3.09.2016

Bölgesel Isıtma ve Soğutma Sistemleri

Bölgesel ısıtma ve soğutma, hava kirliliği ve buna bağlı zararlı karbondioksit emisyon seviyesini azaltabilecek ve enerji güvenliğini artırabilecek teknolojilerdir. Uluslararası Enerji Kuruluşu (IEA)'nun bu konudaki uzman heyeti; bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerinin gerekliliğinin ve değerinin IEA'da yer alan karar mercileri, Avrupa Komisyonu ve çoğu ülkenin hükümet erkanlarının dikkatinden kaçtığı hususunda endişe duymaktadır. Orta ve Doğu Avrupa ülkelerindeki sistemlerin yetersiz bakıma sahip olmalarından dolayı verimsiz çalışmaları bu sistemler hakkında mesnetsiz söylencelere ve yanlış kanılara sebep olmuştur. Bu yanlış kanılar bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerinin kullanışlı olduklarının esas gerçeğine gölge düşürmektedir. Esasen (kullanılmayan) atık ısıların değerlendirilmesine imkân veren bu sistemler, doğalgazın direkt kullanılmasından daha çok verimlidir ve yenilenebilir enerjinin kullanılmasını arttıracak birçok olanak sağlamaktadır.
(IEA tarafından kaleme alınan) bu plan raporu (EN: Policy Paper)'nun amacı: plan yapıcı (EN: Policy-Maker)'ların bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerinin faydalarını; ve bu sistemlerin, Kyoto hedeflerine ve diğer çevresel/enerji plan hedeflerine erişmekte büyük rol oynadıklarını daha iyi anlamaları içindir.
Bölgesel ısıtma sistemlerinin temel ilkesi basit ama etkili:
  • Birçok ısıl enerji tüketicisine ön-yalıtımlı borular aracılığıyla sıcak su sağlanması, tabii ki amaç tüketicilerin ısıtma ve sıcak su gereksinimlerinin karşılanması. Isıl enerji tüketicileri ağırlıklı olarak konutlar olsa da hastaneler, endüstriyel tesisler, yurtlar,... da bu ucuz ve çevre-duyarlı sistemlerden faydalanabilirler.
  • Bütün şehri kapsayacak şekilde kurulan bu bölgesel sistemler doğalgaz sistemlerine benzerlik göstermektedir: sıcak suyu konutlara ulaştıracak boru dağıtım şebekesi bütün şehri kapsayacak şekilde kurulmaktadır (doğalgaz sistemlerde konutlara sıcak su yerine doğalgaz sağlanmaktadır). Boru dağıtım şebekesinde, ısı kaybını en aza indirmek için, ön-yalıtımlı borular kullanılmaktadır.
  • Isıl enerji tüketicilerine ulaştırılmak için dağıtım şebekesinde dolaştırılan (ısıl enerji taşıyıcı vasıta olan) sıcak su neredeyse her türlü enerji kaynağında üretilebilir. Mevcut ısıtma ve soğutma sistemleri örneklerinde yaygın olarak gördüğümüz üzere, ısı kaynakları (bunlarla limitli olmamak üzere) (i) birleşik ısı ve elektrik santralleri (EN: Combined Heat and Power), (ii) endüstriyel atık ısı; ve (iii) biyokütle (EN: biomass), jeotermal, ve direkt doğal ısı kaynakları v.b. gibi yenilenebilir enerji kaynakları olabilmektedir.
Bölgesel soğutma sistemlerinin temel ikesi de bölgesel ısıtma sistemleri ile neredeyse birebir aynıdır: konutların (ve diğer tüketicilerin) soğutma talepleri şehir şebekesinde dolaştırılan soğuk su aracılığı ile karşılanmaktadır. Ön-yalıtımlı borular, ısıtma örneğinde de olduğu gibi bu soğutma sistemlerinde de kullanılmaktadır. Şehir şebekesinde dolaştırılan soğuk su, merkezi olarak birçok kaynakta üretilebilmektedir. Mevcut sistemlerde yaygın olarak kullanılan soğuk enerji kaynakları, (i) doğal soğuk su kütleleri (deniz, göl, nehir v.b. su kütlelerinin derinliklerinde doğal olarak bulunan soğuk su kütleleri), (ii) abzorbsiyon sistemler, ve (iii) büyük ölçekli ısı pompaları (bu kaynaklarla sınırlı değil!) olabilmektedir.
Bölgesel enerji sistemleri sayesinde enerji tüketicilerinin bir sistemde birleştirilerek yekpare hâle getirilmeleri, çevre duyarlı enerji kaynaklarının ekonomik olarak değerlendirilmelerine imkân sağlamaktadır. Örnek vermek gerekirse: Endüstriyel tesislerdeki üretim süreçlerinin sonucu olarak atılan baca gazlarındaki ısıl enerji, eğer o bölgede bölgesel ısıtma sistemi kuruluysa, sıcak su üretiminde değerlendirilebilir ve üretilen bu sıcak su konutlara şehir boru şebekesi aracılığıyla ulaştırılabilir.
Bilhassa İskandinav ülkelerinin ağırlıkta olduğu birçok ülkede, bütün ülke ısı talebi büyük oranda (%50'nin üstünde) bölgesel ısıtma sistemleri ile sağlanmaktadır. Ancak, Avrupa Birliği'nin toplan ısı talebi göz önünde alındığında bölgesel ısıtma sistemi küçük bir kesimi oluşturmaktadır. Bu yüzden, bölgesel ısıtma sisteminin yaygınlaşma potansiyeli büyük ve bu potansiyel, geçmiş ulusal enerji planlarına bağlı olarak, her ülkede farklılık göstermektedir. Artan biçimde, dünyanın birçok ülkesinde bölgesel ısıtma ve soğutma kavramı soğutma için uygulanmaktadır. Bu iki türlü olmaktadır: (i) ya soğutulmuş suyun bölgesel soğutma dağıtım şebekesi vasıtasıyla tüketicilere dağıtılması, (ii) ya da bölgesel ısıtma şebekesi aracılığıyla ısıl kaynaklı çalışan soğutuculara sıcak suyun sağlanmasıyla (bu soğutucularda üretilen soğuk su ayrı bir ufak merkezi soğutma şebekesiyle tüketicilere ulaştırılıyor.). Amerika Birleşik Devletleri'nde ve, gibi, soğutmanın büyük bir ihtiyaç olduğu diğer ülkelerde, bölgesel soğutma sistemlerinin kullanımı büyük derecede artış göstermiştir. Bölgesel soğutma sisteminin işletimini ekonomik hâle getirmek için, endüstriyel atık ısılarını değerlendiren pekçok soğutucu teknolojisi bulunmaktadır.

SÖYLENCE VE YANLIŞ KANILAR

Bölgesel ısıtma sistemleri, doğaları gereği, yerel boyutta çözüm sağlayan sistemlerdir; ve kazancı arttırmada, ve başlangıç kayıplarını sönümlemede kısıtlı yeterliğe sahiptir. Ulusal veya yöresel boyuttaki gaz ve elektrik şebekeleri, (geçmişten günümüze yaygın olmalarıyla beraber) yüksek kazanç imkânına sahip oldukları için, kendi alanlarındaki gelişmelere (fiyat öteleme ve iskonto imkânı gibi) ekonomik kolaylıklar sağlayabilmektedirler. Bu yüzden, bölgesel ısıtma sistemleri ile kıyaslandığında bu sistemler rekabetçi üstünlüğe sahip gibi görünmektedirler. Şimdiye kadar ulusal planlarda yer etmiş gelenekçi düşünceyle beraber, büyük ölçekli enerji sağlama sistemleri (yerel girişimlerden ziyade) hep destek görmüştür. Ancak, eğer çevresel etkileri de hesaba alan uzun vadeli ekonomik analiz gerçekleştirilirse görülecektir ki; birçok çerçevede bölgesel ısıtma ve soğutma sistemleri alanlarındaki diğer rakip enerji sistemlerine kıyasla rekabetçi üstünlüğe sahip sistemlerdir. Ayrıca, bölgesel ısıtma sistemleri, birleşik ısı ve elektrik santrallarından faydalanabilmek için olmazsa olmazdır.
Bina sahipleri, yakıt esnekliği sağlayan uzun vadeli enerji sağlama sistemlerine sıcak bakmaktadırlar (veya bakacaktırlar). Çünkü, bölgesel ısıtma sistemi ile, piyasadaki herhangi bir yakıt için gerçekleşebilecek ani fiyat artışı durumunda diğer farklı bir yakıt kullanımı ile aynı sıcak su üretimi sağlanabilir (Bu hususta aynı kazanda farklı türdeki yakıtları yakabilecek şekilde tasarlanmış Çoklu-Yakıt Kazanlı sistemler (EN: Multi-Fuel Boiler) göz önünde bulundurulmalıdır!). Bir nevi, bina sahipleri yakıt marketindeki ani fiyat artışlarından bağımsız hale gelecektir.
Özetlemek gerekirse; binaları bölgesel ısıtma ve soğutma sistemleri aracılığıyla birleştirmek, birleşik ısı ve elektrik üretim tesislerden ve diğer, (i) teknik ve ticari olarak kendisini kanıtlamış, (ii) ekonomik olarak uygulanabilir, ve (iii) çevresel duyarlılık açısından cazip, teknolojilerden faydalanmaya olanak sağlamaktadır.
Bölgesel ısıtma sistemi uzun bir tarihe sahiptir. Teknolojik kavram açısından bakıldığından birçok ülkede kayda değer mevcudiyeti bulunmaktadır ve birçok farklı şekilde uygulaması mevcuttur. Bölgesel ısıtma artan bir şekilde fosil yakıtlardan uzaklaşarak elektrik üreten santralların atık ısısından faydalanılacağı, evsel katı atık ve biyokütlelerin ısı kaynağı olarak kullanılacağı bir geleceğe doğru yol almaktadır. Ayrıca, kömür yakıtlı elektrik üretim tesisleri gibi eski teknolojilerin yanında yakıt hücre (EN: Fuel Cell)'leri ve yüksek verimliliğe sahip gaz türbinleri gibi yeni elektrik üretim teknolojilerinin çevresel faydaları bu sayede artacaktır.
Üretilen ve/veya (normalde atık olarak doğaya salınacakken) kurtarılmış ısı absorbsiyonlu soğutma sistemleri kullanılarak bölgesel soğutmada kullanılabilir ve dünya çapında bölgesel soğutma uygulamaları günden güne artmaktadır.
Yeni enerji sağlama teknolojilerinin en iyilerinin uygulamaya katılmalarına ek olarak, bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerinin olmazsa olmazı olan ön-yalıtımlı boruların geliştirilmesi ve fiyatlarının düşürülmesi çalışmaları şimdiye kadar hep gerçekleştirildi ve gelecekte de bilimsel ilgi alanında olacaktır.
Orta ve Doğu Avrupa ülkelerindeki bölgesel ısıtma sistemlerindeki düşük verimliliğin sebebi belirli bir tasarım kavramının pazar-dışı ekonomik sistemde uygulanmasından kaynaklanmaktadır. Bölgesel ısıtma tarihinde önemli teknolojik buluş olan ön-yalıtımlı borular, Batı (Avrupa) teknolojisi ürünü oldukları için ithal edilemezdi. Günümüzde belirli zümreler bu verimsiz sistemlerin gerekli teknik standartlara erişmesi için büyük oranda çaba harcamaktadırlar. Mevcut gaz dağıtım hatlarının genişlemesi yapılırken, “birincil kaliteli yakıtın önce elektrik üretiminde kullanılması ve bu üretimden açığa çıkan atık ısının bölgesel ısıtma sisteminde kullanılması” yönteminin sağlayacağı bütün çevresel faydalar göz önünde bulundurulmamaktadır. Plan-yapıcıların bu sistemleri, yükümlülük olarak algılamaktan öte, ulusal çevresel varlık/servet olarak kabul etmeleri gerekmektedirler.

ANAHTAR PLAN KONULARINDAKİ ETKİ

Bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerinin bütünleyici ve kolaylaştırıcı birer teknoloji olmalarından dolayı, birçok plan konusu için gerekli ve ulusal ve ulusal sınırların dışında geçerli olacak planların hazırlanmasında kesinlikle dikkate alınmalıdır. Aynı şekilde, elektrik talebindeki artıştan dolayı gereken yeni elektrik üretim santrallarının kurulması planlanırken birleşik ısı ve elektrik santralları göz önünde bulundurulmalıdır. Sadece elektrik üretimi yapabilen santrallerde, santral içerisindeki ısı çevriminin neticesi olarak, büyük miktarda düşük kalite ısı potansiyeli bulunmaktadır. Bu ısı potansiyeli sadece elektrik üretimi yapan santrallerin birleşik ısı ve elektrik santralleri olarak tasarlanmaları veya mevcut sistemlerin dönüştürülmeleri ile bölgesel ısıtma sistemlerinde değerlendirilebilir. Aksi taktirde bu atık ısı potansiyeli israf olmaktadır (Bakınız Şekil 1).
Şekil 1
Bölgesel ısıtma ve soğutma sistemi, birleşik ısı ve elektrik santrallerinin uygulanması için önemlidir çünkü kurulan dağıtma hattı sayesinde, olası tüketici havuzu (farklı çeşit ısı tüketicilerinin dahil olma imkânı ile) genişleme şansı yakalamaktadır. Belki daha önce sadece endüstriyel kesim ısı tüketicisi iken aynı bölgesel ısıtma ağı ticari, kurumsal ve büyük binalara da ısı sağlayabilmektedir. Bu ısı tüketicileri için gerekli olan sıcaklıklar göreceli olarak düşüktür. Bu birleşik ısı ve elektrik santralının, daha yüksek sıcaklıktaki endüstriyel proses ısı üretimi yapan santrallere göre daha verimli çalışmasına imkân vermektedir. Buna ek olarak, endüstrinin elektrike daha bağımlı olması ile, düşük kalite (EN: Low Grade) ısı kaynağı olarak kullanılabilecek büyük ölçekli endüstriyel ısı kuyuları zor bulunur hale gelecektir. Bölgesel ısıtma ve soğutma sistemine bağlı kentsel binalar, birleşik ısı ve elektrik üretim tesisleri için daha kararlı uzun vadeli ortak olarak görülmektedir.

KARBONDİOKSİT AZALTIMI

Önümüzdeki yüzyıl, sera gazları seviyesinin düşürülme çalışmaları en önemli çevre plan hedefleri arasında olacaktır. Bölgesel ısıtma ve soğumta sistemleri ve birleşik ısı ve elektrik üretim tesisleri, sera gazı emisyonları (EN: GHG emissions)'nın kontrolünde şimdiye kadar zaten muazzam katkılarda bulunmuştur. Bu en önemli uluslararası hedeflere erişilmesi için de hâlâ büyük potansiyele sahiptir.
Dünyada yıllık olarak 11 ila 12 EJ ısı tüketimi bölgesel ısıtma sistemleri vasıtası ile sağlanmaktadır (Toplam sonuç enerji talebinin -Kapsam: Endüstriyel tesis, konut, umumi alan, ve ticari alan- %5'i). Bu oran, OECD mensubu ülkelerde %2 iken diğer ülkelerde %7 olarak görülmektedir. Bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerinin kullanılmasıyla ortaya çıkan karbondioksit emisyonlarındaki düşüş miktarı kayda değer orandadır ve Kyoto protokolünde öngörülen karbondioksit düşüş miktarının neredeyse yarısına tekabül etmektedir. Dünya çapından, bölgesel ısıtma ve soğutma sistemleri ve birleşik ısı ve elektrik üretim tesisleri (endüstriyel birleşik ısı ve elektrik santralleriyle beraber) yakıt yanması kaynaklı karbondioksit emisyonlarını %3-4 oranında düşürmüştür. Bu oran, 1998 yılında kaydedilen 22700 Mton dünyasal emisyon değeriyle kıyaslandığında yıllık 670-890 Mton düşüşe tekabül etmektedir. Yine bu iki kardeş sistemin kullanılmasıyla elde edilmiş en büyük düşüş %15 oranla Rusya'da gerçekleşmiştir.
Gelecekte, bu iki kardeş sistem küresel karbondioksit emisyon değerlerinde ilâveten düşüş imkânı sağlayacaktır. Bunlar altta sıralanan adımlarla gerçekleştirilebilir:
  • Bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerinin yaygınlaşması: (i) yeni ısıtma gereksinimi olan bölgelerde planlayarak ve (ii) mevcut sistemlerin dağıtım ağının genişlemesini sağlayarak.
  • Birleşik ısı ve eletrik üretim tesislerinin kullanım oranının mevcut bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerinde arttırılmasıyla (Mevcut durumdaki üretim payı yalnız %48).
  • Mevcut sistemlerdeki yakıtların ikamesiyle çünkü kömür sağlanan yakıtlar arasında %38'lik bir orana sahip durumdadır.

BİYOKÜTLE'YE DÖNÜŞÜM

Uzun vadede, mevcut plan raporları biyokütle yakıtlarının yenilenebilir enerji geleceğinde büyük role sahip olacağını bildirmektedir. Gözden kaçan durum şu ki mevcut bölgesel ısıtma sistemlerinin ısı kaynağı zaten atık çöpleri, odun atıkları ve diğer biyokütle maddeleri yakan birleşik ısı ve elektrik üretim tesislerinden sağlanmaktadır. Esasen bu tesisler gelecek sistemler için temel oluşturacak prototip örnekler, böylelikle gelecekte ekinler düşük kalitede ısı sağlayabilecekler. Ancak, mevcut yeni be yenilenebilir enerji çözümlerinin analizlerinde (dağıtım) ağı çözümlerinin kritik öneminin bulunmadığı görünmektedir.

KENTSEL HAYAT KALİTESİ

Bölgesel ısıtma ve soğutma sistemleri, bina yoğunluluğunun yüksek olduğu bölgelerde en yüksek verime sahiptir. Dünya çapındaki kentleşme yönündeki eğilim, özellikle gelişen ekonomilerde ve bölgesel soğutma alanlarında büyüyen piyasa imkânı sağlamaktadır. Büyüyen kentleşme, enerji ve çevresel konularda kayda değer tartışma konusu içermektedir ve bölgesel ısıtma ve soğutma, sürdürülebilir kentsel gelişim planlarının önemli bir parçası olabilir. Bölgesel ısıtma ve soğutma sistemleri şebeke teknolojisi, mekân verimli kullanan kentsel tasarımı desteklemektedir. Bölgesel ısıtma ve soğutma sistemleri kent hava kirliliğinin kontrol edilmesine, hayat kalitesinin yükseltilmesine ve şehir merkezlerinin canlılığına yardımcı olur.

ENERJİ PİYASASININ LİBERALLEŞTİRİLMESİ

Uluslararası ve bölgesel elektrik ve gaz şebekelerindeki eğilim, bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerini ve birleşik ısı ve elektrik üretim tesislerini hem yaralayıp hem de yardımcı olmaktadır. Şunun farkına varmak gerek ki; enerji piyasasının liberalleştirilmesiyle kısa vadeli finansal performans üzerindeki odağın, bölgesel ısıtma ve soğutma ile birleşik ısı ve elektrik üretim tesisi gibi sermaye yoğun sürdürülebilir teknolojilerin uygulanmasına karşı olduğudur. Diğer yandan, dağıtılan güce doğru olan gidişat, büyük ölçekli sistem örnekleri kadar verimli olacak küçük ölçekli bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerinin üzerindeki odağı arttıracaktır.
(5. sayfadaki son iki paragraf bu makaleye eklenmemiştir!)

ENERJİ GÜVENLİĞİ

Enerji güvenliği, önemi artan ulusal ve uluslararası plan konusudur. Bölgesel ısıtma ve soğutma ve birleşik ısı ve elektrik sistemleri, önemi artan enerji güvenliği hususunda altta belirtilen şekilde anahtar role sahip olabilirler:
  • Elektrik üretimini talebin yüksek olduğu bölgelerde gerçekleştirmek. Böylelikle, elektrik iletim ve dağıtım kayıpları ortadan kaldırılabilecek veya azaltılabilecektir.
  • Soğutmadan kaynaklı (yaz aylarında gerçekleşen) aşırı yüksek (pik) elektrik talebi değerini düşürerek. Klima sistemleri aşırı yüksek elektrik talebinde büyük paya sahiptir. Soğuk enerjiyi yüksek verimlikli elektrik soğutucularda ve ısı kaynaklı soğutucularda üretip bölgesel soğutma ile konutlara ulaştırarak aşırı yüksek elektrik talebinde büyük düşük sağlanabilecektir.
  • Talebi aşırı yüksek talebinin olduğu dönem dışındaki dönemlere taşıyarak. Bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerine kurulacak termik enerji depolama sistemleri aracılığıyla, gece depolanan sıcak su, soğutulmuş su veya buz gün içerisinde kullanılabilir veya sezonsal taşıma yeraltı su havzası veya diğer uzun dönem depolar ile sağlanabilir.
  • Yakıt esnekliğini arttırarak. Bölgesel ısıtma ve soğutma, farklı yerel yakıtların kullanılmasına imkân tanıyarak güvenilirlik ve enerji güvenliğini arttırmaktadır. Böylelikle, enerji sağlamadaki ve fiyatlardaki olabilecek herhangi bir değişimin etkisi azalmış olacaktır.
(Sonuçlar ve Öneriler kısmı bu makeleye eklenmemiştir!)


Sözlük - İngilizce'den Çeviri - Türkçe Anlamları


Policy paper : Plan Raporu
Policy maker : Plan Yapıcı
Key Policy : Anahtar Plan
Combined Heat&Power : Birleşik Isı ve Elektrik
Biomass : Biyokütle
Multi-Fuel Boiler : Çoklu-Yakıt Kazan
Fuel Cell : Yakıt Hücre
Pre-Insulated Pipes : Ön-Yalıtımlı Boru
Competitive : Rekabetçi üstünlük

Kaynak

IEA DHC Policy Paper (Orjinal İngilizce Rapora erişmek için tıklayınız!)
Birebir tercüme değildir! Türkçe makale büyük oranda IEA kaynağından faydalanılarak hazırlanmıştır. Makalenin belirli bölgelerinde yazar/tercüman tarafından ufak değişikler/eklemeler yapılmıştır.
Yorum Gönder
Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...