Alternatif Gaz Kullanım Alanları

Günümüzde doğalgaz sanayi için vazgeçilmez bir yakıt konumuna gelmiştir. Artan rekabet koşulları içinde önemli bir girdi teşkil eden yakıt, sektörde faaliyet gösteren firmaları yakıt ekonomisine doğru yönlendirmektedir. Ayrıca AB ile entegrasyonla birlikte, gireceğimiz pazarlarda yakıt ekonomisi kadar kullanılan yakıtın çevreye olan etkileri de bir rekabet unsuru olarak karşımıza çıkacaktır. Bu kriterlere uyan doğalgazın sanayi için tartışılmaz tek yakıt olduğu aşikardır. Doğalgazın sektörlere göre kullanım alanları aşağıdaki gibidir.

Doğalgazla  Buhar Eldesi

Doğalgazla buhar eldesi; jeneratorlerde, ısıtma ve soğutma sistemlerinde yakıt olarak, kojenerasyon uygulamalarla da elektirik ve ısı enerjisi olarak kullanılabilir. Atık ısıdan, buhar ve sıcak su eldesi ile %90'a varan ısıl verimine ulaşmak mümkündür.

Kojenerasyonda Doğalgaz (Doğalgazla Elektrik ve Isı Eldesi)

Kojenerasyon, doğalgaz yakıtından bileşik elektrik ve ısı enerjisi elde etmek amacıyla kullanılmaktadır. Kojenerasyon tesisinizin ihtiyacı kadar elektrik üretimin yanı sıra, sistemden elde edilen ısıyla buhar, sıcak su, kurutma havası, kızgın yağ kullanım imkanı da sunmaktadır. Bu şekilde iyi etüd edilmiş bir tesiste %90'a varan ısıl verimlere ulaşılması mümkün olmaktadır.

 Motorlu Kojenerasyon

Ilık suyun kullanılmaması durumunda toplam verim, [kWe + kWh] : 40 + 36 = 75 - %80'dir

Kojenerasyon iki çeşit ana tahrik ünitesi vasıtasıyla uygulanmaktadır.

• Gaz türbini
• Gaz motoru yada dizel motor

Gaz türbinlerinde kojenerasyon uygulamaları yaygın olarak 4,5-20 mw güç aralığında uygulanmaktadır. Buna karşılık ülkemizde gaz motorları daha düşük güçlerde, özellikle 1 mw seviyelerinde tutulmaktadır. Ancak gaz motoru kojenerasyon uygulamalarınu bu boyutta sınırlamak doğru değildir. Tek modülde 100 kw seviyelerinden 3 mw seviyelerine kadar motorlar mevcut olup, Avrupa'da bu modüller ile yapılan santrallerde 10 mw güç seviyesinden kullanılması mümkün olmaktadır.

Kojenerasyon uygulamalarının avantajları

• Elektrik üretiminin yanı sıra, ihtiyaca bağlı olarak sıcak su, buhar, sıcak gaz, kızgın yağ veya soğuk su üretme imkanı sağlamaktadır.
• Geniş ürün yelpazesiyle konutsal, ticari ve endüstriyel alandaki enerji tüketicilerinin ihtiyaçlarına cevap verebilmektedir.
• Doğalgaz başta olmak üzere propan, mazot, çöp gazı, biyogaz vb. yakıtlarla çalışarak kesintisiz, kaliteli ve yüksek verimde enerji üretimi sunmaktadır.
• Kompresör yatırımı yapmaksızın düşük basınçlı gaz yakıtlarla çalışabilmektedir.
• Benzersiz tasarım ve düşük gürültü seviyesi ile konutsal ve ticari alanlarda kolaylıkla uygulanabilmektedir.
• Elektrik şebekesine paralel, şebekeden bağımsız ya da yedek güç bağlantıları ile çalışabilmektedir.
• Düşük egzoz gazı emisyonları ve yüksek yanma verimiyle çevreci bir sistemdir.
• Düşük işletme maliyeti ve sürekli çalışma özelliği ile yatırımınızı kısa sürede amorti eder.
• Teknoloji merkezinde Ar-Ge çalışmaları  ile sürekli verim artırımı sağlanmaktadır.
• SOCTM Sistem İşletme Merkezi'nde tüm ürünlerin uzaktan kontrolü yapılmakta ve ikaz sistemi ortaya çıkabilecek sitem sorunları önceden belirlenebilmektedir.
• "Sınırsız müşteri desteği" ilkesi doğrultusunda; montaj ve devreye alma süpervizyonu, müşteri eğitimi, SOCTM desteği, bakım onarım, garanti ve yedek parça hizmetleri sunulmaktadır.

Kullanım Alanları

Bu sistemlerden elde edilen buhar;

• Tekstil fabrikalarında jet’lerde, fixe makinalarında, bina ısıtılmasında,
• Atık ısıdan faydalınılarak elde edilen kızgın yağ, tekstil sektöründe ramöz cihazlarında,
• Seramik fabrikalarında eksoz ve baca gazları direkt seramik pişirme,
• Otomotivde boyahanelerde, bina ısıtması, prosesde,
• Soğuk hava tesislerinde absorpsiyonlu soğutma da kullanılmaktadır. 

Jeneratörlerde Doğalgaz

Doğalgaz jeneratörlerde ana yakıt olarak kullanılabileceği gibi, mevcut dizel je

1. Tekstil sektöründe doğalgaz

Tekstil sektöründe doğalgaz özellikle tekstil boyahanelerinde yaygın olarak kullanılır. Boyahanelerde buhar kazanlarında, kızgın yağ kazanlarında ve Ram cihazlarında kullanımı mevcuttur. Bilindiği gibi tekstil boyahanelerinde doğalgazın olmadığı bölgelerde yaygın kullanılan yakıt türü fuel-oil 6’dır. Doğalgazın fuel-oil 6’a göre %30-40’a varan yakıt ekonomosi ve çevreye olan olumlu etkileri gibi bir çok üstünlükleri bulunmaktadır. Ayrıca fuel-oil kalitesinin devamlı değişmesi kazan verimlerinin düşmesine, brülörlerin tıkanmasına ve bunun sonucu olarak ürün kalitesinin düşmesiyle birlikte, işgücü kaybına sebep olmaktadır.

 
Doğalgazın sanayide ısıtma ve buhar kazanlarında kullanılışı

2. Seramik sektöründe doğalgaz

Bugün seramik sektöründe istenilen ürün kalitesine ulaşmak için kullanılan yakıt türleri gaz orijinli yakıtlardır. Sektörde LPG bir alternatif yakıt olarak öne çıksa da doğalgazın dört kat daha ucuz olması sektörde doğalgazın önemini bir kez daha ön plana çıkarmaktadır. Sektörde doğalgaz yakılarak elde edilen ısıdan dışarıya atılan baca gazlarının ısısından da faydalanılarak ısıl verim artırılması mümkündür.

3. Otomotiv sektöründe doğalgaz

Otomotiv endüstrisinde bugun ısıtma, boyama ve proses buharı eldesi için doğalgaz kullanılmaktadır. Ayrıca fabrika ısıtması gibi geniş hacimlerin ıstılmasında da doğalgaz en uygun yakıt olarak karşımıza çıkmaktadır.

 
Fabrika alanları gibi yüksek hacimli yerlerin doğalgaz ile çalışan radyant ısıtıcılar ile ısıtılması

5. Çift yakıtlı ve doğalgazlı jenaratörler

Doğalgaz jeneratörlerde direkt yakıt olarak kullanılabileceği gibi, mevcut dizel jeneratörlerinde ufak bir tadilat ile dizel yakıt ve doğalgaz karıştırılarak kullanılması mümkün olmaktadır.

Dizel Jeneratörlerinizde Doğalgaz Yakmak...
Yarı Yarıya Yakıt Masrafınızı Düşürmek...
Çok Daha Ucuza Elektrik Üretmek...

Yılda 150 saat ve daha uzun süre yüksek devirli dizel jeneratör kullanan tesislerde 1 yıl ve daha kısa sürede kendisini geri ödeyen Çift Yakıta Dönüşüm Setleri, dizel motorlarınızda doğalgaz yakabilme rahatlığını yaşarken elektrik üretim maliyetlerinizi yarıya yakın düşürmenizi sağlamaktadır.

Çift Yakıta Dönüşüm Sistemi; ucuz, kazançlı ve kısa sürede kendini geri ödeyen bir yatırımdır. Yeni ve pahalı bir gaz motorlu jeneratör almak yerine mevcut dizel motorlu jeneratörlerinizi çok daha düşük bir yatırımla doğalgaz yakar hale getiren Çift Yakıta Dönüşüm Sistemleri; hem yüksek devirli hem de düşük devirli her marka dizel motorda kolaylıkla uygulanmaktadır.

Doğalgazın ana yakıt olarak kullanıldığı Çift Yakıta Dönüşüm Sistemini dizel jeneratörlere monte ettikten sonra mazot veya Fuel Oil No.6 sadece doğalgazı ateşlemek için kullanılmaktadır.

 
Çift yakıt dönüşümü yapılmış bir dizel jeneratör

6. Doğalgaz ile soğutma (Absorpsiyonlu)

Absorpsiyonlu soğutma sistemi, kojenerasyon sisteminin ürettiği ısıyı soğutma yapmak amacıyla kullanarak değerlendiren bir soğutma sistemidir.

Sistemin avantajları

• Çalışan parça sayısı diğer soğutma gruplarına göre az olduğu için arıza yapma olasılığı düşük
• Bakım ihtiyacı az
• Sistemdeki parça sayısının azlığı sebebiyle gürültü seviyesi düşük
• Enerji maliyeti düşük

Absorpsiyonlu soğutma grubu yerine elektrikle çalışan başka bir soğutma grubu kullanılması durumunda, tüketilecek olan elektrik enerjisi önemli bir miktarda fazla olmaktadır.Soğutma yüküne ve kullanılan ısının alternatif kullanım kaynağının olup olmadığına bağlı olarak, yatırımın geri ödemesi 1- 3 yıl gibi bir süre içerisinde değişmektedir. Özellikle otellerde kojenerasyon uygulaması ile elektrik üretilirken aynı zamanda atık ısının absorpsiyonlu chiller aracılığıyla soğutmada kullanılması tesise trijenerasyon özelliği kazandırmakta ve yüksek ısıl verimlere ulaşılmaktadır. Sonuç olarak doğalgaz dağıtım şebekesinin var olduğu bölgelerde otel, hastane ve büyük alışveriş merkezleri, soğuk hava depolarında kojenerasyon destekli absorpsiyonlu soğutma sistemleri (trijenerasyon) finansal açıdan karlı bir yatırım olduğu aşikardır.

Absorpsiyonlu soğutma sistemi çalışma prensibi

7. Radyant Sistemler

 Isıtıcı tipleri

Yüksek/Orta Yoğunluklu Cihazlar (Yüzey Sıcaklığı 815°C ve üzerinde olan cihazlar)

Yüksek yoğunluklu cihazlar da kendi aralarında iki gruba ayrılabilir. Birinci gruptaki cihazlarda, içinde ısıtma sağlanan bir hacim sözkonusudur. Bu hacmin dış yüzey sıcaklığı 1000°C civarındadır. Isıtma için kullanılan elektrikli cihazların bir çoğu da birinci gruba giren yüksek yoğunluklu radyant sistemlerdir. Bunlara örnek olarak Quartz ısıtma sistemi gösterilebilir. Bu sistemde quartz ampul vasıtasıyla veya bir boru içinden geçen direncin elektrik ile ısınması ve sonuçta sarı-beyaz bir renk almasıyla ışınım yapması sağlanır.

Elektrikli radyant ısıtıcıların ülkemizde en büyük sakıncası elektrik enerji maliyetinin yüksek olmasıdır. İkinci gruptaki yüksek yoğunluklu cihazlarda ise ışınımı, alevin kendisi sağlar. Seramik esaslı, delikli bir panelin ön yüzünde yanma sağlanır. Bu durumda da yüzey sıcaklığı 1000°C civarındadır. Çıplak alevli olanların kullanıldığı hacimlerin iyi havalandırılması gerekmektedir. Yüksek yoğunluklu cihazlar özellikle geniş bir mekanda spot (noktasal) veya lokal ısıtma yapmak için uygundurlar.

Sistemin avantajları

• Sıcak hava üflemeli sistemlere göre %30-50 tasarruflu.
• Bakım masrafları son derece düşük.
• Yok denecek kadar az elektrik tüketimi vardır.
• Çok kısa sürede ve konforlu ısıtma sağlar.
• Kolayca ve kısa zamanda monte edilir.
• Hava sirkülasyonu yapmadan tozsuz ve gürültüsüz çalışır.
• Estetiktir ve çeşitli yapılarda uygulanabilir.
• Yer kaplamaz, kazan dairesine ve personele ihtiyaç yoktur.
• Baca inşaası problemi yoktur ve çevre dostudur.
• Yatırım maliyetleri düşüktür.

Uygulama alanları ve kullanılan sistemler

Şekil 9

8. CNG

Doğal gazın enerji yoğunluğu düşüktür. Enerji yoğunluğunun yükseltilmesi amacıyla doğalgaz sıkıştırılır veya sıvılaştırılır. Doğal gaz taşıtlarda 200 bar’ da kullanılmaktadır. Bu nedenle sıkıştırılmış doğal gaz (CNG) olarak anılmaktadır.

Doğal gazın ısıl değeri 47 MJ/kg veya 40MJ/m3’e eşit olup, 1 kg doğal gaz 1,33 litre benzine veya 1,22 litre motorine eşittir. Diğer bir karşılaştırma ile 1 m3 doğal gaz 1,1 litre benzine veya 1,0 litre motorine eşit olmaktadır.

Araç motorlarında kullanılan yakıtların karşılaştırması yapılırken motorun verimliliği de dikkate alınmalıdır. Doğal gazın enerji verimliliği genel olarak benzinden daha iyi, motorinle ise aynıdır.
İstanbul’da kullanılan doğalgazın Botaş tarafından garanti edilen özellikleri Tablo 2’de verilmiştir. Garanti edilen minimum metan oranı Tablo 2’ye göre %82 iken bu oran pratikte %94 ile %98 arasında değişmektedir.

Kimyasal Kompozisyon (Mol Yüzdesi Olarak)
Metan C1 Min. %82
Etan C2 Max. %12
Propan C3 Max. %4
Bütan C4 Max. %2,5
Pentan ve Diğer Ağır Hidrokarbonlar C5+ Max. %1
Karbondioksit CO2 Max. %3
Oksijen O2 Max. %0,5
Azot N2 Max. %5,5

Kükürt
Hidrojen Kükürt H2S Max. 5,10 mg/m3
Merkaptan Kükürt Max. 15,30 mg/m3
Toplam Kükürt Max. 110,00 mg/m3

Doğalgaz Özellikleri 
Gaz yoğunluğu kg/m3 (STP, 293K, 100kpa) 0,71
Isıl değer MJ/m3 (Kcal/m3) 35,86 (8580)
Isıl değeri KJ/kg (kcal/kg) 49,085 (11,780)
Karbon oranı % 73,98
Hidrojen oranı % 24,57
Yanma hızı m/s 0,43
Gazın ısıl iletkenliği mWcm-1K-1 (STB) 0,33
Havada difüzyon katsayısı cm2/s 0,16
Havada alevlenme oranı hacim % 5,3 - 15
Havada infilak oranı hacim % 6,3 – 13,5
O2 limitleme indeksi hac. % 12,1
Havadaki stoichiometrik bileşim hac. % 9,48
Havada min. Ateşleme enerjisi mJ 0,29
Kendi kendine ateşleme sıc. K 813

Özellikler
Havadaki alev sıcaklığı K 2148
Alev salınımı % 25 - 33
Havadaki maks. Yanma hızı m/s (STP) 0,45
Havadaki patlama hızı km/s (STP) 1,4 – 1,64
Patlama enerjisid kütle esaslı gTNT/g 11
Patlama aralığı % 5 - 15
Patlama enerjisid hacim esaslı gTNT/m3 (STP) 7,03
Baca gazındaki buhar oranı % 16,9
Baca gazı su çiğ. nok. ºC 56
Ocak yükü KJ/m3h 1,6 – 4x106
Ocak sıcaklığı ºC 1500
Teorik özgül hava miktarı Nm3/kg 9,3
Gerçek özgül hava miktarı Nm3/kg 10,3
Teorik özgül duman miktarı Nm3/kg 10,7
Gerçek özgül duman miktarı Nm3/kg 11,6
Hava fazlalığı 1,05 – 1,1
Alev ışınım katsayısı 0,3 – 0,5

                                                  

CNG nin avantajları tercih sebepleri

Doğalgazlı araçların desteklenmesinin en önemli nedeni çevresel avantajlardır. Lokal seviyelerde emisyonlarda ( Hidrokarbon, CO ve NOx) kükürt ve partiküllerde çok büyük bir düşüş sağlamaktadır. Ayrıca sera etkisi gazlarında da % 20 oranında bir azalmaya sebep olmaktadır. Yeni nesil doğal gazlı araçların benzinli ve dizel yakıtlı araçlara göre emisyon değerleri şu şekildedir:

*NOx’ de % 77 – 80 azalma,
*CO’ de % 76 azalma,
*Benzende % 97’ nin üzerinde bir azalma,
*Ozona zararlı hidrokarbonlarda yaklaşık % 90 azalma,
*Partiküllerde % 99 ve üzerinde bir azalma.
* Doğal gaz çevreyi etkileyici toksik ve korozif ürünler üretmediğinden diğer fosil yakıtlara göre en temiz yakıttır.

Ekonomik Yararları

 • Doğal gaz temiz yanan bir yakıt olduğundan araç bakımlarını azaltır. 
• Yüksek kompresyonlu otobüs motorlarında kullanılan doğal gaz çok iyi bir sürüş performansı sağlamaktadır.
• Doğal gaz diğer sıvı yakıtlara benzemediği için dışarı çekilerek çalınma riski yoktur. Bu durum, özellikle büyük filolarda görülen yakıt çalma işini engellemektedir.
• Araçlar, büyük kompresörlere sahip hızlı dolum istasyonlarında 3 – 4 dakikada doldurulabilmektedir.
Ayrıca;
• Bir doğalgazlı motorun sera etkisi yapıcı gaz ve toksik madde salma oranı benzinli bir motora göre oldukça düşüktür.
• Doğalgazlı araçların bir özelliği olmak üzere yakıt alırken veya kullanırken buharlaşma emisyonu oldukça düşük veya sıfırdır denilebilir. Bu durum toplam hidrokarbon emisyonunun en az % 50 sinin değerlendirilmesi demektir.
• Doğalgazlı araçların bir özelliği olmak üzere CO2 emisyon oranı % 20’nin üzerinde azalmaktadır.
• Doğalgaz boru hatları ile taşındığından, karayolu ile taşınan akaryakıt ve LPG göre otoyollarda tehlike unsuru, ekstra masraf ve kirlilik oluşturmamaktadır.
• Amerika’ da bir çok şehirde yapılan araştırmalara göre solunum yolu hastalık riskini artıran bir takım çok ince partiküllerin oluşumundan dizel egzoz gazları sorumlu tutulmuştur. Oysa ki doğal gazlı araç egzozunda bahse konu olan partiküllerden sadece çok az miktarda bulunabilmiştir.
• Doğalgazlı araçların bir ülkede veya ülkenin doğalgaz kullanan herhangi bir bölgede kullanımının yaygınlaşmasının yeni istihdam alanları oluşturacağı açıktır. Bir örnek olarak Arjantin’de doğalgazlı araç kullanımın yaygınlaşması ile yaklaşık 10.000 kişilik yeni iş alanları açmıştır.

Güvenlik

Doğal gazlı araçlarda güvenlik unsuru olarak başlıca iki önemli yapıdan söz edilebilir.

• Doğalgaz yakıt sistemlerinin özel dizayn edilmiş olması
• Doğalgazın fiziksel ve kimyasal özellikleri

Taşıtlar doğalgazı yakıt olarak kullandıklarında benzin gibi geleneksel yakıtları kullanan araçlar kadar güvenlidirler. ABD gibi ülkelerde bir çok okul idaresinin güvenlik nedeniyle doğalgazlı motorlara sahip okul otobüslerini seçtikleri bir gerçektir. Çünkü, kaza halinde sıvı yakıtlardan farklı olarak doğal gaz açığa çıktığında atmosfere karışarak kaybolur. Oysa ki, sıvı yakıtların zemine yayılarak yangın çıkarma ihtimali oldukça yüksektir. ABD’ de her 100 milyon mil başına düşen ölümlü kaza oranı 2,2 iken, doğal gazlı araçlarda ölümlü kazaya rastlanmamıştır.

Doğalgazlı araçların yakıt depoları, benzinli araçların yakıt depolarına göre fiziksel zararlara daha mukavim ve tank yapımında kullanılan kompozit maddeler nedeniyle kimyasal etkilere karşı da korunaklı yapıdadırlar.

Doğalgazın yakıt dolum ve kullanım aşamalarında buharlaşma oranının çok düşük ve sıfıra yakın olması gazın sızma ihtimalini ortadan kaldırmaktadır. Hatta tankın delinme durumunda bile, doğalgaz,havadan hafif bir gaz olması nedeniyle herhangi bir zarara neden olmadan direkt atmosfere karışacaktır.

Tutuşma sıcaklığı 3500C olan benzine göre, tutuşma sıcaklığı 6500C doğalgaz yüksek tutuşma sıcaklığı nedeniyle güvenlik açısından avantaj sağlamaktadır. Ayrıca hava ile % 5 – 15 arası hacimsel bir karışım oluşturulmadan doğal gazın patlaması mümkün değildir. Yüksek tutuşma sıcaklığı ve düşük yanma aralığı nedeniyle doğal gaz diğer sıvı yakıtlarla karşılaştırıldığında kaza anında güvenlik açısından en güvenilir yakıttır.