Enerji Verimliliğine İlişkin En Uygun Teknikler Kaynak Belgesi
Yüklə 4,67 Mb.
|
|
Dış bölümü kompresörün girişine bağlayacak ve buradan da tüm sıkıştırılmış hava istasyonuna ulaşacak bir kanal sistemi kurulabilir. Kanalın uzunluğuna göre bir havalandırma sistemi gerekebilir ve bu enerji planlama sürecinde dikkate alınır. Dışarıdan alınan hava için alıcı kuzey bölümüne yerleştirilir ya da uzun süre boyunca gölgede kalacak bip pozisyona kurulur. Birinci enerji kaynaklarının daha az tüketilmesi. Normal motorlar, elektrik motorlarıyla çalıştırılır. Çapraz medya etkileri Bilinmemektedir. İşletimsel veri Kompresörden çıkan büyük miktarda ısı (geri kazanılmış olsun ya da olmasın) nedeniyle, CA istasyonlarında daire sıcaklığı her zaman yüksektir. Kış aylarında bile 30 35 °C daire sıcaklığı normaldir. İç ve dış sıcaklık arasındaki fark ne kadar fazlaysa güç tasarrufu o kadar fazla olur. Bu tasarrufların işletimde çalışma saatlerine göre çoğaltılması gerekir. 224
Enerji Verimliliği  Bölüm 3
Uygulanabilirlik Dışarıdan gelen soğuk hava ile kompresörl iç hava sıcaklığının azaltlması mümkündür. Kimi zaman dubarda bir delik açılması ve dışarıdan gelen havanın kompresör girişine ulaşması için bir kanalın yerleştirilmesi yeterli olmaktadır. CA istasyonlarının, dışaryla ulaşılması zor yerlerde kurulması durumunda havalandırma odasının performansının artırılması gerekebilir.bu yöntemin %50 oranında uygulanabilir olduğu tahmin edilmektedir. Finansman Kompresöre giren hava sıcaklığının düşürülmesi birtakım avantajlar sağlar: soğuk hava besleme serbest kalır, kompresörlerin çalışırken harcadığı enerji azalır. (kWh tasarrufu); elektrik güç kaynağı azalır ( kWh tasarrufu). Tablo 3.26, bu tekniğin kullanılması sonucunda elde edilebilecek tasarrufları gösterir. Bu örnek gerçek enerji analizleri sonucunda oluşturulmuştur. Tanım Sıkıştırma gücü Çalışma saatleri/yıl (full yükle) Gerekli enerji Besleme havası sıcaklığının düşürülmesi Tasarruf Yıllık elektrik enerjisi tasarrufu kWh fiyatı yıllık finansal tasarruf Yatırım Vergi öncesi iç getirim oranı (IRR) Value 135
2000 270000
5 2.00
5400 0.1328
717 5000
6.7 536
7.0 Unit
kW s/yıl
kWh °C % kWh EURO/kWh
EURO/yIL EUR0
% EURO
Yıl Formula
- - AxB - - CxE - FxG
- - - - Tahmin
Teknik kaynak Ortalama veri Kanal ve fan için hesaplamalar maliyet kazanç analizinden (*) maliyet kazanç analizinden (*) maliyet kazanç analizinden (*) Comment A B C D E F G H I L M Net positif değer N Geri ödeme (*)10 yıllık performans ve %5 faiz oranı Tablo 3.26: kompresörün dış hava ile beslenmesi sonucu elde edilen tasarruflar Uygulama için itici güç kurulum kolaylığı enerji tasarrufu ve mali tasarruf Örnekler İtalya’daki yarı iletim dişlisi Kaynak bilgi [229, Di Franco, , 231, The motor challenge programme, , 233, Petrecca, 1992] Enerji Verimliliği 225
3.7.9
Basınç seviyelerinin optimize edilmesi Tanım
Üretilen sıkıştırılmış havanın basınç seviyesi ne kadar düşükse, üretim o kadar verimli olmaktadır. Ancak, tüm aktif tüketiciler için her zaman yeterli sıkıştırılmış hava tedarik etmek şarttır. Geliştirilmiş kontrol sistemleri en üst basınçların düşürülmesini sağlamaktadır. Esas olarak basınç aralığını “daraltacak” ve böylece üretilen sıkıştırılmış havanın basıncını düşürecek çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Bu yöntemler aşağıdaki listede ve Resim 3.35’te yer almaktadır: Kompresördeki mekanik anahtar aracılıığıyla doğrudan yeniden düzenleme. Kompresörün basınç aralığını ayarlamanın en hesaplı yolu mekanik basınç anahtarı kullanmaktır. Ayarlar bazen kendiliğinden değiştiği için bu kontrol anahtarları zaman zaman yeniden düzenlenmelidir. Frekans dönüştürücü kompresör ya da en uygun kompresör boyutunu kullanan akıllı kontrol sistemi. Basınç aralığı frekans dönüştürücü kompresörü ile yeniden düzenlenebilir. Bu kompresör, en üst yük kompresörü olarak çalışır ve hız tahriklerini özel sıkıştırılmış hava ihtiyaçlarına göre ayarlar. Basınç aralığı, kompresörü en uygun boyutlara göre ayarlayan ana denetimlerle de belirlenebilir. Basınç aralığını doğru “sınırlara” göre düşürmek. (optimize edilmiş akıllık kontrol sistemi). Akıllı kontrol sistemi basıncı, kompresör ağının tedarik limitinin biraz altında çalışmasını sağlayan aralığa kadar düşürmektedir. Resim 3.34 bu kontrol sisteminin farklı verimliliklerini gösterir. Basınç (bar) 9
7 Mevcut sistem Optimize edilmiş Mekanik kontrol Akıllı Optimize edilmiş Kontrol akıllı kontrol resim 3.34: farklı kompresör kontrol yöntemleri [28, Berger, 2005] 226
Enerji Verimliliği  Bölüm 3
Resim 3.34 aşağıda açıklanmıştır:
Farklı kontrol sistemlerinde yatay kırmızı çizgiler üretilen sıkıştırılmuş havanın ortalama basıncını gösterir. Mevcut sistemler için çapraz biçiminde doldurulan sarı kutucuklar sıkıştırılmış hava için ortalama basıncın 8.2 bar olduğunu gösterir. Dikey olarak çizilen sarı kutucular mekanik basınç anahtarlarının 0.4 bara ayarlanabileceğini gösterir (daha önceden belirlenen alt ve üst limit farkı) ortaya çıkan dayanıklılık sınırı sebebiyle üretilen sıkıştırılmış hava 7.8 dir. Bu durum, ilk üst seviye yük kompresörünün açıldığı noktanın değişmeden 7.6 bar’da kaldığına ilişkin varsayımlara dayanılarak belirlenmiştir. Maviyle belirlenen aıkıllı kontrol sistemi, tüm kompresör istasyonunun basınç aralığını 0.2 bar seviyesinde tutar. Bu kontrol sistemi basınç değişikliği oranlarına karşılık verir. Üst seviye yük kompresörünün açıldığı nokta gelecekte önceden belirenmiş en düşük basınç limiti olarak kalmak şartıyla, basınç 7.7bardır.
Elde edilen çevresel faydalar Uygulamada, basıncın 1 bar seviyesinde azaltılması %6-8 oranında enerji tasarrufu sağlar. Basıncın düşürülmesi sızıntıların da azaltılması anlamına gelmektedir. Çapraz medya etkileri Veri yoktur. İşletimsel veri Veri yoktur. Uygulanabilirlik Akıllı ve optimize edilmiş akıllı sistemlerde kullanilabilen VSD temelli kompresör kontrolü yalnızca yeni satın alma durumunda mali kazanç sağlar, çünkü mevcut kompresörde frekans dönüştürücünün kurulması üreticiler tarafından tavsiye edilmemektedir. Finansman Optimize edilmiş akıllı kontrol sistemiyle sıkıştırılmış hava basıncı 8.2 bardab 6.9 bara düşürülür bu da, %9.1oranında enerji tasarrufu demektir. Kontrol sisteminin optimize edilmesinin maliyeti azdır ve bu sayede yılda yüzlerce MWh ve onbinlerce Euro tasarruf sağlanır. ( with an installed compressor performance of 500 kW performansa sahip kompresörün kurulmasıyla, yılda 400 MWh ve EUR 20000 tasarruf sağlanır.) (yıllık 8700 işletim saati bazında) Uygulama için itici güç Maliyet kazancı Örnek tesisler Bilgisayarlı kompresör kontrol sistemlerinin kurulması Land Rover’da(UK) sıkıştırılmış hava üretim masraflarını %18.5 azaltmıştır. Üretilen sistemin geri ödeme süresi ise 16 aydır. Sıkıştırılmış hava sızıntılarının tamir edilmesiyle %20 daha fazla tasarruf sağlanmıştır. Kaynak bilgi [227, TWG, , 244, Best practice programme] Enerji Verimliliği 227
 Bölüm 3
3.7.10
Sıkıştırılmış havanın yüksek oranda dalgalanmaya maruz kalan kullanımlara yakın depolanması Tanım
Sıkıştırılmış hava depolayan tankların kullanım oranında dalgalanmaların yaşandığı CAS’a yakın yerlerde olması Elde edilen çevresel etkiler Yüksek miktardaki talepleri azaltır. Üst seviye talebinin azaltılmasıyla sistem daha az kompresör kapasitesine ihtiyaç duyar. Yükler eşit dağılmıştır ve kompresörler en verimli yükle çalışmaktadır. Çapraz emdya etkileri Veri yoktur. İşletimsel veri Veri yoktur. Uygulanabilirlik talepte dalgalanmalaın yaşandığı alanlar göz önünde bulundurulur. yaygın bir biçimde kullanılır. Finansman . Ana sermayenin ve işletim masraflarının azaltılması. Uygulama için itici güç Veri bulunmamaktadır. Örnek tesisler Veri yoktur. Kaynak bilgi Veri yoktur. 3.8
Pompalama sistemleri Giriş
Pompalama sistemleri dünya üzerindeki elektrik enerji talebinin neredeyse %20’sine denk gelmektedir, belirli sanayi tesisi işletmelerinde enerji kullanımı %25-50 arasında olabilir. Pompalama sistemleri farklı sektörlerde yaygın olarak kullanılır: Sanayi hizmetleri Gıda işleme kimyasallar petrokimyasal ilaç ticari ve zirai hizmetler kentsel su/atık su hizmetleri yerel uygulamalar pompalar, sıvıların hareketini esas alan metot tarafından iki ana gruba ayrılır: rotodinamik pompalar ve karşıt hareketli pompalar. Sanayide, bu pompaların bir çoğu elektrik motorlarıyla çalıştırılır ancak daha büyük endüstriyel uygulamalarda buhar türbinleriyle çalıştırılır (ya da başlı başına pistonlu motorlarla) 228
Enerji Verimliliği Bölüm 3
Rotodinamik pompalar (genellikle sentrifüjlü) sıvıya teğetsel ivme kazandırmak için sıvı içerisinde dönen keskin çarklardan oluşmaktadır. (böylece sıvıdaki enerjide artış meydana gelir.) Pompanın amacı, enerjiyi tesisat sistemlerinde kullanılacak sıvı basınç enerjisine dönüştürmektir. Motorlardan sonra sentrifüjlü pompalar dünayada en yaygın kullanılan makinedir, bu pompalar büyük miktarda enerji tüketirler. Karşıt hareketli pompalar belirli bir miktarda sıvıyı tutarak geri kazan sıvının hareket etmesine sebep olur ve daha sonra tutulan hacmin boşaltım borusuna gönderilmesini sağlar. Karşıt hareketli pompalar aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir:
Döner tip (örn. Döner paletli pompalar). Döner paletli pompalar;yüksek basınçlı hidrolik pompaları, düşük vakumlu uygulamaları ve havalandırmalardaki soğutma hatlarının tahliyesini kapsar. Pistonlu tip (örn. Diyaframlı pompalar). Diyaframlı pompalar, iyi bir emme yüksekliği özelliğine sahiptir ancak bir kısmı düşük akış oranına sahip düşük basınçlı pompalardır. Kuru halde çalışma özellikleri vardır ve bu pompalar düşük kesme hızına sahiptir. (katı partikülleri kesmezler). Sıvılarda bulunan çamur ve kumtaşı gibi katılarla başa çıkabilir. İçinde teflon diyaframların yer aldığı diyafram pompaları, bilyeli çekvalf ve hidrolik aktüatörler belirli miktarda kimyasal çözeltileri, sanayi kazanlarına ya da proses haznelerine yüksek basınçta (en az 350 bar) iletmek için kullanılır. Diyaframlı pompalar; medikal alanda ilaç sanayinde ve gıdayla ilgili uygulamalarda yağsız hava sağlamak için kullanılır. Pompalama sistemi tarafından kullanılan enerji ve malzeme; pompa tasarımına, işletme tasarımına ve sistemin işletim biçimine bağlıdır. Sentrifüjlü pompalar genellikle en ucuz olanlarıdır. Pompalar düşük ya da yüksek basınç sağlamak için tek aşamalrı ya da çok aşamalı olarak kullanılabilirler. Kritik uygulamalrda genellikle yedek pompa olarak kullanılırlar. 3.8.1 Pompalama sistemlerinin değerlendirilmesi ve envanterinin çıkarılması Tanım ve işletimsel veri (Elde edilen çevresel faydalar, Çapraz medya etkileri, Uygulanabilirlik, Finansman, Uygulama için itici güç, Örnekler ve Pompalama sistemleri için ENE tekniklerini kapsayan Kaynak bilgi, Bölüm 3.8.7’de yer almaktadır) Uygulanabilir enerji tasarruf önlemleri belirlemek ve pompalama sistemini optimize etmek için atılacak ilk adım
Temel sistem tanımı: bu aşama şirkette kayıtlarının incelenmesini ve aşağıda yer alan verileri bir araya getirmek için uygulanacak basit yöntemleri kapsar: Enerji tüketen en büyük 50 pompanın listesinin çıkarılması (pompanın toplam güç oranı) :ebat ve tip Her bir pompanın fonksiyonu Her bir pompanın güç tüketimi Talep profili: gün veya hafta içerisinde belirlenen değişiklikler Kontrol sisteminin türü Yıllık çalışma saatlei ve yıllık enerji tüketimi Pompa ile ilgili özel problemler ve bakım Enerji Verimliliği 229
Birçok kuruluşta, bu verilerin büyük bir kısmı tesis içersindeki personel tarafından bir araya getirilebilir. Sistemin işletim parametrelerinin ölçülmesi ve belgelendirilmesi: aşağıda yer alan öğelerin ölçülmesi ve belgelendirilmesi tüm pompalama sistemleri için uygundur ve büyük sistemler (100 kWh üstünde) için gereklidir. Bu verilerin toplanması teknik uzmanlık gerektirir. (tesis içindeki personel ya da üçüncü taraflar) Pompalama sistemlerinin çeşitliliği sebebiyle değerlendirme için ele alınacak kesin bir liste bulunmamaktadır. Ancak Bölüm 3.8.2 -3.8.6 ele alınabilecek başlıca konuların bir listesini içermektedir. 3.8.2
Pompa seçimi Tanım ve işletimsel veri (Elde edilen çevresel faydalar, Çapraz medya etkileri, Uygulanabilirlik, Finansman, Uygulama için itici güç, Örnekler ve Pompalama sistemleri için ENE tekniklerini kapsayan Kaynak bilgi, Bölüm 3.8.7’de yer almaktadır) Pompa, pompalama sisteminin kalbidir. Pompaların seçimi;öncelikle statik yük ve akış oranı olan proses ihtiyaçlarına göre belirlenir. Bu seçim sisteme, sıvıya ve atmosfer özelliğine de bağlıdır. Etkili bir pompalama sistemi için pompa seçimi: Resim 3.35’te gösterildiği gibi en verimli noktaya mümkün olduğunca yakın bir işletim noktasına sahip olmak için belirlenmelidir. Resim 3.35: en üst seviye verimilik akışı karşısında yük, güç ve verimlilik [199, TWG] Resim 3.36’da farklı pompa çeştilerinde pompa kapasitesinin fonksiyonu olarak toplam yük aralığı gösterilmiştir. 230 Enerji Verimliliği  Bölüm 3
Resim 3.36: pompa kapasitesi karşısında yük [199, TWG] Pompalama sistemlerinin %75’inin aşırı büyük olduğu birçoğunun da %20 oranında büyük olduğu tahmin edilmektedir. Aşırı büyük pompalar israf edilmiş pompalama enerjisinin tek ve en büyük kaynağıdır. Pompa seçiminde büyük pompa tercihi ne maliyet kazancı ne de enerji verimliliği sağlar, aksine; Anasermaye yüksek olur Gerekli olduğunda daha yüksek basınçlarda akış pompalandığı için enerji masrafı yüksek olur. Aşırı kısma, akıp geçen büyük miktarlar ve gereksiz yere pompaların çalıştırılması enerji israfına neden olur. Aşırı büyüklükteki pompalar saptandığında, pervanelerin değiştirilmesi veya değişken hız kontrollerinin belirlenmesi gibi kapasiteyi düşürecek diğer metotlarla bağlantılı olarak bu pompaların değiştirilmesi konusu ele alınmalıdır. Sentrifüjlü pompa pervanelerinin ayarlanması, aşırı büyüklükteki pompaların düzeltilmesinin en ucuz yoludur. Yük yüzde 10-50 oranında düşürülebilir. (pompapervanesinin çapının ayarlanması ya da pompa gövdesi için satıcı tavsiye edilen sınırlara göre ayarlanması sonucunda) Belirlenen kullanıcı için daha yüksek basınç akışı uygularken, geriye kalan sistemin daha düşük basınçta ve daha az enerjiyle çalışması için yardımcı pompa kullanılarak tüm sistemin enerji ihtiyacı azatılmış olur. Su pompaları için “The European Procurement Lines” belirlenen görev için yüksek verimlilik sağlayacak pompaların seçilmesi için birtakım yöntemler ortaya koymuştur. Bu metot aşağıda yer alan web adresinden temin edilebilir: http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/motorchallenge/pdf/EU_pumpguide_final.pdf Enerji Verimliliği 231
3.8.3
Tesisat sistemleri Tanım ve işletimsel veri (Elde edilen çevresel faydalar, Çapraz medya etkileri, Uygulanabilirlik, Finansman, Uygulama için itici güç, Örnekler ve Pompalama sistemleri için ENE tekniklerini kapsayan Kaynak bilgi, Bölüm 3.8.7’de yer almaktadır) Tesisat sistemleri, pompa performansının belirlenmesine yardımcı olur. Aslında tesisat özelliklerinin (aşağıda yer alan Resim 3.37’deki gibi) pompalama istasyonları için gerekli perofmansa ulaşmak amacıyla kullanılan bu pompaların tesisat sistemlerinin özellikleriyle birleştirilmelidir. Resim 3.37: pompa yükü karşısında akış oranı Tesisat sistemiyle doğrudan bağlantılı olan enerji tüketimi sistemdeki ekipmanlar, borular ve vanalar içerisinde hareket eden sıvıların sürtünme kaybının bir sonucudur. Bu kayıp, akış oranının karesiyle orantılıdır. Sürtünme kaybı aşağıda yer alan araçlarla azaltılabilir:
Çok fazla vana kullanmamak Borularda çok fazla dirsek kullanmamak (özellikle dar dirsekler) Tesisat çapının belirli ölçüde tutulması 3.8.4
Bakım Tanım ve işletimsel veri (Elde edilen çevresel faydalar, Çapraz medya etkileri, Uygulanabilirlik, Finansman, Uygulama için itici güç, Örnekler ve Pompalama sistemleri için ENE tekniklerini kapsayan Kaynak bilgi, Bölüm 3.8.7’de yer almaktadır) Aşırı büyük pompaların bakımı sonucunda ortaya çıkan değerlendirmeler:
Pompalar oyulmuştur Pompalar yıpranmıştır Pompalar işletim için uygun değildir Sabit yük ve akışa göre belirlenmiş pmplara aşırı kapasiteye işaret eder. Kontrol vanası çevresindeki basınç düşüşü israf edilen enerjiye işaret eder. (basınç düşüşü ve akışla orantılıdır) 232 Enerji Verimliliği Bölüm 3
Gürültü yaratan pompalarda genellikle, aşırı kısma ya da aşırı akış sebebiyle oyuklar oluşur. Gürültü kontrol vanaları ve bypass vanası yüksek enerji kaybına denk gelen yüksek basınç düşüşü anlamına gelir. Pompa performansı ve verimliliği zamanla düşer. Yıpranmış pompa bileşenleri arasında aşırı boşluklar sebebiyle iç bölümde sızıntının artması pompa kapasitesini ve verimini düşürür. Bu bileşenler: arka plaka, pervaneler, geçit yatağı, halkalar ve kaymalı yatak. Denetim testi bu durumu ortaya çıkarabilir, enerjinin azaltılması için pervanelerin makineyle işlenmesine ya da daha küçük pervanelerin yerleştirilmesine yardımcı olur. Performans oranı ciddi bir biçimde değişiklik gösteriyorsa iç boşluklar onarılmalıdır. Pompa kaplama sürtünme kayıplarını azaltacaktır. 3.8.5 Pompalama sisteminin kontrolu ve düzenlenmesi Tanım ve işletimsel veri (Elde edilen çevresel faydalar, Çapraz medya etkileri, Uygulanabilirlik, Finansman, Uygulama için itici güç, Örnekler ve Pompalama sistemleri için ENE tekniklerini kapsayan Kaynak bilgi, Bölüm 3.8.7’de yer almaktadır) Pompa uygulamaları birtakı görev noktalarını kapsamalıdır. En büyük akış ve en büyük yük pompanın görevlerini belirler. Sistemin kontrol edilmesi ve düzenlenmesi; yük basıncı ve akış için çalışma koşullarını optimize etmek açısında (pompalama sistemlerinde) önemlidir. Bu kontrollerin faydaları: Proses kontrolu Sistem güvenilirliği Enerji tasarrufları Büyük akışa sahip ya da basınç değişiklilerinin yer aldığı herhangi bir pompa için, akışların ve basınçların maksimum değrlerinin %75’inden az olduğu durumlarda aşırı kısma, bypass akışları ve (kontrol sisteminden ya da koruma deliklerinde) pomapalrın gereksiz yere çalıştırılması sebebiyle enerji israfı yaşanır. Aşağıdaki kontrol teknikleri kullanılabilir:
(bu yüzden tüm sistemi gözden geçirmek gerekir) Değişken hızlı tahrikler (elektrik motorunda) pompa veriminin çeşitli sistem ihtiyaçlarıyla uyum sağlamasıyla maksimum düzeyde kazanç sağlar . Fakat bu tahrikler diğer kapasite kontrolu metotlarıyla kıyaslandığında daha yüksek yatırım masraflarına neden olur. Yüklerin sabit olduğu durumlarda uygulanamayabilir. (bkz. Bölüm 3.6.3) Çoklu pompalar, değişken hız, bypass ya da kısma işleminin ontrolu için bir alternatif sunar. Sistem akışı düşük olduğunda bir veya irden fazla pompanın kapatılasıyla tasarruf sağlanabilir. Diğer pompalar yüksek verimlilikteçalışır. Pompalama yükü maksimum tek kapasitenin yarısından az ise çoklu küçük pompalar kullanılmalıdır. Çoklu pompalama sistemlerinde; aşırı kapasite bypası, pompaların gereksiz yere çalıştırılması aşırı basıncın devam ettirilmesi ve pompalar arasında akış artışının fazla olması sebebiyle enerji kaybı ortaya çıkar. Pompa tahliye atık enerjisinin (vana kullanarak) azaltılmasıyla sentrifüjlü pompanın kontrol edilmesi. Gaz kelebeği kontrolu diğer yaygın olarak kullanılan altrnatiflerden daha az enerji israf eder: kontrol olmadan ya da bypass kontrolu). Gaz kelebeği kontrolleri en uygun çözüm gibi görünmese de pompa enerjisinden tasarruf edilmesi anlamına gelir.
233  Bölüm 3
120
100 Güç
(kW) 80 60 40 20 0 450 600
750 900
Değişken hızlı tahrikler 1050
1200 1350
1500 Kısma vanası Akış (m3/h) Resim 3.38: rotodinamik pompa için iki adet pompalama düzenleme sisteminin enerji tüketimine ilişkin örnek 3.8.6 Motor ve iletim Yüklə 4,67 Mb. Dostları ilə paylaş:
|
