Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Biyokütle Enerji Santrali Nedir, Nasıl Çalışır?

Bir biyoenerji türü olan biyokütle, temel olarak organik atıkların elektrik veya farklı enerji türlerini üretmek için kullanılmasıdır. Normalde atık olarak değerlendirilecek çeşitli biyobazlı maddeler fosil yakıtların alternatifi olarak enerji santrallerinde kullanılarak temiz enerji üretimi sağlayabilmektedir. Biyoyakıtlar arasında odunsu yakıtlar ve hayvansal atıklar, kullanımdaki büyük çoğunluğu oluşturmaktadır. Belediyelerin katı atıkları da yine bir biyokütle yakıt kaynağı olarak kullanılabilmektedir.

Biyokütle yakıtlarının enerji yoğunluğu fosil yakıtlara göre daha düşüktür. Yani, daha küçük hacimli fosil yakıtla aynı enerjiyi üretmek için çok daha büyük bir hacimde biyokütle yakıtı gerekmektedir. Bu da düşük enerji yoğunluğu, yakıt toplama ve taşıma maliyetlerinin yakıtın değerinden çok daha fazla olabileceği anlamına gelir. Biyokütle yakıtları tipik olarak yerinde tüketilir veya yalnızca kısa mesafelerde taşınır. Biyokütle yakıtları, toplam ağırlığı ve nakliye maliyetini artıran yüksek nem içeriğine sahip olma eğilimindedir. Nem içeriği de yanma performansını düşüren bir faktördür. Bu nedenle biyokütle enerji santralleri kurulacağı zaman santralin yakıt kaynağına yakın olması ve çok fazla nem içermemesi en önemli parametreler arasındadır.

Biyokütle yakıtlarının değerlendirilmesinde dikkate alınması gereken birtakım önemli konular vardır. Mevcut yakıt arzı, arzın veya yakıtı üreten endüstrinin sürdürülebilirliği ve yakıt için rekabetçi kullanımlar veya pazarların oluşturulması bunlardan bazılarıdır. Biyokütle yakıt toplama, işleme ve taşıma maliyetleri ve bu maliyetleri kimin finanse edeceği de yine biyokütle enerji santrali kurulumunda kritik önem arz eden konulardır.

Biyokütle Enerji Kaynakları Nelerdir?

Biyokütle enerji santrallerinde kullanılan temel biyokütle kaynakları şu şekildedir:

  • Orman ve kereste fabrikası kalıntıları
  • Çeşitli hasat ürünleri
  • Tarımsal yan ürünler
  • Yemek atıkları
  • Hayvan gübreleri
  • Çöp gazı
  • Belediye katı atıklar
  • Atık su arıtma çamuru ve kalıntıları

Biyoenerji Üretimi

Biyokütle, tesis ısıtma, elektrik enerjisi üretimi ve kombine ısı ve güç için kullanılabilmektedir. Biyokütle, çeşitli kaynaklardan odun, tarımsal artıklar ve hayvan ve insan atıkları dahil olmak üzere çok çeşitli malzemeleri kapsamaktadır. Bu malzemeler çeşitli yöntemlerle elektrik enerjisine dönüştürülebilir. En yaygın olan yöntem, tarımsal atık veya odunsu malzemeler gibi biyokütle malzemelerinin doğrudan yakılmasıdır. Diğer seçenekler arasında gazlaştırma, piroliz ve anaerobik parçalama gibi yöntemler yer almaktadır. Gazlaştırma, biyokütleyi tam yanma için gerekenden daha az oksijenle ısıtarak kullanılabilir enerji içeriğine sahip bir sentez gazı üretir. Piroliz, oksijen yokluğunda biyokütleyi hızla ısıtarak biyo-yağ oluşmasını sağlar. Anaerobik parçalama yönteminde ise organik madde oksijen olmadan bakteriler tarafından ayrıştırılır ve yenilenebilir bir doğal gaz üretilir.

Bunların yanında farklı biyokütle türleri için farklı yöntemler de kullanılabilmektedir. Tipik olarak, odun yongaları, peletler ve talaş gibi odunsu biyokütleler elektrik üretmek için yakılır veya gazlaştırılır. Mısır koçanı ve buğday samanı artıkları yanma için balyalanır veya anaerobik parçalayıcı kullanılarak gaza dönüştürülür. Hayvan ve insan atıkları gibi çok ıslak atıklar, anaerobik parçalayıcıda orta enerji içerikli bir gaza dönüştürülür. Diğer birçok biyokütle türü, daha sonra kazanlarda ve fırınlarda kullanılabilen piroliz yoluyla biyo-yağa dönüştürülebilir.

Günümüzde biyokütle enerji santrallerinde (biyoelektrik santrali) doğrudan ateşlemeli yakma sistemleri kullanır. Elektrik üretmek için türbin jeneratörünü çalıştıran yüksek basınçlı buhar üretmek için biyokütle doğrudan yakılmaktadır. Bazı biyokütle endüstrilerinde, elektrik santralinden çıkarılan veya harcanan buhar, imalat işlemleri veya binaları ısıtmak için de kullanılır. Bu birleşik ısı ve güç (CHP) sistemleri, enerji verimliliğini önemli ölçüde artırmaktadır. Mevsimsel ısıtma gereksinimleri de CHP sistem verimliliğini doğrudan etkileyen faktörlerden biridir.

Basit bir biyokütle elektrik üretim sistemi birkaç temel bileşenden oluşur. Tipik buhar çevrimi (Rankine döngüsü) için genellikle aşağıdaki ekipmanlar kullanılmaktadır.

  • Yakıt depolama ve taşıma ekipmanı
  • Yakma işleminin gerçekleştirildiği fırın
  • Suyun ısıtıldığı kazan (boyler)
  • Pompalar
  • Fanlar
  • Buhar türbünü
  • Jeneratör
  • Kondenser (yoğuşturucu)
  • Soğutma kulesi
  • Egzoz / emisyon kontrol cihazları
  • Ölçüm cihazları; debimetre, termometre, sensör, switch vs

Biyokütle Enerji Santralleri Nasıl Çalışır?

Doğrudan yakma sistemlerinin kullanıldığı biyokütle enerji santrallerinde biyokütle besleme stoku bir yakıcı veya fırına beslenir. Biyokütle burada buhar oluşturmak üzere bir kazandaki suyu ısıtmak için hava ile yakılır. Gelişen bazı teknolojiler, doğrudan yakma yerine biyokütleyi gazlaştırarak yanıcı bir gaz üretirken, bazı sistemler sıvı yakıtların yerine kullanılabilecek piroliz yağları da üretmektedir. Kazan yakıtı talaş, pelet veya biyo-yağ içerebilmektedir. Kazandan çıkan buhar daha sonra jeneratörü çalıştırmak ve elektrik üretmek için dönen bir buhar türbini aracılığıyla genleştirilir. Genleşen; sıcaklığı ve basıncı düşen buhar daha sonra kondensere gönderilir ve burada sıvılaştırılarak tekrardan pompaya beslenir.

Tüm biyokütle sistemleri, yakıt depolama alanı ve bir tür yakıt işleme ekipmanı ve kontrolleri gerektirmektedir. Talaş ya da pelet kullanan sistemler tipik olarak kısa süreli depolama için büyük silolar veya daha büyük depolama için bir dış yakıt sahası kullanır. Otomatik kontrol sistemi, bazı vinçler, istifleyiciler, toplayıcılar, yükleyiciler, kayışlar, helezonlar ve pnömatik nakliyeyi kullanarak yakıtı dış depolama alanından taşır. Biyokütleyi yığınlardan silolara aktarmak için ön yükleyiciler gibi manuel ekipmanlar kullanılabilir, ancak bu yöntem işçilik ve ekipman operasyonları ve bakımında önemli maliyetlere neden olabilmektedir. Yığınları inşa etmek için otomatik istifleyicileri ve talaşları yığınlardan talaş silolarına taşımak için toplayıcıları kullanmak daha hızlı ve düşük biriş gücü gerektiren yöntemlerden biridir.

Biyokütle yakıtlı tesislerle ilgili en büyük sorun, yakıtın elleçlenmesi ve ön işlenmesidir. Bu durum, tesis büyüklüğü ve yakma kapasitesinden bağımsız olarak geçerlidir. Biyokütleyi yakmadan veya gazlaştırmadan önce kurutmak genel proses verimliliğini artırabilir; ancak çoğu durumda ekonomik olarak uygun olmayabilir.

Biyokütle enerji santrallerindeki egzoz sistemleri yanma yan ürünlerinin çevreye atılması için kullanılır. Emisyon kontrolleri, tekli veya çoklu siklonlar (katı maddelerin sıvı veya gazlardan ayrıştırılması için kullanılan santrifüj cihazı), torbalı filtreler veya elektrostatik çöktürücüler ile yapılabilmektedir. Listelenen tüm ekipmanların birincil işlevi partikül madde kontrolüdür. Yanmamış hidrokarbonlar, nitrojen oksitler ve kükürt için yapılan emisyon kontrollerine, yakıt özelliklerine ve yasal düzenlemelere bağlı olarak ihtiyaç duyulabilir.

Leave a comment