elde edece ği gelirden daha azdır. Şu ana kadar söz etti ğimiz maliyetler, belirli bir reaktör tipi ve çalı şma ko şulları göz önüne alındı ğında doğrudan tahmin edilebilen maliyetlerdir. Aslında bunlara ek olarak, gerek maliyetin niteli ği gerekse de veri yoklu ğundan dolayı tahmin edilmesi oldukça zor olan maliyet bile şenleri vardır. Büyük bir kazanın maliyeti bunlara bir örnektir. Gerçekle şme olasılı ğı her yüz bin reaktör yılı i şleyi şte bir olan kazanın etkilerinin getirdi ği maliyet, 200 milyar dolar civarında ise , reaktör ba şına bu maliyet yılda 2 milyon dolar civarındadır. Yani dü şük olasılı ğa sahip böyle bir kazanın getirdi ği bir yıllık mali risk, elektrik maliyetinin %1'i kadar olmaktadır. Three Mile Island kazasının yol açtı ğı d ı ş etkilerin maliyetinin 26 milyon dolar, Çernobil kazasının toplam maliyetinin ise 14 milyar dolar dolayında oldu ğu tahmin edilmektedir. A şa ğıdaki şekillerde günümüzde çok kullanılan birkaç reaktörün devresi şematik olarak görülmektedir. 2. GÜNEŞ ve GÜNEŞ ENERJİSİ Güne ş ve çevresinde dolanan gezegenlerden olu şan güne ş sistemi dünya için, temel bir enerji kayna ğıdır. Özellikle, dünyada ya şayan canlılar vazgeçilmez bir kaynaktır. Bugün kullanılan çeşitli enerji kaynaklarına büyük kısmı, güne şin sebep oldu ğu olaylar sonucu ortaya çıkar. Günlük güne ş enerjisi ile dünya aydınlatılabilmekte; ya ğı şlar ile su döngüsü sa ğlanabilmekte ve en önemlisi de, fotosentez ile canlı ya şam sürdürülebilmektedir. Hayati önemdeki bu yıldızın endüstriyel manada enerji üretimi de mümkündür. Güne ş yarıçapı 700.000 km (dünya yarıçapının yakla şık 109 katı), kütlesi 2x10 30 kg (dünya kütlesinin yakla şık 330.000 katı)olan bir yıldızdır. Güne ş kendi ekseni çevresinde dönmektedir. Bu dönü ş, güne ş ekvator bölgesinde 24 günde, kutup bölgelerinde de 30 günde olmaktadır. Güne şin merkezinde, temelde hidrojen çekirdeklerinin kayna şmasıyla füzyon reaksiyonu meydana gelir. Güne şin merkezinde ve yakla şık 15-16 milyon derecedir. Güne şin yakla şık % 90’ı hidrojendir. Güne şin korunda hidrojen çekirdekleri füzyon yaparak helyum çekirdekleri olu şmakta ve bu tepkimeler sonucu büyük bir enerji ortaya çıkmaktadır. Güne şin toplam ı şıması 3.8x10 26 J/saniye oldu ğundan, güne şte bir saniyede yakla şık 600 milyon ton proton, yani hidrojen tüketilmektedir. Bu sayı ilk bakı şta ürkütücü gibi gelse de, güne şin kütlesi ve bu kütlenin %90’ına yakın kısmının protonlar oldu ğu düşünülürse, güne şteki hidrojen yakıtının tüketilmesi için daha, yakla şık 5 milyar yıllık bir süre oldu ğu ortaya çıkar. Bu yönüyle güne ş, insanlık için tükenmez bir enerji kayna ğıdır. Dünyaya ula şan güne ş enerjisi, güne şin daha serin (yakla şık 6000K) ve birkaç yüz kilometrelik dar bir bölgesinden gelmektedir. Bu bölge, dü şük yoğunlukta (yakla şık deniz yüzeyindeki hava yo ğunlu ğunun 10 -4 katı) iyonlanmı ş gazlardan olu şur ve görünür ı şı ğı pek geçirmeyen bir bölgedir. Bu bölgedeki atomlar, sıcaklıklarıyla orantılı olarak ı şıma yaparlar ve böylece bu bölgenin ı şımasına yol açarlar. Dünya, güne şten yakla şık 150 milyon km. uzakta bulunmaktadır. Dünya hem kendi çevresinde dönmekte, hem de güne ş çevresinde eliptik bir yörüngede dönmektedir. Bu yönüyle, dünyaya güne şten gelen enerji hem günlük olarak de ği şmekte, hem de yıl boyunca de ği şmektedir. İlave olarak, Dünyanın kendi çevresindeki dönü ş ekseni, güne ş çevresindeki dolanma yörüngesi düzlemiyle 23.5 o lik bir açı yaptı ğından, yeryüzüne dü şen güne ş şiddeti yörünge boyunca (yıl boyunca) de ği şmekte ve mevsimler de böylece olu şmaktadır. Dünyaya, güne şten saniyede, yakla şık 4x10 26 J’lük enerji, ı şınımlarla gelmektedir. Güne şin saldı ğı toplam enerji göz önüne alındı ğında bu çok küçük bir kesirdir; ancak bu tutar. Dünyada insano ğlunun bugün için kullandı ğı toplam enerjinin 15-16 bin katıdır. Dünyaya gelen güne ş enerjisi çe şitli dalga boylarındaki ı şınımlardan olu şur ve güne ş-dünya arasını yakla şık 8 dakikada a şarak dünyaya ula şır. (ı şınımlar saniyede 300.000 km’lik bir hızla, yani ı şık hızıyla yol alırlar) Dünyanın dı şına, yani havakürenin (atmosfer) dı şına güne ş ı şınlarına dik bir metrekare alana gelen güne ş enerjisi, Güne ş De ği şmezi (S) olarak adlandırılır ve bunun de ğeri S=1373 W/m 2 dir. Bu de ğer, tanım gere ği, yıl boyunca de ği şmez alınabilir. Çünkü her zaman, gelen güne ş ı şınlarına dik yüzey göz önüne alınmalıdır. Ancak, dünyanın güne ş çevresindeki yörüngesi bir çember olmayıp bir elips oldu ğundan, yıl boyunca bu de ğerde %3.3 ‘lük bir de ği şim söz konusudur. Yeryüzüne bu enerjinin so ğurma ve yansıma olaylarından dolayı 832 W/m 2 lik kısmı ula şır. Güne ş enerjisinin üstünlükleri şu şekilde sıralanabilir: - Güne ş enerjisi tükenmeyin bir enerji kayna ğıdır. - Güne ş enerjisi, arı bir enerji türüdür. Gaz, duman, toz, karbon veya kükürt gibi zararlı maddeleri yoktur. - Güne ş, tüm dünya ülkelerinin yararlanabilece ği bir enerji kayna ğıdır. Bu sayede ülkelerin enerji açısından ba ğımlılıkları ortadan kalkacaktır. - Güne ş enerjisinin bir di ğer özelli ği, hiçbir ula ştırma harcaması olmaksızın her yerde sa ğlanabilmesidir. - Güne şi az veya çok gören yerlerde biraz verim farkı olmakla birlikte, da ğların tepelerinde vadiler ya da ovalarda da bu enerjiden yararlanmak mümkündür. - Güne ş enerjisi do ğabilecek her türlü bunalımın etkisi dı şındadır. Örne ğin, ula şım şebekelerinde yapacakları bir de ği şiklik bu enerji tümünü etkilemeyecektir. - Güne ş enerjisi hiçbir karma şık teknoloji gerektirmemektedir. Hemen hemen bütün ülkeler, yerel sanayi kurulu şları sayesinde bu enerjiden kolaylıkla yararlanabilirler. Bugünkü bu enerjinin kar şıla ştı ğı sorunlar ise şöyledir: - Güne ş enerjisinin yo ğunlu ğu azdır ve sürekli de ğildir. İstenilen anda istenilen yo ğunlukta bulunamayabilir. - Güne ş enerjisinden yararlanmak için yapılması gereken düzeneklerin yatırım giderleri bugünkü teknolojik a şamada yüksektir. - Güne şten gelen enerji miktarı bizim iste ğimize ba ğlı de ğildir ve kontrol edilemez. - Bir çok kullanım alanının, enerji arzı ile talebi arasındaki zaman farkı ile karşıla şılmaktadır. Güne ş enerjisinden elde edilen ı şınım talebinin yo ğun oldu ğu zamanlarda kullanılmak üzere depolanmasını gerektirir. Enerji depolaması ise birçok sorun yaratmaktadır. 2.1. GÜNE Ş ENERJ İS İNDEN YARARLANMA ALANLARI Güne ş enerjisinden, ısı enerjisine dönü ştürerek, elektrik enerjisine dönü ştürerek yararlanılmaktadır. Yarı iletkenler kullanarak do ğrudan elektrik üretimi de mümkündür. Isıya dönü ştürerek yararlanma alanları sıcaklık sınırlarına göre üç bölüme ayrılır: A- Dü şük Sıcaklıklarda:150 C’ den dü şük sıcaklıklar - Kullanma suyunun ısıtılması - Bina ısıtma ve havalandırma - Tarım da ürün kurutma, seracılık - Su damıtımı, tuz üretimi B- Orta Sıcaklıklarda:600 C’ a kadar olan sıcaklıklar - Sulama için su pompaları - Küçük motorlar, güne ş tencereleri - Buhar jeneratörüyle elektrik üretimi C-Yüksek Sıcaklarda:600 C’ nın üzeri sıcaklıklar - Güne ş fırınları - Elektrik eldesi - Madde ara ştırılması - Egzotik maddeler yapımı, seramikler. Isı enerjisi formunda kullanılan sistemler aktif ve pasif olarak ikiye ayrılır. İster pasif, ister aktif, ister basit, ister karma şık olsunlar güne ş enerjisinden yararlanmaya yönelik sistemlerde i şlev yönünden ortak ö ğeler vardır. Bu ö ğeler şu şekilde sınıflandırabiliriz. Birincil ö ğeler: 1. Güne şten yeryüzüne gelen ı şıma enerjisinin ısı enerjisine dönü ştüren “TOPLAYICI” 2. Toplayıcıda elde edilen ısıyı depoya ula ştıran “TOPLAYICI DEVRES İ” 3. Enerjiyi güne şin olmadı ğı zamanlarda kullanabilmek için toplanan ısının depolandı ğı “ISI DEPOSU” 4. Depodan veya ek ısı kayna ğından gelen ya da direkt toplayıcıdan gelen ısı enerjisini istenen yere ileterek yayan “KULLANICI DEVRES İ” 5. Güne şten depolanan enerjinin yeterli olmaması halinde devreye giren “EK (YARDIMCI) ISITICI” 6. Güne ş enerjisi sistemin çalı şmasını düzene sokan “KONTROL DÜZEN İ” dirler. Güne ş enerjisinden yararlanmada bu ö ğeleri içeren şekiller a şa ğıdaki şekilde görülmektedir. TOPLAYICILAR:Güne ş enerjisinin kullanılabilmesi için her şeyden önce toplanması gerekir. Bu toplama i şlemi toplayıcı veya kollektör adını verdi ğimiz düzenekler yardımıyla gerçekle ştirilir. Üzerlerine dü şen doğru, yaygın ve yansıtılmı ş güne ş ı şınlarına ısı enerjisine dönü ştürülen toplayıcılar, çalı şma sıcaklıklarına göre sınıflandırmada: Düzlemsel Toplayıcılar: Güne ş enerjisinin dönü ştü ğü alan ile yutucu levha alanının yakla şık birbirine e şit oldu ğu toplayıcılardır. Maksimum 150 o C’ sıcaklık de ğerlerinde çalı şırlar. Yo ğun Toplayıcılar: Geni ş bir alana düşen güne ş ı şınlarını yansıtarak veya kırarak daha dar bir alanda yo ğunla ştıran ve yutan toplayıcılara yo ğun toplayıcı denir. Yo ğun toplayıcılardaki sıcaklık, tiplerine ve ı şınları yoğunla ştırma oranlarına göre 200C ile 1000 C arasında de ği şir. Toplayıcı genel olarak sürekli güne ş alan, özellikle yapıların güney cephesine bakan cepheye yerle ştirilmelidir. Yerle şik toplayıcılarda tam güney veriminin en yüksek oldu ğu yöndür. Ancak bu kural bazı esneklikler gösterir. Örne ğin, gün içinde güne şlenme süresi bölgede ö ğle saatlerine göre simetri göstermiyorsa, bazı doğal ya da yapay engeller toplayıcıya belirli saatlerde gölge yapıyorsa, güne ş ı şınımının en fazla oldu ğu yönde dik ı şınım alacak şekilde yönlendirilmesi gerekir. Hareketli toplayıcılarda güne ş ı şınımının dik konumunu korumak amacıyla güne şin hareketine uygun hareket verilir. Bir toplayıcının e ğimi, güne ş ı şınımından en fazla yararlanabilecek konumda olmalıdır. Bulunulan yerin co ğrafi enlemi, toplayıcının sisteme ısı enerji si sa ğlama amacı (ısıtma, so ğutma, sıcak eldesi...), çevreden yansıma olup olmaması (kar kaplı yamaç) gibi faktörler e ğimi belirlerler.Kural olarak toplayıcılar onlardan tüm yıl boyunca yararlanılacaksa enlem açısına e şit bir e ğimle, yazın yararlanılacaksa enlem açısından 10 C derece eksik bir e ğimle, kı şın yararlanılacaksa enlem açısından 10C fazla bir e ğimle yerle ştirilir. Toplayıcı Devresi: Toplayıcıda elde edilen ısıyı, ısı deposuna götüren kısımdır. Isı transfer akı şkanı, bunu hareket ettiren pompa, vantilatör ayrıca boru ve vanaları içerir. Toplayıcı devresindeki akı şkana göre havalı veya sıvılı sistemlerden söz edilebilir. Toplayıcı devresinde dola şan akı şkan ısının depolama maddesi ile aynı madde olabilece ği gibi depo maddesinden ayrı bir madde de olabilir. Bu durumda toplayıcı devresi ile depo arasında bir ısı e şanjörü kullanmak gerekir. Isı Deposu: Güne ş enerjisinden faydalanmak amacıyla kurulan sistemlerin en önemli sorunu ısının depolanmasıdır. Güne ş ı şınlarının kullanılaca ğı yere her zaman aynı miktarda gelmemesi kesintili olarak gelmesi, geceleri güne şten hiç yararlanılamaması, kı ş aylarında ve kapalı havalarda gelen güne ş enerjisinin daha az olması doğaldır. O halde enerjinin gereksiniminden fazla oldu ğu zamanlarda depolanıp saklanması, gereksinimden az oldu ğu zamanlarda da ısının kullanıcıya depodan yollanması gerekir. Isı şu şekillerde depolanır: A. Duyulur Isı Halinde Depolama: Prensip, sıvı veya katı bir maddeyi ısıtıp daha sonra kullanım için so ğutarak depo edilen enerjiyi tekrar geri almaktır.Bu çe şit depolamada amaç, mümkün oldu ğunca fazla enerjiyi mümkün oldu ğu kadar küçük hacimde depolamaktır. Böylece hem depo ucuza mal olur, hem de ısı kayıpları azalır. Suyun termik açıdan çok uygun olması her yerde bulunabilir olması, ço ğu kez hem toplama hem de kullanma devresinde kullanılabilir olması gibi nedenlerle sıvı deney malzemeleri için en uygun malzeme sudur. Ancak suyun 0C ‘de donması veya 100 C’ de kaynaması onun kullanım alanını s ınırlamaktadır. Havalı sistemlerde ise genellikle depo malzemesi olarak kaya-toprak veya beton kullanılır. Her yerde bulunabilir olması 100 0 C ‘nin üzerinde ve 0 0 C ‘ nin altında depolayabilme özellikleri bakımından avantajlıdır. Havalı toplayıcılarda kullanılan ısı deposunun hacminde her m 2 toplayıcı alanı için 0,15-0,35 m 3 çakıl olmalıdır. Çakıl ta şlarının büyüklükleri 1-3 cm ve çakıl ta şları boyunca havanın alaca ğı yolda 1,25- 2,5 m olmalıdır. B. Gizli ısı ile depolama: Prensip, bir maddenin fazının de ği ştirilerek ısının depolanmasıdır. Bir maddenin 1 kg’ını ergitmek için gerekli ısı onun 1 kg’ ını 1C ısıtmak için gerekli ısıdan daha büyük oldu ğundan, gaz de ği şimleri esnasında hacimde depolanabilecek enerji miktarı daha yüksektir. Isı sabit sıcaklıkta depolandı ğından, her zaman aynı sıcaklıkta sıcak su elde edilebilir. Ayrıca depo hacmi küçük oldu ğundan ısı kayıpları daha azdır. Ancak faz de ği şimi esnasındaki hacim deği şikli ğini göz önünde tutmak gerekir. Ayrıca ergime ve donma esnasında a şırı ısınma ve so ğuma gözlenmektedir. Bunlar gizli ısı depolama yönteminin sakıncalarıdır. C. Kimyasal tepkime ile: Prensip, tersinir bir endotermik reaksiyon olu şturularak dı şardan ısı almadır. Tepkime ters yönde sürdürülerek çevreye ısı verilebilir. Tuzlardan sulu eriyiklerde yapılarak ısı depolanabilir. Tuzlar suda erirken ısı alırlar ve sıcaklıkları arttıkça depolamak istenirse o kadar ısıda fazla miktarda depolanabilmektedir. Ancak bu maddelerin korozif olması sorun yaratmaktadır. Kullanıcı Devresi: Toplanan ısının kullanıcıya ula şmasını sa ğlayan kısımdır. Kullanıcı devresi öğesinin yeri aktif sistemlerde genellikle alı şılmı ş merkezi ısıtma ve so ğutma sistemleri gibidir. Boru ve kanallar bodruma, çatı arasına, dö şeme altına yerle ştirilebilir. Kullanıcı devresi, direkt depodaki akı şkanı alarak kullanıcıya iletebilece ği gibi akı şkandaki ısıyı, bir ısı de ği ştirgeci devresi gibi çalı şarak ısı deposundan alabilir. Kullanıcı devresi de, pompa, vantilatör, borular, vana ve ek ısıtıcı gibi düzenleri içerir. Ek Isıtıcı: Ek ısıtıcı, güne ş enerjisi sisteminin toplayıcılarından ya da ısı deposundan yeterli düzeyde ısı enerjisi elde edilemedi ği zamanlar devreye giren ünitesidir. Ek enerji ünitesi gerekli ısı enerjisini katı, sıvı, gaz yakıtlardan yada elektrik enerjisinden üretir. Ek ısıtıcı kullanıcı devresine seri olarak da ba ğlanabilir. Ek ısıtıcı depodan gelen yeterli sıcaklı ğa ula şmamı ş akı şkanı istenen sıcaklı ğa çıkartarak kullanıcıya verir. Seri ba ğlı ek ısıtıcılar ba şlangıç sıcaklı ğı dü şük olan ısıtıcılarda ve açık sistemlerde kullanılır.Ek ısıtıcı ünitesinin devreye paralel ba ğlanması durumunda ise sistemin ya güne ş enerjisi ile ya da ısıtıcı ile tamamen kendi ba şına çalı şması öngörülmektedir. Kapalı devreli güne ş enerjisi sistemlerinde paralel ek ısıtıcı kullanılır. Kontrol Düzeni: Güne ş enerjisi sistemlerinin bu ögesi sistemin çalı şmasını düzene sokan “duyum, de ğerlendirme ve kar şılama” i şlevlerini yerine getirir. Elle kumandalı basit sistemler ile tümüyle otomatik kumanda ile çalı şan sistemler vardır. Elle kumandalı pompalı sistemlere kar şı, otomatik kumandali, sistemlerin, yüksek sistem verimi, dola şım pompalarının ömrünü uzatması, toplayıcılarda kireçlenmenin önlenmesi gibi önemli avantajları ve kullanım rahatlı ğı nedeniyle otomatik kontrol kullanıp bu da fark (diferansiyel) termostadı ile sa ğlanır. Fark termostadı, depoda bulunan akı şkanın sıcaklı ğı ile kollektörden çıkan akı şkanın sıcaklı ğını aynı anda ölçer ve kar şıla ştırır. E ğer sıcaklık farkı belirlenen farktan (örne ğin 5 C) fazla ise pompaya çalı şma kumandası verilir. Fark belli bir de ğerin altına inince (örne ğin 2 C), pompalara bu defa durma kumandası verilir. 2.2. GÜNE Ş ENERJ İS İNDEN YARARLANARAK KONUT ISITILMASI Güne ş enerjisinden dü şük sıcaklıkta di ğer bir yararlanma alanı konut ısıtılmasıdır. Konut ısıtılması için büyük ölçüde enerji sarf edildi ğinden bu konuda güneş enerjisinden yararlanılarak önemli miktarda enerji tasarrufu sa ğlanması beklenmektedir. Bunun da bilhassa hava şartlarına, ısıtılacak alanın büyüklü ğüne ve ısı kayıplarına ba ğlı oldu ğu unutulmamalıdır. Konutların bir ek ısı kayna ğı kullanmadan yalnızca güne ş enerjisi ile ısıtılması bugünkü koşullarda ekonomik olamamaktadır. Konut ısıtılmasında gerekli ısı miktarı, sıcak su eldesine oranla çok daha fazladır. Bu nedenle bu konu da güne ş enerjisinden yararlanılmak istenirse fazla yatırım yapmak gereklidir. Yatırım giderlerini düşürmek için konutun çok iyi yalıtılmı ş olması gerekir. İyi yalıtılmamı ş bir konutta güne ş enerjisinin kullanılma şansı çok azdır. Bugünkü konutlar 50, 60, 70, 90 C’ de su ile ısıtılmaktadır, bu sıcaklıklarda düzlemsel toplayıcılar için sınır değerlerdir. Dü şük sıcaklıkta ısıtmanın yapıldı ğı dö şemeden ısıtma da güne ş enerjisinden daha verimli olarak yararlanılmaktadır.Enerji arzı ile talebi arasındaki zaman farkı güne ş enerjisinin yo ğun olduğu zamanlar sonradan kullanmak için depolanmasını gerektirir. Enerji depolaması ise daha önce anlatıldı ğı gibi birçok sorunlar yaratmaktadır.Konut tasarımında güne ş enerjisinden yararlanarak ısıtma prensibi pasif ve aktif ısıtma sistemleri olarak iki ana yönde geli şmektedir. PAS İF S İSTEMLE ISITMA: Güne ş ı şınlarını doğrudan konuta kabul ederek, ısınma sa ğlayan düzenlerdir. Pasif olarak ısınma prensibinde konutun kendi toplayıcı olarak kullanılıp, mekanik hiçbir aksam kullanılmaz. Bunun için pasif sistemlerle güne ş enerjisinden ancak kontrolsüz olarak yararlanılabilir.Pasif sistemle güne ş enerjisinden yararlanma da, konutun güne şe yönlenmesi, biçimi ve di ğer yapılar tarafından gölgelenmemesi gibi sorunları konutun tasarımı ve in şası yapılırken dikkate alınıp çözümlenmesi gerekir. Pasif sistemler içinde en yaygın olanı ve tercih edilen uygulaması Trombe duvarıdır. Bu duvarda normal duvarın biraz önüne çift camlı bir duvar daha yapılır. Normal duvar siyah renkli olup, cam ve duvar arasında hava sirkülasyonu meydana gelecek kadar bo şluk bulunur. Asıl duvarın alt ve üst kısımlarında odaya açılan kanallar vasıtasıyla sirkülasyonla oda havası ısıtılır. Kanallar güne şi olmadı ğı vakitte kapatılarak dı şarıya kar şı izolasyon sa ğlanır. AKT İF S İSTEMLE ISITMA: Aktif sistemlerle güne ş enerjisinden yararlanma da enerjiyi toplamak için bilinen konut elemanları dı şında bir mekanik sistemden yararlanılır. Kollektörlerde ısıtılan hava veya su klasik kalorifer sisteminde dola ştırılarak kapalı alanlar ısıtılır. Daha önce tariflenen kollektör sistemi normal kalorifer sisteminde kazan yerini alır. Güne ş enerji sistemi normal ısıtma sistemi ile seri veya parelel ba ğlanabilir. Hatta güne şten akı şkan vasıtasıyla alınan ısı duvar ve beton yapı içerisinde borular vasıtasıyla dola ştırılarak duvar ve betona depolama yapılabilir. 2.3. GÜNE Ş ENERJ İS İ İLE KURUTMA Kurutma herhangi bir maddenin içerdi ği nemin uzakla ştırılmasıdır. Kurutma i şleminden nemin buharla ştırılması için gereken ısı, kurutulacak malzemeyi sıcak gazlarla do ğrudan temas ettirerek ta şınım veya ı şınımla sa ğlanabilece ği gibi kurutulacak malzemeyle temas olan bir katı yüzeyden iletimle de transfer edilebilir. Kurutma, özellikle gıda, kimya, seramik, ka ğıt, tekstil ve deri sanayilerinin temel i şlemlerinden biridir. Gıda endüstrisinde kurutma ile meyve ve sebzelerin besin de ğerlerini kaybetmeden uzun süre saklanabilmesi ve korunabilmesi amaçlanmaktadır. Bu nedenle kurutulan gıda maddesinin besin de ğeri azalmamalı, görüntüsü güzel, tadı hoş ve çi ğnenmesi kolay olmalıdır. Kurutma ile besin maddesindeki su yüzdesi azaltılarak meyve asidi, aminoasidi gibi zararlı enzimlerin faaliyeti de durdurulmaktadır. Güne ş enerjisiyle kurutmada ısı kurutulacak malzemeyi direkt radyasyonu etkisinde bırakarak veya güne şle ısıtılan havayı doğal veya zorlanmı ş dola şımla malzeme üzerinden veya içinden geçirerek sa ğlanır. Bu sistemlerde güne ş ı şınımının yanısıra dı ş hava sıcaklı ğı ba ğıl nem ve hava dola şımı da göz önüne alınarak özel bir hacimde kurutma yapılmaktadır. Güne şli kurutucular açık havada yapılan kurutmanın belli ba şlı mahzurlarını telafi etmektedir. Bu kurutucular yalnız ba şlarına kullanılabildikleri gibi fosil yakıtlı sistemlerle birlikte de kullanılabilmektedir. Güne ş altında do ğal olarak kurutma uygulamalarında, kuruma süresi uzun olabilmekte ve proses kontrol edilememektedir. Ayrıca bozuk hava şartlarında böcek, küf ve ku şlardan dolayı kurutulan ürünün kalitesi dü şmektedir.Güne ş enerjili kurutma sistemlerinin güne şte do ğal kurutmaya göre avantajları a şa ğıda sıralanmaktadır. 1. Kurutulacak ürün tozlanma, zararlı böcekler ve ya ğmur gibi dı ş etkenlerden korunabilmektedir. 2. Kurutulacak ürünün, düzgün yerle ştirme ve yeterli hava sirkülasyonu ile homojen kurutulması sa ğlanabilmektedir. 3. Kurutma havası, ürünün zarar görmeyece ği en yüksek sıcaklı ğa kadar ısıtılabilmektedir. 4. Kurutma ortamına hava giri ş ve çıkı ş debileri ile kurutma hızları kontrol edilebilmektedir. 2.4. GÜNE Ş ENERJ İS İ İLE DAMITMA Deniz suyundan tatlı su üretiminde faydalanılan konvansiyel sistemlerin enerji i şletme maliyetlerinin yüksek olu şu, hava kirlili ğine yol açmaları, pahalı ve hassas cihazlar kullanma zorunlulu ğu gibi olumsuz yönleri vardır. Deniz suyunun içilebilir hale getirilmesinde güne ş enerjisinin kullanılması yukarıda sayılan olumsuzlukları ortadan kaldırmaktadır.Deniz suyundan tatlı su üretiminde iki temel yöntem kullanılmaktadır. Bunlardan birincisi suyu çözeltiden ayıran buharla ştırma, dondurma, kristalle şme ve filtreleme, ikincisi ise suyu çözeltiden ayıran elektrodiyaliz, ekstraksiyon, iyon de ği şimi ve difüzyon sistemleridir. Güne ş enerjisi ile suyun damıtılmasında yaygın olarak kullanılan basit sera tipi damıtıcıda tuzlu suyun bulundu ğu bölüm güne ş ı şı ğının absorplaması için tabanı siyaha boyanır. Üstte ise hava sızdırmaz geçirgen bir kapak mevcuttur. Cam kapak, toplama kanalına do ğru egimlidir. Cam kapaktan geçen güne ş ı şınları, su ve siyah tabaka tarafından yutulur. Bu enerji, tabandaki tuzlu suyu ısıtır ve bir kısım tuzlu buharla şmasına neden olur. Su yüzeyine yakın yerlerde nem artar, dolayısıyla kapalı sistemde konveksiyon akımları olu şur. Daha ılık nemli hava, daha so ğuk cama do ğru yükselir, burada su buharının bir kısmı cam yüzeyinde yo ğuşur, a şa ğıya do ğru kayarak toplama kabına damlar ve temiz su alınır. Damıtıcıdaki so ğuk su güne ş radyasyonuna ba ğlı olarak ısınır. Su sıcaklı ğı yükseldikçe damıtma i şlemi hızlanır. Ö ğleden sonra maksimum de ğere ula şarak, su sıcaklı ğı taban sıcaklı ğına e şit oluncaya kadar devam eder. Damıtma gün boyunca yava ş yava ş ilerlemesine ra ğmen, güne ş batımından sonra (çevre sıcaklı ğının düşmesine ba ğlı olarak cam sıcaklı ğının da düşmesiyle) artar. Suda depolanmı ş ısı gece boyunca damıtma i şleminin devamına sebep olur. 2.5. GÜNE Ş ENERJ İS İ İLE P İŞİRME Güne ş ocakları, dünyada güne ş enerjisi potansiyeli yüksek olan Hindistan, Pakistan ve Çin gibi ülkelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Çin’de bugün 400.000. ‘den gazla güne ş oca ğı kullanılmaktadır. Güne ş ocaklarının; yüksek maliyet, gereken ısının depolanmaması, güne ş ı şınımının düşük oldu ğu saatlerde kullanılmaması gibi dezavantajları vardır. Çok sayıda güne şli ocak tipi geli ştirilmi ştir. Daha çok geli şmekte olan ülkelerdeki ara ştırıcılar tarafından geli ştirilen modeller ticari olarak da kullanım potansiyeli bulmu ştur. Ayrıca kamplarda ve pikniklerde kullanılmak üzere katlanabilir, yansıtıcılı, kolay ta şınabilir yapıda güneş ocakları geli ştirilmektedir. Isı kutulu güne ş oca ğı birkaç tabakalı cam veya geçirgen örtü ile yalıtılmı ş bir kaptır. Bu tip ocaklarda sera etkisinden yararlanılır. Burada geçirgen örtü kısa dalga boylu güne ş ı şınımının geçi şine izin verirken, iç ortamdaki dü şük sıcaklıktaki maddelerin yaydı ğı uzun dalga boylu ı şınların geçi şine izin vermez. Ayrıca pi şirme hacmi üzerine gelen güne ş ı şınımını artırmak için aynalar kullanılabilmektedir. Parabolik yansıtıcılı güne ş ocaklarında ise pi şirilecek malzeme yo ğunla ştırıcının odak noktasına yerle ştirilir. Bu tip sistemler günün büyük bir kısmında verimlidir, çünkü güne şin hareketini takip etmek için yönlendirilebilirler. Fakat açıkta çalı ştıkları için rüzgarın konveksiyonundan dolayı büyük ısı kayıpları meydana gelebilir. 2.6. GÜNE Ş ENERJ İS İ İLE SO ĞUTMA So ğutmaya ihtiyaç duyulan mevsimde güne ş enerjisinin bol olması, bu kayna ğın so ğutma amacıyla kullanılmasını cazip kılmaktadır. So ğutma hem sıcaklı ğın konforunu sa ğlamak, hem de gıda maddeleri gibi dayanımı az olan maddelerin depolanması için gereklidir. Güne ş enerjisi ile so ğutma, son yıllarda ara ştırması yapılan güne ş enerjisi uygulamalarının içinde önemli bir yer tutmaktadır. So ğutma i şlemleri için güne ş enerjisi; Rankine çevrimli mekanik buhar türbinli sistem, absorbsiyonlu sistem, termoelektrik sistem, adsorpsiyonlu sistem, Brayton çevrimli mekanik sistem, gece ı şınım etkili sistemler ile fotovaltaik ünitelerde enerji kayna ğı olarak kullanılabilmektedir. Bu sistemler içinde absorbsiyonlu so ğutma sistemi, dü şük sıcaklık uygulamaları için en uygun olanıdır. Kapasite kontrolünün basitli ği, yapım kolaylı ğı ve performans katsayısının yüksekli ği, absorbsiyonlu so ğutma sistemlerinin avantajlarıdır. Termoelektrik so ğutma sisteminde, kullanılan güne ş enerjisi hücrelerinin aşırı pahalı olması nedeniyle bugün için kullanımı düşünülmemektedir. Ancak uzun ve ula şılmaz yerlerde kullanımı yine de bir çözüm sayılmaktadır. Enjektörlü so ğutma sistemi ise ekonomik nedenler ve dü şük buharla ştırıcı sıcaklıklarının sa ğlanmamasından dolayı di ğer sistemlere göre daha az avantajlı sayılmaktadır. Adsorbsiyonlu sistem, evaporatif so ğutma ile bazı nem alma maddeleri tarafından havanın neminin giderilmesi i şleminden olu şmaktadır. Dü şük sıcaklıklarının elde edilmesi ve ekonomik olmaması nedeniyle çok sınırlı olarak klima uygulamaları için kullanılmaktadır. Brayton çevrimli mekanik sistem, ekonomik olmaması düşük performans katsayısı ve sistem karma şıklı ğı gibi dezavantajlar göstermektedir. ayrıca gece ı şınım etkili sistem, güne ş enerjisi elemanları kullanılan bu sistemde so ğutma, ı şınımla ısı transferi yoluyla gece gökyüzüne enerji kaybedilmesi şeklinde olu şmaktadır. Bu sistemde dü şük sıcaklıkların elde edilmemesi ve uygun meteorolojik ko şullar gerektirmesi nedeniyle tercih edilmemektedir. Güne ş enerjili so ğutma sistemi tasarımında, meteorolojik de ğerler etkili olmaktadır. Bu nedenle, sistemin tamamen güne ş enerjisine ba ğımlı olarak tasarlanması durumunda ısı depolanması gerekmektedir. Güne ş enerjili absorpsiyonlu sistemlerde; Amonyak-Su ve LityumBromür-Su akı şkan çiftleri ba şarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Amonyak-Su kombinasyonlu absorpsiyonlu sistem gıdaların so ğukta saklanmasında gerekli olan dü şük sıcaklar için oldukça elveri şli olmaktadır. Aynı zamanda ucuz ve ticari olarak kullanılabilmektedir. LityumBromür-Su kombinasyonu ise hava şartlandırma uygulamaları için uygun olmaktadır. Absorpsiyonlu so ğutma çevriminde, so ğutucu akı şkan ve so ğutucu akı şkan gazını absorblayan sıvı akı şkan (absorbent) bulunur. Şekil 6-13’ de görüldü ğü gibi güne ş enerjili absorbsiyonlu so ğutma sistemi; generatör, absorver, evaporatör, kondenser gibi dört ana elemanın yanında eriyik pompası, genle şme ve kısma vanasından olu şmaktadır. Absorberde bulunan çözelit, bir sıvı pompası ile basılçlandırılarak generatöre gönderilir. Güne ş enerjisinden sa ğlanan ısı ile so ğutucu akı şkan absorbentten ayrılır. Generatöre ısı verilerek karı şımdan ayrılan so ğutucu geçer. Sıvı haldeki so ğutucu akı şkanın basıncı düşürülerek evaporatöre gönderilir. Burada basıncı düşen so ğutucu akı şkan ortam ısısını alarak buhar haline geçer ve absorbere ula şır. 2.7. GÜNE Ş ENERJ İS İ İLE ELEKTR İK ÜRET İM İ: GÜNE Ş P İL İ Güne ş pilleri, güne ş enerjisini do ğrudan do ğruya elektrik enerjisine dönü ştüren, yarı iletken sistemlerdir. Güne ş pillerinin ömürleri ve güç yo ğunlukları oldukça yüksektir. Genel olark 2 elekrottan meydana gelir. Bu elektrotların biri üzerine güne ş düştü ğü zaman bir potansiyel fark olu şur. Elektrik bir elektron akımı oldu ğu için, güneş ı şınları çarptı ğı elektronun potansiyelini ve elektron düzenini de ği ştirerek elektrik akımına neden olur. Genellikle silisyum en temel malzeme olarak kullanılır. Bu pillerin verimi %15 civarındadır. İmalatları çok kolay olup verimleri sıcaklı ğa ba ğlı de ğildir. En temel problem maliyetlerin yüksek olması ve bir depolama sisteminin gereklili ğidir. Özellikle, elektrik sebekesine çok uzak köylerde, tv istasyonlarında ve uydularda uygundur. 3. RÜZGAR ENERJ İS İ Yenilenebilir bir enerji türü olan rüzgar, eski ça ğlardan beri kullanılmaktadır. Endüstriyel manada kullanımı ise ara ştırılmaya devam edilmektedir. Bu amaçla, hareketli havanın bünyesindeki kinetik enerji bir eksen etrafında dönen kanatlar vasıtasıyla mekanik enerji dönü ştürülmek durumundadır. Temiz ve di ğer enerji türlerine kolayca çevrilebilmeleri avantajları, zamana göre düzensiz ve yoğunlu ğunun az olması dezavantajlarıdır. Rüzgar enerjisinin elde edili şi ve nerelerde kullanıldı ğı veya hangi enerji türlerine dönü ştürüldü ğü takip eden şekilde görülmektedir. Genelde, rüzgar kineti ği bir mil üzerinde kanatlar vasıtasıyla dönel harekete çevrilir. Bu mil bir pompayı tahrik eder. Pompa da kuyudaki suyu daha yüksek bir depoya basar. Böylece depoda rüzgar enerjisi suyun potansiyel enerjisi olarak çevrilmi ş olur. Sulama veya kullanım amaçlı böyle bir sistem pompa veya kompresör gücünün tasarruf edilmesini sa ğlayacaktır. Di ğer bir kullanım şeklide dönen mil ucuna bir dinamo veya jeneratör ba ğlayarak direkt AC veya DC formunda elektrik üretmektir. Üretilen elektrik bir akünün sarj i şleminde kullanılarak depolanır. Akü ise ev araçları ve di ğer cihazlar için elektrik kayna ğı olacaktır. Hatta üretilen elektrik suyun elektroliz i şleminde kullanılarak hidrojen (H) üretiminde kullanılabilir. Üretilen hidrojen ise depolanır. E ğer dönen mil ucuna bir kompresör ba ğlanırsa bir tanka gaz basılabilir. Böylece enerji gaz üzerinde basınç potansiyeli şeklinde depolanmı ş olur. Rüzgar enerjisi santrallerinde, yer seçimi en önemli parametredir. İklim ve jeolojik yapı di ğer önemli parametrelerdir. Q debisine sahip bir V hızındaki rüzgarın gücü 2 2 1 QV P = olarak belirlenir. Kütlesel debi Q= ?AV olarak yerine yazılırsa 3 2 1 AV P ? = elde edilir. Bu denklem rüzgar enerjisinin hızın kübüyle ve hız do ğrultusuna dik A yüzeyi ile do ğru orantılı oldu ğunu göstermektedir. Bu denklem rüzgar hızının mümkün oldu ğunca büyük olmasının önemini göstermektedir. Hız 2 kat artsa enerji 8 kart artacaktır. Hareket kineti ğinin mekanik sistemlerde sürtünmeyle ve dönen parçaların dengesizli ği ile bir miktar enerji kaybolaca ğı için rüzgar santrallerinin kurulaca ğı yerin sahip olaca ğı rüzgar hızının asgari bir de ğeri olacaktır. Rüzgar hızı zamanla de ği şim gösterece ğinden günlük veya haftalık ortalama de ğerin enerji kayıplarının üzerinde olması gerekir. Rüzgar türbinleri, rüzgar kineti ğini mekanik dönel harekete çeviren cihazlardır. Genel olarak yatay eksenli rüzgar türbinleri ve dü şey eksenli rüzgar türbinleri olarak iki gruba ayrılır. Yatay Eksenli Türbinler: Bu tip makinaların rotorları, maksimum enerjiyi tutabilmek için rüzgar akı şına dik olarak durmaktadır. Rüzgarı önden alan sistemlerde klavuz kuyruk vasıtasıyla, rotor ve kanatlar tam rüzgara gelecek şekilde yönlendirilir. Bahsedilen makinanın basit şemati ği ve bir uygulama resmi ve de ği şik rüzgar türbinleri a şa ğıdaki şekillerde görülmektedir. Kanat sayısı genelde bir rezonansa sebep olmamak için tek sayıda alınır. Genelde dü şük rüzgar hızlarında da enerji üretebilmek için 3 alınır. Çok kanatlı de ği şik modellerde mevcuttur. Çok kanatlılar dü şük hızlı, az kanatlılar ise yüksek hızlı türbinler olarak bilinir. Dü şey Eksenli Rüzgar Türbinleri : Bu türbinlerin en büyük avantajı rüzgarı her yönde alabilmesidir. Yatay eksenlilerde oldu ğu gibi hareket belirli bir açıyla dü şey mile aktarılmamaktadır. Dolayısıyla hız yükseltme kutusu ve di ğer aksamlar toprak seviyesinde olabilir. De ği şik kanat yapılarına sahip türbinler için basit şekiller a şa ğıda verilmi ştir. Genelde rüzgarın dolduraca ğı oval cepli yapılar kullanılır. Yatay eksenli türbinlerde havanın kanat üzerinde akıp gidece ği bir form dü şünülmü ştü. Rüzgar türbininin kurulaca ğı bir yer için şu kriterlere bakılmalıdır. 1. Enerjiyi kullanacak birimin (köy, konut, çiftlik...) büyüklü ğü 2. Mevcut enerji kaynaklarına veya inter-konnekte şebekeye uzaklı ğı 3. Yörenin rüzgar potansiyeli 4. Enerjiyi kullancak ki şi ve bölgelerin gelecek için enerji ihtiyaçları 5. Rüzgar enerjisini destekleyecek di ğer kaynak potansiyelinin varlı ğı Rüzgar santralinin yeri seçilirken, önünde rüzgara engel olacak bir engel ve yapı olmamasına dikkat edilmelidir. Bu amaçla yerden 20-30 m , çevre engellerde de 10 m yüksekli ğe yerle ştirilmelidir. Endüstriyel manada bir rüzgar santrali dü şünülüyorsa, rüzgar çiftlikleri kurulmalıdır. Bu durumda geni şce bir saha kapatılmalıdır. Türbinler dönen büyük parçalara sahip oldu ğu için yasak bölge uygulaması getirilmelidir. Türkiye, özellikle marmara ve güneydo ğu anadolu bölgelerinde yüksek bir rüzgar potansiyeline sahiptir. Buradaki ortalama rüzgar hızları 3 m/sn nin üzerindedir. Di ğer bölgelerde çok lokal potansiyel mevcuttur. Dolayısıyla bahsedilen bölgeler haricinde endüstriyel elektrik üreten rüzgar çiftlikleri mümkün de ğildir. Bununla birlikte, Türkiye’nin rüzgar potansiyeli 83 GW olarak hesaplanmı ştır. Bu kurulu gücün 3 katına e şde ğerdir. 4. DALGA ENERJ İS İ Med-cezir enerjisinde faydalanmak ideal bir fikirdir. Suyun kabarması ve inmesi şeklinde geli şen gel- git hareketi süresince suyun hareket enerjisinin faydalı amaçlar için kullanımı mümkündür. Çok önceleri Med de ğirmenleri ismi verilen ve eski vapurların kepçe çarklarına benzeyen sistemler ile de ğirmen yapılmı ştır. De ğirmen denizin üstünde olup çarkın alt kısmı suya dalmaktadır. Dalan çark kısmı gelip giden suyun zorlamsıyla itilmekte ve dönme hareketi elde edilmektedir. Dalga enerjisi tüm dünya için 3000 GW lık bir potansiyele sahiptir. Bununla birlikte bunun ancak 64 GW lık kısmı kullanılabilir durumdadır. Bu Türkiye’nin bugünkü elektrik enerjisi üretiminin 3 katına tekabül etmektedir. Med cezir olayı yerin ve ayın çekimi arasında suyun denge sa ğlamasından ileri gelmektedir. Sadece dünyanın aya bakan yüzünde de ğil, di ğer yüzündede meydana gelir.Genellikle her 12 saat 25 dakikada bir med-cezir meydana gelir. Hergün bir önceki günden 50 dakika sonra meydana gelir. Yakla şık 6 saatte yükselme ve takip eden 6 saatte de çekilme süreci meydana gelir.Deniz veya okyanusun sahil şekli ve derinli ği önemlidir. Limana yakla şan gemiler üzerinde çok etkili oldu ğundan her sahilin med-cezir haritası belirlenmi ştir. Med-cezir enerjisini alabilmek için koy formundaki sahile bir baraj yapılmalıdır. Med esnasında su baraj üzerindeki türbinlerden geçerek baraja dolar. Cezir süresincede barajdan yine türbinler üzerinden geçerek denize döner. Burada med-cezir enerjisinin %8-25 i faydalı hale dönü ştürülebilir. Med-cezir santralı mevsin de ği şikliklerinden etkilenmez. Med-cezir vasıtasıyla enerjinin daha verimli elde edilebilmesi için sahillerin okyanusa açık olmalıdır. Bu manada bu enerji Türkiye açısından kullanı şlı olmayacaktır. Okyanusa sahili olan Fransa 18 km lik sahilden 6000 MW lık bir enerji üretim projesi üzerinde çalı şmaktadır. 5. DO ĞAL GAZ Daha kolay ve ucuz olan, ulusal imkanlarla kar şıla şılan enerji ihtiyacı, giderek daha riskli, problemli ve kirletici olması nedeniyle milletler düzeyinde hatta konsorsiyomlarla en üst seviyede, enerji ihtiyacı incelenir hale gelmi ştir. Bu yakla şımla, dünyanın belli yörelerinde olan do ğalgazın di ğer insan topluluklarına ula ştırılması ancak geli şen teknoloji ve modern i şletme teknikleri ile mümkün olmu ştur. Şimdilerde do ğalgazın insanlık hizmetine sunulmasında en büyük engel, tarihsel etkile şimler, kültürel ve jeopolitik konumdan gelen siyasetler yüzündendir. Halbuki do ğalgaz iletim; matematiksel ve fizibilite raporları ile ekonomik olarak geçece ği güzergahlar belli iken, milletlerin üstünlük kurma hegamonyaları yüzünden insanlı ğın yararına sunulması i şi uzatmakta, bazen de engellemektedir. Dünyada bulunan bu do ğalgaz nimetinden iyi istifade için gerekli teknolojiye ula şılmı ştır. Anla şarak milletler tarafından i şbirli ğine gidilirse daha iyi ya şanabilir huzurlu bir dünya olu şumuna yardımcı olunur. 5.1.DO ĞALGAZIN TAR İHÇES İ, ÖZELL İKLER İ VE GENEL B İLG İLER En eski dökümanlarda eski dünya dedi ğimiz kıtaların merkezi orta Asya’da alevlerden bahsedilmi ştir. Yine bozulmamı ş hak din dü şünürleri, do ğadan çıkan gazda ilahi bir i şaret görüp gelece ği okumu şlardır. 1815 yılında Batı Verginia’da bir tuz oca ğında ilk do ğalgaz yata ğı bulunmu ştur. Do ğalgaz yeryüzü dedi ğimiz deniz seviyesinden en yakın 7000 metre, gözenekli katmanlarda ve 300 bar basınçta bulunmu ştur. Metan, etan, propan, azot ve az miktarda karbondioksit gazlarının bile şiminden olu şan, renksiz, kokusuz havadan hafif olan yanıcı bir maddedir. Yataklarda gaz halinde bulunur. Genellikle borularla, basınç ayarlı (tazyikli) ta şınır. Kullanılmadan önce kaçakların olu şturaca ğı olumsuzlukların önceden insanlar ve cihazlar tarafından anla şılması için ilave koku maddeleri katılır. 5.2.BORU HATLARI İLE DO ĞALGAZ İLET İM İ VE DA ĞITIMI Gaz halinde elde edilen do ğalgazın iletimi ve ta şınması borularla yapılması en uygun olanıdır. Ancak gerekti ği hallerde do ğalgaz, (-163) derecede basıncı yükseltilerek sıvıla ştırmak ve tankerlere alınmak suretiyle de ta şınabilir. Bu bir zorunluluktur. Neticede nihai kullanım yerine borularla gaz halinde iletilmektedir. Bunun nakli için enjekte edilmeden önce a şındırıcı bile şenlerinden arındırılması gerekmektedir. Bu durumda basınç altında 1.40 metreye varabilen topra ğa gömülmü ş özel borularla ta şınır. Ba şlangıçta gaz, boru içinde yata ğın do ğal dola şım basıncındadır. Hat boyunca boru direncini kıracak 70 bar basınçta gaza hareket verecek pompa istasyonları kurulmaktadır. Boru ile do ğalgaz naklinin ba şlıca yararı; gazın fiziksel ve kimyasal hallerinin de ği şmemesi, kusuru ise üretim ve tüketim bölgeleri arasında bulunan esnek olmayan ikmali ve ba şlangıç yatırımının fazla olmasıdır. 5.3.AVRASYA BORU HATLARI VE TÜRK İYE Hazar Petrol Hatları: Hazar havzasında yataklanmı ş bulunan petrol boru hatlarıdır. Ham petrolün çıkarılıp tüketici ülkelere (mü şterilere) arz edilmesi gerekmektedir. Petrolden elde edilen ürünlerin tamamına yakını batılı ülkeler tarafından i şlenip mamul hale getirildi ğinden, petrolün ürünlerine ayrılarak satılması yerine ham olarak ta şınması sa ğlanmalıdır. Aksi taktirde rafine edilip farklı petrol ürünlerine ayrı ştırılan mamülleri, kendine has özelliklere haiz oldu ğundan ürünleri ta şımak zorunlulu ğu vardır. Bütün bunları en aza indirmek üzere petrolün ham olarak çıkarılması yetmiyor. Esas problem bölgenin özelli ği itibarı ile Ortado ğu petrollerine alternatif takviye olmasının sa ğlanması tüketici ülkeler tarafından istenilmektedir. Dünyada ispatlanmı ş petrol rezervlerinin yüzde 65.8’i Ortado ğu Bölgesinde yer alıyor. Bölge ülkelerinden Suudi Arabistan, bu rezervlerin yüzde 25.9’unu bölge rezervlerinin ise yüzde 39’una sahipken; İran 12,7 milyar ton ile yüzde 14’lük payı elinde tutmaktadır. Ba ğımsız Devletler Toplulu ğu’ nun petrol rezervleri ise 7.8 milyar ton ile Dünya rezervlerinin 5.8’ini olu şturmaktadır. Topluluk içinde Kazakistan ‘ın payı 0,7 milyar ton, Azerbaycan’ın ise 0.2 milyar tona ula şmaktadır. Bölgede üretilen petrolün 2000’li yıllarda 100-200 milyon tona ula şması beklenmektedir. Körfeze ba ğımlı olmanın sonuçlarını geçmi ş yıllarda ba şta petrol krizi olmak üzere a ğır bir fatura ile ödeyen ABD ve Avrupa ülkeleri için do ğal zenginlik, yeni bir alternatif yaratmaktadır. Hazar soru hatlarını bu gerekçelerle teknik yönünü incelemek gerekmektedir. Tabii ki bugün teknik ve iktisaden bu kaynakların insanlı ğın istifadesine sunulması mümkündür. Hazar petrolünü olu şturan Kazak ve Azeri petrollerinin Akdeniz’e ta şınması gerekti ği konusunda uzla şılmı ş görülmektedir. Bunun yolu da Bakü-Ceyhan Hattı’dır. Ancak dünya petrolünün 1/6’sını ta şıyan Akdeniz’e Hazar petrollerinin tamamını bu hatla ta şımak mümkün de ğildir. Karadeniz’i bir aracı olarak kullanmak suretiyle Akdeniz hinterlandına servis yapmak mümkün olabilir. Boru hatları kurulurken; maalesef yeni dünya düzeni düzmecesinin yapay dayatmacası kar şısında sekteye u ğramı ş olan Irak-Türkiye petrol hattı akıbetinden ders alınmadır. Boru hatları ikili ili şkilerden etkilenmemelidir. Boru hattından maksat petrolün bölge ülkeleri dı şındaki dünya ülkelerine ula şmasını sa ğlamaktır. Do ğrudan da ğıtım merkezindeki terminale i şlenmek üzere aktarılmalıdır. Bunun dı şında yapılacak bir çalı şma ideolojik bir politikanın ürünü olacaktır. Bu durumda her zaman aksaması ve mesele çıkarması hatta i şlenmemesi söz konusudur. (Bir örnek; Türkiye’ye kadar Rusya do ğalgaz boru hattı uzanmaktadır. Akı ş yönünün bu güzergahta olması nedeniyle geçen yıllarda olu şan kriz do ğalgaz ba ğlantısı olan di ğer ülkelerin giri şimi ile halledilmi ştir.) Petrol boru hatlarının en büyük engeli istikrarsız bölge ülkelerinin geleceklerinin ve ne yapacaklarının belli olmamasıdır. Maalesef Türkiye-Irak petrol boru hattının felç olmasından sonra ülkemizi ekonomik olarak sıkıntıya dü şürmü ştür. Körfez krizinin ba şlamasıyla birlikte 1990 yılı A ğustos ayından bu yana kapalı duran boru hattından ülkemiz yakla şık 2 milyar dolar zarar etmi ştir. Ama Türkiye hattın yapımında aldı ğı kredileri aksatmadan ödemektedir. Gaz Boru Hatları Do ğalgaz boru hatlarının petrol boru hatlarına göre daha avantajlı duruma geçirecek özellikleri vardır. 1. Kullanıcı batı ülkelerine ula ştırılacak boru hatlarından hattın geçti ği ülkelerin de gaz kullanmak durumunda olması, 2. Depo edilmesindeki zorluklar (Direk kullanılması), 3. Çevre dostu olması, 4. % 90 petrolün yerine kullanılabilmesi 5. İlk yatırım ve tesis masrafının az olması, 6. Lüks ve kontrolü rahat, huzurlu kullanma imkanı olması, 7. Tüketici tarafından hilesiz olması mecburiyetinin bilinmesi 8. Ço ğunlu ğu olu şturan tüketici kesimi tarafından ba şka enerji türlerine kar şı tercih edilmesi (alı şkanlık yapması), 9. Karadan, denizden ve (Havai hat) borularla ta şınabilme imkanının olması. Bu özellikleri nedeniyle ambargo ve engelleme risklerini ortadan kaldırdı ğından en ekonomik yolların kullanılarak boru hatlarının gerekli yerlerden geçirilmesi uygundur. Bu özellikleri nedeniyle politik ve ideolojik engellerin daha kolay halledilmesine imkan vermektedir. (Bir örnek vermek gerekirse, Rusya’nın Kafkasları arka bahçesi gibi dü şünüp ilk etapta boru hatları avantajını kaybetmek istememesindendir.) Orta Asya’dan ba şlayacak bir do ğalgaz boru hattı, Türkmenistan Hazar’ın kuzey ve güneyinden ikiye ayrılması, Güney hattının İran-Nahçivan , Türkiye’den Balkanlar üzerinden Avrupa’ya uzanması, kuzeyinden geçecek hattın Balkanlar, Rusya Ukrayna üzerinden Baltık ve Avrupa ülkelerine, di ğer bir kolun da Gürcistan Kuzey Anadolu üzerinden Avrupa’ya ula şması öngörülebilir. 5.4. DO ĞALGAZIN TÜRK İYE EKONOM İS İNE ETK İLERİ Ülkemizde do ğalgaz tüketimi için anla şmalarla sa ğlanan miktar Rusya Federasyonu’ndan (eski Sovyetler Birli ği’nden) 6 milyar m 3 , Cezayir 2 milyar m 3 olmak üzere toplam 8 milyar m 3 /yıl ‘ dır. Toplam do ğalgaz tüketiminin % 50’si elektrik, % 22 ‘si sanayii, % 16’sı gübre, % 11’i konut sektöründe kullanılmaktadır. Do ğalgazın, Türkiye enerji tüketimi içindeki payı % 7.6 ‘ya ula şmı ş durumdadır. Her geçen gün de su payın yükselece ği a şikârdır. Yapılan hesaplamalarda 2000 yılında do ğalgaz talebimizin 30 milyar m 3 /yıla ula şması beklenmektedir. Dünya enerji pazarındaki artı şa paralel olarak ülkemizde de önümüzdeki yıllarda gerek çevre bilincinin artması gerekse gaz yatak sahibi ve tüketici ülkeler arasında köprü olmamız ihtimali neticesi pazar payının artaca ğı görülmektedir. Do ğalgaz temininin ithalat yolu ile yapılmasının çe şitli sakıncaları vardır. Nitekim buna benzer bir kriz geçen yıl ya şanmı ştır. Bunların alı şılması için büyük kaynaklara sahip dost ve karde ş ülkeler Kazakistan ve Türkmenistan ile İran di ğer Orta Asya ülkeleri ile ba ğlantı yapılması, bu bölgelerden Avrupa’ya do ğalgaz iletiminde köprü olmamızın sa ğlanması gerekir. En önemlisi de ülkemizde do ğalgaz çıkarılması için ulusal politikalar belirlememiz, ülke imkanlarını zorlayarak ithal etti ğimiz do ğalgazın kullanıcıya ula şımındaki yetki anla şmazlı ğı ve karma şasının ortadan kaldırılması gerekmektedir. Türkiye do ğudaki hidrokarbon kaynakları ile batıdaki tüketiciler arasında tabii bir köprüdür. 2000’li yıllarda Türkiye ve Avrupa’da olu şması beklenen do ğalgaz açı ğının Türkmenistan’dan Türkiye’ye ve buradan da Avrupa’ya uzanacak bir do ğalgaz boru hattı ile kar şılanması mümkün olabilecektir. Ancak bu proje çok uzun vadeli oldu ğundan, öncelikli olarak Türkmenistan-Türkiye Do ğalgaz Boru Hattı’nın gerçekle ştirilmesi yoluna gidilmelidir. Türkmenistan Orta Asya’nın en büyük do ğalgaz rezervlerine sahiptir. Türkmenistan’ın ispatlanmı ş gaz rezervleri yakla şık 14.5-20 trilyon m 3 , yıllık üretimi 80-90 milyar m 3 , ihracat kapasitesi ise üretimin % 90’ ıdır. Türkmenistan do ğalgazı halen eski Sovyet sisteminden kalan boru hatları ile eski Sovyet Cumhuriyetleri’ne ve yine aynı güzergahtan kısmen Avrupa’ya sevketmektedir. Bu projenin gerçekle şmesi halinde; • Türkiye’de do ğalgaz kullanımı artacaktır. • Türkiye ve Avrupa için Rusya ve Cezayir gazına bir alternatif sa ğlanmı ş olacaktır. • Boru Hattı boyundaki yerle şim merkezlerinde hava kirlili ği önleyecektir. • Yeni i ş imkanları sa ğlanacaktır. Bu nedenle ülkemizde ekonomik ve siyasi güç kazandıracak uluslar arası ham petrol ve do ğalgaz boru hattı yatırımlarına önem verilmesi bu yatırımların gerekli te şvik tedbirlerden faydalanılabilmesi için her türlü yasal düzenlemeler derhal yapılmalıdır. Ülkemiz, kendi ihtiyaçları d ı şında Batı ülkelerinde do ğalgaz ihtiyacını kar şılamak üzere Türkmenistan-Türkiye Avrupa Do ğal Gaz Boru Hattı Projesi için kaynaklarını seferber etmelidir. Çanakkale ve Trakya üzerinden Avrupa’nın doğalgaz ihtiyacının kar şılanması mümkündür. Petrolün batıya ta şınmasının EKONOM İK YÖNÜ’nden çok TEKN İK YÖNÜ, özellikle POL İT İK YÖNÜ üzerinde sava ş verilirken, do ğalgaz için daha hızlı geli şmeler olmaktadır. Çünkü doğalgazın, • Günlük hayatın do ğrudan içinde olması • Direkt olarak kullanılması • Çabucak tüketilip satılması • Paraya çok çabuk dönü şmesi • Çevreye uygunlu ğu Gibi ekonomik ve çevreci özellikleri, onun öncelikle çözülmesini gerektirmektedir. Avrasya boru hatlarının gerçekle ştirilmesi için yapılacak çalı şmaların neticelenmesi Türkiye’nin stratejisine ba ğlıdır. Türkiye’nin konumunun uygunlu ğu adeta rakipsiz olması bu günlerde boru hatlarının yapımını ve gerçekle ştirilmesini bazı ülkeler engellemektedir. Zira Türkiye Hazar Petrolleri ve boru hattından il etapta 5 milyar dolar kazanç sa ğlayacak, üstelik de boru hattı Türkiye’yi dünya ülkelerinin gözönünde stratejik ve politik açıdan “ayrıcaklı” bir konuma oturtacaktır. Dünya devletleri bir yandan do ğalgazda Rusya ve Cezayir, petrolde Ortado ğu ba ğımlılı ğını ortadan kaldırmak için, di ğer yandan da stratejik üstünlük ve ba ğlantılar kurmak için u ğra ş vermektedirler. Türkiye boru hatlarını, bir fizibilite hazırlama ve finansman meselesinden çıkarıp üretici ve tüketici ülkelerle anla şarak ve bütün imkanlarını seferber ederek sonuca ula şmayı ba şarmalıdır. Üretici do ğu ülkeleri, manevi ve tarihi ba ğları nedeniyle Türkiye’de “siz bizim yapılanmamıza, kaynaklarımızın kullanımına öncülük ediniz ki biz de bir kısım ülkelerle bölgesel ittifaklar kuralım bütünle şelim” diyorlar. Türkiye milli politikalar uygulamak yerine pe şin hükümlerle batının yanında olmaktadır. Bu durum her zaman böyle oldu ğu için Türkiye batının yeni mevziler kazanmasına sebep vermekten ba şka i şe yaramamaktadır. Teslimiyetçi politika her zaman zararla sonuçlanacaktır ve bugüne kadar da böyle olmu ştur. Petrol boru hatları konusunda Türkiye-Irak boru hattını i şletmeye kapatması ile Türkiye güvenirliğinde zaafa u ğramı ştır. Mevcut istikrarsızlıklar ve ilerde do ğacak karı şıklıklar yüzünden Türkiye’nin boru hatlarını kapatmayaca ğı yetkililerce taahhüt edilmelidir. ( Şayet Körfez Sava şı’nda Irak’a kar şı yer almı şsak bunun pe şin pazarlı ğından biri boru hattının açık tutulması olmalıydı. Ya da sıcak sava ştan sonra hemen açılmalıydı. Bu sayede Türkiye payına dü şeni aldı ğı gibi artan gelirden Irak’a ambargoya ra ğmen insani yardım yapmayı daha fazla sa ğlamı ş olurdu.) Petrol ta şımacılı ğı konusunda Ege’nin Kuzeyden Karadeniz’e açılması konusunda, Yunanistan’ın bir dünya ülkesi olma gayretleri, batılıların destekledi ği bir olgudur. Yine buna benzer bir gayreti de “Karadeniz Ekonomik İşbirli ği Te şkilatına” balıklama atlamasıdır. Yapılması Gereken Olgular 1- Türkiye ülkeler arasında do ğal ileti şim içinde olması, di ğer yandan bölge ülkeleri ile manevi- maddi ba ğları nedeniyle daimi şartlara göre gündemi belirlemeli, uluslar arası projeler geli ştirilmelidir. 2- Yakın tarihimizden ders alarak ileriye yönelik ülke güvenli ğini sa ğlayacak stratejik hedeflere yönelik politikalar uygulanmalıdır. 3- Şartlar Türkiye’nin büyük lider ülke olma konusunda gündeme getirmektedir. Fırsatlar akıllıca de ğerlendirilmelidir. “Yurtta Sulh Cihanda Sulh” ilkesi ancak bu fırsatı iyi kullanacak Türkiye’ye ba ğlıdır. 4- Birçok i şleri kendi gücü ile ba şarmı ş bir millet olarak ülke imkanlarımızla kendi ticaretimiz için doğrulu ğu ve isabetlili ği çok iyi tartı ştı ğımız ve karara ba ğladı ğımız yollardan petrol ve do ğalgaz boru hatlarını döşemeye ba şlamalıyız. Nasıl bir dev GAP Projesini kendi gücümüzle devreye almı ş isek bu projeyi de rahatlıkla yapabiliriz. 5- Boru hatlarıyla ilgili fizibilite, proje yapımı ve i şletme faaliyetlerinde etkin görev yapabilecek nitelikli personel yeti ştirilmesine önem verilmelidir. 6- Boru hatlarının projelerini hazırlayabilecek, mü şavirlik yapabilecek yurt içi mühendislik ve mü şavirlik kurulu şları destekleyip, te şvik edilmelidir. 7- Boru hatları ile ilgili gerekli standartların hazırlanmasına hız verilmelidir. 8- Türkiye-Irak boru hattını derhal açmalıyız. Kapatılması hata ve gereksiz olan bu hattın faaliyete geçmesi için sebepler her geçen gün daha şiddetli olarak vardır. 9- Anar şi-PKK belası derhal halledilmelidir. Bir çok uluslar arası toplantılarda boru hatlarının Türkiye’den geçmesi kararla ştırılmı ş, ancak 5 kg bir dinamitle bir anar şistin halledece ği hat güvensizdir denilerek kararlardan vazgeçilmi ştir. Bu böyle olmu ştur ama yanlı ş oldu ğunu anlatmamız için Irak boru hattını açmalıyız. PKK’ yı bitirmeliyiz. Yukarıdakiler yapılmadan veya sa ğlanmadan yani enerji olmadan mutluluk ile bugünkü yüksek hayat standardı ve konfor dahil hiçbir şeyin olmayaca ğı açıktır. Türkiye su politikası ile petrol ve do ğalgaz boru hatları (200 trilyon TL akacak Hazar Petrolleri) projesinde, di ğer ülkeleri de yanına alarak “Bilgi ça ğı dedi ğimiz 21.yüzyılda” siyaset ve jeopolitik boyutu önemli olan “SUPOL İT İK ve PETROPOL İT İK” projelerini gerçekle ştirdi ğinde Türkiye’nin de çehresini de ği ştirecek olan do ğalgaz, ça ğın yakıtı olma özelli ğini devam ettirece ği gibi, Türkiye’yi 21. Yüzyılın ve bilgi ça ğının lider ülkeleri arasındaki yerini almasını sa ğlayacaktır. 5.5. KONUTLARDA DO ĞALGAZ TES İSATI VE UYGULAMA ESASLARI Ülkemiz için yeni bir enerji kayna ğı olan do ğalgazın kullanımı eskilere dayanmaktadır. 1960’lı yıllardan itibaren do ğalgaz ABD, Kanada, İngiltere, Fransa, Almanya ve Hollanda gibi birçok ülkede yaygın olarak kullanılmaya ba şlanmı ştır. Yapılarda mekanik tesisatın tasarımı hizmetleri makine mühendisli ğinin özel bir dalı olan tesisat mühendisli ği tarafından yürütülür. Do ğalgazın ülkemizde yaygın bir biçimde kullanılmaya ba şlanması yakla şık 2,5 milyar dolar mertebesinde bir i ş hacmi yaratmı ştır. Bu büyük pazarın cazibesine kapılan di ğer mühendislik dalları da do ğalgaz tesisatı tasarım hizmetlerine soyunmu şlardır. Hazırlanmakta olan yapılarda do ğalgaz iç tesisat yönetmeli ğine bu hizmetleri ba şka mühendislik dallarında da geni şletecek şekilde maddeler ilave etme çabaları vardır. Bu son derece yanlı ş ve sakıncalı sonuçlar doğuracak bir giri şimdir. Yasal olmayan bu giri şim önlenmelidir. Yapı projelerinin tasarımı mimar, statik , mekanik, tesisat ve elektrik mühendislerinden olu şan bir ekip tarafından gerçekle şir. Her tasarımda “creativity” yaratıcılık ile “innovation” yenilik aranır. Tasarımda profesyonellik esastır. Profesyonellik, mükemmeli yakalamak için ki şisel üretim kalitesini arttırmak demektir. Yapı tasarımında, tasarımcı ekibin kaynağı dökümantasyondur. Dökümantasyon, yatırımcı istek ve verilerinden ba şlayarak; standartları, şartnamleri, yönetmelikleri içerir. Tasarımda, yapı özelli ğini ve fonksiyonuna ba ğlı yardımcı mühendislik, uzmanlık, mü şavirlik destekleri lüzumludur. Teknolojik projeler, shopdrawing’ler imalat projeleri olarak isimlendirilen hizmetler tasarımda yapım sürecinin bütün zorunlu standartlarına uymak zorundadır. Zorunlu standartlar, yapıda dayanıklılık, can, mal güvenli ği, yangın, deprem, afet önlemleri ile sa ğlık, hijyenik, ekonomi, enerji kurallarının yanı s ıra, yakıt, gaz, toz, toksin, gürültü, titre şim, elektrik, asansör, kullanım rizikolarını önleyen standartlardır. Bu kurallar dı şında imar yasaları, yerel yönetim yönetmelikleri, çevre etkinlikleri koruma nizamnameleri, tasarımı etkiler. Dolayısıyla yapıda tasarım, bilim, teknik, sanat ve toplu ya şam düzeninin kültür ve yasalarına dayalı parçalanmaz bir olgudur. 20. yüzyılın ikinci yarısından itibaren, medeniyetin geli şimine paralel olarak, teknolojinin akıl almaz geli şimi, ileri ülkelerde büyük ara ştırma ve geli ştirmelere neden olmu ştur. Batı dünyasında, binlerce kurulu şta çalı şan bilim adamları, teknisyenler insano ğlu ile ilgili her konuda ideali bulma yarı şmasına girmi şler, bulu şlarını toplum hizmetine sunmu şlardır. İnsano ğlunun barına ğı olan yapılarda, ülkelerde zorunlu hale gelen ko şullar, uluslar arası kurulu şlar vasıtasıyla beynelminel standartlara dönü şümü, birçok ülkede uyulması zorunlu şartlar olarak kabul edilmi ştir. Bu geli şim tasarım tekni ğini etkilemi ş, hizmeti profesyonelle ştirmi ş, uzmanlık denetim ve kontrolünü sa ğlamı ştır. Bugün Batı ülkelerinde bu sistem en basit, en düzgün şekliyle uygulanmaktadır. Şöyle ki; profesyonel ekip tarafından üretilen projeler yetkili uzmanların olu şturdu ğu e şgüdümlü bir merci tarafından en kısa sürede incelenip vize edilmekte, mesuliyette mütesessil olarak katılım sa ğlanmaktadır. Bu projelerin tatbikatında ise yetkili sorumlu firmalar yükümlü kılınmakta, aynı tarzda uzmanlar tarafından denetim ve kontrolü gerçekle ştirmektedir. Ülkemizde yapı teknolojisinde zorunlu standartların eksikli ği daima hissedilmi ştir. Günümüze dek yapıda denetim sadece dayanıklılık, deprem ve afet sorunları çerçevesinde ele alınmı ş, toplu ya şam düzeyinde zorunlu olan can, mal, yangın, kaza, i şletme ve ekonomi standartı ihmal edilmi ştir. Mevcut yangın yönetmeliklerimiz sivil savunma uzmanları tarafından hazırlanan nizamnameler olup incelendi ğinde görülece ği üzere esası, üzerine “yangın” kelimesi yazılabilecek 6 adet su kovası, kazma-kürek ve yangın dolabı gereksinimine dayanmaktadır. Nüfusumuzdaki hızlı artı ş, kırsal alanlardan şehirlere göçü ve şehirlerin sa ğlıksız geli şimini yaratmı ş, buna paralel olarak, yapım sürecinde yapı malzemeli imalatı, taahhüt i şleri, yapıda i şçilik, mühendislik hizmetleri çok geni ş alana yayılmı ştır. Bu geli şimde kabul edilebilir bir kalite tutturulamamı ş, zorunlu standartlar gerekli kılınmamı ş, sorumluluk, denetim ve kontrol yeterli düzeyde yapılmamı ştır. Bu nedenlerle, ülkemizde yılda % 6 ile % 10 sınırlarına ula şan hızlı büyümenin ekonomide sa ğladı ğı geli şime kar şın hizmet sektöründe uzmanlık ve ihtisasa dayalı geli şim yeterli olmamı ş, birçok alanda oldu ğu üzere, teknik alanda da ileri teknoloji ilkelerine uyum sa ğlanamamı ştır. Yetersiz üretim ve imalat, uzmanlıktan uzak hizmet sorunu olarak ortana çıkan verimsizlik, savurganlık, mal ve can güvenli ği, faturaları devlete, dolayısıyla topluma çıkmı ştır. Bütün bu kayıplar ülke ekonomisini, geli şimini etkilemi ş, amaca yanlı ş yollardan ula şım yöntemi, büyük karga şaya ve sorunlara neden olmu ştur. Bu ortamda siyasi otorite, kamu kesimi, Anayasal kurulu şlar, dernek ve birlikler yerel yönetimleri; arzulanan disiplini kurmak, denetimi sa ğlamak amacıyla zaman zaman yönetmelik ve şartnameler çıkarmı şlar; ancak yetkileri sınırlarda kalmayıp, ülke çapında yeni usul ve düzen getirme amacına yönelmi şlerdir. Dolayısıyla birbirinden kopuk, e şgüdümsüz, koordinasyonsuz müstakil yönetmelikler uygulamada çe şitli sorunları doğurmu ştur. Bu konuda mevcut durum analizinin çok objektif yapılarak de ğerlendirilmesi gerekir. Kanımızca tasarım, denetim, kontrollük hizmetleri uzmanlık ve profesyonel mühendislik katkısı olmadan yapılamaz. Diploma yetkisi ile yapılan üretim bürokrasi engelleri a şan i ş bitirici görünümlü yöntemdir, ticari a ğırlıklıdır. İşin yürütülmesi için aracılı ğa, bitirilmesi için tanı şıklı ğa dayanır. Bu ortamda mühendis ve mimarlar i ş takip ederlerken ressam teknisyenler proje yaparlar. Sonuçların da cezasını ülkemiz öder. YAPILARDA MEKAN İK TES İSATIN TASARIMI Yapı tasarımında mekanik tesisat mühendisli ği hizmetleri, makine mühendisli ğinin özel bir dalı olan tesisat mühendisleri tarafından yürütülür. Tesisat mühendisli ği hizmeti, yapı mimarisi, statik, aydınlatma ile ba şlayan tasarım ekibinin zinciridir. Isıtma, havalandırma, sıhhi tesisat, mutfak, çama şırhane, pis su, temiz su, bahçe sulama gibi konfor ve servislerinin yanısıra enerji üretim, enerji tasarrufu, iletik akı şkanı, akı şkan şebekeleri, basınçlandırma, zonlama ve benzeri mühendislik hizmetlerini yürüten ekibin görevi yapı fonksiyonuna uygun konfor yanısıra yangın, sa ğlık, hijyenik. can, mal güvenli ğini sa ğlayan, gürültü, kaza, titre şim, toz tedbirlerini alan, tosin, gaz ve pis hava sirkülasyonunu ortadan kaldıran, emniyet tedbirlerine uyan prensipleri ve sistemleri uygulamaktır. Bu görev yapıda a şa ğıdaki zorunlu standartla uyularak yapılır. Yapıda mekanik tesisat sisteminde uyulması zorunlu standart 1. Isı yalıtımı, enerji tasarrufu, 2. Yapı içi taze hava ko şulları, 3. Yapı içi pis havaların atılması, WC lavabo hacimlerinin havalandırılması, 4. Yapı doğal havalandırma ve do ğal aydınlatılması, 5. Yapı içi elektrik tesisatı emniyet standartı, 6. Yangın standartı, 7. Can güvenli ği, sigorta ko şulları, mal güvenli ği şartları, 8. Sa ğlık standartları, 9. Hijyenik şartlar, 10. Yakacak depolama ve yakma yönetmeli ği, 11. Yakıt depolama ve yakma yönetmeli ği, 12. Şehir gaz bran şman ve iç tesisat yönetmeli ği 13. LPG gazı depolama, muhafaza, kullanım yönetmeli ği, 14. Do ğalgaz bran şman ve iç yönetmeli ği, 15. Basınçlı gazlar yönetmeli ği, 16. Buhar tesisatı yönetmeli ği, 17. Primer devre akı şkan basınçlandırma da ğıtım, kullanım yönetmeli ği, 18. Atıklar ve pis su giderleri yönetmeli ği. Yukarıda bahsi geçen standartlar dı şında imar yerel yönetim yükümlülüklerinde olan hizmetlerde, yapı tasarımında gerekli zorunlu yönetmeliklerin hazırlanması kontrol ve vizesi, yapıya ba ğlantı, test ve imalat kontrol, i şletme ruhsatı yükümlülü ğü belediyelere ait devredilemez bir görev ve sorumluluktur. Yapı iç tesisat yönetmeliklerinin de hazırlanması görevi bu kurulu şlara aittir. Bu kurulu şlar yetkili ve sorumlu firmaların imalatı yapmasını sa ğlar. Sigorta nizamlarına uygun kullanım müsaadesi ve ruhsatı verir. Bu görevin dı şında (mimari, statik, tesisat, elektrik) yapı projelerinden farklı su, kanalizasyon, havagazı, do ğalgaz projeleri üretemez, ürettiremez, tasdik zorunlulu ğu için yeni yaptırımlar koyamaz. Belediyeler dı şındaki kamu kurulu şlarında zorunlu standartlarda görevleri aynı şekildedir. Sa ğlık te şkilatları, itfaiye örgütleri, enerji komiteleri ve benzeri kurulu şlar ba ğımsız kurulu ş statüsü yerine kontrol ve denetim dizgisinde mü ştereken yerlerini alırlar. DO ĞALGAZ TES İSATININ DURUMU Ülkemizde; ısı enerjisi üretiminde yeni uygulanmaya geçilen do ğalgaz sistemi büyük bir geli şime neden olmu ştur. Rusya’dan temin edilen do ğalgaz nakil hattı çok kısa sürede büyük şehirlerimize ula şmı ş öncelikli sobalı evlerde, mutfaklarda yapılan dönü şüm, çevre kirlenmesi, kullanımında kolaylık ve ekonomik olu şuyla yapıların ısıtma sistemlerinin zorunlu dönü şümüne ula şmı ştır. İstanbul, Ankara gibi büyük şehirlerimizde ba şlayan bu uygulama yakın bir zamanda İzmir,Bursa, Eski şehir gibi büyük şehirlere yayılacaktır. Do ğalgaz uygulaması, Ankara, İstanbul, İzmir gibi büyük şehirlerde yakla şık bir milyon aboneyi ilgilendirmektedir. Şehir şebekeleri, yapı iç tesisat, kazan dönü şüm ve yenileme, mühendislik hizmetleri ile bu yatırımın mali portresi 2,5 milyar dolar mertebesindedir. Bu cazip pazar, yerel yönetimlerde te şkilatlanma dı şında yüzlerce imalatçı, ithalatçı, temsilci, bayii firmaların üremesini sa ğlamı ş, adetleri bine yakın proje, taahhüt mühendislik firmalarını doğurmu ştur. Serbest rekabetin ana kuralı tüccar gibi dü şünmektir. Ekonominin birimi olan para, de ği şim ve kazançta kural tanımaz. Pastadan pay kapma yarı şında ister istemez usûl ve kurallar çi ğnenir. Ülkemiz, do ğalgaz sisteminde arzulanmayan bir duruma düşmektedir. Nitekim, ülkemizde do ğalgaz uygulanması dikkatle incelendi ğinde bu hususlar kolayca görülür. 1. Ba şta TSE olmak üzere BOTA Ş, İGDA Ş, EGO gibi kurulu şlar do ğalgaz uygulamasına hazırlıksız yakalanmı şlar, uluslar arası standartlara uygun ve ülke standartlarına adapte edilmi ş yönetmelik ve şartnameleri hazırlayamamı şlardır. 2. Yerel yönetimlerin şehir şebekelerini tesisle yükümleri İngiliz ve Fransız firmaları know-how hizmetlerinde cimri ve çekimser davranmı şlar, yapı içi yönetmeliklerde yardımcı olmamı şlar, yükümlülük ve sorumluluktan kaçınmı şlardır. 3. Şehir şebekelerinin yapım, da ğıtım ve bina ba ğlantı hizmetlerinde yerli müteahhit firmalar yetersiz kalmı şlardır. 4. Anayasal kurulu şlar olan meslek odaları, birlik ve dernekler ile kamu kesimi yetkili kurulu şlar mü şterek dayanı şma içinde usul ve kuralları vazedememi şler, yanlı ş uygulama ve yöntemleri engelleyememi şlerdir. 5. Yerel yönetimler yukarıda bahsedilen hazırlıksız ortam içinde yükümlülüklerini şehir gazı kuralları ile yürütme zorunda kalarak ba şlangıçta havagazı iç yönetmeli ği ile konuyu ele almı şlar, eksik ve noksanları zamanla tamamlamaya çalı şmı şlar, sorunun tek mercii olmaları nedeniyle yeni usul ve düzenle bürokrasiye bo ğulmu şlardır. Ayrıca; kısıtlı bütçelerine yeni bir olanak sa ğlayan bu sistemde, her gün de ği şen kurallar koyarak imar öncesi do ğalgaz projesi, dönü şüm ve uygulama ruhsat projesi, test, kontrol, i şletmeye alma, kullanma izni gibi kademe yorucu, zaman kaybettirici, şekilci proje ve bürokratik yöntemlerle belediyeye daire ba şına 2-3 milyona malolan gelirler sa ğlamı ş, günlük 100-200 milyona ba ğlı olan bu gelirlerini geli ştirmeye özen göstermi şlerdir. 6. İşin kapsamının geli şmesi, BOTA Ş, İGDA Ş, EGO kapasitesini a şarak tasarım ve uygulama hizmetlerini yerel yönetim destek ve ortaklı ğında ara şirketlere, şirketler pilotlu ğunda serbest sektöre devretmi ş, bu geli şim İstanbul ve Ankara büyük şehirlerinde do ğalgaz mühendislik ve mü şavirlik firmalarının kurulup ço ğalmasına yol açmı ştır. Do ğalgaz mühendislik ve mü şavirlik firmalarının hizmeti, teknolojik tasarımda yapı ba ğlantısı ve enerji üretim cihazlarının seçim sınırında kalmayarak, tesisat tasarım hizmetleri ve sorumluluklarına duhul etmi ş, kazan dairesi tertibi, boru güzergahı, havalandırılması, elektrik tesisatı gibi yapı tasarım hizmetlerini kapsamı ştır. 7. Makine mühendislik hizmeti dı şında; ısı enerjisi, da ğıtımı, şebekeler dizilmesi, enerji üretimi, ekonomisi, geri kazandırılması, basınçlandırma, zonlama, imalat ve montaj gibi birçok dalları içerdi ğinden ve alanların uzmanlık kolları olu ştu ğundan, bu geni ş alan içindeki hizmet ve yükümlülükleri, kimya, petrol, ziraat, gemi makine, orman mühendislik kolları yönünden cazip görülmü ş, imalat, üretim, montaj, test, kontrol gibi ihtisas alanları d ı şında yapı tesisat tasarım mühendislik hizmetlerini (destek gördükleri kurulu ş ve odaların te şviki ile) yapmaya soyunmu şlardır. Yapı tasarım projeleri dı şında uzmanlık alanında teknolojik projelerle, imalat projelerinin şantiye detay ve imalat projesidir. Bir tıp mühendisinin hastane ekipman, hijyenik, sa ğlık projelerini, bir yangın uzmanının yapı yangın zonlarını, bir peyzaj mimarının bahçe sulama bölgelerini, bir mutfak uzmanının mutfak akı ş projelerini çizmesinden ve bunların ana tesisat projesi prensiplerine uymasından farklı de ğildir. Aksi taktirde, yapı tasarımı olu şturan imar, statiker, tesisat, elektrik projeleri dı şında yangın, hijyenik,sa ğlık, güvenlik, toksin ve zehirli gaz, basınçlı kap ve tesisat, mutfak, çama şırhane, kanalizasyon atık ve benzeri bir sürü projelerin yapı tasarımından ayrı dizaynı, tetkik ve tasdiki gerekecek, sistemin dizgi ve disiplini bozulacak, zaman, yatırım, i şletme kayıpları dı şında sorumluluk, denetim sorunları doğacaktır. Mesleklerin saçaklanıp iç içe girdi ği, uzmanlık alanlarının do ğduğu ça ğımızda, tasarım zincirini belirli kriterler içinde disipline etmek, kendi gruplarından kopmadan uzmanlık kollarını desteklemek daha sa ğlıklı bir yol olacaktır. Bu nedenle do ğalgaz sisteminin teknik sorunlarını fazla abartmadan bugüne kadar oldu ğu gibi havagazı yönetmeliklerine benzer tarzda çözümlemek yegane do ğru yoldur. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlı ğı görev ve yetkileri do ğrultusunda; 1953 yılında yürürlü ğe giren Havagazı Yönetmeli ğine do ğalgazın eklenmesi çalı şmalarına ba şlamı ş, bu amaçla Bayındırlık Bakanlı ğı, TSE, Türk Mimar Mühendisler Odalar Birli ği, BOTA Ş, İGDA Ş, EGO ve benzeri kurulu şlardan te şkil edilen komisyon vasıtasıyla “Yapılarda Do ğal Gaz İç Yönetmeli ği “ tasla ğını hazırlamı ştır. İncelendi ğinde zorunlu standart ve yönetmelikler kapsamında ele alınacak tasarımcı, imalatçı, yapımcı, i şletmeci ve kullanıcı tarafından dikkate alınması gerekli kural ve ko şullara ek, mesleki hizmetleri düzenleyen, mühendislere kısa e ğitimle yeterlilik belgesi veren, uzmanlık alanlarını çarpıtıcı tanımlayan, yapı tasarımında mekanik tesisat hizmeti ve yükümlülü ğü ta şıyan makine mühendislik hizmetlerini kimya, petrokimya, gemi makine, ziraat, makine mühendislerine yaptırmayı sa ğlayan maddelerin eklendi ği görülür. Mühendislik hizmetlerinde, ilgili temel e ğitim ve diploma yetkisi sonrası geli şim profesyonelli ğe eri şim, uzmanlık ve mü şavirlik; bireysel bir geli şimdir. Tecrübe deneyim ve üretimle sa ğlanır. Yetkililer tarafından kontrol edilir, tescil edilir. Ancak, mesleklerin uzmanlık konularında birbirine yatay geçi ş olamaz. Mesleklerin kurs ve e ğitimle sertifikala şması yönetmeliklerle belirlenemez. İhtisas alanının tespiti ve yetkililerinin, sorumluluklarının sınırı Anayasa çerçevesinde yasalarla belirlenir. Bu bakımdan makine mühendislik hizmetinin özel bir dalı olan tesisat mühendisli ği tasarım hizmetlerini ba şka mühendislik ve bilim dalı mesleklere yaptırma te şebbüsü fevkâlade yanlı ş, sakıncalı ve yasal olmayan bir anlayı ş ve yöntemdir. 5.6.DO ĞALGAZ İLE ÇALI ŞAN ISITICI CİHAZLAR "Do ğal gaz ile çalı şan ısıtıcı cihazlar", gerek mahal (oda) ısıtıcıları gerekse su ısıtıcıları olarak ev tipi (domestic), do ğalgaz yakan cihazlardır. Do ğal gaz Özellikleri-Isıtıcı Dizaynı Bilindi ği gibi ithal edilecek Rusya do ğalgazında; - %98,6 oranında Metan bulunmakta olup, - Altı ısıl de ğer Hu : 8085 kcal/m 3 olarak bildirilmektedir. - Alev sıcaklı ğı di ğer yakıtlara göre oldukça yüksek (1900 0 -2000 0 C) olup, yanma sonu hasıl olan duman gazlarında yüksek hidrojenden dolayı önemli miktarda su buharı mevcuttur. Yüksek alev sıcaklı ğına ra ğmen "ı şınım-radyasyon şiddeti" oldukça dü şüktür. Do ğalgazın kısaca anlatılan bu özellikleri ısıtıcı cihazlarının; - Yanma odaları, - Isı transfer yüzeyleri (e şanjörler) ve - Atık gaz kanalları dizaynında mamülün güvenilir kalite seviyesinde ve ekonomik olması yanında yüksek bir ısıl verimle çalı şması açısından dikkatle gözönünde bulundurulması gereken unsurlardır. Do ğalgazda kükürt bulunmamasından dolayı (eser miktarda) yanım sonu hasıl olan gazlarda sülfürlü oksitler veya sülfürlü asitlerin di ğer yakıtlarda (kömür, motorlu,fuel-oil) oldu ğu gibi ısıtıcı yüzeylerinde korozyon yapması ihtimali yoktur. Ancak yüksek oranda su buharı ihtiva etti ğinden gerek i şletme ko şullarında gerekse dizaynında önlemler alınması gereklidir. ( İşletme şartlarında atık gaz sıcaklı ğı olarak 110 C'nin altına dü şürülmemesi veya ısıtıcı e şanjörleri ve atık gaz kanallarının uygun malzemeden; pik döküm, paslanmaz çelik, emaye/çinko/alüminyum kaplanmı ş kaliteli saç gibi imal edilmeleri gerekmektedir.) Do ğalgazlı Isıtıcılarda Yakıcılar (Brülörler) ve Genel Emniyet Düzenleri Do ğalgazlı ısıtıcılarda kullanılmakta olan yakıcılar (brülör) ba şlıca 2 tiptir (yanma havasının teminine göre): 1. Atmosferik basınçlı brülörler: (Isıtma yüklerine göre 5.00 kcal/h ile 500.000 kcal/h arasında imal edilmektedir) 2. Yüksek basınçlı (hava üflemeli) brülörler: Isıtma yükleri 10.000 kcal/h ile 30 milyon kcal/h arasındadır. Yanma için gerekli hava bir fan vasıtası ile ortamlara emilerek gaz karı şımı bölgesine belirli bir basınç üflenmektedir. Yüksek basınçlı brülörler, atmosferik basınçlı brülörlere göre daha sesli çalı şırlar. GENEL EMNİYET DÜZENLER İ Do ğalgazla çalı şan tüm ısıtıcılar " genel güvenlik kuralları" gere ğince a şa ğıda belirtilen konularda kesin emniyet sa ğlayan düzeneklere haizdir. - Gaz ve duman gazı geçen parçalarda sızdırmazlık, - Ate şleme ve alev sönme emniyeti, - Alevin stabilizasyonu ve alevin devamlılı ğı. Herhangi bir gaz kaça ğı ihtimaline kar şı, ısıtıcı dizaynında ve imalatında gerekli tedbirler alınmı ştır. Gaz kaçak kontrolları üretim safhasında kalite kontrol tarafından % 100 olarak yapılmaktadır. Ate şleme elle (kibritle veya bir çakmakla) yapılabildi ği gibi otomatik olarak da (programlı) gerçekle ştirilebilmektedir. Brülör alev almadı ğı zaman veya herhangi bir sebeple alev söndü ğünde ana gaz giri şi otomatik olarak kesilmektedir. Yine cihazın emniyetle çalı şabilmesi için alev stabilizasyonu ve alevin devamlılı ğı şarttır. Gerek atmosferik gerekse üflemeli brülörlerde dizayn itibariyle alev stabilizasyonu sa ğlanmı ştır. Gazların atık gaz kanalından dı şarıya atıldı ğı kesitlerde ani yön de ği ştiren rüzgar etkisi ile "geri tepmeler" meydana gelebilmektedir. Bu ise alevin sönmesine sebebiyet verebilir. Bunun önüne geçmek için cihazlarda "davlumbaz" tabir edilen parçaların özel dizaynlarda olması gereklidir. Isıtıcılarda bu da sa ğlanmaktadır. DO ĞALGAZLI ISITICILARIN GENEL SINIFLANDIRILMASI Domestic (ev tipi) gayeli do ğalgazlı ısıtıcıları ba şlangıçta 3 ana grupta toplamak mümkündür: 1. Mahal (bina, kat, oda) ısıtıcıları, 2. Su ısıtıcıları, 3. Birle şik (kombi) ısıtıcılar. Mahal (bina, kat, oda) Isıtıcıları Bu sınıfa giren ısıtıcılar bilinen bir tarifle 2'ye ayrılırlar: 1. Direkt sistemli ısıtıcılar (sobalar, konvektörler), 2. Endirekt sistemli ısıtıcılar (kat kaloriferleri, merkez kalorifer kazanları). Direkt Sistemli Isıtıcılar (Sobalar, konvektörler) Bu tip ısıtıcılar do ğalgazın yakılması sonucu meydana gelen ısı enerjisini direkt olarak mahal havasına transfer eden ısıtıcılardır. Bunların en canlı örnekleri "soba" veya "konvektörler" dir. Bu ısıtıcılarda yanma havasının temil edilme şekli, yanma ve atık gazın atılma durumuna göre 3 ayrı kategoriye ayrılırlar; 1. Konvensiyonel (baca) ba ğlantılı ısıtıcılar (do ğalgaz sobaları) 2. Balanslı/hermetik tip ısıtıcılar (sobalar, konvektörler) 3. Katalitik yanmalı ısıtıcılar 1.Konvensiyonel (Baca) Ba ğlantılı Isıtıcılar: Bu tip ısıtıcılar yanma için gerekli havayı bulundukları ortamdan alırlar. Yanma sonu hasıl olan gazlar e şanjörden geçerek davlumbaz vasıtasıyla bir bacaya verilirler. Isıtma güçleri genelde 5000 kcal/h 'tır. (Yakla şık 50 m 2 yer ısıtır). Isıl verimleri % 75 civarındadır. Yanma odaları ve e şanjörler emaye kaplı kaliteli saç oldu ğu gibi pik dökümden de yapılabilmektedir. 2. Balanslı Hermetik Tip Isıtıcılar: Bu tip ısıtıcılar yanma odalı ısıtıcılar olarak da anılmaktadır. Yanma için gerekli hava bina dı şından alınmakta, yanma gerçekle ştikten sonra duman gazları e şanjörden geçip temiz hava ile karı şmadan dı şarı atılmaktadır. Bu sistemlerde yanma için oda içindeki hava kullanılmamı ş olmaktadır. Bu tip cihazlar genelde 2000-2500 kcal/h olarak üretilmektedir. Bu tip cihazlarda da yanma odaları ve e şanjörler emaye kaplı kaliteli saç (yanma odaları) ve alüminyum (e şanjör) olabildi ği gibi pik dökümden de imal edilebilmektedir. Odanın ısınması genelde tabii konveks yön (kısmen radyasyon) sa ğlanmaktadır. Ancak bazı cihazlarda (konvektörlerde) bir fan kullanılarak cebri konveksiyon ile de oda ısıtılmaktadır. 3. Katalitik Yanmalı Isıtıcılar: Bu tip ısıtıcılarda brülör vazifesini "Altın Radyum veya Platin" tuzları emdirilmi ş "seramik elyaf" esaslı malzeme görmektedir. Enjektörden çıkan gaz hava ile karı şarak bu malzeme üzerinde (CO) çıkarmayacak şekilde yanmaktadır. Görüldü ğü gibi bu malzeme yanmaya katalitik etki yapmaktadır. Atık gazlarda sa ğlık açısından zararlı madde içermedi ğinden yanma gazlarının baca veya dı şarıya verilmesinde bir sakınca görülmemektedir. Bu tür cihazlar max 2600 kcal/h ısıtma gücünde imal edilmekte olup aynı cihazlarda 2100 ve 1700 kcal/h güçlerine de kademe kademe ayarlamak mümkündür. Endirekt Sistemli Mahal Isıtıcılar Bu tip ısıtıcılar önce içlerinden geçen bir akı şkanı (genellikle suyu) ısıtırlar. Daha sonra bu akı şkan (su) ikinci bir ısıtıcı yüzeyde (radyatörlerde) dola şarak mahal havasını ısıtır. Bu tip ısıtıcılara en iyi örnek kazanlardır. Do ğalgaz yakı şlı ısıtma kazanlarını da 2 bölümde incelemek mümkündür: 1. Münferit ısıtma sa ğlayan kazanlar (kat kaloriferleri) 2. Merkezi ısıtma sa ğlayan kazanlar (bina kalorifer kazanları) 1. Do ğalgazlı Kat Kaloriferleri Do ğalgazlı kat kaloriferlerinin en yaygın olan tipleri atmosferik brülörler ile çalı şanlardır. Bu tip kazanlar açık yanma odalı (baca ba ğlantılı) oldu ğu gibi, kapalı yanma odalı (hermetik balanslı) olarak da imal edilmektedir. Konvansiyonel (baca ba ğlantılı) azım yanma odalı sistemlerde ısıl güç 6000 kcal/h'e kadar ula şabilmektedir. Balanslı tip kat kaloriferli ise (tabii çeki şli olarak) 20.000 kcal/h' e kadar üretilmektedir. Her iki tip kazan çelik e şanjörlü oldu ğu gibi yaygın olarak döküm dilimli e şanjörlü olarak da imal edilmektedir.Bu tip kazanların yüksek ısıl verimlili ği yanında korozyondan (yo ğu şan su nedeni ile) etkilenmeyen dü şük duman gazı sıcaklı ğında çalı şma gibi avantajları bulunmaktadır. Yine bu tip kazanlar dö şemeye oturtuldukları gibi, nadiren duvara da asılabilen tiplerde üretilebilmektedir. 2. Merkezi Isıtma Sa ğlayan-Kalorifer Kazanları 50.000 kcal/h ısıtma kapasitelerinden 1.000.000 kcal/h ısıtma kapasitesine kadar imal edilen bu tür kazanlar genelde üflemeli (fanlı, Yüksek basınçlı) do ğalgaz brülörü ile çalı şmaktadır. Monoblok gövdeli çelik kazanlar yapılabildi ği gibi, dilimli döküm kazanlar da yaygın olarak üretilmektedir. Üflemeli brölürlü bu tür kazanların yanında, bazı Kuzey Avrupa ülkelerinde (bilhassa Hollanda'da) yine aynı güçlerde (1.000.000 kcal/h' e kadar) atmosferik brülörle çalı şan kazanlar üretilmektedir. Do ğalgazlı Su Isıtıcılar Ani Su Isıtıcıları ( Şofbenler) Genelde dakikada 10 veya 13 litre sıcak su (t 25 0 C) üretirler. Atmosferik brülörlüdürler. Güce göre gaz ayarlı olup, basınç de ği şikliklerinden etkilenmeyecek tarzda (su sellektörlü) dizayn edilen tipleri vardır. Di ğer tiplerden biri ise çıkı ş s ıcaklı ğını (35 0 - 55 0 C aralı ğında) istenilen de ğerde tutan "termostatik" şofbenlerdir. Depolu Sı Isıtıcıları (Termosifonlar) Bu ısıtıcılar genel olarak 50, 80, 100, 125 ve 150 litre su kapasitelerinde üretilmektedir. Termostatik kontrolludurlar. Monoblok poliüretan ile izole edilmi şlerdir. Atmosferik brülör yanma odası şekline uygun olarak daireseldir. B İRLE ŞİK (KOMB İ) ISITICILAR Özellikle apartman dairelerine uygulanan do ğalgazlı kat kaloriferi ve kullanma sıcak suyu üretimi için bir ba şka alternatif çözüm ise, kombi duvar tipi cihazları olarak isimlendirilen atmosferik brülörlü ani sıcak su üreteçlerdir. Bu cihazlar şekil olarak şofbenlere çok benzerler ve hem 90-70 0 C ısıtma sıcak suyunu, hem de 60 0 C kullanma sıcak suyunu birlikte üretirler. Duvar tipi kombi cihazlarda genellikle brülör paslanmaz çelik, ısıtma ve ısı de ği ştirici yüzeyleri bakır veya bronzdan yapılır. Bu cihazlar şofbenler gibi duvarlara asılarak monte edilir. Sirkülasyon pompaları ve kapalı genle şme depoları kendi içindedir. Bu yüzden çok az yer kaplarlar. Cihaza sadece kalorifer ve kullanma sıcak suyu boru ba ğlantısı yapılır. Dolayısı ile tesisi kolaydır. Bu cihazların avantajları özetlenirse: a) Ucuz cihazlardır. İlk yatırım maliyeti di ğer çözümlere göre önemli ölçüde dü şüktür. b) Hem ısıtma, hem de sıcak suyu temini aynı zamanda mümkündür. c) Az yer kaplarlar. Montajı kolaydır. d) Sirkülasyon pompası ve kapalı genle şme tankı kendi üzerindedir. Bu cihazların dezavantajları ise; a. Genellikle ömürleri 3-5 yıl gibi kısadır. b. Bakım giderleri genellikle fazladır. Her ısıtma mevsimi sonunda baz parça de ği şikliklerine ihtiyaç gösterebilir. c. Kapasiteleri sınırlıdır (genellikle 20.000-25.000 kcal). d. Verimleri daha dü şüktür. Katalog de ğeri olarak kombi verimi % 88 mertebesinde iken, Buderus villa kaloriferlerinde % 92’dir. Dü şük yerlerde aradaki bu fark daha da açılmaktadır. e. Geli şmi ş ve dı ş hava kompansasyonlu bir otomatik kontrol sistemi kullanılmaz. Dolayısıyla villa kaloriferlerine göre daha az konforlu ve kontrol sistemi olarak daha basittir. f. Basit bir sistem oldu ğundan emniyet önlemleri de daha basittir. Kat kaloriferlerindeki çift kontrol valfi, alev iyonizasyonlu emniyet düzeni gibi önlemler genellikle bulunmamaktadır. Duvar tipi kombi cihazların ilk bakı şta en önemli avantajlarından biri ucuz olmalarıdır. Ancak ömür faktörünü gözönüne alan daha dikkatli bir ekonomik analizle kombi cihazların i şletme ve bakım giderleriyle birlikte en pahalı çözüm oldu ğu görülebilir. Öte yandan mevcut apartmanlar kombi cihazlarla ısıtılmak istendi ğinde, bütün bina ısıtılmadı ğından ısı kaybı artacaktır. Bunu önlemek üzere tavan, dö şeme ve kom şu duvarların yalıtımı gerekir. Aksi halde bazı dairelerde ısı kaybı ve yakıt sarfiyatı daha fazla olabilecektir. Sonuç olarak, kombi cihazların ekonomik dü şüncelerden çok, özellikle yer sorunu nedeniyle tercih edildi ği söylenebilir. Mevcut küçük apartman daireleri do ğalgazlı kat kaloriferleri uygulamalarında duvar tipi kombi cihazlar en iyi teknik çözümü olu şturmaktadır. GAZ KONTROL HATTINDAK İ ELEMANLAR a- Küresel Vana: Gaz hattına giren gazı elle kesmek için kullanılır. Do ğalgazda kullanılmaya uygun vanalar olmalıdır. b- Filtre: Gaz borularından gelebilecek toz vs. pisliklerin hassas kontrol vanalarına zarar vermemeleri için hattın ba şında kullanılır. Filtreler kaset içinde yıkanabilir, sentetik, üç kat malzemeden yapılır. Filtre kapa ğının üzerinde diferansiyel manometre veya presostat ba ğlamak için iki adet ölçü nipeli bulunur. c) Manometreler: De ği şik kademelerde basıncı görebilmemize yarar. Özellikle basınç regülatöründen önce ve sonra konulur. d) Basınç otomati ği (Presostat): Tesisattaki gaz basıncı brülörün çalı şabilece ği minimum basınç de ğerlerinin altına dü şünce selenoid vanaya kumanda ederek gaz beslemesini keser. Büyük sistemlerde aynı zamanda üst basıncı kontrol eden ayrı bir basınç otomati ği daha kullanılabilir. e) Basınç regülatörü: Şebeke basıncını brülörde gerekli sabit bölme basıncına dü şürür. Giri şteki basınç ne kadar de ği şirse de ği şsin, regülatör çıkı şında sabit bir de ğer elde edilir. Bu brülörün düzgün çalı şması için şarttır. Çıkı ş basıncı iste ğe göre ayarlanabilir. Basınç regülatörü, aynı zamanda, kullanılacak do ğalgaz debisini de ayarlar. f) Manyetik Ventil (Solenoid vanalar): Gaz kontrol hattının sonunda manyetik vanalar kullanılır. Bu vanalar brülör durunça gazı kesen, çalı şmaya ba şlayınca da açan ana elemanlardır ve kesin sızdırmaz olmalıdır. Manyetik vanaların çe şitli tipleri vardır. Ancak bütün tipler hızla kapanmalıdır (1 saniyenin altında). Açma süreleri ise hızlı veya yava ş olabilir. Ayrıca manyetik vanaların tek veya çift olması söz konusudur. Solenoid vanalar normalde kapalı ve yay geri dönü şlü olmalıdır. Avrupa'da bu vanalar voltajdaki % 10 de ği şiminde çalı şacak şekilde üretilmektedir. Ancak Türkiye şartlarında bu tolerans daha geni ş olmalı ve magnet 150 volta kadar çekebilmelidir. Kontrol hattında Alman normlarında 300 000 kcal/h gücün üzerinde iki adet manyetik vana kullanılması zorunludur. Ancak bu sınıra varmadan da iki adet vana kullanımı tavsiye edilir. Sadece sistem emniyeti artırılmı ş olur. Oransal kontrollu hatlarda ise motorlu vana kullanılır ve elektronik veya pnömatik kontrollü geçen gaz debisi ayarlanabilmektedir. Bu durumda aynı zamanda hava debisi de uygun olarak ayrı motorlu klapelerle kontrol edilir. g) Kombine manyetik ventiller: Daha önce de sözü edildiği gibi küçük tesislerde güz kontrol hattı elemanları yerine kombine manyetik ventil kullanılır. Bu cihaz basınç regülatörü, emniyet ventili ve manyetik kumanda vanasını birlikte içerir. Büyük Sistemlerde Gaz Kontrol Hattındaki İlave Elemanlar a- Gaz kaçak kontrollu:Büyük tesislerde manyetik veya motorlu vanaların sızdırmazlı ğını otomatik olarak test eden cihazlara gaz kaçak kontrolu adı verilir. Bunlar basınç veya vakum prensibine göre çalı şır ve iki manyetik valf arasına ba ğlanırlar. E ğer kaçak varsa (30 lt/h'dan fazla) yakma sistemini durdurur ve alarm verirler. b- Gaz emniyet kapama ventili: Regülatörden sonra gaz basıncının ayarlanan de ğerin üzerine çıkması halinde bu vana kapanır. c- Yaylı Emniyet vanası d- Pilot brülör hattı: Bazı büyük brülörlerde kazan içinde sürekli bir pilot alevin yanması istendi ğinde bu hat te şkil eder. 5.7 D İĞER ISITICILARIN DO ĞALGAZA ADAPTASYONU Di ğer yakıtlar (kömür, motorin, fuil-oil, LPG) çalı şmakta olan ısıtıcıların do ğalgaz geldi ğinde, doğalgazla çalı şır hale gelmeleri mümkündür. Şofbenlerde gaz kısmı üzerindeki bazı parçaların (enjektör-meme, gaz ventili) de ği ştirilmesi ile doğalgaza adaptasyonu kolayca gerçekle ştirilebilir. Kat kaloriferi ve kalorifer kazanlarında ise sıvı yakıtlılar yalnızca uygun gaz brülörü ile teçhiz edilmelidir. Katı yakıtlı kazanların da do ğalgaza dönü şümü mümkündür, yanma odalarında gerçekle ştirilebilecek de ği şiklikler ve uygun do ğalgaz brülörleri ile bu adaptasyon sa ğlanabilecektir. Şofbenlerdeki adaptasyonlar günümüz ko şullarında cüzi bir miktar ücret kar şılı ğı bir servis hizmeti getirmektedir. Kazanlarda yukarıda anlatılan adaptasyon ise maliyet optimizasyonu yapılmasını gerektirmektedir. Burada kazanın ömrü de ği şiklik için gerekli brülör ve yanma odası de ği şikli ği maliyetleri vs. gözönüne alınmalıdır. 3.6. DO ĞALGAZLI ISITMA S İSTEMLER İNDE YAKIT EKONOM İS İ VE KONFOR S İSTEMLER İ Bilindi ği üzere her geçen gün daha da artan yakıt giderleri, ısıtma sistemlerinde ekonomik çözümlere gidilmesini zorunlu kılmaktadır. Isınmada yakıt tüketimini azaltmak en ucuz ve en iyi şekilde ısınmak, öncelikle do ğru ve yüksek verimli sistem seçimi ile ba şlar. Genelde ihmal edilen veya gereken önem verilmeden kurulan sistemin i şletilmesi ve yakıt ekonomisi sa ğlayan otomatik kontrol sistemleriyle donatılması en az sistem seçimi kadar önemlidir. Yapılan ara ştırmalar i şletilmesi tamamıyla insan unsuruna bırakılan ısıtma sistemlerinde, otomatik kontrol elemanları kullanılması halinde yakıttan azami tasarrufun sa ğlandı ğını ortaya çıkarmı ştır. Isı Sistemlerinin Modernizasyonu ile Enerji Tasarrufu Do ğalgaz do ğru uygulama bulabildi ği kadar sa ğlıklı, güvenli, yüksek verimli, ekonomik bir enerji kayna ğı ve çevre dostu bir yakıttır. Uygulamaları, klima, so ğutma ve havalandırma sistemlerinde oldu ğu gibi mühendislik birikimi gerektirmektedir. Mevcut ısıtma sistemlerinin do ğalgaza dönü şümünde, deneyimsiz ki şilerin yaptı ğı yetersiz teknik etüt ve yanlı ş uygulamalar neticesinde bir dizi mühendislik hataları yapılmaktadır. Sistem seçimlerinde ve uygulamada yapılan hatalar yakıt sarfiyatlarının artmasına neden olmaktadır. Ayrıca kullanıcıların eksik bilgilendirilmesi, yanlı ş sistem seçimi di ğer yakıtlarda oldu ğu gibi do ğalgazın da ekonomik kullanılmamasına neden olmaktadır. Isıtma sistemlerinin kurulu ş a şamasında, geçmi şte yapılan hatalar, do ğalgaz uygulamaları esnasında düzeltilmeli hataların tekrarlanmasına özen gösterilmelidir. Bu amaçla, do ğalgaz dönü şümünden önce mevcut ısıtma sistemlerinin modernizasyonu amacıyla a şa ğıdaki hususların yerine getirilmesi gerekmektedir. a- Mevcut ısıtma sisteminin ciddi bir teknik etüdü yapılmalıdır. Mevcut ısıma sisteminin do ğalgaza dönü ştürülmesi amacıyla, cihaz seçimi ve projelendirme i şleminden önce sistemin kurulaca ğı mahalde ciddi bir teknik etüt yapılarak mahal ko şullarının uygunlu ğu, baca özellikleri, havalandırma ko şulları, mevcut ısıtma cihazlarının ekonomikli ği tespit edilmelidir. Konusunda deneyimli uzman teknik elemanlar tarafından yapılacak teknik etüde göre hazırlanacak proje ile emniyetli, konforlu ve ekonomik bir sistem kurulması sa ğlanacaktır. b- Isıtma sistemleri için en uygun olan cihazlar seçilmelidir. Eski tip ve gerekti ğinden daha büyük seçilmi ş kazanlar, gereksiz enerji kaybına neden olur. Kazan veya kat kaloriferleri de ği şimi yapılırken, cihaz kapasiteleri yeni tespit edilen ısı ihtiyacına göre seçilmeli, i şletme kayıpları azaltılmalıdır. c- Isıl verimleri yüksek olan cihazlar tercih edilmelidir. Yeni cihaz seçimi yapılırken sistemde en yüksek ısıl verimi verecek kazan veya kat kaloriferleri seçilmelidir. Yüksek kazan suyu ve baca çıkı ş sıcaklıklarına sahip, eski teknolojiye göre üretilen kazanlar yerine, yo ğu şma olu şmayacak de ğerlerde düşük kazan suyu ve bacak sıcaklıklarıda çalı şabilen sistemler tercih edilmelidir. d- Bina ısı kayıpları iyi bir yalıtımla azaltılmalı, özgül ve ısı kayıpları düşürülmelidir. Bina veya konutun ısı izolasyonu uygun hale getirilerek, gereksiz ısı kayıplarının azaltılması amacıyla gerekli önlemler alınmalıdır. Binanın veya konutun ısı kayıpları DIN 4701' e uygun olmalıdır. e- Baca kayıplarının azaltılmalıdır. Baca kesit hesapları DIN 4705 Kısım I' e göre, projelendirme DIN 18160' e göre yapılarak bacalar uygun kesite daraltılmalı ve izole edilmelidir. Eski kazan sistemleride baca ve kazan kayıpları oldukça yüksek, kazanın i şletme verimi oldukça dü şüktür. Do ğalgaza uygun yeni ısıtma sistemlerinde ise, daha dü şük yanma havasına ihtiyaç duyulmakta ve daha yüksek CO 2 de ğerlerine daha dü şük atık gaz çıkı ş sıcaklıklarına ula şılabilmektedir. Bunun neticesinde de baca kayıpları azaltılmakta, ısıl verimlilik artmaktadır. Ayrıca, yanma havasının optimum düzeyde tutulması sonucunda bacagazı debisi dü şmekte ve baca gazlarının yo ğu şma noktası yükselmektedir. f) Havalandırma kayıpları asgariye indirilmelidir. g) Sistemi i şletmeye almadan önce, cihazların yanma ayarları kontrol edilmeli ve baca gazı analizleri yapılmalıdır. h) Yakıt ekonomisi sa ğlayan otomatik kontrol sistemleri kullanılmalıdır. Yanma verimini ve sistemin sayesinde, daha az yakıtla aynı ısı üretilebilmektedir. Otomatik kontrol sistemlerine yapılan ilave ödeme, i şletme maliyetlerinin azaltılmasıyla sa ğlanan tasarrufa kısa süre içerisinde kendini amorti edebilmektedir. Enerji Tasarrufu, Konfor ve Kontrol Sistemleri Do ğalgazlı ısıtma sistemlerinde kullanılan ve yakıt tasarrufu i şletme kolaylı ğı ile konfor sa ğlayan otomatik kontrol elemanları a şa ğıda verilmi ştir. Termostatik Radyatör Vanaları Radyatör grupları üzerine monte edilen termostatik vanaların düz ve kö şe tipleri vardır. Termostatik vana, üzerindeki hassas termostat grubu ile ortam sıcaklı ğındaki de ği şiklikleri algılayarak, istenilen oda sıcaklı ğını temin edecek miktarda suyun radyatörden geçmesini sa ğlar. Termostatik vanalar sayesinde, bina ve konut içerisindeki mahaller gerekti ği kadar ısıtıldı ğından % 10 - % 20 arasında yakıt tasarrufu sa ğlanabilmektedir. 5-30 0 C arasında ayarlanabilen termostatik vanalar aynı zamanda sistemi donmaya kar şı korur. 2.2. Oda Termostatları Mahallin arzu edilen sabit bir sıcaklık de ğerinde tutulmasını temin eden bir otomatik kontrol elemanıdır. Sıcaklı ğın kontrol edilmesi istenilen mahale morte edilir ve cihaza bir kablo ile irtibatlandırılır. 5 ile 3 0 C arasında ayarlanabilen 24 ve 220 volt devrelere takılabilen ısıtma, so ğutma ve ısıtma-so ğutma amaçlı muhtelif tipleri mevcuttur. Isıtma, so ğutma ve ısıtma-so ğutma amaçlı çalı şan cihazlarla birlikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Do ğalgazlı kat kaloriferleri ile ısıtılan apartman dairelerinde, tek katlı, dubleks ve tripleks konutlarda kullanımı her geçen gün daha da yaygınla şmaktadır. Sıcaklık kontrolü cihaz yanına gitmeden mahalden yapılabildi ğinden kullanıcıya büyük bir i şletme kolaylı ğı sa ğlayarak, konforlu ısınmayı temin eder ve yakıttan tasarruf sa ğlar. Zaman Saatler (Timer) Isıtma sistemlerinin istenilen zaman aralıklarda otomatik olarak çalı şmasını veya durmasını sa ğlayan bir konfor kontrol elemanıdır. Zaman saatleri, do ğalgazla çalı şan kat kaloriferleri, kazan ve brülör kontrol panoları üzerine takılarak cihazların de ği şik zaman aralıklarında devreye girip çıkmasını sa ğlar. Rezervli, rezervsiz, elektronik ve mekanik çok de ği şik tip ve modelleri de mevcuttur. Mekanik modellerde günün 24 saatinde 15 dakika aralıklarla, elektronik modellerde ise, 7 çalı ştırma, 7 durdurma olmak üzere haftalık ve günlük toplam 14 program yapılabilmektedir. Programlama saati Isıtma, so ğutma ve havalandırma sistemlerinde sıcaklık kontrolü için kullanılır. Oda termostadı ve zaman saati fonksiyonlarını bünyesinde toplayan bir otomatik kontrol elemanıdır. Haftalık ve haftanın yedi günü için ayrı ayrı program yapma imkanı sa ğlar. Ayrıca dü ştü ğünde ısıtma sistemini otomatik olarak çalı ştırarak, tesisatı donmaya kar şı korur. Likit kristalli dijital ekranlı, pille çalı şan modelleri vardır. 3-29 C arasında sıcaklık ayar ve kontrol olana ğı sa ğlar. Programlama saatiyle, haftalık ve haftanın her günü için ayrı program dı şında cihazın kullanılması gerekti ğinde günlük özel bir program da uygulanabilir. Isıtma sistemlerinde program saati kullanılması durumunda yakıttan % 10-15 tasarruf sa ğlanabilmektedir. 5.8.TÜRK İYE’DE DO ĞALGAZ UYGULAMALARININ GEL İŞİM İ VE KURUMLA ŞMA ÖNERİLER İ Bu bildiride, Türkiye’de do ğalgaz sektörünün geli şimi özlü bir biçimde de ğerlendirilmekte, mevcut durumun bir çözümlemesi yapılmakta, ya şanan olumsuzluklar tesbit edilmekte ve bu olumsuzlukları a şarak sektörün sa ğlıklı bir geli şimine olanak verecek i şleyi ş ve örgütlenme için öneriler yer almaktadır. TÜRK İYE’DE DO ĞALGAZ SEKTÖRÜNÜN GEL İŞİM İ VE MEVCUT DURUMU Ülkemizde do ğalgazla ilgili çalı şmaların geçmi şi incelendi ğinde, konuyla ilgili ilk çalı şmaların, 1983 yılında BOTA Ş Genel Müdürlü ğü’nce yapılan “Do ğalgaz Talep ve Temin” konulu tartı şma oldu ğunu görmekteyiz. Bu çalı şmayı, Eylül 1984’de Sovyetler Birli ği ile do ğalgaz alımını öngören çerçeve anla şmasının imzalanması, 1986’ da ise BOTA Ş’ la Sovyet Soyuz Eksport Kurulu şu’nun 25 yıllık süreli, 1990’lı y ıllar içinde yılda 5-6 milyar m 3 ’e ula şması öngörülen do ğalgaz ithalatını konu alan ticari anla şmanın imzalanması izlemi ştir. Do ğalgaz teminine yönelik bu ilk giri şimi, ithalatın fiilen yapılabilmesini temin amacıyla, Bulgaristan sınırında Malkoçlar’dan ba şlayarak Hamitabat-Ambarlı güzergahını izleyen, Marmara Denizi’ni önce Ambarlı-Pendik arasında geçen, daha sonra Pendik- İzmit üzerinden Muallim mevkiine ula şan, İzmit Körfezi’ni Muallim-Hersek ba ğlantısıyla geçip, Gemlik-Bursa, Bozüyük-Eski şehir üzerinden Ankara’ya varan 842 km’lik boru hattının in şaası izlemi ştir. 1988 yılı sonbaharı itibariyle, do ğalgaz, güzergah üstünde bulunan yerle şim birimlerinin potansiyel kullanımına hazır hale getirilmi ştir. Bu ana hattın in şaasıyla birlikte, 1988 yılında Ankara’da EGO Genel Müdürlü ğü’nce, İstanbul’da İGDA Ş Genel Müdürlü ğü’nce, bu kentlerin kent içi do ğalgaz şebekelerinin yapımı amacıyla uluslar arası ihalelere çıkılmı ştır. Kredili olarak çıkılan bu ihalelerin de ğerlendirilmesi sounucunda, Ankara’da danı şman firma olarak British Gas, müteahhit firma olarak da İngiliz AMEC firması ile Türk Kutluta ş ortak giri şimi, İstanbul’da ise danı şman firma olarak Fransız Sofregas firması, müteahhit olarak da Fransız SAE firması ile Türk Alarko Ortak Girişimi görevlendirilmi ştir. Türkiye’de kentsel düzeyde do ğalgaz kullanımını amaçlayan bu kentsel dönü şüm projesi yapım sürecinde büyük farklılıklar göstermi ştir. Ankara projesi esas olarak mevcut havagazı şebekesinin rehabilitasyonu ve takviyesini esas almı ştır. İstanbul’da ise mevcut havagazı şebekesinin “rantabl olmadı ğı” gerekçesiyle islahından vazgeçilmi ş ve tamamen yeni bir da ğıtım şebekesi in şaası esas alınmı ştır. İki proje arasında di ğer önemli bir fark ise Ankara’da gazın da ğıtımının sektörler itibarı ile yapılması, şebeke yapımı biten mahallelere gaz verilmesi sonucu,yapım çalı şmalarına ba şlanmasından kısa bir süre sonra da do ğalgaz kullanılmaya ba şlanmı şken, İstanbul’da semtlere gaz verilebilmesi için bütün şebekenin yapımının bitmesi beklenmi ştir. İki proje arasında di ğer bir temel farklılık da Ankara Projesi’nde İngiliz standart ve uygulama kurallarının, İstanbul Projesi’nde ise Fransız standart ve uygulama kurallarının esas alınması olmu ştur. Tablo-5.1. Türkiye’de do ğalgaz kullanan konut sayısı ve hedeflenen rakamlar Kent Mevcut Kullanıcı Sayısı Süren ve Planlanan Çalı şmalarla Do ğalgaz Kullanacak Konut Sayısı Ankara 170.000 50.000+150.000 İstanbul 305.000 500.000+700.000 Bursa 39.000 81.000 İzmit - 60.000 Eski şehir - 60.000 Toplam 514.000 751.000+850.000 Ankara ve İstanbul kentsel dönü şüm projelerini, Bursa kentsel dönü şüm projesi izlenmi ştir. BOTA Ş’ca çıkılan ihaleyi, İtalyan Bonatti-Alarko Ortak Giri şim kazanmı ş, yapım sürecinde, İtalgaz danı şman, Bonaati kreditör, Alarko mühendislik hizmetleri ve malzeme temini, Akfen ise yapımcı müteahhit olarak faaliyet göstermi ştir. Ankara ve İstanbul’da, yukarıda sözü edilen ihaleler kapsamındaki i şler sonuçlandırıldıktan sonra, EGO ve İGDA Ş do ğalgaz şebekelerinin yaygınla ştırma çalı şmalarını kendi özkaynaklarıyla sürdürmü şlerdir. Bugün, Ankara’da 170.000. konutta do ğalgaz kullanılmaktadır. EGO’nun özkaynaklarıyla finanse etti ği bir yatırımla, yeni hat ve servis hatları yapımı öngörülmekte ve 50.000 konuta daha do ğalgazın ula ştırılması amaçlanmaktadır. Ankara’da ihalesi birkaç yıl önce sonuçlandırılmasına kar şın, finansman problemleri nedeniyle ba şlanamayan 113 milyon dolar tutarlı projeye, 1996 yılında ba şlanılmı ştır. Atilla Do ğan firması, bu proje için Kanada’dan kredi temin etmi ştir ve gerekli malzeme Kanada’dan temin çalı şmaları sürmektedir. Bu projeyle 150.000. konuta daha do ğalgazın ula ştırılması öngörülmektedir. İstanbul’da hâlâ gaz kullanan 305.000 aboneye, sözle şme yapmı ş olan ve halen gaz bekleyen 245.000 abone eklenecektir. Mevcut şebeke ve bu şebekenin geni şletilmesi ile 800.000 aboneye ula şması hedeflenmektedir. İGDA Ş, yeni yapaca ğı fizibilite çalı şmaları ile 700.000 yeni aboneye daha gazı götürmeyi öngören yatırım çalı şmalarını da planlamaktadır. Bursa’da halen 39.000 konutta gaz kullanılmakta, 62.000 aboneye daha gazı ba ğlanacak çalı şmalar sürmektedir. Yapım çalı şmaları süren mevcut proje kapsamında toplam 120.000 konuta daha gaz verilmesi planlanmaktadır. Tablo-1 Kullanım Alanı Toplam Tüketim İçindeki Payı Elektrik enerjisi üretim için termik santrallerde Gübre sanayinde Sanayi kurulu şlarında enerji kayna ğı olarak Ankara’da konut ve ticari sektörde İstanbul’da konut ve ticari sektörde Bursa’da konut ve ticari sektörde % 52.9 % 11.7 % 19.9 % 7.8 % 6.9 % 0.8 Eski şehir’de, BOTA Ş’ın özkaynaklarıyla finanse etti ği 11.5 milyon dolar tutarlı yatırımla, müteahhit Epsilon firması eliyle iki yıl içinde 60.000 konuta do ğalgaz ula ştırmayı hedefleyen çalı şma ba şlamı ştır. İzmit’te ise bir belediye kurulu şu olan İZGAZ, Yap-İşlet-Devret sistemiyle, Fransız SAE-Sofregas Ortak Giri şimi 120 milyon dolar tutarla İzmit’in gaz da ğıtım şebekesi yapımı ve konutların do ğalgaz dönü şümü i şini vermi ştir. Bu çalı şmayla 60.000 konut do ğalgazon ula ştırılması öngörülmektedir. Bugün, Türkiye’de do ğalgaz kullanan konut sayısı ve hedeflenen rakamlar Tablo-1’ de verilmi ştir. Ku şkusuz, do ğalgaz yalnızca konutlarda kullanılmamaktadır. Do ğalgaz halen TEK Trakya Kombine Çevrim Santrali’nde, Ambarlı Termik Santrali’nde elektrik enerjisi üretimi amacıyla kullanılmakta, gübre tesislerinde gübre üretim girdisi olarak de ğerlendirilmektedir. Bundan da öte do ğalgaz iletim hattı boyunca yer alan yüzlerce fabrikada, ısı ve enerji kayna ğı olarak kullanılmaktadır. Do ğalgazın sektörel kullanım önceliklerine bakıldı ğında, 1994 yılında, do ğalgaz tüketiminin yarısından fazlasının elektrik enerjisi üretiminde gerçekle şti ğini görmekteyiz. Halen Türkiye’de do ğalgazın ithali, iletimi, da ğıtım ve satı şından BOTA Ş sorumludur. Ankara ve İstanbul’da ise kentsel da ğıtım ve dönü şüm projeleri birer belediye kurulu şu olan EGO ve İGDA Ş tarafından yürütülmektedir. Bursa’da gerek devam eden yatırım çalı şmaları, gerekse mevcut şebekenin i şletmesi ve gaz satı şı BOTA Ş tarafından gerçekle ştirilmektedir. Yürürlükte olan ve 2.2.1990 tarihli Resmi Gazete’de yayınlanan 397 sayılı KHK’ye göre; bundan böyle kentsel do ğalgaz yatırımları sadece BOTA Ş tarafından gerçekle ştirilecek ve kurulacak sistemlerin i şletme, BOTA Ş ,belediye, özel ve tüzel ki şilerin ortak olaca ğı şirketlerce yapılacaktır. Ancak, KHK’nin öngördü ğü ve ortakların hisse payları Bakanlar Kurulu’nca onaylanacak olan kentsel doğalgaz şirketlerinden, bugüne de ğin yalnızca İzmit’te İZGAZ kurulmu ştur. İZGAZ tipik bir belediye şirketi olup, BOTA Ş’ ın ortaklı ğı mevcut değildir. Bu durum kar şısında, Bursa ve Eski şehir Kentsel Da ğıtım ve Dönü şüm Projeleri BOTA Ş Genel Müdürlü ğü eliyle gerçekle ştirilmektedir. Do ğalgaz sektörünün geli şimi ku şkusuz yukarıda anlatılan süreçle sınırlı de ğildir. Do ğalgaz temininde kaynak çe şitlenmesi amacıyla, Cezayir’den sıvı olarak tankerle ithal edilen doğalgazı tekrar gaz haline dönü ştürülüp, mevcut da ğıtım şebekesine iletmek üzere kurulan Marmara Ere ğlisi Sıvı Gez Terminali devreye girmi ştir. Marmara Ere ğlisi LNG santrali için Cezayir’ den ithal edilen gaz miktarının 4 milyar m 3 /yıl’a çıkarılması için Cezayir’le görü şmeler sürmektedir. Öte yandan, Cezayir’in yanısıra, Katar, Nijerya, Umman, Abudabi, Avustralya’dan sıvı doğalgaz ithali için görü şmeler sürmektedir. Nitekim Avustralya’dan 225 milyon m3 do ğalgaz temin ba ğlantısı yapılmı ştır. Mevcut boru hattının İzmit-Köseköy-Düzce üzerinden Karadeniz Ere ğlisi’ne uzatılmasını öngören 20 milyar tutarlı çalı şması, müteahhit Atilla Do ğan firmasınca sonuçlandırılmak üzeredir. Mevcut hattın Bursa-Karacabey üzerinden Çan’a uzatacak 7 milyon dolar tutarlı hattın yapım çalı şmaları ise STFA-Enerkom firmasınca sürdürülmektedir. Bursa-Çan hattının Karacabey ‘den İzmir’e ve Alia ğa’ya, Ankara’dan Kayseri ve konya ba ğlantılarını da içerecek biçimde Adana’ya uzatılmasını öngören projelerin mühendislik çalı şmaları sonuçlandırılmı ş, ihale evrakı hazırlanmı ştır. Öte yandan Marmara’da do ğalgazla çalı şacak her bir 500 MW kapasiteli iki enerji santralinin yapım çalı şmaları sürmektedir. TEA Ş Genel Müdürlü ğü ise Mudanya’da 1700 MW kapasiteli ve do ğalgaza dayalı bir santralin yapımı için çıktı ğı uluslar arası ihalede, teklifleri de ğerlendirmektedir. Ankara’ da ise 1000 MW kapasiteli ve do ğalgaza dayalı bir santralin, yerli yabancı ortaklı özel bir kurulu ş eliyle, yapımı planlanmaktadır. Bursa’da Sönmez Koç gruplarınca 180 MW kapasiteli bir tesisin yapımı için ihaleye çıkılmı ştır. İstanbul ve Esenyurt’da Do ğa Enerji Şirketi 180 MW kapasiteli bir tesisin yapım çalı şmalarını sürdürmektedir. Ayrıca çok sayıda sanayi kurulu şu da do ğalgazı kullanan birle şik ısı enerji üretimi tesisleri kurmaya yönelmektedir. Do ğalgaza dayalı bu yatırımları, bundan böyle do ğalgaz tüketiminde önceli ğin elektrik enerjisi üretimine verilece ği izlenimini vermektedir. Planlanan ve süren bu yatırımlar, do ğalgaz arzının çok ivedi olarak artırılması ve çe şitlendirilmesi gere ğinin altını çizmektedir. 2000 yılında 19.9 milyar m 3 , 2010 yılında 30.6 miyar m 3 olan do ğalgaz talep tahminleri, do ğalgaz ithalatının arttırılmasının zorunlu oldu ğunu ortaya koymaktadır. Rusya’ dan yapılan ithalatın kademeli olarak 8 milyar ve 10.5 milyar m 3 arttırılmasını öngören anla şmaların yürürlü ğe girme sürecinin hızlandırılması gerekmektedir. İran’dan ve Türk Cumhuriyetlerinden tesis edilecek boru hatlarıyla gaz teminine yönelik çalı şmaları kapsamlı mühendislik etüdleri gerektirmektedir. Boru hatlarının yapımı ise yüksek tutarlı finansman kaynaklarının teminine ba ğlıdır. Bu çalı şmaların yakın vadede sonuçlandırılaca ğını düşünmek pek gerçekçi olmayacaktır. Do ğalgaz ve Türkiye’de uygulamaları hakkındaki bu genel bilgilerin sonunda “Do ğalgazın bugünkü geldi ği noktada Türkiye’nin gündeminde önemli bir yer tuttu ğunu söyleme” yanlı ş olmayacaktır kanısındayız. Bizce 1983 yılından beri Türkiye gündeminde olan do ğalgazın kendi gündemini belirleyen cümle ise “Türkiye’nin tüm kamu ve özel kurum-kurulu şları açısından do ğalgaza hazırlıksız yakalandı ğıdır”. Türkiye, do ğalgaza hazırlıksız yakalanmı ştır ve hala hazırlı ğını tamamlayamamı ştır diyoruz. Çünkü Türkiye’de halen do ğalgazdan tek başına sorumlu bir kurulu ş mevcut de ğildir. BOTA Ş, kendi misyonunu do ğalgazın ithalatından, iletiminden, satı şından sorumlu kurulu ş olarak tariflendirmektedir. 350 ve 397 sayılı KHK’ler, kentsel da ğıtım projelerinde, EGO ve İGDA Ş’ı veri kabul etmekte, di ğer illerde ise yerey da ğıtım şirketlerinin kurulmasını öngörmektedir. Do ğalgazın mevcut durumda ithalat; da ğıtım ve satı şından BOTA Ş yetkili görülmekte ise de Ankara ve İstanbul’da projelendirme, da ğıtım ve satı ştan EGO ve İGDA Ş sorumlu bulunmaktadır. Bu kurulu şlar projelerini gerçekle ştirmek için kendi standartlarını ve şartnamelerini uygulamaya koymu şlardır. Ankara’da do ğalgaz dönü şüm i şi yapan firmalar veya mühendisler EGO şartname, yönetmelik ve esaslarına göre; İstanbul’da ya şayanlar İGDA Ş şartname ve yönetmeliklerine; Bursa’da BOTA Ş şartname ve yönetmeliklerine; İstanbul dı şında sanayi dönü şümü yapanlar BOTA Ş esaslarına göre; İstanbul’da sanayi dönü şümü yapanlar İGDA Ş esaslarına ve böyle devam etti ği müddetçe yarın İzmit’tekiler ba şka yönetmelik ve esaslarına göre proje yapacak, tesisatlar farklı yönetmelik, esas ve standartlarına göre istenecektir. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlı ğı’nın hazırlık çalı şmalarını büyük aralıklarla yıllardır sürdürdü ğü ve ulusal düzeyde geçerli olmasını öngördü ğü Do ğalgaz İç Tesisat Yönetmeli ği hazır oldu ğu halde bir türlü yayınlanmamaktadır. 22 Mayıs 1991’de Sanayi ve Ticaret Bakanlı ğı’nca Resmi Gazete’de yayımlatılmı ş olan Do ğalgaz Bina İç Tesisatı Projelendirme ve Uygulama Kuralları ba şlıklı TS 7363 resmi zorunluluk haline getirilmi ş ise de de ği şik kentlerdeki uygulamalar bu standart ile çeli şti ği ve standart mevcut biçimiyle bir dizi eksiklik içerdi ği için, çok kez uygulanamamaktadır. Tüketicilerin do ğalgaz konusunda bilgilendirilmesine yönelik çalı şmalar, yerel gaz kurulu şlarının yaptı ğı çalı şmaları ile TMMOB’ne ba ğlı Odalarca düzenlenen toplantılar ve ço ğu halka ücretsiz olarak da ğıtılan bro şür ve “Tüketicinin Korunması ve Bilgilendirilmesine” yönelik düzenlenen panel vb. etkinliklerle sınırlı kalmı ştır. Türkiye’de mevcut parçalı yapıyı veri kabul edersek, bu durumda mevcut kurumlar arasında e şgüdümü sa ğlayacak bir üst örgütlenme, örne ği Türkiye Do ğalgaz Enstitüsü veya Do ğalgaz Sürekli Komitesi gibi bir yapılanma mutlaka sa ğlanmalıdır. Bu üst örgütlenme, mutlaka özerk ve federatif bir yapıda olmalıdır. Bu örgütlenmenin Genel Kurulunda BOTA Ş, TSE, Yerel Gaz Kurulu şları, TMMOB ve ilgili Odaları ile do ğalgazın kullanıldı ğı ve yakında kullanaca ğı kentlerin Sanayi Odaları, Ticaret Odaları ile üniversitelerin ilgili bölümleri temsil edilmelidir. Genel Kurulca seçilecek ve içinde BOTA Ş, EGO, İGDA Ş, İZGAZ vb. yerel gaz kurulu şları, TSE, TMMOB ve özel sektörün mesleki kurulu şların, mutlaka temsil edilecekleri bir yönetim kurulu, dönem içinde çalı şmalarını sürdürmelidir. Bu kurulu şun ba ğımsız sekreteryası ve gelir kaynakları olmalıdır. Bir yandan böylesi bir örgütlenmenin olu şturulması için çaba harcanırken di ğer yandan mevcut uygulamalar arasında da e şgüdüm sa ğlamaya gayret gösterilmelidir. Bu amaca yönelik olarak; önerilerimiz a şa ğıda verilmi ştir. 5.9.ÖNER İLER 1- Ulusal düzeyde geçerli olacak “Do ğalgaz İç Tesisat Yönetmeli ği” yayımlanarak yürürlü ğe konulmalıdır. 2- Ulusal düzeyde kurulması öngörülen “Türkiye Do ğalgaz Enstitüsü” veya “Do ğalgaz Sürekli Komitesi” türü örgütlenmenin gerçekle ştirilmesinin ön adımı olarak, bu mantık ve yapıdaki alt örgütlenmeler bugünden ilgili gaz kurulu şlarının öncülü ğünde olu şturulmalıdır. 3- Do ğalgazla ilgili kurumlar, çalı şmalarında şeffafla şmalı, bilgilerin genelle ştirilmesi, herkesçe eri şilebilir ve kullanılabilir olması sa ğlanmalıdır. 4- Mevcut yasalara göre “Mühendislerin mühendislik faaliyetleri ile ilgili sorumlu tek kurulu ş TMMOB’ dir.” Mühendisler ve mimarlar mesleklerini icra edebilmek için bran şlarına göre ilgili mühendislik odalarına kaydolmak zorundadır. Mühendis ve mimarların mesleklerini ifa etmek için olu şturdukları mühendislik ve mimarlık büro ve şirketler de ilgili mühendis mimar odasına kayıtlı olmak zorundadır. Hal böyleyken, son örne ği ETKB’ nin İç Tesisat Yönetmeli ği tartı şmalarında gözlenen; mühendis odalarına ve onların üst örgütü TMMOB’u dı şlayan ve yasal zorunluluk olan mühendislerin ilgili mühendis odasına kaydolması yerine, do ğalgaz alanında faaliyet gösterebilmek için ilgili Bakanlık ve gaz kurulu şlarından yetki belgesi almaları gerekti ğini savunan yanlı ş anlayı şlar terkedilmelidir. Mühendislerin bu kurulu şlara kar şı yükümlülükleri; faaliyetlerini bildirim, projelerini onaylatmak şeklinde olmalıdır. Gaz tesisatı i şlerinde, Mimarlık ve Mühendislik Hizmetleri Şartnamesinde de belirtildi ği gibi hizmetin makine mühendislerince gerçekle ştirilmesi gere ği kabul edilmelidir. 5. Proje denetimine yönelik olarak BOTA Ş ve Yerel Gaz Kurulu şları ile TMMOB Makine Mühendisleri Odası arasında protokol yapılmalıdır. Böylece, projelerin Odaya kayıtlı büro şirketler ile bu şirketlerde çalı şan, kanunen proje yapma yetkisine sahip mühendislerce yapılıp yapılmadı ğı hususu, Makine Mühendisleri Odasınca denetlenebilmelidir. 6. BOTA Ş ve İGDA Ş tarafından hazırlanmı ş olan “Endüstriyel Tesislerde Do ğalgaza Geçi ş” konulu el kitapları, ilgili kurulu şların katılımıyla zenginle ştirilmeli ve birer referans metin haline getirilmelidir. 7. Üniversitelerin do ğalgaza daha yo ğun ilgi göstermeleri sa ğlanmalıdır. Üniversitelerin Petrol Mühendisli ği bölümlerinin adını Petrol ve Do ğalgaz Mühendisli ği olarak de ği ştirmeleri yerine Gaz Mühendisli ği ve Tesisat Mühendisli ğini, bir alt disiplin olarak e ğitim programlarına almaları sa ğlanmalıdır. 8. EGO ve İGDA Ş’ ın do ğalgaz tesisatçısı yeti ştirmek için açmı ş oldu ğu kursların benzerleri di ğer gaz kurulu şlarında da açılmalıdır. Bir adım atmalı, ba şlangıçta pilot bölümler halinde de olsa, öncelikle do ğalgazın kullanıldı ğı kentlerdeki endüstri meslek liselerinde do ğalgaz tesisatçılı ğı bölümü açılmalıdır. Uluda ğ Üniversitesi Do ğalgaz Meslek Yüksek Okulu olumlu bir örnektir, bu örnekler daha da yaygınla ştırılmalıdır. 9. Yürürlükte olan 397 sayılı KHK mevcut biçimiyle yetersiz ve i şlevsizdir. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlı ğı’nca hazırlanan ve “özelle ştirme” gerekçesiyle do ğalgaz satı şında BOTA Ş önceli ğini kaldırmayı öngören, yasa tasarısı ile ilgili kesimlerin bilgisine sunulmalı, tartı şmasına açılmalıdır. Yapılması gereken, 397 sayılı KHK’nin yerel do ğalgaz da ğıtım şirketlerinin kurulu şlarının usul ve esaslarını ortaya koyan, Ulusal Gaz Enstitüsü’nün kurulu ş ve görev alanlarını da belirleyen zenginle ştirilmi ş bir içerikle yenilmesinin sa ğlanmasıdır. 10. İthal edilen ve dı şa ba ğımlı bir enerji kayna ğı olan do ğalgazın sektörel kullanım öncelikleri tartı şmaya açılmalıdır. “Çevre kirlili ğini azaltma” misyonu da olan do ğalgazın kentsel düzeyde kullanımına yönelik çalı şmalara a ğırlık verilmelidir. Çok sayıda uluslar arası firmanın do ğalgaza dayalı enerji santralleri kurma giri şimleri anlamlıdır. Bu anlamda da ulusal düzeyde tartı şmalar yapacak, stratejiyi belirleyecek Do ğalgaz Enstitüsü’nün ve bu Enstitünün alt kollarının bir an önce çalı şmaya ba şlaması zorunludur. 11. Do ğalgazla ilgili uluslar arası yapım ihalelerinde temel alınması gereken anlayı ş, “Kreditör ülkenin malzeme ve uygulama standartları” de ğil, Türkiye’ye gerekli ve uygun olan malzeme ve uygulama standartları olmalıdır. 12. Aynı şekilde, kentsel dönü şüm ihalelerinde, müteahhit firmanın sorumlulu ğu, do ğalgaz da ğıtım şebekesinin yapımıyla sınırlı olmalı, bina iç tesisatlarının yapımı ve cihaz temini yurt içinden yerli kurulu şlar eliyle kar şılanmalıdır. 13. Çıkılan ve çıkılacak bütün ulusal ve uluslar arası ihalelerde, ihtiyaç duyulan malzemelerden, yurt içinde imal edilen ve ulusal-uluslar arası standartlara uygun olan ürünlerin yurt içinden kar şılanması esas olmalıdır. 14. Tüketicinin bilinçlendirilmesine ve korunmasına yönelik çalı şmalar, panel, seminer, yayın danı şma büroları tesisi vb. yaygınla ştırılmalı, uygulamada güvenliğin sa ğlanması esas olmalıdır. Enerji tasarrufu sa ğlayacak yöntemler hakkında tüketiciler bilgilendirilmelidir. 15. Do ğalgaz sektöründe sigorta uygulamaları yaygınla ştırılmalıdır. 6. JEOTERMAL ENERJ İ Jeotermal enerji do ğal bir enerji türüdür. Yenilenebilen bu enerjinin olu şumunda kullanılan ısı kayna ğı yer kabu ğunun derinliklerindeki ma ğmadır. Yer yuvarla ğının iç kısmına do ğru yerin sıcaklı ğı artar. Yakla şık 1 0 C lik sıcaklık artı şı için dü şey olarak yerkabu ğu içinde inilmesi gereken derinli ğin m olarak derinli ğine jeotermi derecesi denir. Jeotermi derecesi için genellikle 30-35 m’lik iç sıcaklık basamakları esas alınır. Yer kabu ğunun derinliklerinde bulunan ısı enerjisi yüklü ya ğmur sularının sondajla yeryüzüne çıkarılarak insanlara yararlı bir duruma getirilmesine jeotermal enerji elde etmek denir. Yerkabu ğunda olu şan sıcaklı ğın ba şlıca iki kayna ğı vardır. Birincisi yer kabu ğu içine girmi ş bulunan ve yer yüzüne do ğru yükselen magma ile birlikte ta şınıp yayılan sıcaklıktır. İkincisi ise, yer sıcaklı ğı ya da jeotermi denilen ve kabuk içinde derinlere do ğru inildikçe artan, yerin kendi sıcaklı ğıdır. Bunun de ğeri ise 1100-1200 0 C yi bulur. Ku şkusuz yerin merkezine kadar bu sıcaklık de ğeri daha da yükselir. Yeryüzünden yakla şık 6370 km’ lik bir derinlik gösteren iç çekirdekte bu de ğerin 3000-5000 0 C’ ye ula ştı ğı tahmin edilmektedir. Bu açıklamalardan da anla şılıyor ki jeotermal enerjinin orijini jeotermi ve magmadan gelen sıcaklıktır. Yer kabu ğu içinde magmatik faaliyet son buldu ğu zaman magma giderek so ğur. So ğuma binlerce yıl devam eder ve yava ş yava ş meydana gelir. So ğuma sırasında bazı gazlarla birlikte, do ğal buharda olu şur. Gazlar ve buhar yer kabu ğu içinde kırık hatları veya volkanik bölgelerin derinliklerindeki çatlak ve yarıklardan geçerek yüzeye, sıcak kaynak suları gayzerler ve do ğal buhar şeklinde ula şır. Do ğal buharın elektrik enerjisi üretiminde, di ğer sıcak suların ise ısıtma i şlerinde ekonomik olarak kullanılmaları mümkün olmu ştur. Do ğal buhar ve di ğer sıcak suların yani termal kaynakların kökeni büyük ölçüde yüzeyden yer altına sızan sulardır. Az bir kısmı ise jüvenil sular (magnetik) olabilir. Bu grup sular genellikle volkanizma hareketleri sırasında magmadan ayrı şan gazların yo ğu şması sonucu olu şan sıcak su buhar karı şımı ve buhar şeklinde (do ğal buhar) sulardır. Bu enerji direkt olarak yerin kendi ısısından elde edilibilir. Jeotermal kelimesi yer anlamına gelen “jeo” ve ısı anlamına gelen “termal” kelimelerinin birle şiminden olu şmu ştur. Bu enerji yer kabu ğunun kilometrelerce derili ğindeki erimi ş kayalardan olu şan mağmanın ısısından olu şur. Magmadan yükselen ısı ile, jeotermal rezervuarlar olarak bilinen yer altı su havuzları ısınır. Hatta bazen su kaynayarak buhar olu şturabilir. Bunlar yeryüzüne çıkacak bir yer buldu ğunda su veya kaynar bir şekilde gayzerlerden dı şarıya çıkarlar. Bunlar kaplıcalar olarak bilinirler. Yüzyıllardır insanlar bu suları banyo yapma veya mutfaklarında kullanırlar. Ancak bugünkü teknoloji ile artık bunların kendili ğinden yeryüzüne çıkmalarını beklemek yerine jeotermal rezervuarların oldukları yerlere sondaj yaparak enerji açı ğa çıkarılabilmektedir. Jeotermal enerji ülkemiz için önemli bir yenilenebilir kaynaktır. Türkiye jeotermal potansiyel açısından dünyanın yedinci ülkesidir, muhtemel jeotermal potansiyelin kullanımının getirebilece ği ekonomik kazanım 9 milyar$/yıl’dır. Yüzey sıcaklı ğı 40 0 C nin üzerinde 140 jeotermal saha mevcuttur. Ancak, bunlardan sadece dört tanesi elektrik üretimine uygundur. Bu sahalardan Denizli- Sarayköy’de 20.4 MW kurulu elektrik gücünde bir santral mevcuttur. Di ğer üç sahada da elektrik santralları kurulmalıdır. Ayrıca, bu sahalarda elektrik üretimine entegre olarak, merkezi ısıtma vb. jeotermal uygulamalar gerçekle ştirilmelidir. Geri kalan sahaların ısıtma amaçlı olarak ve dü şük sıcaklıkta ısı enerjisi gerektiren uygulamalarda de ğerlendirilmesi te şvik edilmelidir. Türkiye’nin teorik jeotermal toplam kapasitesi 31500 MW t dir ve bunun e şde ğeri de 5 milyon konuttur. Ancak, bu muhtemel bir de ğer olup, hedef olarak bir milyon konut öngörülebilir. Jeotermal enerjinin çevre dostu karakterde kullanılması için tüm dünyada yasalarla zorunlu hale getirilmi ş olan reenjeksiyon (akı şkanı yeraltına geri verme) tekni ğinin uygulanması, hel rezervuar parametrelerinin korunması hem de jeotermal suyun çevreye zarar vermemesi için şarttır. Jeotermal kaynakların geli şmi ş teknoloji ile yüksek verimli ve entegre kullanılmalarına yönelik Ar-Ge çalı şmaları artırılmalıdır. Özellikle, jeotermal enerjinin elektrik enerjisine dönü şüm verimini artıran (çift buharla ştırmalı sistemler) ve dü şük sıcaklıktaki jeotermal akı şkanlardan elektrik üretimine imkan sa ğlayan yeni teknolojiler ( İkili Çevrim Teknolojileri) üzerinde durulmalıdır. Bugün dünyada yaygın olarak kullanılan bu teknolojiler ülkemiz santrallarında da mutlaka uygulanmalıdır. Ayrıca, sıcak kuru kaya (hot dry rock) jeotermal olanakları da ara ştırmalıdır. Avantajları :Çok yüksek verimlidir ve direkt olarak elde edilebildi ği için maliyeti dü şük iyi bir güç kayna ğıdır. Dezavantajları : Yeraltından çıkarılan tüketilen kısmın, aynı oranda, kısa süreçte tekrar olu şması mümkün olmamaktadır. Ayrıca bu kaynaklardan elde edilen su genellikle a şındırıcı ve kirlilik yaratıcı minareller de içermektedir. Jeotermal Enerjiden Yararlanma Alanları • Elektrik enerjisi üretimi. • Konutların ısıtılması. • Tarım seralarının ısıtılması. • Yüzme havuzları, kaplıcalar ve hamamlar gibi sıhhi tesislerin ısıtılması. • Kimyasal madde üretimi. • Ka ğıt endüstrisi. • Tekstil endüstrisi. • Hayvancılık şeklindedir. Dünya da insanlı ğın sürekli olarak artan enerji ihtiyacını mümkün oldu ğunca çevreyi kirletmeyen enerji kaynakları (güne ş enerjisi, rüzgar enerjisi, jeotermal enerji gibi) ile kar şılamak için yapılan ara ştırmalar için her geçen gün artmaktadır. Özellikle geli şmekte olan ve enerji imkanları kısıtlı olan ülkelerin bu tür kaynaklardan bir kısmına önem vermesi tabiidir. Endüstrisi hızla geli şen ülkemizin enerji ekonomisi açısından böyle yeni ve temiz enerji kaynaklarına önem vermesi gerekmektedir. Ülkemizde bu alandaki etüd ve ara ştırmaların tam anlamıyla yapılabilmesi için yatırımlara ihtiyaç vardır. 7. H İDROL İK ENERJ İ Hidrolik enerji, Türkiye’nin kullanılabilir en önemli yenilenebilir enerji kayna ğını olu şturmaktadır. Geli şmi ş ülkelerin potansiyellerini büyük ölçüde de ğerlendirmi ş olmalarına kar şı, Türkiye’de i şletmeye açılan tesislerle söz konusu potansiyelin ancak % 29’luk bölümü hizmete sunulmu ş durumdadır. Önümüzdeki 25 yıl içerisinde, bu potansiyelin tamamının kullanılmasını sa ğlayacak projelerin hızlandırılması gereklidir. Özellikle Çoruh, Dicle ve Har şit havzalarındaki önemli enerji üretim kapasitesine sahip hidroelektrik projelere gereken önem verilmelidir. Ayrıca bugün için ekonomik görülmeyen teknik potansiyelin büyük kısmının da ekonomik potansiyel karakteri kazanması ihtimalinin yeniden de ğerlendirilmesi üzerinde durulmalıdır. Bugünkü durumu ile hidroelektrik santrallerin finans sorunu, karar verici mercilerin katılımı ile üst düzeyde çözülmesi gerekli bir sorundur. 2000’ li yıllarda potansiyel bir elektrik enerjisi sıkıntısının gündemde oldu ğu günümüz Türkiye’si için bunun önemi ortadadır. “Yap- İşlet-Devret (BOT)” modeli için hukuksal alt yapı bir an önce olu şturulmalıdır. Bu hukuksal düzenlemelerin yapılması belirli bir süre alaca ğından, kısa dönemde hidrolik enerji üretiminde devlet payının a şa ğıya çekilmesinin zor olaca ğı görülmektedir. Bir enerji darbo ğazına girilmemesi için, devletin yatırım bütçesinden hidroelektrik enerji üretimine ayrılan payların artırılması zorunludur. Büyük güçlü hidroelektrik santral uygulamaları, literatürde klasik yenilenebilir enerji üretimleri arasında yer alırken, küçük hidroelektrik santrallar yoluyla üretilen enerji yeni ve yenilenebilir enerjiler kapsamına sokulmaktadır; ancak ülkemizde bu kaynaktan bugüne kadar yararlanılmamı ştır. Güçleri 10 MW’ ın altında kalan ve ço ğunlukla birkaç MW’ı a şmayan bu tür imkanların de ğerlendirilmesi de önem arz etmektedir. Bütünü ile yerli teknoloji kullanılarak de ğerlendirilebilecek bu tür imkanlar için, organizasyon ve yasal mevzuat düzenlemeleri yapılması gereklidir. Bu santralların, suların de ği şik amaçlı kullanımları ile entegre biçimde kurulmaları sa ğlanmalıdır. Ayrıca, kooperatiflerin bu tür santrallar kurmalarına ve elektri ği üretim ve da ğıtım kurulu şlarına satmalarına imkan tanıyan bir yasay düzenleme de dü şünülmelidir. Avantajları : Hidrolik santraller sayesinde üretilen enerjinin maliyeti dü şüktür ve kirlilik olu şturmaz. Aynı zamanda yüksek verimlidir (% 80). Dezavantajları : Barajlar, çevrelerindeki bölgenin ekolojisini de ği ştirir. Örne ğin, barajlarda toplanan su her zaman için, nehirlerden akan durumda olan suya göre daha so ğuktur ve bu durum bazen balık ölümlerine neden olur. Barajlardan dolayı, nehirlerdeki su seviyesi do ğal ortamından daha a şa ğıda veya yukarıda oldu ğunda nehir çevresindeki bitki geli şimini olumsuz etkiler. Hidrolik Kaynaklar ve Türkiye Türkiye’nin i şletilebilir su gücü, 122,4 milyar kwh kadar hesaplanmaktadır. Bunun şimdilik önemli bir kısmı henüz i şletmeye açılmı ş de ğildir. 1995 yılı itibariyle 36,7 milyar kwh dolayına çıkmı ş olan üretim yoluyla ülkemiz ancak bu potansiyelin % 29,5 ‘ ini de ğerlendirmi ştir. Bu da 275 adet hidroelektrik santralden elde edilmektedir. Henüz su gücünün çok az kısmı de ğerlendirilmi ş olmakla birlikte, bu alanda geçmi ş y ıllara göre önemli geli şmeler vardır. Örne ğin 1960’ da yakla şık 1 milyar kwh olan su gücü elektri ği, 1995 de 36,7 milyar kwh olup, 1960-1995 devresinde yani 35 yılda yakla şık 36 katından fazla bir artı ş göstermi ştir. Türkiye elektrik enerjisi üretimi giderek artmaktadır. 1940 yılı toplam üretimi yakla şık 397 milyon kwh ve 1950 yılı üretimi ise yine yakla şık 790 milyon kwh idi. Bir yandan yeni termik ve hidroelektrik santrallerin devreye girmesi, bir yandan da ülke ihtiyacının hızla artması, ülke yıllık elektrik enerjisinin üretiminin artı şını te şvik etmi ştir. Hiç şüphe yok ki, bundan sonra da te şvik edecektir. Elektrik enerjisi, santrallerden yani elektrik üretim fabrikalarından, tüketim merkezlerine, yüksek gerilim hatları denilen enerji nakil hatlarıyla nakledilirler. Ülke genelinde bütün üretim ve tüketim merkezlerini birbirine ba ğlayan hatlar sistemine enterkonnekte sistem denir. Bu hatların uzunlu ğu ile orantılı diyebilece ğimiz şekilde, yüksek gerilim hatlarında enerji kaybolur. Ta şıyıcı hatların uzunlu ğuna, ormanlık sahadan geçip geçmedi ğine ve hatların eski veya yeni olup olmayı şına göre de ği şmesine ra ğmen, enterkonnekte sistemdeki elektrik kaybı yakla şık % 10 ila % 20 arasında de ği şir. Bunun anlamı şudur: Örne ğin 1995 Türkiye enterkonnekte sisteminde elektrik enerjisi üretimi yakla şık 87 milyar kwh idi. Türkiye enterkonnekte sisteminde % 10 kayıp meydana geldi ği kabul edilirse demek ki Türkiye’ nin 1995 net elektrik enerjisi üretimi yakla şık 78,3 milyar kwh kadardı. Toplam üretim giderek artmakla birlikte ülke ihtiyacını kar şılayacak düzeyde de ğildir. Bu nedenle de ülke zaman zaman kom şu ülkelerden elektrik enerjisi satın almaktadır. Türkiye elektrik üretiminin % 60’ a yakınını termik kaynaklardan elde etmektedir. Oysa sadece i şletebilir su gücü 122,4 milyar kwh olup, 1995 yılı itibariyle bu potansiyelin sadece % 29,5 ‘ li de ğerlendirilebilmi ştir. Türkiye elektrik enerjisi üretiminin büyük bir ço ğunlu ğu sanayi ve konutlarda tüketilmektedir. 8. H İDROJEN 8.1 Giri ş Fosil kökenli yakıtların teknolojisinin geli şmesi ve a şırı kulanım sonucu hızla tükenmesi, ara ştırmacıları alternatif yakıt arayı şına itmi ştir. Sudan elde edilebilirli ği sayesinde sonsuz bir enerji kayna ğı olan hidrojen günümüz teknolojisi ile motorlu ta şıtlarda yakıt olarak kullanılabilme sınırına gelmi ştir. Hidrojenin çevre dostu olması ve geleneksel yakıtlara göre avantajlarının bulunması, yakın gelecekte en gözde enerji kayna ğı olmasını sa ğlamaktadır. Bir takım i şletim problemleri bulunsa da yapılacak çalı şmalarla bu problemler giderilebilir. Hidrojenin en belirgin özelli ği Oksijenle çabuk reaksiyona girmesidir. Bu özelli ği ile hidrojen do ğal bir reaktiftir. Düz cam üretiminde, elektronik mikroçip üretiminde de oldu ğu gibi Oksijenin temizlenmesi için azot atmosferlerine Hidrojen verilir. Hidrojen birincil olarak petrokimya sektöründe ham petrolün desülfirizasyon ve hidrokraking i şlemleriyle rafine edilerek daha hafif türevlerinin elde edilmesinde kullanılır. Ayrıca, kimya endüstrisinde büyük miktarlarda üretim i şlemlerinde aktif bile şen olarak tüketilmektedir. Düz cam üretiminde ve metallerin ısıl i şlemlerinde koruyucu ve reaktif atmosfer bile şeni olarak, enerji santralleri ekipmanlarının so ğutulmasında, yenebilir bitkisel ya ğlarının katıla ştırılması amaçlarıyla ve roket yakıt karı şımlarında Hidrojen kullanım alanı bulmaktadır. Çevre kirlili ğine sebep olan önemli etkenlerden birisi de içten yanmalı motorlardan kaynaklanan egzoz emisyonlarıdır. Fosil kaynaklı yakıtların a şırı kullanımı sonucu azalması ve artan çevre kirlili ği, çevre bilincine uygun ve yenilenebilir alternatif yakıtların ara ştırılmasını gündeme getirmi ştir. Ara ştırılacak alternatif yakıtın içten yanmalı motorun performansını fazla dü şürmemesi ve egzoz emisyonlarını olumlu yönde etkilemesi gerekmektedir. Ayrıca bu yakıtın elde edilebilirli ği, maliyetinin dü şük olması, kullanılabilirli ği, bulunabilirli ği ve motorda fazla deği şiklik gerektirmeden kullanılması da önem ta şımaktadır. Yüksek verim, çevre sorunları ve fosil yakıt rezervlerinin azalması gibi sorunlar 21.yy enerji tercihinin elektrik ve hidrojenden yana olması sonucunu do ğurmaktadır. Bu iki alternatif yakıt birbirine dönü ştürülebilmektedir. Ayrıca hidrojen elektrikten daha iyi depolanabilmekte ve uzun mesafelere ta şınabilmektedir. Bu özelli ği hidrojenin uçaklar ve motorlu ta şıtlar içinde yakıt olarak kullanılabilmesini sa ğlamaktadır Elektroliz ile sudan elde edilebilmesi, fiziksel ve kimyasal özellikleri, benzine göre motordan daha yüksek güç elde etme imkanı sa ğlaması ve çevreye olumlu etkileri hidrojeni önemli bir alternatif yakıt durumuna getirmektedir. Motor yakıtı olarak hidrojen kullanımı 1920’li yıllarda ba şlamı ş ve günümüze kadar yapılan çalı şmalarla hidrojen kullanım sınırına ula şmı ştır. Uygulamanın yaygınla ştırılmasının önündeki engeller; ekonomik faktörler ve mevcut enerji sistemleri ile geleneksel motorların demodele şmesinin getirebilece ği sakıncalardır. Ancak çevresel ko şullar bir an önce kullanımın ba şlamasını zorunlu kılmaktadır. 8.1. H İDROJEN HAKKINDA GENEL B İLG İ ve KULLANIM ALANLARI Renksiz, yanıcı bir gazdır. Di ğer kimyasallarla çabuk reaksiyona girer. Fiziksel özellikleri şu şekildedir: Moleküler A ğırlık 2,016 Kaynama Noktası (1 atm) -252.87 o C Yo ğunluk,sıvı (b.pt) 0.071 kg/l Spesifik Isı (b.pt) 3.41 J/gm o C Yo ğunluk,gaz (b.pt.,1 atm)(15 C, 1 atm) 0.0852 kg/m 3 Isıl kapasite 14.32 Joule/kg K Spesifik a ğırlık,gaz (Hava:1) 0.07 Kritik Sıcaklık -239.9 o C Kritik Basınç 12.8 atm Kullanıldı ğı yerler: Rafineride desülfirizasyon ve hidrokraking i şlemlerinde Düz cam üretiminde I şıl i şlemlerde koruyucu ve reaktif atmosfer bile şeni olarak Enerji santral ekipmanlarının so ğutulmasında Bitkisel ya ğların katıla ştırılmasında Roket yakıt karı şımlarında 8.2. YAKIT KAREKTER İST İKLER İ Atomik sembolü “H” olan hidrojenin atom a ğırlı ğı 1,00797, atom sayısı 1 olan en basit ve en hafif elementtir. Hidrojen do ğada en çok bulunan element olmasına ra ğmen, hafifli ği sebebi ile atmosfere yükselip orada serbest kaldı ğından, yeryüzünde serbest halde çok az bulunur. Görünmez ve kokusuz bir gaz olan hidrojene yer yüzünde di ğer elementlerle bile şik yapmı ş halde rastlanır. 0 °C’deki yoğunlu ğu 0,08987 g/lt ve havaya göre özgül a ğırlı ğı 0,0695’dir. Hidrojenin yanma ısısı oldukça yüksektir ve zehirli etkisi yoktur. Yanma sonucunda ise sadece su buharı meydana gelir. Aynı a ğırlıktaki benzine göre sıvı hidrojenin enerjisi 2,75 kat daha fazladır. Hidrojen çok amaçlı bir yakıttır. Hava yada oksijen ile birlikte yakılarak ısıtma amaçlı olarak kullanılabilir. Motor yada gaz türbiniyle bir jeneratörü tahrik ederek veya yakıt pili olarak kullanılmasıyla yüksek bir verim ile elektrik üretilebilir. Ta şıtlarda; basınç altında, sıvı halde ve metal hidrid şeklinde depo edilerek motor yakıtı olarak yararlanılır. Kimya endüstrisinde ham madde olarak kullanılır. Hidrojen sahip oldu ğu birim enerji ba şına üretilmesi en ucuz sentetik yakıttır. Sentetik yakıt sisteminde 1Gj'lük enerji 18,65$'a mal olurken, solar enerji ile üretilen hidrojen 13,02$'a mal olmaktadır. Ayrıca çevreyi hemen hemen hiç kirletmez ve sentetik yakıtlar (metanol, amonyak vb.) içerisinde en temiz olanıdır. Hidrojeni geleneksel olmayan birincil enerji kaynakları ile kar şıla ştırdı ğımızda şu farklı üstünlükleri görürüz; kolay ta şınabilir, tükenmezdir, yenilenebilir, depolanması mümkündür, ekonomik şekilde üretilebilir, en az kirlilik olu şturandır, birincil enerji kaynaklarına ba ğımlı de ğildir, üretiminde en uygun bile şik çok bol olan sudur, hidrojenin yüksek alevlenme hızı ve geni ş tutu şma aralı ğı, hafifli ği ve yakıt olarak ideal özellikleri nedeniyle hidrojen ta şıtlar için iyi bir yakıttır. Hidrojen motorlarının ısıl verimi benzin –yakıt karı şımınlı olandan en az %15 yüksek olmalıdır, sıkı ştırma oranı artırılarak kullanılmaya müsade eden 106 RON ‘ un petrol oktan oranından hidrojenin yüksek olması en çok istenendir. Bununla birlikte ön-ate şleme çok geni ş yanabilirli ği yüzünden hidrojen ile en çok olasıdır.Bir hidrojen yakıtlı motordaki güç, petrol karı şımlı dan daha yüksek veya daha dü şük olabilir: büyük faktör hidrojenin silindirler içinde tanı ştırılan formudur. Gazlı yakıt endüksiyon –dı ş karı şım , ortam sıcaklı ğında havanın önemli bir miktarı yerine geçer,belki %50 nin üzerindeki katı güç azaltmalarına sebep olur neyse ki kriyojenik hidrojenin direkt enjeksiyon – iç karı şım %15-20 kadar çıkı ş gücünü artıracaktır. Çok zayıf işlem,(ve kontrolsüz NO x yayımını azaltacak ) sürülebilirlik ve gücün giderinde verimi artıracaktır. A şırı doldurma zayıf yanan hidrojen motorunda kayıp güç için dengelemenin bir metodudur. Hidrojen petrol den daha da çok hassas ön ate şlemelidir, ate şleme zamanı ve yakıtın dikkatli kontrolünü gerektirir. Ortam sıcaklı ğında desteklendi ği zaman hidrojen ile yüksek motor yüklerinde önemli olarak yanma odası sıcaklı ğı artabilir. Su enjeksiyonu, genellikle tam yükde ve ön ate şlemesiz,düzgün hareketlili ği (ve %50 kadar NO x yayımı azalabilir) ve so ğutmayı sa ğlamak için gereklidir. Hidrojenin enerji yo ğunlu ğu petrolden ve sıkı ştırılarak depolanan dan daha dü şüktür, konvansiyonel yakıtlar için olandan daha a ğır tanklar ve çok büyük hacimli sıvı yada hidrit şekil gerektirir. Temel enerji e şde ğerli ği , hacmi 3,000 kez iken hidrojenin a ğırlı ğı petrolünkinin 0,37 katıdır. Stokiyometrik hava /yakıt oranında , örne ğin hidrojen hacmi toplam karı şımın %28 ‘dir, neyseki petrol %1,7 dir. 8.3. EMN İYET AÇISINDAN Potansiyel emniyet problemlerine ragmen , hidrojen tam olarak tehlikeli bir yakıt olarak göz önüne alınmaz. Yakıt sızıntısı olayında ( e ğer sınırlandırılmassa ) hidrojen çok yava ş olarak buharla şan petrol ile mukayesede çok hızlıca yayılacaktır. Hidrojen ayrıca toksit içermez ve kanser yapmaz. Hidrit formda depolamada, ço ğunluk yakıt sızıntıları olmayabilir. LH 2 ile temas -253 C nin çok dü şük sıcaklıkları yüzünden ya şama dokularını yok eder , bu nedenle ciddi kriyojenik yanmalar basınçlandırılmı ş yakıt sistemlerinden kaçan hidrojen ile temastan doğmaktadır. Belirli bir problem LH 2 nin kullanımı ile birle şmesinden buharla şma kaybıdır. Sıvı ısındı ğı zaman depolama tankında hava deli ği olmalı ki gazdaki buharla şma kaybı serbest kalsın. E ğer bir alevle temasta bulunulursa petrol buharla şması yada metanın asit konsantrasyonundan patlama için en çok olasılı ğı yüzünden patlama yada ate şin yüksek riski sınırlandırılmı ş uzaydaki buharla şma kaybını meydana getirir. Bu a şırı derecede geni ş yanabilirlik limitleri %4 ile 74 yüzünden ( metanın yanabilirlik limitleri %5- 15 ile mukayese ) gerçek olarak havadaki hidrojenin her konsantrasyonu patlama için muhtemeldir. 8.4. FEEDSTOCKS Hidrojen biomass , dogal gaz , benzin , kömür ve suyu içeren feedstocksın geni ş bir kayna ğından imal edilir. Hidrojen hem hidrojen hem de karbondioksit üreten steam reforming i şleminde dogal gazdan üretilebilir. Alternatif olarak dogal gaz , karbon ve hidrojen içinde kaçak olarak katalizörün için de bulunarak ısıtılabilir. Kömür yada bio-kütle ; Karbondioksit ve hidrojenin olu şturulması , yüksek basınç ve sıcaklık altında buharı ile birle ştirilmesiyle gazla ştırılabilir. Suyun elektrolizi yada yüksek sıcaklıkta buharın elektrolizi hidrojen meydana getirmek için geni ş enerji ( elektrik ) girdilerine gerek duyar. Fotoliz olarak ,isimlendirilen bir teknik , hidrojen ve oksijen içinde yarık su için hafif kimyasal klorofil tip ile kullanılır. Yaygın olarak , Dogal gazın steam reforming‘i en ucuz üretim metodudur. Kömür gazla ştırma hidrojen üretimi için tamamen ticari olmaya en yakın olanı olabilir bununla birlikte di ğer sistemler örne ğin Lurgi gazla ştırma ( dogal gazdan metanolun üretimi için ) tamamen ticari ve sentez gaz üretimi – karbondioksit ve hidrojenin birle şimidir. Ço ğunluk, en iyi –uzun dönem üretim i şleminin suyun elektrolizi oldu ğunda hem fikirdir. Bu i şlem geli şimin yaygın durumudur; çok verimsiz ( örne ğin , en az verimliden tekrar şarj edilebilir akülerden uzak ) ve evrensel kirlili ğe eklemeksizin i şlem için elektrik yenilenebilir,fosil olmayan enerji kaynakları örnegin solar, hidroelektrik yada bio-kütle kullanımını meydana getirmeye ihtiyaç duyacaktır. Nükleer gücün kullanımı uzun dönemde şimdilik tartı şılır ölçüde hesaba katılmaktadır. 8.5. ALT YAPI Teorik olarak , kesin ayarlamalar ile , dogal gaz boru hattı şebeke varlı ğında do ğalgaz ve hidrojenin karı şımları yada mermiler saf hidrojenin nakli için mümkündür. Pratikte , bununla birlikte bu görünü ş yüksek olarak pratik edilebilir olarak mümkün de ğildir özellikle boruların a şınması yada çatlamaları içinde sızıntı hidrojene meyil verebilir.En çok olası olan ayrılan bir da ğıtım şebekesi hem boru hatlarının hem de tankerlerin kullanımına ihtiyaç duyabilir. Diger bir durumda bu hidrojenin da ğıtımının maliyeti için saglam olarak eklenebilir.Uygun bir boru hattı alt yapısının yoklu ğunda, hidrojen da ğıtımının verimlili ği manasında sıvı formdur. Sıvı hidrojenin depolanması ve güvenli kullanımı geni ş olarak uzay programlarında ilerlemeler yüzünden, özellikle USA da bir teknik standart ilerlemesine uzanır. Geni ş vakumlu- yalıtılmı ş tanklar USA da büyük numaralarda vardır ve LH 2 düzenli esaslarla kargo gemilerde, yol ve ray tankerlerinde ta şınır . Yakıt ikmalinin amacı için , tamamen otomatikle şmi ş yakıt ikmal techizatı geli ştirildi ve test edildi ve uzmansız kullanım için emniyet göz önüne alındı. 150 litre LH 2 tankının yakıt ikmali (daima so ğuk ) 3 1/2 ile 4 1/2 dakikada mümkündür.Hidrit depolama ile ,%90 max hidrojen için yakıt ikmali kapasitesi 10 dakikada, %95’i 20 dakikada ve %100 yakla şık 45 dakikada (elektronik Dünya + Wireless World ,1991) ba şarılabilir. 8.6. TA ŞIT DE ĞİŞT İRMELER İ Degi ştirilmi ş benzin ve dizel (tutu şturma yardımı ile ) motorları hidrojen operasyonu için uygun oldu ğunu gösterir. Erken Daimler Benz ara ştırmaları benzin motorları ile kullandı. Çifte yakıt sistemi ki hidrojen bo şta çalı ştırıldı ve benzinin küçük bölümü artırıldı, artan yükte farklı olarak enjekte edildi- %100 tam güçte %100 benzin için . Bununla birlikte dizel çifte yakıt i şlemi ayrıca mümkündür, çok az bilgi performansı için uy ğundur. Pek çok hidrojen ara ştırmaları, lakin hem benzin hem dizel motorlarında tek yakıt sistemine sahiptir. Memnun edici motor i şlemini sa ğlamak için ve geri tepmeyi bastırmak için giri ş manifoldu içindeki, çok noktalı enjeksiyon genellikle tercih edilir, via mekanik olarak, hidrolik olarak yada elektromekanik olarak enjektörler çalı ştırılır. Gazlı hidrojenin engeni ş hacmi yüzünden gerektirdi ği (sıvı yakıttan ) yakıt enjeksiyon lüleleri (yada enjekte edilemeyen karı şık birim ) çe şitli delikler ile kullanılmalı. Özel bile şenler do ğru karı şım oranını sa ğlamak için dizayn edilmeli- hidrojen gazlı formda ortam sıcaklı ğında desteklenebilir yada kriyojenik hidrojen olarak enjekte edilmeli (yüksek basınçta direkt silindire enjeksiyon yada dü şük basınçta gaz yolu enjeksiyonu ). E ğer hidrojen yakıtı ortam sıcaklı ğında kullanılıyorsa sıvı olarak hidrojen depolama , buharla ştırma birimine gereklili ği motor so ğutucuları tarafından ısıtılır. Var olan hidrit depolama sistemleri çok hacimli olmalı .Çünkü agırlık tarafından hidrojenin sadece % bir kaçı depolanabilir. Pek çok materyal için, hidrojenin a ğırlı ğı sadece depo tankının toplam a ğırlı ğının %0.5 ile 2 de depolanır, Bununla birlikte magnezyum sistemi a ğırlık tarafından %3.6 sı mümkün olduğu kadar çok depolanacak Bu yüksek depolama oranında daha fazla rakip hidrit temel sistemi yapılabilir. Fakat pek çok altenatif metal –hidrit sistemler daha da yüksek basınç ihtiyacını gözönüne alabilir. Onları şarj etmek için ve daha yüksek sıcaklık i şlemleri ki yalnız egzost ısıtmasını saglamak için çok yüksek olabilir. Peschko , petrolün 25 kg (36 litre ) e şde ğerli enerji depolama için yakıt ihtiyaçlarının kütlesini gösterir, birlikte ihtiyaçlar ile hacim ve tam depolama sistemi hem LH 2 hemde hidrit depolamanın bir şekli için a ğırlık (Demir-Titanyum hidrit a ğırlık tarafından % 1.75 in hidrojen kapasitesi ile ) tablo -1 de gösterilmi ştir. Fuel/storage system Fuel mass/kg Storage tank volume/litres Storage tank weight/kg Petrol 25 36.2 42 Liquid hydrogen (LH 2 ) 9.5 136 64.5 FeTiH 2 (hydride) 8.5 99 860 Tablo -1. İmplications of hydrogen storage relative to petrol Hidrit depolama tekni ğinde ilerlemeler e şde ğerli ta şıt dizileri için (Demir-Titanyum için petrolün 20 katı ) yaygın olarak kabul edilemez tank a ğırlı ğında önemli etkilere sahip olabilir. Magnezyum hidrit sistem daha erken nakledilebilir( a ğırlık tarafından ) demir- titanyumun ki iki kez hidrojen kapasitesi ile Tablo-1 de depolama tankı a ğırlı ğı yarıya bölmeyi gösterir. E ğer %7 hidrojen kapasitesi sonuç olarak mümkünse Tank a ğırlı ğı 1 çeyrek civarında olabilir. Hidrit depolamada ikinci olasılık methylcyclohexane, sıvı hidrit , bir hidrojen kayna ğı olarak kullanılabilir..Hidrit normal sıcaklıklar ve basınçlarda sabittir, bu nedenle sadece extra şartlı ta şıtlarda yapılır bir katalitik hidrojen giderme birimi olan , artık dönü ştürme (toluen ) için bir pompa ve hidrojen çekildikten sonra onu içeren bir tank şeklindedir. Buna ragmen sistem çok fazla hacimli ve a ğır arabalar, otobüsler ve kamyonlar için pratik olabilir.Pek çok ara ştırma ve geli ştirme İsviçrede Dizel Motor Ara ştırma ve Mühendislik Şirketi (DERECO ) tarafından uygulanıldı. 1984 den beri birkaç kamyon methylcyclohexanela çalı ştırıldı buna ragmen deneysel hidrojen giderme birimleri, 300 km ta şıt alanları için gerekli yakıtın 500 kg ve 750 kg a ğırlı ğında dır.. Kriyojenik sistemler petrol depolama sistemlerinden daha a ğır hesaba katılmayabilir. Bu nedenle ta şıt performansının kötü oldu ğu beklenmez. Ek olarak küresel yada tankların silindirik şeklini ta şıt dizaynlarında bütünlemek zor olabilir, buna ragmen bir kere şekilli tankın geli şimi olasıdır.Pek çok LH 2 tankı ta şıtların geli şimi için uygun 50 ile 60 kg’lık bir kütleye ve yakla şık 150 litre kapasiteye sahiptir. 8.7 MOTOR YAKITI OLARAK H İDROJEN Uzunca bir süreden beri hidrojenin motorlarda yakıt olarak kullanılma imkanları ara ştırılmaktadır. Günümüzde yakıt seçiminde ölçüt olarak alınan ula ştırma yakıtı olma özelli ği, çok yönlü kullanıma uygunluk, kullanım verimi, çevresel uygunluk, emniyet ve maliyet açısından yapılan de ğerlendirmeler hidrojen lehine sonuç vermektedir.1970’lerde hidrojenin alternatif motor yakıtı olarak kullanılması yeniden gündeme gelmi ştir. Egzoz emisyon de ğerlerinin dü şük olması, petrole olan ba ğımlılı ğı azaltması hidrojenin uzun yıllar önceden tespit edilmi ş olan avantajlarıdır. Bu önemli özelliklerinin yanında hidrojeni üstün bir alternatif yakıt yapan özellikler a şa ğıdaki tabloda gösterilmi ştir Yakıt Hidrojen Metan Propan Benzin Metanol Kendi kendine tutu şma sıcaklı ğı ( 0 C) 585 540 510 440 385 Min. Tutu şma enerjisi (MJ) 0.02 0.28 0.25 0.25 _ Tutu şma aralı ğı (%hacim ) 4-75 5-15 2.2-9.5 1.3-7.1 6.7-3.6 Max. Laminer alev hızı (cm/s) 270 38 40 30 _ Difüzyon katsayısı (cm 2 /s) 0.63 0.2 _ 0.08 _ Hidrojenin kendi kendine tutu şma sıcaklı ğı yüksek olmasına ra ğmen, hidrojen-hava karı şımlarının tutu şturulabilmesi için gerekli enerji miktarı dü şüktür. Tutu şma aralı ğının geni ş olması, hidrojenin daha geni ş karı şım aralı ğında düzgün yanmasını sa ğlar ve yanma sonucunda daha az kirletici olu şur. Benzin motorları ise stokiyometrik orana daha yakın oranlarda yada zengin karı şım oranlarında çalı ştırılmak zorunda olduklarından egzoz gazlarında önemli miktarda azot oksit (NO x, ), karbonmonoksit (CO) ve yanmamı ş hidrokarbon (HC)’lar olu şur. Hidrojen motorları, maksimum yanma sıcaklı ğını azaltacak biçimde fakir karı şım ile çalı ştırılabilirler. Böylece daha az NO x olu şurken, HC ve CO emisyonları olu şmaz. Alev hızının yüksek olması ise Otto motorlarında ideale yakın bir yanmanın olu şmasını sa ğlayarak, ısıl verimi arttırır. Geni ş tutu şma aralı ğı sayesinde, gaz kelebe ğine gerek kalmadı ğından, karı şımın silindirlere kısılmadan gönderilmesi sonucu pompalama kayıpları azaltılmı ş olur. Hidrojenin yüksek sıkı ştırma oranlarında, fakir karı şım ile yanabilmesi yakıt tüketimini azalttı ğı gibi, yanma sonucu olu şan maksimum sıcaklı ğı da azaltır. Yanma sonucu partikül madde olu şmadı ğından bujiler kirlenmez. Alev parlaklı ğının dü şük olması, di ğer karbon esaslı yakıtlara göre radyasyon yolu ile olan ısı kaybını azaltaca ğından daha yüksek verim sa ğlar. Hidrojenin alev hızının yüksek olması, buji kıvılcımından sonra karı şımın ba şka noktalardan tutu şma (detenasyon) ihtimalini azaltır. Bu durum sıkı ştırma oranının arttırılmasını sa ğlayaca ğından motorun gücü de artar. Buji ile Ate şlemeli Motorun Hidrojen Motoruna Dönü ştürülmesi Yakıt besleme sistemleri açısından hidrojen motorları 4 kategoriye ayrılmaktadır. Karbürasyon, emme manifolduna püskürtme, emme supabının arkasına püskürtme ve do ğrudan silindir içine püskürtmedir. Hidrojen ile hava karı şımı, sırasıyla dahili ve harici olarak adlandırabilece ğimiz yöntemlerle motorun yanma odası içerisinde veya motorun emme manifoldunda hazırlanmaktadır. Harici karı şım hazırlama yönteminde, basit bir gaz karı ştırıcı içerisinde dü şük basınçlarda hava ile karı ştırılması veya hidrojenin yine dü şük basınçlarda motorun emme manifolduna sürekli veya kesikli olarak gönderilmesi mümkündür. Kesikli olarak yakıt gönderme durumunda, dizel ilkesi ile çalı şan motorlardaki gibi yüke göre karı şım ayarı yapılabilir. Bu durumda karbüratördeki gaz kelebe ği ortadan kalkaca ğı için motorun kısılma kayıpları da kaldırılacak ve hacimsel verim dolayısıyla motorun maksimum gücü artacaktır. 8.8. İÇTEN YANMALI MOTORLARDA H İDROJEN KULLANIMI Hidrojenin içten yanmalı motorlarda yakıt olarak kullanılması konusunda bir çok çalı şma yapılmaktadır. Fakat bu çalı şmalarda benzine göre tasarlanmı ş olan motorlar kullanılmaktadır ve bu motorlar hidrojen kullanıma imkan sa ğlayacak şekilde modifiye edilmi şlerdir. Hidrojenin içten yanmalı motorlarda kullanılmasına ili şkin yapılan ilk incelemelerde a şa ğıdaki sonuçlar elde edilmi ştir. · Bazı küçük de ği şikliklerle benzin motorları hidrojen ile çalı şır duruma getirilebilirler. Isıl verimleri benzin motorununkine yakındır. · Stokiyometrik çalı şma şartlarında hidrojen motorunda yüksek miktarda NO x olu şur. Fakat silindirlere gönderilen karı şım fakirle ştirilerek NO x olu şumu azaltılabilir. · Benzin motorundan hidrojen motoruna çevrilmi ş motorda, stokiyometrik hidrojen-hava karı şımında %20 güç kaybı meydana gelir. · Karbüratörlü motorlarda emme manifoldundaki alev tepmesi önemli bir problemdir. Hidrojen motorunun bu dezavantajları, onun benzin motoru ile rekabet etme şansını azaltmaktadır. Fakat günümüze kadar yapılan çalı şmalar ile bu problemler çözülerek, hidrojenin motor verimine ve hava kirlili ğinin azaltılmasına olan katkıları görülmü ştür. Hidrojenin sıkı ştırma oranı yüksek olan motorlarda kullanılması ile de sebep oldu ğu güç kaybı azaltılabilir. Ayrıca a şırı doldurma uygulanarak ilave güç sa ğlanabilir. Sıkı ştırma oranının arttırılması ve fakir karı şım ile hidrojen motorunun ısıl veriminde, benzinli motora göre %25’lik bir artı ş sa ğlanabilir. Fakir karı şım ile alev tepmesi önemli miktarda azaltılır. Akaryakıt motorlarında görülen buhar tıkacı, so ğuk yüzeylerde yo ğu şma, yeterince buharla şmama gibi sorunlar hidrojen motorlarında yoktur. Hidrojen motorları 20,13 °K’ de (-253 °C) ilk harekete geçerken bile sorun çıkarmaz. 8.9.Hidrojenin depolanması Hidrojenin kimyasal ve fiziksel özelli ğinden kaynaklanan problemlerden dolayı depolanma sorunları ortaya çıkmaktadır. Hidrojenin depolanmasında üç ana yöntem vardır; yüksek basınçlı gaz şeklinde, kroyojenik (a şırı so ğutulmu ş) sıvı haldeki depolama; bu durumda hidrojen genellikle alçak basınçlıdır ve metal-hidrit şeklinde depolanmasıdır. Hidrojenin yakıt tankının doldurulmasında bir gecikme söz konusudur. Hidrojen gazının depoya doldurulması bugünkü benzinli ta şıtlardaki deponun dolum süresinden oldukça yava ştır. Örne ğin 90 km'lik bir yol için gerekli hidrojen, bugünkü yöntemlerle ancak 10 dakikada doldurulmaktadır. Ara ştırmaların büyük bir kısmı bu sorun üzerine yo ğunla şmı ştır. 8.9.1. Hidrojenin basınçlı gaz olarak depolanması Depolanma ve ta şıma çevre sıcaklı ğında yapılabilir. Yüksek basınçtan dolayı depo içerisinde sıvı hale geçen kısmın enerji kaybı söz konusu de ğildir. Hidrojen gaz silindirlerinde en çok aynı yolla CNG olarak ama çok yüksek bir basınçta tipik olarak 70 Mpa ( 700 bar yada 10000 psi ) sıkı ştırılabilir ve depolanabilir. Büyük hacimli depo gerektirir. Ta şınması esnasında güçlükler ortaya çıkar. 8.9.2. Hidrojenin sıvı olarak depolanması Sıvı hidrojen bilinen yakıtlar içerisinde kaynama noktasındaki yo ğunlu ğu en küçük ve özgül itme kuvvetinin en yüksek olması sebebiyle roketler, süpersonik ve hipersonik uzay araçlarında yakıt olarak kullanılır. Hidrojenin sıvı halde depolanmasının birtakım yararları ve zararları vardır; A ğırlık olarak nispeten hafif bir depolama şeklidir. Hidrojen yakıtı, sıvı hidrojen pompası yardımı ile silindire direkt olarak püskürtülebilir. E ğer gaz silindire ölü hacmin tam merkezinden püskürtülürse sıkı ştırma oranı dizel motorlarınkine yakın bir de ğere çıkartılabilir. NO x emisyonlarında azalma sa ğlanır. Sıvıla ştırma için gerekli enerji büyüktür. Hidrojenin gaz halden sıvı hale geçerken bir kısmı buharla şır ve bu sebeple faz de ği şiminin hızlı bir şekilde gerçekle şmesi gerekmektedir. Sıvı hidrojen deposunun herhangi bir zarara u ğraması durumunda, hidrojen aniden buharla şaca ğı için di ğer sıvı yakıtlar gibi sıvı halde çevreye yayılması söz konusu de ğildir. Sıvı hidrojen (LH 2 ), hacimli olmaya e ğilimli olan kriyojenik kaplarda depolanır. Havadan çok daha hafif olan hidrojen derhal yükselerek, yanıcı bir karı şım meydana getirmeyecektir. 8.9.3. Hidrojenin ta şıtlarda metal hidrid şeklinde depolanması Altenatif olarak hidrojen ısıtıldı ğı zaman gazı serbest kalan sabit bile şimler, katı olan hidrit formda metallerle sınırlandırılabilir. Hidridler, bir tank içinde hidrojen gazının metal ala şım parçacıkları ile bile şik olu şturmu ş şekilde depolanmasıdır. Hafif kütleli metal hidridler tercih edilmektedir. Hidridlere ısı verildi ğinde hidrojen serbest kalmaktadır. Hidrid olu şturan metaller ve ala şımlar, bir süngerin suyu absorblaması gibi hidrojeni absorbe eder. Bir ba şka deyi şle, bunlar hidrojeni çok yo ğun bir şekilde depolayabilirler. Gaz hidrojen katı metallerin kafes şeklindeki iç yapılarına nüfuz edecek kristal yapının çe şitli yerlerine ba ğlanır. 8.10 Hidrojenin Motorlarda Yakılması ve İşletim Problemleri Hidrojen yakıtlı motorlarda yanma açısından ortaya çıkan en önemli iki sorun, geri tutu şma ve erken ate şleme olaylarıdır. Yanma odasına gönderilen yakıt hava karı şımının silindire girmeden önce tutu şması sonucunda motorun emme manifoldu içinde geriye do ğru alevin ilerlemesi geri tutu şma olarak tanımlanmaktadır. Bu olay emme sistemi elamanlarını tahrip etmekte ve emniyet açısından sorun olu şturmaktadır. Yanma odasına gönderilen karı şımın bujide kıvılcım çakmadan önce sıcak odaklar tarafından tutu şturularak yanmayı istenilenden önce ba şlatması da erken tutu şma olarak tanımlanmaktadır. Hidrojenin tutu şma enerjisinin dü şük olması bu iki sorunu ortaya çıkarmaktadır. Geri tutu şma hava fazlalık kat sayısının ( ?) 2 ila 3 arasında oldu ğu durumlarda olu şmaktadır. Hidrojenin yakıt olarak kullanılabilmesi için bu sorunların ortadan kaldırılması gerekir. Geri tutu şmanın sebeplerinden biri benzin ile kıyaslandı ğında hidrojenin tutu şturulabilmesi için daha düşük iyonla şma enerjisine ihtiyaç duymasıdır. Dolayısıyla hidrojen yakıtlı motorlarda buji kıvılcımından sonra ate şleme sisteminde kalan artık enerji miktarı daha fazla olur. Egzoz zamanı geni şleme periyodundan sonra silindir içi basıncının atmosfer basıncına yakın oldu ğu durumlarda, sistemdeki artık enerji bujide kıvılcım olu şmasına sebep olur. Kıvılcımın olu ştu ğu nokta çevrimden çevrime farklılık gösterir. E ğer buji kıvılcımı emme zamanında olu şursa, di ğer bazı etkenlerle birlikte geri tutu şmaya sebep olur. Artık enerji olu şumunu önlemek için ate şleme sistemi modifiye edilmelidir. Yüksek yük altında, yanma odasındaki sıcak noktalar karı şımın erken ate şlenmesine sebep olur. Hidrojenin tutu şma enerjisinin dü şük olması nedeniyle; yanma odasındaki sıcak noktalar, supap bindirmesinde sıcak egzoz gazları, çok fakir karı şımlarda yanma hızlarının dü şük olması nedeni ile yanma süresinin artması sonucu yanan gazlarla yeni karı şımın teması, motor ya ğından gelen sıcak partiküller, yanmayı istenilenden önce ba şlatabilmektedir. Bu amaçla yanma odası s ıcaklı ğının düşürülmesi gerekmektedir. Bunun için; Karı şımın bir miktar fakirle ştirilmesi, egzoz gazları resirkülasyonu (EGR), yanma odasına su püskürtülmesi, supap bindirmesi süresinin azaltılması, giri ş havasının sıvı hidrojen kullanımı sonucu so ğutulması gibi çe şitli yöntemler uygulanabilir. Ancak karı şıma EGR uygulanması veya gönderilen hidrojenin azaltılması sonucu fakirle ştirilmesi çevrimden çevrime olan farklılıkları artıracak ve motorun düzenli çalı şmasını önleyecektir. Ayrıca EGR sonucu ortalama efektif basınçta dü şecektir. Hidrojen yakıtlı motorlarda hava-yakıt oranı 0,8 oldu ğunda egzoz gazları içindeki NO x miktarı maksimum olur. NO x olu şumunu azaltmak için hidrojene saf oksijen ilave edilmelidir. Bu durum ise sisteme daha karma şık hale getirir ve ta şıt a ğırlı ğını arttırır. Bu sorunun çözümü için kullanılan yöntemlerden biri; ta şıt üzerinde suyu elektroliz ederek, açı ğa çıkan hidrojen ve oksijenin basınç altında depo edilmesidir. A şa ğıdaki şekilde böyle bir sistem görülmektedir. Şekil 3.1. Sıfır emisyonlu motor sistemi şeması Hidrojen-hava karı şımı içindeki su buharı yanma sıcaklı ğını azaltaca ğından maksimum basıncın, dolayısıyla gücün azalmasına sebep olur. Bunun için karı şım içindeki su buharı bir yo ğu şturucudan geçirilerek su deposuna geri döndürülür. Yanma odası içinde bırakılan su buharı miktarı ayarlanarak yanma hızı ve vuruntu olu şumu kontrol edilebilir. 8.11 Buji ile Ate şlemeli Motorlara Hidrojen Takviyesi ve Egzoz Gazları Emisyonu Benzin motoruna hidrojen takviyesi ile yanmamı ş hidrokarbon emisyonları azaltılarak ısıl verim iyile ştirilir. Hidrojen takviyesi yapılan Otto motorlarında küçük bir ön yanma odası mevcuttur. Yanma odası bujinin yerine yerle ştirilmi ştir. Bu ön yanma odası içinde hidrojen enjektörü ile buji vardır. Esas yakıt ise (benzin, metanol, propan vs.) emme portlarındaki enjektörlerden püskürtülerek silindirlere gönderilir. Hidrojen takviyesi ile esas yanma odası içinde yakılan hidrokarbon esaslı yakıtların çok fakir karı şım oranlarında düzgün bir şekilde yakılması sa ğlanır. Böylece ısıl verim arttırılarak, azot oksit emisyonları önemli derecede azaltılır. Hidrojenin hava ile yanmasının sonucu da, yakıtta karbon bulunmaması nedeni ile yanma ürünleri arasında CO, CO 2 , HC’ler mevcut olmayacak, sadece motorun ya ğlama ya ğının yanması nedeni ile olu şan HC’ler egzoz gazları arasında bulunacaktır. Ayrıca yüksek yanma sıcaklıkları nedeniyle havanın kimyasal reaksiyonu sonucu azot oksitler olu şacaktır. Hidrojenin yanma ürünü su buharıdır ve sınırlı maksimum sıcaklıklardaki NOx emisyonları ihmal edilebilir. Nitekim hidrojenle çalı şan bir içten yanmalı motor, günümüz ta şıt motorlarından çok daha az NO x emisyonuna neden olmaktadır. 8.12 EM İSYON PERFORMANSI -Taşıt Egzost Emisyonu Bütün yakıtlar gibi hidrojen –yakıtlı motorlardan, motor verimi, performansı ve emisyonlar birbirine ba ğlıdır ve bir özelli ğin maksimumlu ğu bir di ğerini artırabilir veya azaltabilir. Hidrojen basit oldu ğu için (karbon içermez), yanması esnasında üretilen CO 2 , CO yada HC emisyonu içermez, her ya ğlama ya ğı yada yanma esnasında ki gaz kirlili ği hariç. Ana yanma ürünü , su buharı olarak atmosfer içinde yayılan sudur. Genelde, benzer seviyelerde NO x emisyonlarını muhafaza etmek mümkün olması gerekir yada altında bunlar egzossuz son i şlem gaz ile yeniden dola şımlı egzos gazın kullanımı bir katalizör donatılı petrol araçlarından , özellikle hidrojen çok zayıf karı şımlarda yanabilir klasik yakıtlar ile motorların i şlem karekteristikleri tespit edilirler kriyojenik direk silindir yakıt enjeksiyonu dü şük kirlilik yanma ba şarısı için en geni ş potansiyel teklif edilir.Welch ve Wallace söylediler ki bir direkt enjeksiyonlu motor , yanan hidrojen için de ği ştirilir, dizel yakıtlı çeviriden NO x ‘in daha dü şük seviyelerde yayabilir. Buna ragmen enjeksiyon zamanı önemlidir ve en uygun şekle do ğru olarak getirilmezse daha yüksek NO x emisyonlarını görmek mümkün olabilir. Ya şam çevrim emisyonları hidrojen üretiminden ( ve kullanım- çok küçük buna ragmen) hayat çevrim emisyonları DeLuchi et al tarafından kuruldu. Onların analizine göre hidrojen üretimi uzun dönem feedstock olarak kömürü kullandı ve sonuçta Ta şıtlar hidrit formda hidrojen depolama kullanıyor greenhouse gaz ( GHG ) yayımları petrol yakan ta şıtlardan %100 daha fazla üretilebilir ve ki LH 2 kullanılarak , GHG yayımları % 143 daha yüksek olabilir. Hidrojen şekillendirme i şleminde kömür gazla ştırma önemli enerji kullanır. (Bu yüzden CO 2 yayımları üreten ) ve ayrıca kendi ba şına i şlemin bir ürünü olarak CO 2 yayar, hatta geni ş nitelikler i şlem enerji desteklenmesinden üretilir. -Yakıt Üretimi ve Da ğıtımı Günümüzde ,Avrupada hidrojen için piyasa hemen hemen hiç yoktur, Almanyada şimdiki fiyatlar 3-5 kez daha yüksek olan Avrupa ve USA arasında fiyat kar şıla ştırması tarafından parlak nokta olarak ,Avrupalı uzay projeleri Ariane gibi ,gelecekte bu hesaba katılmı ş olarak indirgemek için beklenir. Hidrojen için fiyatlar geni ş US’da uzay programları için sıvıla ştırılmı ş bitkiler üretilir, günlük 30 ton üretimi ,yaygın olarak galon ba şına 0,80$ dır. -Taşıt de ği şiklikleri Sadece hidrojenle çalı şan ta şıtlar prototip geli ştirme ta şıtları ilerlemi ş ta şıtların önemli sayılarından önce olası bir kaç yılda test edildi ve daha sonra degi ştirme fiyatları çok yüksek olacak. Bu yüzden hidrojen yakıtlı ta şıtların fiyatını tahmin etmek çok zordur. 8.13 H İDROJEN İN TAR İH İ GEL İŞİM İ 1970’lerin ba şından beri , LH 2 test araçlarının sayısı geli şti ve test edildi, en çok USA da, Japonyada ve Almanyada 1979 da ilk Avrupalı LH 2 yolcu arabası – bir 520 BMW gösterildi. Sonra BMW hidrojen test araçları 735i ve745i içerdi, Deutsche Forschungsanstalt für Luft und Raumfahrt (DFLR )of stuttgart ile birle şmede geli ştirildi. 1986 da direkt silindir hidrojen enjeksiyon ile ilk Avrupalı ta şıt olan BMW 754i sergilendi. (-233 ile –253 o C ) so ğuk hidrojen için özel kriyojenik enjektörler ve LH 2 pompa bu uygulama için geli ştirilmi ş olmalı. Daimler Benz 5 da ğıtıcı kamyon ve 5 yolcu arabasını içeren 1985 den beri Berlinde fleet testlerin de hidrit depolama çalı şmaları olan hidrojen yakıtlı ta şıtlar ara ştırdı. Geni ş depolama hacmi gereklili ği yüzünden bu araçların i şlem sıraları tipik olarak 60-120 km dü şüktür. Detroitte US Motor showda 1991 Ocakta Şirket gelece ğin direkt yakıtlı hidrojen prototipi üretti-F100. USA daki Billings Enerji Ara ştırma Şirketi 1970’ler boyunca hidrojen –yakıtlı ta şıtlar içinde ara ştırma uyguladı ve düzenli yolcu ta şıtları için demir –titanyum hidritte hidrojen depolamayı kullanan şehir otobüslerini de ği ştirdi. Kanada da ORTECH ve Toronto Üniversitesi direkt enjeksiyonlu dizel motoru gösterdi, ayrıca NO x in daha dü şük seviyelerde yayar ve (a şırı ısı probleminin olu şmasına ragmen ) dizel yakıtlı çeviri den daha yüksek güç çıkı şı üretilebilir. Japonyada ,Musashi Teknoloji enstitüsü 1970 den beri hidrojen-yakıtlı yolcu arabası ara ştırması yaptı . Özellikle 2 stroklu benzin motorları ve dizel motorlarında (2 ve 4 strok ) direkt silindir hidrojen enjeksiyon ile ısıtma bujisi ate şleme yardımı ile Mazda Motor Şirketi hidrojen ile ön ate şleme problemleri ve geri tepmeyi önlemek için pistonlu motorlarda daha iyi oldu ğu iddia edilen bir hidrojen yakıtlı döner motor gösterdi ve ortam sıcaklı ğında kötü olarak zarar görmü ş olmayan gazlı hidrojenin kullanımından güç azaltmadan PSA (Peugeot-Citroen ) Fransada hidrojen kullanmayı ara ştırdı , hidritlerde depolanan , 1970’ler boyunca ta şıt yakıtı olarak ve 1981 de USA da 505 Peugeot’un yaygın testi ile sonuçlandırıldı. 1990’larda hidrojene ilgi Renault ve PSA olarak momentum toplamı olarak görünür, Fransız Atomik Enerji Komisyonu ile i şbirli ğinde, yakıt enjeksiyon sistemleri ve (1970lerin sonuna do ğru ) hidrit teknolojisinin geli ştirilmesiyle kullanımı yeniden de ğerlendirildi. Avustralyada ,Melbourne Üniversitesi ikili yakıt hidrojen i şlemi için bir dizel motor de ği ştirildi, dizel yakıtın pilot enjeksiyonu tarafından ate şleme ba şlandı. Dizelin %90’ından daha fazla yerine konabilir ve konvansiyonel motorlardan yakla şık % 15 daha yüksek termal verimler ba şarıldı. Güç çıkı şı korundu yada iyile ştirildi. 8.14 YAKIT P İLLER İN İN TEMELLER İ Bir yakıt pili kimyasal ba ğ enerjisini elektrik enerjisine dönü ştüren elektro-kimyasal bir aygıtıdır. Yakıtı güce çevirmede bir içten yanmalı motordan iki yada üç kat daha fazla verime sahiptir. Bir yakıt pili yakıt ve havanın oksijenini kullanarak elektrik, su ve ısı üretir. Hidrojen yakıt olarak kullanıldı ğında tek emisyon sudur. Hidrojeni Yakıt olarak kullanan bir Yakıt pilinde gerçekle şen anot, Katot ve toplam pil reaksiyonları şöyle açıklanabilir: Anot: H 2 › 2H + + 2e - Katot: 1 / 2 O 2 + 2H + + 2e - › H 2 O ============================= Pil: H 2 + 1 / 2 O 2 › H 2 O + ısı YAKIT P İL İ ÇE ŞİTLER İ Polimer membran yakıt pilleri (PEFC) Alkali yakıt pilleri (AFC) Erimi ş karbonat yakıt pilleri (MCFC) Fosforik asit yakıt pilleri (PAFC) Katı oksit yakıt pilleri (SOFC) Direkt metanol yakıt pilleri (DMFC) Bir yakıt pili prosesinden maksimum elde edilebilir voltajın tahmini prosesteki reaktantların ilk yapıları ile (H 2 + 1 / 2 O 2 ) ve son yapıları (H 2 O) arasındaki enerji farklarının de ğerlendirilmesini içerir. Bu tür de ğerlendirmeler bir kimyasal proseste yapının termodinamik fonksiyonlarına dayanır, öncelikle Gibbs serbest enerji. Standart sıcaklık ve basınçta H 2 /Hava yakıt pili reaksiyonu için maksimum pil voltajı ( ?E) şu denklemle hesaplanır: ?E= - ?G/n F bu denklemde ?G; reaksiyon için Gibbs serbest enerjisini n; her mol hidrojen ba şına elektronların mol sayısını, F; Faraday sabitini, 96487 coulombs (j/s). 1 atm sabit basınçta her mol hidrojen ba şına yakıt pili prosesindeki serbest enerji de ği şimi reaksiyon sıcaklı ğından, ve reaksiyondaki entalpi ve entropi de ği şiminden hesaplanır. E ğer sıcaklık 25 °C alınırsa; ?G= ?H - T ?S ?G = -285,800J – (298 K)(-163.2 J/K) ?G = -237,200 J H 2 /Hava yakıt pili için 1 atm basınç ve 25 C (298 K) deki pil voltajı 1.23 V dur. Bu şöyle bulunur. ?E= - ?G/n F ?E= -(-237,200 J / 2*96,487 J/V) ?E = 1.23 V YAKIT P İLLER İN İN KULLANIM ALANLARI Yakıt pilleri hareketli ve sabit sistemlerde güç kayna ğı olarak kullanılmaktadır. Hareketli kaynaklar arasında otomobiller, otobüsler ve uzay araçları bulunmaktadır. Sabit kaynaklar arasında ise ta şınabilir güç üniteleri, büyük binaların elektrik gücünün sa ğlanmasında (örne ğin Los Angeles şehrinde bir yüksek binanın elektrik enerjisi alkali yakıt pili sistemiyle tamamen hidrojen enerjisi yakıt kullanılarak sa ğlanmaktadır) ve hızlı alı ş-veri ş makinelerinin elektri ğinin sa ğlanmasında kullanılmaktadır. B İR YAKIT P İL İN İN ÇALI ŞMA PRENS İPLERİ 8.15 GÖRÜ ŞLER Ta şıtl şara ili şkin yakıt olarak hidrojen kullanımı bakı ş noktasının kirlilik kontrolünde önem çekmektedir ve eger hidrojen fosil olmayan yakıt kaynaklarından üretildiyse yava ş evrensel sıcaklık için gayretlerde yardım edilebilir. Bununla birlikte daha çok geli ştirme çalı şmaları iletmi ş olmaya ihtiyaç duyar, önce temel hidrojen sistemi pratik olabilir ve olası en ucuz sistem fosil tabanlı ,dayanıklı negatif greenhouse vuru şlu olandır. Diger taraftan, eger fotovoltaik tabanlı elektrik üretimi ba şarılı olursa, güne ş tabanlı hidrojen, neticede kömür tabanlı hidrojen ile pahalı rekabet edebilir. Önemli geli şmeler güne ş elektrik üretiminde yapılabilir. Texas aletleri 30 cents de yaygın güneş güç degerleri ile 14 cents/kwh Güney Kalifornyada ,Edison’un evcil tarif oranı için daha yakın olduğu iddia edilir, Bununla birlikte solar güç diger enerji kaynakları ile fiyatta yarı şabilir. 21 ci yüzyıl öncesinin en son ikinci on yılına kadar almak için umulur. 8.16. SONUÇ VE ÖNER İLER Dünya nüfusunun hızla artması, mevcut enerji kaynaklarının yakın gelecekte yetersiz kalacak olması ve çevre kirliliğinin tehlikeli boyutlara ula şması alternatif yakıtların önemini arttırmı ştır. Bu durum ara ştırılacak alternatif yakıtların çevre dostu olmasını zorunlu kılmaktadır. Bu çalı şma da incelenen hidrojen hem elde edilebilme potansiyeli hem de çevre dostu olması bakımından alternatif yakıtlar içinde önemli bir konumdadır. Yanma ve depolama ile ili şkin sorunların halledilmesi durumunda hidrojen önümüzdeki yıllarda rakipsiz bir içten yanmalı motor yakıtı olacaktır. Elektroliz yoluyla sudan elde edilmesi hidrojenin sonsuz bir enerji kayna ğı oldu ğunu göstermektedir. Yanma hızının ve kendi kendine tutu şma sıcaklı ğının yüksek olması buji ile ate şlemeli motorlardaki vuruntu ihtimalini azaltmaktadır. Tutu şma enerjisinin dü şük olması ilk hareket kolaylı ğı sa ğlar. Hidrojenin içerisinde karbon bulunmamasından dolayı, egzoz emisyonları fosil yakıt kullanılan motorlara göre daha iyidir. Herhangi bir sebeple yakıt donanımında meydana gelen bir sızıntı durumunda hidrojenin uçuculu ğunun çok yüksek olması nedeniyle hızla sistemden uzakla şaca ğından herhangi bir tehlike olu şturmaz. Hidrojenin içten yanmalı motorlarda kullanılabilmesi için geri tutu şma, erken ate şleme ve depolama problemlerinin çözülmesi gereklidir. Bu amaçla çalı şmalar bu konular üzerinde yo ğunla şmalıdır. 9. B İOD İZEL, B İOGAZ VE B İTK İSEL YA ĞLAR 9.1. G İR İŞ Yeryüzünde bilinen enerji kaynaklarının sınırlı olması ve çevre faktörleri, bu kaynakları daha ekonomik kullanmaya ve daha iyi yönetmeye yöneltmektedir. Özellikle fosil kökenli (petrol ve ürünlerinin) kaynakların yerini alabilecek yeni, çevreci ve yenilenebilir enerji kaynaklarının ara ştırılması ön plana çıkmı ştır. Bitkisel ya ğlar ve alkol gibi yenilenebilir kaynaklı alternatif motor yakıtları, petrol ve ürünlerinin daha ucuz ve çok üretilmesi nedeniyle, petrol ile rekabet edememi ştir. Ancak, 1970’li yılların ortalarında ya şanan petrol krizi, petrol ürünlerinin piyasadan çekilmesine ve buna paralel olarak da fiyatının artmasına neden olmu ştur. Dünya petrol rezervlerinin belirli bölgelerde toplanmı ş olması, siyasi ve ekonomik nedenlerden zaman zaman petrol krizleri ya şanmı ş ve günümüzde de ya şanmaya devam etmektedir. Bütün bunların yanısıra petrolün belirli bir rezerve dayalı sonlu kaynak olması ve motor teknolojisinin de petrole ba ğımlı geli şmesi, mevcut motor teknolojisinde fazla bir de ği şiklik yapmadan, dizel yakıtına alternatif olacak yeni ve daha çevreci yakıtların ara ştırılarak ortaya çıkarılması zorunlu hale gelmi ştir. Bu konuda özellikle, tarımsal potansiyeli yüksek olan ülkelerde bitkisel ya ğlar ön plana çıkmaktır. Bitkisel ya ğların ve atıkları, motor yakıtı olarak kullanımı üzerinde, ülkemizinde içinde bulundu ğu çe şitli ülkelerde çok sayıda ara ştırma yapılmı ştır. Ara ştırma sonuçları, bitkisel ya ğların ve atıklarının içten yanmalı motorlarda, motorin yerine kullanılabilecek özelliklere sahip olduklarını göstermi ştir. Motor yakıtı olarak kullanılabilecek bitkisel ya ğların ba şlıcaları; kolza ya ğı, soya ya ğı, ayçiçek ya ğı, keten tohumu ya ğı, yer fıstı ğı ya ğı, pamuk tohumu ya ğı, aspir ya ğı ve bunların kullanılmı ş şekilleridir. Bugün, bio-yakıtların kullanılması ile çevresel yararlar arttı. Bio-yakıtların çevresel faydalarına kar şın, CO 2 kararsızlı ğı (bitkilerin büyümeleri süresince çok fazla CO 2 tüketmeleri) gözardı edilemez. Bazı çalı şmalara göre CO 2 dengesi, asit ya ğmurları gözönüne alındı ğında olumsuz bir etken olmaktadır. Bir çok bitkisel ya ğ, do ğrudan dizel yakıtların yerine kullanılabilmektedir. Ancak bunların kullanımı sırasındaki tamamlanmamı ş yanma problemi ortaya çıkmaktadır. Ayrıca ya ğlama ya ğının sulanmasına, püskürtme nozullarının kokla şmasına, silindirlerin a şınmasına ve bitkisel yağların polimerle şmesi gibi proplemler ortaya çıkabilmektedir. So ğuk havada çalı şma, güvenilir olmayan ate şleme ve ate ş almama, ısıl verimin azalması uzun dönem dizel yakıtların yerini alacak bitkisel ya ğların di ğer olumsuz etkenleridir. Bitkisel ya ğlardan, kimyasal de ği şimle daha üstün yakıtlar elde etmek mümkündür. İyi bilinen bir örnek ya ğlı etil asit içersindeki dönü şüm i şlemidir. En yaygın biodizel yakıt kolza metil esteri (RME)’dir. Burada, bitkisel ya ğların dizel motorlarda kullanılabilirli ği ve kolza bitkisinin yakıt olarak kullanılmasından bahsedilecektir. 9.2. B İTK İSEL YA ĞLAR Kolza tohumu, keten tohumu, pamuk, ayçiçe ği, biber, yerfıstı ğı, hindistan cevizi, hurma ve di ğerler bitkisel ya ğlar, dizel motorlarda aday alternatif yakıtlardır. Bugün, bio-yakıtların kullanılması ile çevresel yararlar arttı. Bio-yakıtların çevresel faydalarına kar şın, CO 2 kararsızlı ğı (bitkilerin büyümeleri süresince çok fazla CO 2 tüketmeleri) gözardı edilemez. Bazı çalı şmalara göre CO 2 dengesi, asit ya ğmurları gözönüne alındı ğında olumsuz bir etken olmaktadır. Bir çok bitkisel ya ğ, do ğrudan dizel yakıtların yerine kullanılabilmektedir. Ancak bunların kullanımı sırasındaki tamamlanmamı ş yanma problemi ortaya çıkmaktadır. Ayrıca ya ğlama ya ğının sulanmasına, püskürtme nozullarının kokla şmasına, silindirlerin a şınmasına ve bitkisel yağların polimerle şmesi gibi proplemler ortaya çıkabilmektedir. So ğuk havada çalı şma, güvenilir olmayan ate şleme ve ate ş almama, ısıl verimin azalması uzun dönem dizel yakıtların yerini alacak bitkisel ya ğların di ğer olumsuz etkenleridir. Bitkisel ya ğlardan, kimyasal de ği şimle daha üstün yakıtlar elde etmek mümkündür. İyi bilinen bir örnek ya ğlı etil asit içersindeki dönü şüm i şlemidir. En yaygın biodizel yakıt kolza metil esteri (RME)’dir. 9.2.1. TÜRKİYE’N İN B İTK İSEL YA Ğ POTANS İYEL İ Ülkemizde bitkisel ya ğlar halen yemeklik ya ğ olarak tüketildi ğinden, ekili ş ve üretim miktarları bu alana cevap verecek düzeydedir. Bitkisel ya ğların ve atıklarının motor yakıtı olarak kullanılabilir duruma gelmesiyle, bu alandaki üretimin artırılma olasılı ğı mevcuttur. Ayrıca Güneydo ğu Anadolu (GAP) projesinin faaliyete geçmesiyle 1.7 milyon hektar alan sulanır hale gelecektir. GAP bölgesinde yeti ştirilecek bitkiler içerisinde, ya ğ bitkileri yönünden de önemli bir potansiyel olacaktır. Ya ğ bitkilerinin ekili ş alanları, ya ğ oranları, üretim verimleri ve üretim miktarları a şa ğıdaki tabloda verilmektedir. Tablo 1.Türkiye’nin Bitkisel Ya ğ Potansiyeli. Ya ğ Bitkisinin Adı Ekili ş Alanı(ha) Ya ğ Oranı(%) ÜretimVerimi(kg/ha) Üretim Miktarı(ton) Yer Fıstı ğı 32000 35-55 2563 82000 Soya 31000 13-25 2419 75000 Kolza 10 40-45 1000 10 Aspir 74 9-28 878 65 Ayçiçe ği 560000 40-50 1607 900000 Susam 68000 45-59 412 28000 Ha şha ş 29681 44-50 369 10948 Pamuk Toh. 7217123 16-24 1653 1193286 Mısır 515000 17-18 3689 1900000 Türkiye Toplamı 1959738 - - 4189929 Atık Bitkisel Ya ğ Metil Esterin Elde Edilmesi 1. Bitkisel ya ğ ön i şleme tabi tutulur. 2. Metanol ve katalizör ile ön karı ştırma. 3. Reaksiyon Basama ğı. 4. Faz ayırma işlemi. (Ticari amaçlı Gliserin) 5. Yıkama. 6. Biodizel Elde Edilmesi. 9.2.2. DÜNYA B İTK İSEL YA Ğ POTAS İYEL İ 1998/99 sezonunda dünya bitkisel ya ğ üretiminin 77,62 milyon ton, tüketiminin ise 76,88 milyon ton olarak gerçekle şti ği 1999/2000 sezonu için ise bu rakamların %5 oranında artaca ğı öngörülmektedir. Soya, palm, kolza ve ayçiçek ya ğları dünya bitkisel ya ğ üretimi ve tüketimindeki %83’lük payları ile en önemli yere sahip olan ürünlerdir. Üretim 1995/96 1996/97 1997/98 1998/99 1999/00 Soya 20,15 20,65 22,86 23,62 24,13 Palm 16,25 17,73 17,07 19,27 20,60 Ayçiçek 8,95 8,62 8,33 9,08 9,30 Kolza 11,28 10,84 11,32 12,20 13,37 Pamuk 4,15 3,87 3,76 3,63 3,79 Yerfıstı ğı 4,15 4,50 4,17 4,44 4,65 Hindistancevizi 3,15 3,72 3,41 2,97 3,47 Palm çekirde ği 2,12 2,26 2,26 2,41 2,58 Toplam 70,20 72,19 73,18 77,62 81,89 Tüketim Soya 19,70 20,61 22,55 23,54 23,89 Palm 15,71 17,18 17,36 18,73 20,41 Ayçiçek 8,61 8,90 8,37 9,05 9,26 Kolza 11,09 10,92 10,97 12,01 13,09 Pamuk 4,10 3,82 3,77 3,73 3,79 Yerfıstı ğı 4,12 4,51 4,16 4,42 4,60 Hindistancevizi 3,18 3,44 3,34 3,04 3,42 Palm çekirde ği 2,03 2,21 2,16 2,36 2,45 Toplam 68,54 71,59 72,68 76,88 80,91 Tablo 2. Dünya Bitkisel Ya ğ Üretim/Tüketim Miktarları (Milyon Ton). 9.2.3. KOLZA YA ĞININ D İZEL MOTORLARDA KULLANILMASININ ARA ŞTIRILMASI Kolza Bitkisi, Kolza, ilkbaharda çiçek açan ve ya ğ bitkileri içerisinde hasada en erken gelen bitkilerdendir. Uzun gün bitkisi olup kı şlık ve yazlık olarak yeti ştirilebilir. Yazlıklar 100-120, kı şlıklar 120-150 günde hasada gelir. Ekseri ya ğ bitkisi sıcak iklimde yeti şir ve kı şlık ekinleri pek azdır. Kolzanın kı şlık olarak ekilebilmesi ekim ve hasat dönemindeki i ş da ğılımına uygun bir çalı şma imkanı sa ğlar. Kolza tohumu küçük, yuvarlak ve kaygan oldu ğundan ekimden önce iyi bir tohum yata ğı ister. Kı şlık ekimlerde hububat hasadı dipten yapılarak gölge tavı kaçırılmadan tarlanın anızı bozulur. Eylül ayı ba şında dipkazan, çizer veya kazaya ğı ile toprak dipten i şlenerek kabartılır. 9.2.4. Türkiye’de Kolza Metil Ester Üretimi Yurdumuzda üretilen bitkisel ve hayvansal ya ğlar tüketimini kar şılayacak düzeyde de ğildir. Yemeklik ya ğ üretiminde bitkisel ya ğların önemi çok daha fazla olmasına ra ğmen ya ğ bitkilerinin hasat ve harman i şlerinin zor olması ve maliyetteki yükselmeler nedeniyle ekili ş alanları yeterli olmaktadır. Bu bakımdan tohumlarında %38-50 oranında ya ğ bulunan, tarımı son derece kolay, kolza bitkisinin gereken ilgiyi görmesiyle ülkemizde ya ğ açı ğının kapatılmasına önemli oranda katkıda bulunulabilir. Türkiye bugün, yılda 500 bin ton bitkisel ya ğ ithal eden bir ülke durumundadır. Nüfus artı şına ba ğlı olarak artan ya ğ ihtiyacının kar şılanabilmesi için ya ğ üretiminin artırılması zorunludur. Kolza, bitkisel ya ğ açı ğının kapatılmasında önemli rol oynayacak bir ya ğ bitkisidir. Kolza küspesi %67 oranında protein ihtiva etmesi nedeniyle aynı zamanda hayvan yemi için iyi bir hammaddedir. Kolza tohumu hiçbir i şlem görmeden besi rasyonuna %10, kanatlı rasyonuna %20 oranında katılarak do ğrudan besi materyali olarak kullanılabilir. Aynı zamanda nisan ayından hasada kadarki 4 aylık dönem boyunca çiçeklili ğini muhafaza etmesi nedeniyle iyi bir bal bitkisidir. Dünyada, yakla şık 220 milyon hektar alanda ekimi yapılan kolzanın anavatanı Anadoludur. Ülkemiz arazilerinde çok yaygın olarak görülen hardal bitkisi, kolzanın yabani formudur. Son yıllarda geli şmi ş ülkelerdeki ekimi ve üretimi devamlı artan kolza, 1970’li yıllarda ülkemiz çiftçisi tarafından üretimi yapılmı ş bir bitkidir. Ancak 1977 yılında Sa ğlık Bakanlı ğının yaptı ğı kontroller sonucu insan sa ğlı ğı için zararlı oldu ğu bilinen erüsik asit muhtevesanın %5 sınırını a ştı ğının görülmesiyle kolza ekimine yasak getirilmi ştir. Bununla beraber koza bitkisinin ekonomik ve tarımsal önemi yanısıra ya ğ bile şiminin kalitesine ilave bazı geli şmi ş ülkelerde yapılan çalı şmalar sonucu erüsik asitten arındırılmı ş yeni çe şitler üretilerek geçti ğimiz yıllar içerisinde kanola adıyla piyasaya sürülmü ştür. Avrupa’da kolza ya ğının kullanımı ile ilgili yapılan çalı şmalarda, kolza metil esterin dizel yakıtına göre a şa ğıdaki üstünlüklere sahip oldu ğu belirtilmi ştir. 1. Kolza ya ğından elde edilen yakıtın enerji de ğerinin yeterli miktarda olmaktadır. 2.Yakıtın yanma sonucu açı ğa çıkan atık gazların atmosfere olan etkisi yönünden olumlu sonuçlar verdi ğini ve %15-30 oranında daha az zararlı gaz açı ğa çıkarmaktadır. 3. Biodizelin zehirsizdir ve toprakta hızlı bir şekilde indirgenmektedir. 4. Biodizelin dolumu sırasında depodan zararlı gaz açı ğa çıkmamaktadır. 5.Biodizelin iyi bir ya ğlama kabiliyetine sahiptir ve böylece yüksek derecede motor a şınmasını engellemektedir. 6.Biodizelin yanması sırasında çevreye atılan zararlı gazlar, dizel yakıtına göre; %15 daha az CO, %27 daha az HC, sadece %5 daha fazla NO X , %22 daha az partikül, %50 daha az is ve %10 daha dü şük ısıl de ğeri, buna kar şın ortalama yakıt tüketiminin yakla şık olarak dizelden %3 fazla oldu ğu belirtilmi ştir. 9.4. B İOD İZEL Biodizel yerli bir üretimdir. Biodizel yenilenebilir bir yakıttır, bitkisel ya ğlardan ve artık restoran ya ğlarından üretilebilir. Biodizel güvenlidir, bakterilerle ayrı şabilir, hava kirletici partikül maddeler, karbon monoksit ve hidrokarbon gibi kirleticileri azaltır. %20 biodizel ile %80 petrole dayanan normal dizel yakıt karı şımı (B20) dizel motorlarda de ği şiklik yapılmadan kullanılabilmektedir. Biodizel hiçbir katkı yapmadan saf biçimde (B100) de kullanılabilmektedir. Fakat biodizel saf olarak kullanıldı ğı zaman performans proplemleri ve bakımdan kaçınmak için motorda de ği şikliklerin yapılması gerekebilir. Biodizel (ya ğlı asid alkali ester) yeni ve kullanılmı ş bitkisel ve hayvansal ya ğlar gibi yenilenebilir kaynaklardan do ğal olarak yapıldı ğından dizel yerine temiz yanan bir yakıttır. Biodizel aynen normal dizel yakıtlar gibi ate şlemeli motorlarda kullanılabilir. %20 biodizel karı şımı hemen hemen bütün dizel ekipmanları ile kullanılabilmektedir ve bir çok depolama ve da ğıtım ekipmanı ile uyumludur. Dü şük miktardaki karı şımlarda (%20 ve daha az) motorda herhangi bir de ği şikli ğe gerek yoktur.Yüksek miktardaki karı şımlar, hatta saf biodizel (%100 biodizel veya B100) 1994 yılından beri yapılan bir çok motorda kullanılabilmektedir. Geleneksel dizel motorda biodizelin kullanımı yanmamı ş hidrokarbonlar, karbon monoksit, PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons), n-PAH (nitrated polycyclic aromatic hydrocarbons) ve partikül madde emisyonlarını önemli miktarda azaltmaktadır. Buradaki emisyonlardaki azalma; dizel yakıt miktarı arttıkça (dolayısıyla biodizel miktarı azaldıkça) artmaktadır. En iyi azalma saf biodizelde (B100) görülmektedir. Biodizel kullanımı ile partikül maddelerde katı karbon parçaları azalır, (biodizel de yanma daha fazla tamamlandı ğından oksijen CO 2 ’e dönü şür) kükürt bile şikleri 24 ppm’den daha azdır, buna kar şın çözülebilir maddeler veya hidrokarbonlar artar yada aynı miktarda kalırlar. Bundan dolayı, biodizel katalizatör (buradaki katalizatör dizeldeki çözülebilir parçaları azaltır, fakat katı karbon parçalarını de ği ştirmez), egzoz gazlarının yeniden dola şımı gibi yeni teknolojilerle daha iyi çalı şır.Azot oksit emisyonu (NOx) yakıttaki biodizelin konsantrasyonu ile artmaktadır. Biodizelin fiziksel özellikleri geleneksel dizel yakıta çok benzerdir. Buna ra ğmen, emisyon özellikleri dizel yakıttan daha iyidir. Biodizelin fiziksel özellikleri Tablo 3’de verilmi ştir. Biodizelin üretim şeması a şa ğıda verilmi ştir. Tablo 3. Biodizelin Fiziksel Özellikleri. Özgül A ğırlı ğı 0.87 ~ 0.89 Kinematik Vizkozitesi @ 40°C 3.7 ~ 5.8 Setan Sayısı 46 ~ 70 Üst Isıl De ğeri (btu/lb) 16,928 ~ 17,996 Kükürt Oranı % 0.0 ~ 0.0024 Karı şım Sıcaklı ğı °C -11 ~ 16 Akma Sıcaklı ğı °C -15 ~3 İyot Sayısı 60 ~ 135 Alt Isıl De ğeri (btu/lb) 15,700 ~ 16,735 Şekil: Biodizelin üretim a şamaları 9.4.1. EM İSYON PERFORMANSI Yakıt çok az kükürt içerdi ğinden dolayı SO 2 (kükürt dioksit) emisyonu bakımından kolza metil ester’nin ta şıtlarda kullanılmasının önemli yararları oldu ğu belirtilmektedir. Egzoz emisyon Bitkisel Ya ğlar Yeniden Kullanılanan Hayvansal Ya ğlar Ham Biodizel Arıtma (Tavsiye etme) Gliserin Arıtma (Tavsiye etme) Metanol Geri Alma Ham Gliserin Kükürt + Metanol Biodizel Gliserin Metanol +KOH Sulandırılmı ş Asit Esterle şmesi Esterle şme Dönü şümü sonuçları; motor çalı şma şartlarına ve kullanıma ba ğlı olarak önemli de ği şiklikler göstermektedir. Bu faktörler, egzoz emisyon oranlarında büyük farklılıklara neden olmaktadır. Pachter ve Hohl emisyon performanslarını belirlemek için yaptıkları testlerde ECER49-13 motor testini kullandılar. Onların yaptıkları test sonuçlarından kolza metil ester’in kullanılması ile HC emisyonu dizel yakıttan %50 daha dü şük oldu ğu, NO X emisyonunun önemsiz miktarda yüksek oldu ğu ve CO emisyonunun önemsiz miktarda dü şük oldu ğunu tespit etmi şlerdir. Emisyon oranlarındaki de ği şimle motor ortalama efektif basıncı (mep) dikkat edilmesi gereken parametrelerdir. Kolza metil esterde (RME) ve dizel yakıtlarda HC emisyonu; NO X ve CO emisyonundan daha fazla gözönüne alınır. Bu göstermektedirki; ta şıt çevrimleri, egzoz emisyon özelliklerini belirlemede önemli bir rol oynamaktadır. Yapılan çalı şmalarda, kolza metil ester ve soya metil ester (SME)’in kullanımı ile egzoz emisyon test sonuçlarını dizel bir motor için (DDC 6V-92TAC iki stroklu otobüs motoru) dü şük kükürtlü (%0.05) dizel motoru US EPA’ya göre test edilmesi ile elde edilen sonuçlar. Tablo 4’de gösterilmi ştir. Tablo 4. Kolza ve Soya metil ester’in US EPA’ ya göre Egzoz Emisyon Sonuçları. Egzoz Emisyonları Dizel (%0.05 Kükürt) RME (% Dizel Emisyonlar) SME (% Dizel Emisyonlar) SME Metanol Katalizatörlü SME Dizel Katalizatörlü NO X 4.840 5.614 (116) 5.787 (120) 50677 (117) 5.728 (118) HC 0.437 0.093 (21) 0.116 (27) - 0.068 (16) CO 1.507 0.811 (54) 0.873 (58) 0.141 (9) 0.874 (58) Partiküller 0.227 0.164 (72) 0.152 (67) 0.054 (24) 0.062 (27) CO 2 758.1 775.5 (102) 791.3(104) 805.9 (106) 794.0 (105) NO X emisyonu, kolza metil ester dizel yakıttan 1/5 oranında daha yüksektir. HC ve partikül emisyonu, kolza metil ester’de de ği şik oranlarda daha dü şüktür. Dizel motorlu bir yolcu motorunda (Peugeot XUD-9)’de kullanılması halinde CO emisyon de ğeri daha yüksektir, daha güçlü motorlarda bunun tersi durum vardır. İsviçre federal Malzeme ve Ara ştırma Laboratuarı 12 lt. 18 kw. gücünde, 6 silindirli Mercedes-Benz Marka dizel motoru; normal dizel yakıtı kullanarak, dü şük kükürtlü (%0.06) kullanarak ve Avusturya ve İtalya üretimi RME yakıtı kullanarak ECE -R49 test yöntemine göre test etmeye çalı şmı ştır. Test sonuçlarından, kolza metil ester’in özgül yakıt tüketiminin normal dizel yakıt’tan yakla şık %12 daha yüksek oldu ğunu ve motor gücündeki dü şmenin %1.8-7.5 arasında oldu ğu nu ortaya koymu ştur. Normal dizel yakıta göre; RME yakıtının üretti ği egzoz emisyonları CO %33 daha dü şük, NOx %12 daha yüksektir, HC ve partikül madde %5 daha yüksektir. Oksidatörlü katalizör filtre birle şimiyle; normal dizel yakıta göre CO emisyonu %80 azaltılabilir, NOx emisyonu de ği şmez, HC emisyonu %75 daha az ve partiküller %90 daha az olmaktadır. Avusturya’da 2,3 lt turbo şarjlı DI dizel motorda RME ve dizel yakıt kullanılması ile elde edilen egzoz emisyon sonuçları Şekil 1.’de verilmektedir. RME’ N İN AVANTAJLARI Dizel yakıt performansı ile kar şıla ştırıldı ğında, daha iyi tutu şma özelli ğine (setan sayısı oranı) sahiptir. Dizel yakıt ile karı şımı mümkündür. E ğer vuruntu varsa, yakıt tüketimi artar. RME’ N İN DEZAVANTAJLARI Dizel yakıttan daha az ısıl de ğere sahiptir. Bu yüksek vizkozitesiyle kismen dengelenebilir. Dizelden daha yüksek vizkoziteye sahiptir. So ğutma filtre plug noktası daha yüksektir. Motor ya ğının sulanması ve giri ş valfinde karbon birikmesi sürekli proplemdir. Bazı lastik ve polimerli bile şikler için uygun de ğildir. RME’ N İN EM İSYON PERFORMANSI Hafif ta şıtlarda: NO X emisyonu %20 civarında, HC emisyonu %20-30 civarındadır. CO emisyonu de ği şkendir. Partikül maddeler %20-40 civarındadır. A ğır ta şıtlarda : NO X emisyonu %20’ nin üzerindedir. HC emisyonları %20-75 arasındadır. CO emisyonu %10-50 oranında ve partiküller %5-40 arasındadır. 9.4.2. B İOD İZEL ENDÜSTR İS İ Dünyadaki biodizel endüstrisi çok hızlı bir şekilde büyümektedir. Ülkemizde ise; bazı Üniversitelerde (Uluda ğ Üniv.) bu konu ile ilgili ara ştırmalar yapılmaktadır.Amerikada biodizel üreten yedi tane firma vardır. Biodizelin ço ğu okul servis araçlarında ve toplu ula şım araçları gibi geni ş mü şteri kitlelerine B20 olarak satılmaktadır. Bir çok ülkede biodizel yakıtı mevcut de ğildir. Buda biodizelin kullanımının yaygınla şmasını engellemektedir. Di ğer bir engel ise; biodizelin pahalı olmasıdır. Biodizelin galonu (3.785 lt) Amerika’da vergi hariç 1.5-2.25 $ satılmaktadır. Bu miktara %50 vergi oranı ilave edildi ği zaman fiyat artmakta ve buda halkın B20’yi tercih etmemesine neden olmaktadır. Amerika Enerji Bakanlı ğı gelecek 5 yıl içerisinde biodizelin galon fiyatının 1$ altına dü şürmek için çalı şmalar yapmaktadır. Amerikada biodizel yakıtı için yakıt standardı olu şturulmu ştur. Biodizelin standardı ASTM PS 121’dir. Biodizelin Özellikleri Tablo 5’de verilmektedir. Tablo 5. Biodizelin Özellikleri. Yakıt Özellikleri Dizel (Motorin) Biodizel Yakıt Standardı ASTM D975 ASTM PS 121 Yakıt Bile şimi C10-C21 HC C12-C22 FAME Alt Isıl De ğer 130.250 120.910 Kinematik Vizkozite 40 °C 1.3-4.1 1.9-6.0 Özgül A ğırlık kg/lt 60 °F 0.85 0.88 Yo ğunluk lb/gal 15 °C 7.079 7.328 Su ppm a ğırlık olarak 161 %0.5 max. Karbon,% a ğırlık olarak 87 77 Oksijen,% a ğırlık olarak 0 11 Sülfür % A ğırlık 0.05 max. 0 Kaynama Noktası °C 188-343 182-338 Parlama Noktası °C 60-80 100-170 Atomizasyon Noktası °C -15+5 -3-+12 Sıvıla şma Noktası °C -35--15 -15-+16 Setan Sayısı 40-55 48-60 Ate şleme Sıcaklı ğı °C 316 Hava/yakıt oranı 15 13.8 BOCLE Scuff, gram 3.600 >7.000 HFRR, microns 685 314 9.4 B İYOGAZ ENERJ İS İ Çiftlik gübresi yani hayvan gübresi ba şta olmak üzere, çe şitli organik artıkların (bitkisel artıklar, deniz ve kara yosunları, özel olarak yerle ştirilen bazı bitkiler gibi) oksijensiz bir ortamda fermantasyona u ğratılması sonucu elde edilen yanıcı gaz karı şımına biyogaz denir. Metan gazı CH 4 organik kökenli kaynaklara dayanan bu enerji üretim yöntemlerinde temel enerji kayna ğı organik kökenli artık ve atıklardır. Bunlar de ği şik amaçlarla de ğerlendirilmi ş olabilirler. Örne ğin ot ve saman artıkları, kent ve çöpleri tarla ürün artıkları hayvan besi artıkları çiftlik hayvancılı ğının küçük ve büyükba ş hayvan dı şkıları vb. olabilecekleri gibi bizzat bu amaçla yerle ştirilen bazı bitkiler (ye şil gübre) ve deniz yosunları (alg, diyamolit) ya da karayosunları (likenler) olabilirler. Bunlardan belli bir miktarı tekni ğine uygun olarak in şa edilmi ş havasız bir depoda toplanarak depolanırsa belli a şamalarda kimyasal tepkimelerin olu şması ve yanıcı gaz karı şımının açı ğa çıkması mümkün olmaktadır. Bu nedenle de dönü ştürülmü ş enerji üretmek için yararlanılan bu gibi organik kökenli maddelere genel bir terimle biyomas ve bunlardan elde edilen enerjiye ise biyomas enerjisi adı verilmektedir. Terimi olu şturan biyo canlı, mas (maas) ise kütle veya yı ğın, ba şka bir ifade ile enerji elde edilecek tesise enerji maddesinin yı ğılıp depo edilmesi gibi anlamlara gelmektedir. Dolayısıyla da bu gibi organik kökenli artıklardan elde edilen enerjiye biyomas enerjisi denir. Bununla birlikte bu konuda dilimizde genellikle biyogaz (canlı gaz) terimi kullanılmaktadır. Gazın, canlısı veya cansızı olamayaca ğı için terim olarak ya organik gaz ya da biyomas enerji kayna ğı şeklinde ifade edilmesi uygun olacaktır. Sözü edilen enerji kayna ğı, bu güne kadar ki uygulamalardan anla şıldı ğına göre, hayli ekonomik bir kaynaktır. Örne ğin bir ton biyomas maddesinin havasız bir ortamda fermente edilmesi sonucu, 1.2 varil petrol e şde ğeri bir enerjinin elde edilebilece ği hesaplanmı ştır. Öte yandan biyomas kaynaklardan elde edilen yanıcı gaz karı şımının m 3 ’ü ba şına % 40 ila % 70 oranında metan gazı, % 30 ila %55 oranında karbondioksit ve di ğer oranların ise azot, hidrojen ve hidrojen sülfür gibi maddelerden olu ştu ğu anla şılmı ştır. Biyomas Enerjisinin Geçmi şteki Önemi ve Bugünkü Yararlanma Alanları Biyomas enerji kaynaklarının en önemlisi, tahmin edilebilece ği üzere hayvan gübresi kayna ğıdır. Bu kayna ğın yakıt olarak kullanılmaya ba şlanması her halde insanın yerle şik düzene geçmesiyle birlikte ba şlar. Ancak hiç şüphe yok ki bu konuda belli bir tarih ve belge göstermek pek mümkün de ğildir. Ancak hayvan gübresinden tezek yapımı ve bunun yakıt olarak kullanılması, elbette yüzyıllar öncesinden ba şlanmı ştır. Birçok ülkede köylü nüfus, bugün de ısıtma, ısınma ve pi şirmede bu kaynaktan geni ş ölçüde yararlanır. Asya, Avrupa ve Güney Amerika ülkelerinde, ormandan yoksun otsu bitki formasyonu bölgeleri yani step toplumları, günümüzde de en güvenilir ısınma ve pi şirme i şleri hayvan gübresinden yapılan tezekten sa ğlanmaktadır. Özellikle iç bölgeler köy ve hatta bazı kent yerle şmelerinde tezek yapımı ve yakıt olarak kullanılması eski ça ğa kadar gerilere götürebilir. Bu bakımdan teze ği geleneksel yakıtlar veya enerji kaynaklarının kullanılı şı en eski olanlardan biri olarak kabul etmenin ku şkusuz hiçbir sakıncası yoktur. 9.6. SONUÇLAR Yapılan çalı şmalardan, Biodizel yakıtından elde edilen efektif moment ve güç de ğerlerinin bir miktar düşük çıkması, yakıtın ısıl de ğerinin dizel yakıtının ısıl de ğerine göre dü şük olması ile açıklanabilir. Biodizel kullanılması ile elde edilen is emisyon de ğerleri, dizel yakıtına göre dü şük yüklerde daha düşük çıkmı ştır. De ğerlerin dü şük olmasının nedeni, biodizel yakıtı içerisindeki oksijen fazlalı ğından kaynaklanmaktadır. Silindir içerisine enjekte edilen yakıttaki oksijen fazlalı ğından kaynaklanmaktadır. Silindir içersine gönderilen yakıttaki oksijen fazlalı ğı, yakıtın dizel yakıtına göre daha iyi yanmasını sa ğlar. Bunun sonucu olarak, dı şarıya atılan gazlar daha az olur. Ayrıca biodizel atıkları, bitkisel kaynaklı oldu ğu için do ğaya zarar vermeksizin, bitkiler tarafından enzimlenerek tekrar kullanılır. Atık ya ğ metil esterlerin (biodizel) dizel yakıtına alternatif olarak kullanılabilece ği, kullanıldı ğı taktirde motor performansında önemli bir de ği şim olmayaca ğı ve emisyonların dü şece ği tespit edilmi ştir.Ülkemizin içerisinde bulundu ğu durum da dikkate alındı ğında, bu tür alternatif yakıtların kullanımının ciddi ekonomik katkı sa ğlayaca ğı bilinmelidir Biodizel yakıtının yurdumuzda kullanılmasıyla, çevre kirlili ğinin çözümünde katkı sa ğlanacak, Türkiye’nin petrole olan ihtiyacı bakımından dı şa ba ğımlılıktan kurtulmasına yardımcı olacaktır. Atık bitkisel ya ğların ülkemizde alternatif yakıt olarak kullanımının mümkün olabilece ği, ülke ekonomisine ve çevreye büyük katkı sa ğlayaca ğı söylenebilir.