Doğalgazla çalışan bir kombine çevrim santralın tasarımı, optimizasyonu ve enerji verimliliği

Türkiye'de doğalgaz; kentlerde konutsal enerji gereksinimlerinin karşılanmasında ve elektrik üretiminde vazgeçilmez temel fosil yakıt konumuna gelmiştir. Elektrik üretiminde doğalgazın payı %50'lere doğru artmaktadır. Bunun başlıca nedeni, doğalgazlı kombine çevrim santrallerinin, verimlerinin kömürlere kıyasla yüksek, yatırım maliyetlerin çok daha düşük ve kurulma sürelerinin daha kısa, işletme ve bakım onarımlarının daha kolay olmasıdır. Bunun yanında Türkiye'de enerji yatırımlarında uzun süre geçikmeler meydana gelmiş, ülke ekonomisindeki değişken koşullarının tepe noktalarında, kısa dönemli elektrik açıklarıyla karşı karşıya kalmıştır. Yeterli yatırım kaynaklarının olmaması, yerli ve yabancı yatırımcılara yap ? işlet- denet yöntemi ile yüksek fiyatlarda elektrik alım garantisi verilmesi ile doğalgazlı kombine çevrim santrali kurulması çok cazip hale gelmiştir. Doğalgaz fiyatlarının hızlı ve büyük oranlarda artış göstermesi, başta Rusya olmak üzere, doğalgaz ve Petrol sağlayan ülkelerin, bunları bir politik ve ekonomik baskı aracı olarak kullanması, kombine çevrim santralleri konusundaki girişmecileri yeniden düşünmeye yöneltmiştir. Acil elektrik gereksinimi duyulan hallerde, yine doğalgazlı kombine çevrim santralleri uygulaması devam etse de, uzun dönemde temiz kömür teknolojilerine dayanan, bileşik ısı ? güç (koajenerasyon) ve kombine çevrim santralleri, elektrik üretiminde yeniden öne çıkmaya aday görülmektedir. Bu çalışmanın amacı, kombine çevrim santral yapısı, bu yapılardaki Ar ? Ge'sel değişiklerin kavranarak, bunların gönümüz enerji fiyatları ve teknolojilerine uygun enerji verimliliği çalışmalarında uygulamaktır. Böylelikle, bir yandan yeni kurulacak kombine çevrim santrallerinin işletme ekonomisi yününden en uygun biçimde kurulmaları, diğer yandan da 20 yıldır çalışan kombine çevrim santrallerin rehabilitasyonunu gerçekleştirerek, daha az yakıt kullanılarak çalışmalarını sağlamaktır. Verim ve kapasite artırıcı bazı önlemlerin yanında, en kolay ve en az yatırım ile gerçekleştirilebilecek başlıca enerji verimliliği çalışması, kombine çevrim santrallerinde kompresör girişinde yağmurlama yaklaşımı ile yakma havasının soğutulması ve debisinin artırılması ile sistem performansının iyileştirilmesidir. Bu çalışmada, kombine çevrim santralinin sistem yapısı incelenmiş, çevrim yapısının modellenmesi ve optimizasyonuna yönelik çalışmalar yapılmıştır. Bunun ardından, kompresör girişinde yağmurlama uygulamasının sistem performansına etkisi incelenmiştir. Çevrimsel ısıl performans analizlerinde THERMOFLOW paket programının termodinamik analizleri ile ilgili THERMOFLEX paket programı kullanılmıştır. Sistemin mekanik boyutlandırılması ve termo-ekonomik analizler için, bu programın PEACE program paketi kullanılması gerekmektedir. PEACE sonuçları, Solid Works vb. CAD ? CAM uygulamaları ile tasarım ve imalat moduna geçme olanağının sağlayabilir. Ayrıca, Solid Works sonuçları, ANSYS programına yüklenerek, santralin kritik noktalarında gerilim analizlerin yapılması böylelikle, sistemin işletme ömrü boyunca uygun biçimde çalışması güvence altına alınabilir.