Biyokütle Enerji Santrali Nasıl Çalışır?
Biyokütle Enerjisi Nedir?
Biyokütle enerji santrali kurulumları dünyada gittikçe yaygınlaşmaktadır. Dünya enerji talebindeki sürekli artış, geleneksel enerji kaynaklarının sınırlarını zorlamaktadır. Bu durum, sürdürülebilir ve çevre dostu enerji kaynaklarına olan ihtiyacı artırmıştır. Biyokütle enerjisi, bu zorluğa çözüm sunan etkileyici bir yenilenebilir enerji kaynağıdır. Biyokütle enerjisi, organik malzemelerin (bitkiler, hayvan atıkları, ahşap vb.) enerji üretimi için kullanılması anlamına gelir. Bu kaynak, fotosentez süreciyle bitkiler tarafından atmosferden karbon dioksit emilerek oluşturulan organik materyallerden elde edilir. Bu organik materyaller daha sonra biyokütle enerjisi üretim süreçlerinde kullanılır.
Biyokütle enerjisi farklı şekillerde kullanılabilir. Biyokütleyi direkt yakarak bu enerji kullanılabilir. Biyokütlenin doğrudan yakılması, enerji üretimi için en eski yöntemlerden biridir. Bitkilerin, odunun ve organik atıkların yakılmasıyla elde edilen ısının enerjiye dönüştürülmesi bu yönteme örnektir. Biyogaz üretmek ise bir diğer enerjiyi kullanma yöntemi sayılabilir. Organik atıkların bakteriler tarafından fermantasyonu sonucunda metan gazı üretilir. Bu metan gazı, biyogaz olarak adlandırılır ve enerji üretimi için kullanılır. Biyokütle baca gazının kullanımı ise bir başka yöntemdir. Biyokütle gazlaştırma yöntemi, organik malzemelerin yüksek sıcaklıklarda gaz haline getirilmesini içerir. Oluşan gaz, enerji üretimi için kullanılır.
Biyokütle Kullanımının Avantajları Nelerdir?
Biyokütle, sürekli olarak yenilenebilen bir kaynaktır, bu da uzun vadeli enerji ihtiyacını karşılamak için uygundur. Biyokütle enerjisi, organik materyallerin yanması sırasında atmosfere ek karbon salımını en aza indirir, bu da sera gazı emisyonlarını azaltır. Biyokütle enerjisi üretiminde kullanılan organik atıkların bertarafı, atık yönetimini etkili bir şekilde sağlar. Biyokütle enerjisi, sürdürülebilir bir enerji geleceğine katkıda bulunan önemli bir oyuncu olmaya devam edecektir. Araştırmalar, biyokütle üretim teknolojilerindeki gelişmelerin verimliliği artıracağını ve maliyetleri düşüreceğini öngörmektedir. Ayrıca, biyokütle enerjisi, enerji güvenliğini artırarak ve çevresel etkileri en aza indirerek dünya genelinde daha yaygın olarak benimsenebilir.
Biyokütle Olarak Biyogaz Üretimi ve Jeneratör Sistemlerinde Kullanılması
Biyogaz, metan içerikli gazın elde edilmesi için organik atıkların biyogaz enerji üretim tesislerinde oksijensiz ortamda fermante edilmesi sonucu ortaya çıkan bir enerji kaynağıdır. Organik atıklar, hayvan gübreleri, gıda sanayi atıkları, bozulmuş sebze ve meyveler, hayvancılık atıkları gibi doğadan elde edilen veya ilk amacıyla kullanılamaz hale gelmiş maddeleri kapsar. Bu biyokütle içindeki güneş enerjisi, tesislerde anaerobik fermantasyonla açığa çıkarılarak tamamen doğa dostu bir enerji elde edilir. Bu süreç sayesinde biyogazla çalışan jeneratör setleri kullanımı, hem doğaya zarar vermeden enerji üretimine katkıda bulunur hem de çevreci ve temiz enerji anlayışını destekler.
Örnek Bir Biyogaz Üretim Prosesi
Büyükbaş hayvan atıkları bir bölümde toplanır. Toplanan hayvan atıkları, mevcut dengeleme havuzuna iletilir. Mevcut dengeleme havuzunun içerisinde bulunan dalgıç karıştırıcının çalıştırılması ile havuz içerinde bulunan hayvan atıklarının çökmesi engellenmelidir. Mevcut dengeleme havuzundan dalgıç pompa ile emilen hayvan atıkları ön dengeleme havuzuna iletilir. Ön dengeleme havuzunun içerisinde bulunan dalgıç karıştırıcının çalıştırılması ile havuz içerisinde bulunan katı atıkların çökelmesi yine engellenmelidir. Ön dengeleme havuzundan çürütücü besleme pompaları ile emilen hayvan atıkları debimetre ile debisi ölçüldükten sonra iki ayrı hatta verilir. Bu hatlardan biri ile hayvan atıkları biyogaz reaktörüne, diğeri ile de depolama havuzuna iletilir. Biyogaz reaktörü içerisinde bulunan dalgıç karıştırıcıların çalıştırılması ile havuz içerisinde bulunan hayvan atıklarının homojen karışımı sağlanacak ve çökelmesi engellenmelidir. Biyogaz reaktörünün ısıtılması içinden sıcak su geçen plastik borular ile sağlanır. Biyogaz reaktöründen depolama havuzu besleme pompaları ile emilen çürütülmüş hayvan atıkları iki ayrı hatta verilir. Bu hatlardan biri ile hayvan atıkları depolama havuzuna, diğeri ile de ön dengeleme havuzuna iletilir. Depolama havuzunun içerisinde bulunan dalgıç karıştırıcının çalıştırılması ile havuz içerisinde bulunan katı atıkların çökelmesi engellenir. Depolama havuzundan ayırıcı besleme pompaları ile emilen hayvan atıkları debimetre ile debisi ölçüldükten sonra üç ayrı hatta verilir. Bu hatlardan birincisi ile hayvan atıklarının suyu almak üzere mevcut seperatörlere (ayırıcılara), ikincisi ile mevcut lagüne, üçüncüsü ile de ön dengeleme havuzuna iletilir. Seperatörde suyu alınan hayvan atıkları idare tarafından kullanılmak üzere uzaklaştırılır. Oluşan süzüntü suyu ise cazibeyle mevcut lagüne iletilir. Biyogaz reaktöründe üretilen biyogaz, biyogaz balonunda toplanır. Biyogaz balonu iç ve dış membrandan oluşur. Biyogaz balonunun iç ve dış membranı arasına biyogaz balonu bloweri ile hava basılacak ve gaz balonunun sürekli şişik kalması sağlanır. Gaz balonundan alınan biyogaz, köpük tutucudan geçirilerek biyogaz içerisindeki köpük uzaklaştırılır ve biyogaz fanı ile basınçlandırılarak sülfür gazı giderim amacıyla desülfürizasyon ünitesine iletilir. Daha sonra, nem tutucudan ve soğutma ünitesi chillerden geçirilerek içerisindeki nem uzaklaştırılan biyogazın debimetre ile debisi ölçülecek ve biyogaz fanı ile basınçlandırılarak yakılmak üzere gaz jeneratörüne iletilir.
Biyogaz Enerji Santrali (Biyokütle Enerji Santrali) Nasıl Çalışır?
Biyogaz enerji santrali veya biyokütle enerji santrali çalışma prensibi gaz jeneratörleri çalışma prensibiyle aynıdır. Buradaki tek fark, gaz jeneratöründe kullanılan yakıtın biyogaz olmasıdır. Biyokütle enerji santrali genelde kojenerasyon tesisi olarak da kullanılabilmektedir. Biyogazlar, içlerinde barındırdıkları hidrojen sülfür CO2, H2O nedeni ile kirlilik barındırır. İstenmeyen gazlar, gazın içerisinden temizlenmelidir, filtre edilmelidir. Yoksa gaz motoruna zarar verebilir. Biyogaz içinde CH4 ve H2S miktarlarının sürekli ölçülmesi gerekmektedir.
Biyokütle santrallerinde kullanılan jeneratör, biyogaz ile çalışan içten yanmalı bir motor ve buna uygun bir alternatörün akuple edilmesiyle oluşturulan bir elektrik makinesidir. Gaz motorların çalışma prensibi, havanın sıkıştırılıp yakıt ile yakılması ve ortaya çıkan enerjinin pistonlar aracılığı ile mekanik güce dönüştürmesi şeklindedir. Gaz motoru içerisindeki hava ve biyogaz oranın ayarlanması, silindir hacminin, yanma odası hacmine oranı olan sıkıştırma oranının ayarlanması, emme zamanının, sıkıştırma zamanının, bujilerle ateşleme zamanının ve egzoz zamanının doğru ayarlanması çok ince hassas kontrol gerektirir. Gaz motoru tarafından üretilen hareket enerjisi alternatöre iletilir ve alternatör, bu enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Gaz motorları sadece elektrik üretmek amacı için kullanıldığında verimleri %40-45 dolayındadır. O nedenle biyogaz tesisleri kojenerasyon sistemlerinde yüksek verimli olarak çalışırlar. Gaz motorları V tipi veya sıra tipinde olabilir. Yanma odasına giren gazın oranı ve basıncı ayarlanır. Gaz jeneratörünün ana girişinde bir gaz hattı bulunur. Bu hatta birçok valf ve manometre bulunmaktadır. Bu gaz hattının başına, yani biyogaz üretim tesisinin çıkışına, biyogaz jeneratöründen hemen önce üretilen biyogaz filtrelenmelidir. Biyogaz içerisindeki metan ve hidrojen sülfür oranı doğru bir şekilde ayarlanmalıdır. Bir gaz analizörü ile sürekli bu değerler takip edilmelidir. Gaz motorunda governor bulunur. Governor, motorun devrini sabit tutmayı sağlayan kontrol birimidir. Bunu sağlayan, Actuator denilen bir yapıyı kontrol eder. Actuator, gaz motorlarında gaz+hava karışımının, istenilen devir sayısına göre silindirlere girmesi gereken karışım miktarını ayarlar. Motora giren gaz, hava ile belli oranda karışır. Bu karışım, düzenli, doğru ve verimli yanmanın silindirlerde gerçekleşmesini sağlar. Lambda ise, motora giren gaz ile havanın karışım oranıdır. Elektrik panosunda lambda oranı sürekli izlenir ve kontrol altında tutulur. Lambda ayarı ile, motordan çıkan egzoz gazının çevre etkisi yani emisyonu ayarlanabilmektedir. Lambda makinenin hızını, verimini ve düzenli çalışmasını doğrudan etkiler.
Pistonlu bir biyogaz motorunda yanan yakıtın enerjisinin;
• % 35 – 40’lık kısmı mekanik güce,
• % 30 – 35’lik kısmı motor gömlek ısısına,
• % 25 – 30’luk kısmı egzoz ısına,
• % 7 – 10’luk kısmı ise radyasyon enerjisi şeklinde kayıp enerjiye dönüşür.
