KÖMÜR Özkan PINARBAŞI Onur İPEK

İçindekiler 1- Kömür Nedir ? 2- Kömürün Tarihçesi 3- Kömürün Oluşumu 4- Kömürün Sınıflandırılması 5- Kömürün Gazlaştırılması 6- Kömürün Enerji Olarak Kullanımı 7- Türkiye’de Kömürün Önemi 8- Dünya’da Kömürün Önemi 9- Kömürün Avantajları ve Dezavantajları 10- Sonuç

KÖMÜR Nedir? Kömür; çoğunlukla karbon, hidrojen ve oksijenden oluşan az miktarda kükürt ve nitrojen içeren, kimyasal ve fiziksel olarak farklı yapıya sahip bir maden olan kayaçtır.

Tarihçe İlk olarak milattan önceki yıllarda Çinliler tarafından kullanıldığı bilinmektedir. Kömürün yoğun olarak kullanımı ise 18. yüzyılın ikinci yarısında başlamıştır. Özellikle gelişen sanayi ve endüstri, kömür kullanımını arttırmış, kömürü önemli bir mineral haline getirmiştir. Kömür demir-çelik sanayisinin hammaddesi olarak kullanılmış ve buharlı motorlarda, buharın oluşumu için yakıt olarak kullanılmıştır. Bugün çıkarılan kömürün büyük bölümü ise elektrik üretimi ve çeşitli alanlarda kullanılmaktadır.

Kömürün Oluşumu Bataklıklarda uygun nem ve sıcaklığın oluşması, ortamın asit miktarının artması, gerekli organik maddelerin ortamda bulunmasıyla bozunmuş, çürüyen bitkilerin su altına inmesi ve bataklığın zamanla üstünün örtülmesi gibi olaylar sonucu oluşur. Deltalar (en kalın kömür damarlarının oluştuğu ortamlardır) Göller ve nehirler (kalın kömür damarlarının meydana geldiği uygun bataklık ortamlardır) Lagünler (deniz etkisinin olduğu ince kömür damarcıklarını meydana getirirler) Akarsu taşma ovaları (ince kömür damarcıklarını oluştururlar).

Kömür, başlıca karbon, hidrojen ve oksijen gibi elementlerin bileşiminden oluşmuş olup, diğer kaya tabakalarının arasında damar halinde milyonlarca yıl ısı, basınç ve mikrobiyolojik etkilerin sonucu meydana gelmiştir.

Kömürün Sınıflandırılması Kömürler, karbon miktarı %60 ve daha az ise turba, %70 ise linyit, %80 - 90 ise taş kömürü, %94 ve daha fazla ise antrasit adını alır. Kömür türlerini; Antrasit, Taş kömürü, Turba, Linyit Olarak 4 gruba ayırabiliriz.

Antrasit Antrasit : En değerli, en sert ve dünyada en az bulunan kömür türüdür. Aynı zamanda en çok başkalaşıma uğramış kömür türüdür. Siyah renkte ve neredeyse metal parlaklığındadır. Zor yanar ancak bir kez yandıktan sonra hemen sönmez. Diğer kömür türlerine göre daha fazla ısı verir. %90 - 98 arasında karbon oranına sahiptir.

Turba  Turba, ölü bitkilerin su altında kalıp karbon miktarı artarak kömürleşmiş maddelerden biridir. Turbayı diğer yoğun karbon içeren maddelerden ayıran özelliği karbon miktarıdır. Karbon miktarı %60 ise turba kömürdür.

Linyit Linyit, kahverengi kömür de denilen ve tamamına yakını termik santrallerde yakıt olarak kullanılan kömür sıralamasında en alt sırada yer alan bir kömür çeşitidir. Linyitin ısıl değeri düşük, barındırdığı kül ve nem miktarı fazladır. Buna rağmen yerkabuğunda bolca bulunduğu için gelişmiş ülkelede sıklıkla kullanılan bir enerji hammaddesidir.  

Linyit Türkiye'nin birçok bölgesinde çıkartılmış ve halen çıkarılmaya devam etmektedir. Bu bölgelerden bazıları Elbistan, Beypazarı, Seyitömer, Tavşanlı,  Soma,  Yatağan,  Mengen ve Horasan’dır. Ayrıca her ne kadar kalori değeri düşük olsa da, elektrik enerjisi alanında Türkiye'nin en büyük linyit rezervi Afşin-Elbistan bölgesinde bulunmaktadır.  

Taş Kömürü  En yaygın bulunan kömür türüdür. Renkleri koyu kahverengi ile siyah arasında değişir. Genellikle şeritli yapıya sahiptir. Özel, hava geçirmez fırınlarda 1100 derecede ısıtılması ile kok kömürü adı verilen kömürler elde edilir. Taş kömürünün nem miktarı %3'ün altındadır. %80 - 90 arasında karbon oranına sahiptir.

Taş Kömürü Üretimi Ülkemizde taşkömürü üretimi, Zonguldak Havzasında, TTK ve rödövanslı(sözleşmeli) firmalar tarafından yürütülmektedir. Derin yer altı kömür madenciliği yapılan Zonguldak Taşkömürü Havzasının karmaşık jeolojik yapısı, tam mekanizasyona gidilmesini engellemekte ve dolayısıyla taşkömürü üretimi büyük ölçüde insan gücüne dayalı yoğun emek isteyen bir sisteminde gerçekleştirilmektedir. Havzada 1941 yılından günümüze kadar  yaklaşık 234 milyon ton (2015 yılı sonu) taşkömürü üretimi yapılmış olup, ülke kalkınmasında önemli bir yer almıştır.

 Son yıllarda yaklaşık 2,5 milyon ton düzeyinde seyreden taşkömürü üretimini 5 müessesesi bünyesinde sürdürmektedir. Müesseselerin dördü Zonguldak biri ise Bartın’da bulunmaktadır. Armutçuk, Kozlu, Karadon, Üzülmez, Amasra. Zonguldak havzası kömürlerinin kalori değeri 6200-7250 kcal/kg arasında değişmektedir ve -1200 kotuna kadar hesaplanan rezervi yaklaşık 1,3 milyar tondur.

 Zonguldak havzasında üretilen taşkömürü, Batı Karadeniz Bölge ekonomisinde çok önemli bir paya sahip olan TTK ile, 300 MW kurulu güce sahip olan Çatalağzı Termik Santralının kömür gereksinmesinin tamamını karşılamakta ve ülkemizin ilk iki entegre demir-çelik fabrikası olan Kardemir ve Erdemir'in taşkömürü gereksinmesinin karşılanmasında önemli bir güvence oluşturmaktadır.

Taş Kömürü Üretimi  

Kömürün İşlenmesi Kömür, öncelikle kırma ve eleme işlemlerinden geçmektedir. Daha sonra kırılan kömürler 600 mm’ye varan boyutlara getirilerek yıkama tesisine gönderilir. Yıkama tesisinde kömürün kullanım alanları göz önüne alınarak daha ufak parçalar haline getirilip tekrar yıkama tesisine tabi tutulabilir.

Kömür işlenirken; Kömüre uygulanan parçalama işlemleri, Kömürün nem içeriği, Kömürün kullanılacak olan alanlara göre istenilen özelliklere göre ayrılması, Yatırım ve işletme giderleri önemli etmenlerdir.

Taşkömürü İşletmesi  1980'li yılların ilk yarısına kadar taşkömürü, ülkenin en önemli birincil enerji kaynağı olup maliyet kaygısından uzak, ne pahasına olursa olsun üretilmesi gerekiyordu. Bu nedenle her türlü gereksinmesini kendisinin karşılayacağı biçimde, dağınık biçimde büyümüş; aynı örgüt yapısı altında, kömür madenciliği ile birlikte çeşitli atölyeler, laboratuarlar, kok fabrikası, liman, tersane, maden makineleri fabrikası,, taş ocağı, geçici depolama, karayolu ve demiryolu yapım ve bakımı sosyal tesis işletmeciliği ve yüzlerle ifade edilen taşıt aracı ve iş makinesi ile Ereğli'den Azdavay(Kastamonu)'a kadar uzanan benzeri görülemeyecek büyüklükte bir işletme olmuş ve işçi sayısı 40 bini ulaşmıştır.

  1980 yılından sonra başlayan süreçte, alternatif enerji kaynaklarının artması, kömürün açık ocaklarda daha düşük maliyetle üretilmesi, petrol fiyatlarının düşmesi ve uluslar arası ticaretin serbestleşmesi gibi nedenlerle,  fazla mekanize olmamış birçok derin maden işletmesi gibi, TTK'nın da rekabet gücü azalmıştır. Bu dönemde TTK'da, dünyadaki hızlı gelişmelere uyum sağlayabilecek adımların zamanında atılamaması, kurumun rekabet şansının iyice azalmasına yol açmıştır.

Kömürün Enerji Olarak Kullanımı   Kömür hem ülkemizde hem de dünya üzerinde termik santrallerde, demir ve çelik fabrikaları ile kimya endüstrisinde sıklıkla kullanılan enerji kaynaklarından birisidir. Kömür ısıtılarak kok kömürü olarak da tüketilmektedir. Kömür sayesinde endüstriyel proseslerde gerekli olan buhar üretimi de gerçekleştirilebilmektedir.

Türkiye’nin Enerji Kaynakları  

Kömürün Termik Santrallarda Kullanımı  Türkiye kömür tüketiminde en büyük paya sahip olan termik santrallar genellikle yüksek ısıl değerli kömürlerle çalışmaktadır. Tunçbilek, Soma ve Çatalağzı gibi termik santrallarında 3000 Kcal/kg ısıl değerin üzerinde linyit ve taşkömürü yakılmaktadır.

Termik santraller  kömürün yakılması sonucu açığa çıkan kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye, mekanik enerjiyide elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Kömür, santralde bulunan kazanlara gönderilir. Kazanda yüksek sıcaklıklarda (800-900°C) yanma başlar. Kazan içinde bulunan boru sistemlerindeki su ısı etkisiyle buharlaşır. Yüksek sıcaklıktaki ve yüksek basınçtaki buhar türbinlere gönderilir. Türbin döner ve jeneratöre bağlı sistem elektrik üretilir.

Zonguldak Eren Termik Santrali (ZETES) Zonguldak'da bulunan Zonguldak Eren (ZETES) Termik Santrali; 2.790 MWe kurulu gücü ile  Türkiye'nin en büyük elektrik enerjisi santrali olup ortalama 4.145.028 kişinin tüm elektrik enerjisi ihtiyacını karşılar.

Çatalağzı Termik Santrali (ÇATES) Zonguldak'da bulunan Çatalağzı Termik Santrali; 300 MWe kurulu gücü ile Türkiye'nin 55. Zonguldak'ın ise 2. büyük enerji santralidir. Tesis ayrıca Türkiye'nin en büyük Taş Kömürü Termik Santrali olup  ortalama 562.447 kişinin tüm elektrik enerjisi ihtiyacını karşılar.

Kömürün Demir-Çelik Fabrikalarında Kullanımı  Ağır sanayinin en önemli hammaddesi olan demir, demir cevheri, kok ve kireçtaşı ile birlikte işlenerek elde edilir. Kullanılan bu kok yüksek karbonlu yakıt olup, kömürün sınırlı oksijen atmosferinde birkaç saat ısıtılması ve su püskürtülmesiyle elde edilir. 1 ton demir üretmek için 7 ton hammadde gereklidir. 2 ton demir cevheri, 1 ton kok, 0.5 ton kireçtaşı ve 3.5 ton gaz gerekmektedir. Çelik ise, pik demir ve %0,2 ila %2,1 oranlarında değişen karbon miktarının bileşiminden meydana gelen bir alaşımdır.

Demirin Elde Edilmesi  

Çeliğin Elde Edilmesi  

Kömürün Gazlaştırılması   Kömürün gazlaştırılması işlemi 18. yüzyılda ortaya çıkmış bir düşüncedir. Kömürü gazlaştırıp özellikle doğal gaz ve petrolün yerini alması düşüncesi vardı. Değişik enerji kaynakları bulma çabaları çerçevesinde kömürün ham petrole benzeyen bir sıvı yakıta dönüştürülmesi çabalarına başlanmıştır. Bu amaçla uygulanmaya çalışılan bir yöntemde hidrojenlemedir. Bu yöntem yüksek basınç altında bir katalizör yardımıyla hidrojen ile kömürün tepkimeye sokulmasıyla gerçekleşir. Kömürün hidrojenlenmesi yaygın olarak kullanılanabilen bir teknik olmasına rağmen, bu üretim yöntemi petrolden benzin elde etmekten çok daha pahalıya mal olduğundan dolayı ticari önemini kaybetmesi ile uygulanamamıştır.

Kömürün Lokomotif Trenlerde Kullanımı Lokomotif, çelik bir gövde, demir tekerlekler ve bir motordan oluşur. Bu lokomotiflerde ocaktaki kömür yanar ve kazandaki suyu ısıtır. Elde edilen buhar, buhar kutusunda toplanır ve çok sıcak buhar taşıyan borulara geçer. Burada ocaktan gelen gazlarla iyice ısınır. Buhar miktarı sürücü tarafından ayarlanır. Duman ve çıkış gazları, başka bir boru sistemiyle kazan içinden geçip bacadan çıkarlar. Bu borular, içinden geçen sıcak duman ve gazlarla suyu ısıtırlar. İyice ısıtılmış buhar, hareketli sübaptan geçip silindire gelir ve pistonu hareket ettirir. Bu hareket, çubuklarla tekerleklere geçer ve tren hareket eder.

Elektrik Üretimi Türkiye elektrik üretimi, üretimdeki paylarına göre sırasıyla doğalgaz, hidroelektrik, taş kömürü ve linyit, ithal kömür, rüzgar, motorin ve fuel-oil gibi sıvı yakıtlar jeotermal, biyogaz ve güneş enerjisi ile yapılmaktadır. 19.04.2017 ve öncesi son 365 günde (yıllık) ülke toplam ihtiyacının karşılanması için gerçekleşen elektrik üretiminin ve ithalatının kaynaklara dağılımı aşağıda belirtilmiştir. Birim değeri megavatsaat'tır.

19.04.2017 Çarşamba günü 758.146.230 kilovatsaat elektrik üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretimin kaynaklara dağılımı aşağıdaki gibidir.

Türkiye’de Kömür Türkiye'de ilk taş kömürü madenciliği1829 yılında Karadeniz Ereğli’de kömürün bulmasıyla başlamıştır.  Türkiye'de antrasit içeren kömür yatağına rastlanmamıştır. En çok rastlanan kömür çeşidi ise linyittir. Türkiye linyit bakımından oldukça zengin bir ülkedir ve toplam 8,4 milyar ton linyit rezervine sahiptir. Fakat bu rezervin %68’inin ısıl değeri az olduğundan, üretilen linyitler genellikle termik santrallerde kullanılır. Çeşitli derinliklerdeki taşkömürü yatakları ile Karadeniz Ereğli havzası Türkiye'nin en önemli taş kömürü havzasıdır. Taşkömürü rezervi ise toplam 1,35 milyar tondur.

Dünya’da Kömür Dünya genelinde kömür rezervlerinin %35 Avrupa ülkelerinde, % 32 Asya ülkelerinde, %27 Kuzey Amerika ülkelerinde, %4 Afrika ülkelerinde ve %2 Orta ve Güney Amerika ülkelerinde bulunmaktadır. .

Dünya Enerji Konseyi tarafından 80 civarında ülkede bulunduğu raporlanan dünya kömür rezervlerinin en büyük kısmı 237 milyar ton ile ABD'de yer almaktadır. ABD'yi 157 milyar ton ile Rusya Federasyonu ve 114 milyar ton ile Çin izlemektedir. Diğer kömür zengini ülkeler arasında; Avustralya (76,4 milyar ton), Hindistan (60,6 milyar ton), Almanya (40,5 milyar ton), Ukrayna (33,9 milyar ton), Kazakistan (33,6 milyar ton) ve Güney Afrika Cumhuriyeti (30,2 milyar ton) bulunmaktadır. Dünya Enerji Konseyi'nin araştırmalarına göre; dünya kanıtlanmış işletilebilir kömür rezervi toplam 892 milyar ton büyüklüğündedir. Söz konusu rezervin; 403 milyar tonu antrasit, 287 milyar tonu taş kömürü ve 201 milyar tonu ise linyit kategorisindedir. . .

Dünya kömür üretiminin son 30 yıldaki seyrine bakıldığında, üretimin genelde artmakta olduğunu ve özellikle son 10 yılda hızla arttığını söylemek mümkündür (BP, 2014). 2013 yılında dünyada 7.8 milyar ton kömür üretilmiştir (IEA, 2014). 2013 yılında kömür üretiminin en fazla olduğu ilk üç ülke yaklaşık %46’lık payla Çin, onu takiben %11,6’lık payla ABD ve %7,8 ile Hindistan’dır. Üretimde ilk 10 sırada yer alan ülkelerin üretimi dünya çapında gerçekleştirilen üretimin %90,5’ine karşılık gelmektedir .

Kömürün Avantajları Kömür Rezervi: Dünya kömür rezervleri 50'den fazla ülkede bulunmaktadır. Güvenilirliği: Kömür durağan olduğu için taşınması, depolanması ve kullanılması en kolay fosil yakıttır. Garantiliği: Kömür rezervleri birçok ülkede dağınık olduğu için tekelleşme ve bunun sonucu alıcıların zor durumda kalması zordur. Alıcılar hemen başka kaynaklara yönelebilir. Fiyatlara Duyarlılığı: Kömür, global olarak modern dünyada hayati derecede önemli olan elektrik enerjisini sağlamada rekabet yaratır. Bütün dünyada elektrik enerjisinin ana kaynağıdır.

Kömürün Dezavantajarı Kömür iklim değişikliğine neden olan yakıttır. Kömür santralleri hava kirliliğine sebep olur. Kömür, asit yağmurlarına sebep olur. Kömürün yanması sonucu açığa çıkan atık zehirlidir. Kömür madenciliği erozyona neden olur.

Sonuç Kömürün, çevreye ve insan sağlığına zararlı bir fosil yakıt olmasına rağmen rezerv kaynağının çok olması ve kullanımı güvenilir olması sebebi ile tercih edilebilir bir enerji kaynağıdır. Ancak bugünkü kullanımla yaklaşık 230 yıl yetecek kömür rezervi olduğu tahmin edildiği için özellikle elektrik üretim imkanı olarak diğer alternatif enerji kaynaklarına yönelmek gerekmektedir.