ENERJİ YÖNETİMİ DERS NOTLARI

... konulu sunumlar: "ENERJİ YÖNETİMİ DERS NOTLARI"— Sunum transkripti:

1 ENERJİ YÖNETİMİ DERS NOTLARI
Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü ENERJİ YÖNETİMİ DERS NOTLARI Yrd.Doç.Dr. Kemal ÜÇÜNCÜ Orman Endüstri Makinaları ve İşletme Anabilim Dalı TRABZON – 2016 1

2 ÖNSÖZ İş yapabilme yeteneği olarak ifade edilen enerji, üretimin temel faktörleri arasında önemli bir yer tutar. Malzeme ve enerji ile ilgili gelişmeler teknolojik gelişmelerin en önemli ayaklarını oluşturur. Bu özelliği ile bu iki konu üretimin odak noktasında yer alan mühendislik bilimleri için geçmişten günümüze kadar olduğu gibi bundan sonraki süreçte de önemlerini koruyacaklardır. Buradan da anlaşılacağı üzere, malzeme ve enerji ile ilgili bilimlerin mühendislik temel bilimleri arasında önemli bir konuma sahip olduğu görülmektedir. Bu nedenlerle enerji ve malzeme bilimleri bütün mühendislik bilimleri müfredatında yer alması gerekmektedir. Bu anlayışla, Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü müfredatında yapılan son değişikliklerle dönemi itibariyle Enerji Yönetimi, seçmeli ders olarak ders planına eklenmiştir. Ekim 2016 Yrd.Doç.Dr. Kemal ÜÇÜNCÜ 2

3 Sayfa KAPAK ÖNSÖZ İÇİNDEKİLER GİRİŞ ENERJİ TERMİNOLOJİSİ Giriş Enerji ve İş Enerji Birimleri Enerji Çeşitleri Enerji Analizi Terminolojisi Enerji Analizi Sankey Diyagramı Ekserji Analizi Grosmann Diyagramı Ölçme ve Kontrol Enerji Yönetimi Enerji ve Çevre Enerji Tasarrufu Sanayide Enerji Tasarrufu Binalarda Enerji Tasarrufu Enerji Tasarrufu Çalışmalarının Adımları Isıl Konfor Ekolojik Bina Sıfır Enerjili ve Sürdürülebilir Bina Enerji Verimliliği Enerji Üreten ve Tüketen Cihazlar Sıcak Su Kazanı Buhar Kazanı Brülörler Radyatör Pompa Yoğuşmalı Cihazlar Su Isıtıcıları Klima Klasik Isıtma Sistemi Düşük Sıcaklıklı Isıtma Sistemi Bireysel Isıtma Kombi Kat Kaloriferi Merkezi Isıtma Yerden Isıtma Duvardan Isıtma Isı Pompası 3

4 Hidrofor Kojenerasyon Trijenerasyon Termik Santral Hidroelektrik Santral Nükleer Santral Termodinamik Kanunlar Termodinamiğin Birinci Kanunu Termodinamiğin İkici Kanunu Ekserji Enerji Dengesi Isıl Verim ÖLÇME VE KONTROL Giriş Temel Kavramlar Hata Analizi ve Hata Kaynakları Ölçme Yönetimine Yönelik Ölçme ve Kontroller Isıl Değer Ölçümü Sıcaklık Ölçümü Basınç Ölçümü Nem Ölçümü Hız Ölçümü Debi Ölçümü Elektrik Devrelerinde Ölçüm Baca Gazı Analizi Isı Pay Ölçerler ve Isı Sayaçları Ölçme Cihazlarının Bakımı Veri Kayıtlarının Tutulması ENEJİ KAYNAKLARI Enerji Kavramı Enerji Kaynaklarının Sınıflandırılması Yenilenemez Enerji Kaynakları Fosil Kökenli Enerji Kaynakları Yakıtlar ve Yanma Yakıtların Isıl Değerleri Katı Yakıtlar Sıvı Yakıtlar Gaz Yakıtlar Nükleer Enerji Yenilenebilir Enerji Kaynakları Güneş Enerjisi Rüzgar Enerjisi Jeotermal Enerji Biyoenerji Hidroelektrik Enerji Dalga Enerjisi Gel-Git Enerjisi 4

5 Hidrojen Enerjisi Çevre Enerjisi İkincil Enerji Kaynakları Enerji Kullanımı Sanayide Enerji Kullanımı Konut ve Hizmet Sektöründe Enerji Kullanımı Ulaştırmada Enerji Kullanımı Tarımda Enerji Kullanımı DÜNYADA VE TÜRKİYE’DE ENERJİ GÖRÜNÜMÜ Dünyada Enerji Görünümü Giriş Birincil Enerji Tüketimi Elektrik Üretimi Petrol Rezervi ve Tüketimi Doğal Gaz Rezervi ve Tüketimi Kömür Rezervi ve Tüketimi Nükleer Enerji Rezervleri Yenilenebilir Enerji Türkiye’de Enerji Görünümü Elektrik Enerjisi Görünümü Petrol ve Doğal Gaz Görünümü Kömür Görünümü Nükleer Enerji Görünümü Türkiye’nin Genel Enerji Politikası ÇEVRE VE ENERJİ Enerji ve Çevre Sorunları Sera Gazı Emisyonları Enerji ile İlgili Diğer Çevresel Baskılar İklim Değişikliklerinin Enerji Üretimi ve Tüketimi Üzerine Etkileri Enerji ve Su Enerji Talebi Modellerinin Değiştirilmesi 6.3. Küresel Isınma 7.4. Çevre ve Teknoloji ENERJİ TASARRUFU Enerji Tasarrufu Yöntemleri Yüksek Verimli Motor Kullanımı Basınçlı Hava Sistemlerinde Kaçakların Önlenmesi Basınçlı Hava Sistemlerinde Düşük Basınçlı Hava Kullanımı Kompresör Havasının Dış Ortamdan Alınması Isı Geri Kazanım Sistemlerinin Kullanımı Yakıtların Karşılaştırılması Kazanlarda Verim Artırılması Kazanlarda Hava – Yakıt Oranının Optimize Edilmesi Kazanlarda Yakma Havasının Isıtılması 5

6 Sıcak ve Soğuk Yüzeylerin Yalıtımı
Yüksek Verimli Aydınlatma Pencerelerde Yansıtıcı Filmlerin Kullanılması Diğer Tasarruf Yöntemleri Hareket Sensörleri Programlanabilir Termostatlar Ekipmanların Çalışmadığı Zamanlarda Durdurulması Standart V Kayışların Yüksek Verimli Olanlar İle Değiştirilmesi Termostat Sıcaklığını Değiştirmek Kapasite Kontrollü Yüksek Verimli Kompresör Kullanımı Vanalarda Yalıtım Ceketi Kullanılması Tekstil Atık Suyu Geri Kazanımı Soğutma Sistemlerinde Enerji Tasarrufu Fan Sistemlerinde Enerji Tasarrufu Pompa Sistemlerinde Enerji Tasarrufu ENERJİ VERİMLİLİĞİ Giriş Enerji Verimliliği Mevzuatı Enerji Verimliliğinin Finansmanı Sektörel Enerji Verimliliği Sanayide Enerji Verimliliği Binalarda Enerji Verimliliği Ulaştırmada Enerji Verimliliği Tesisatlarda Enerji Verimliliği Motorlarda Enerji Verimliliği Isıtma Sistemlerinde Enerji Verimliliği Soğutma Sistemlerinde Enerji Verimliliği Elektrikli Ev Cihazlarında Enerji Verimliliği Aydınlatmada Enerji Verimliliği Enerji Verimliliği Yönetimi ENERJİ ANALİZİ Enerji Yönetimi Maliyetler Organizasyonel Yapı Enerji Yönetiminin Metodolojisi Veri Toplama Değerlendirme ve Planlama Enerji Yönetiminin Uygulama Safhaları Raporlama ve Değerlendirme Devamlılığı Sağlama Enerji Analizi Aşamaları Diagnostik (Tanı) Aşaması Ön Analiz / Preaudit Detaylı Enerji Analizi / Audit Fizibilite Çalışması Enerji Taraması / Audit Enerji Akış Diyagramları Sanayide Enerji Taraması 6

7 9.7. Binalarda Enerji Taraması
ISI GEÇİŞİ VE ISI YALITIMI Isı Geçişi Isı İletimi Isı Taşınımı Isı Işınımı Toplam Isı Geçişi Isı Yalıtımı Giriş Duvarların Dışarıdan Isı Yalıtımı Duvarların İçeriden Isı Yalıtımı Isı Yalıtım Malzemeleri Cam Yünü Taşyünü Ekspende Polistren Levha Ekstrüde Polistren Levha Cam Köpüğü Kalsiyum Silikat Melamin Köpüğü PVC Köpük Fenol Köpüğü Polietilen Köpük Elastomerik Kauçuk Köpüğü Poliüretan Köpük Seramik Yünü Doğal Mantar Vermikülit Poliüretan Sprey Köpük Elasyomerik Kauçuk Plastik Boru ve Levha Yalıtım Malzemeleri Lifli Yalıtım Malzemeleri Cephe Kaplamaları 10.4. Tesisatta Isı Yalıtımı ATIK ISI GERİ KAZANIMI Atık Isı Geri Kazanımının Tanımı ve Faydaları Atık Isı Kaynakları Atık Isı Geri Kazanım Sistemlerinin Seçimi Atık Isı Geri Kazanım Yöntemleri Reküperatörler Rejeneratörler Isı Boruları Ekonomizerler Atık Isı Geri Kazanım Uygulama Alanları EKONOMİK ANALİZ YÖNTEMLERİ Geri Ödeme Süresi Yöntemi Bugünkü Değer Yöntemi 7

8 İç Karlılık Oranı Yöntemi
Fayda / Masraf Oranı Yöntemi ENERJİ ANALİZİ UYGULAMALARI Enerji Analizinin Önemi Enerji Tasarrufu Çalışmalarının Oluşturulması Çalışanların Katkısı Bağımsız Danışmanın Önemi Enerji Tasarrufu Çalışmalarının Adımları Sanayide Enerji Analizi Uygulamaları Buhar Enerjinin Üretim, Dağıtım ve Tüketimi Sırasında Oluşan Kayıplar Genel Sistem Görünüşü Kazan Kayıpları Dağıtım Kayıpları Flaş Buhar ve Kondens Kayıpları Enerji Tasarrufu Uygulama Örnekleri Atık Baca Gazı Isısından Enerji Tasarrufu Uygulaması Buhar Kazanı Otomasyonu ile Enerji Tasarrufu Uygulaması Flaş Buhar Geri Kazanım Sistemi ile Enerji Tasarrufu Uygulaması Proses Fırınları Bacalarından Atılan Gazlardan Enerji Tasarrufu Uygulaması Kazan Teşhis ve Tanı Sistemi ile Enerji Tasarrufu Uygulaması Atık Boyalı Sudan Geri Kazanım Sistemi ile Enerji Tasarrufu Uygulaması Baca Gazı Analizi ile Enerji Tasarrufu Uygulaması Buhar Dağıtım Hatlarının Yalıtımı ile Enerji Tasarrufu Uygulaması Binalarda Enerji Analizi Giriş Binalarda Enerji Yönetim Programı 13.5. Kereste Kurutma Tesisinde Enerji Analizi Uygulaması KAYNAKLAR 8

9 GİRİŞ Gelişmekte olan ülkeler, enerji politikasında; ekonomik (Economy) büyüme, enerji (Energy) güvencesi ve çevre (Environment) korumasının (3E) birlikte sağlanmasını amaçlıyor. Enerj, üretimin temel girdirilernden biridir. Üretim ise, insan hayatının varlığını ve yaşama kalitesini sürdürmesini sağlayan bir gerekliliktir. Enerji, aşağıdaki iki şekilde kullanıma sokulmaktadır; Bir ürünün doğrudan imalatında (örneğin; bir buhar kazanında kazana enerji verilmesi, elektrik motorlarına güç verilmesi vb.) Üretm işlemini destekleyen etkinliklerde (örneğin; ofislerin ve depoların ısıtılması, sıcak su hizmetleri, aydınlatma vb.) Bununla birlikte enerji kullanımı ile aşağıdaki sorunlarla karşı karşıya kalınmaktadır; Doğal kaynaklar hızla tükeniyor, Çevre kireliniyor, İklim değişiyor, Enerji için yüksek maliyetlere katlanılıyor. Enerji tüketimi ile dünya, yerkürenin ısınması ve asit yağmurları gibi ciddi çevresel sorunlarla karşı karşıya kalıyor. Sağlık, çevresel ve ekonomik nedenlerden ötürü, hava kirliliğini azaltmak için stratejiler geliştiriliyor. Bu değişim sürecine paralel olarak, endüstriyel strateji planlaması ve projelerde “sürdürülebilir gelişme“ kavramı, gittikçe artan bir şekilde önem kazanmıştır. Enerji ifadelerinde bu kavram, sadece finansal bakış açısından değil, aynı zamanda sınırlı kaynakların ve çevre kirlenmesi düzeylerindeki artış yönünden, enerjinin verimli kullanımı gibi, enerji tasarrufunu da kapsar. Buna paralel olarak, enerjinin verimli kullanımını sağlayacak enerji yönetim sistemlerine ilişkin uyguamalar yaygınlaşıyor. 2010 yılı itibariyle dünyanın nüfusu 7 milyara, enerji tüketimi ise 12x109 TEP’e ulaşmıştır. Bilinçsiz enerji tüketimi, enerji kaynaklarının verimli kullanımını gündeme getirdiği gibi, tüketim sonucunda oluşan her türlü katı sıvı ve gaz atıkların da arıtılmadan doğaya atılmasının meydana getirdiği önemli çevre kirliliğinin önlenmesi arayışını da beraberinde getirmiştir. Enerji tüketiminin artışına bağlı olarak oluşan çervesel ve ekonomik sorunların çözümünde enerji tasarrufunun önemli yeri vardır. Enerji tasarrufu, üretimde, konforumuzda ve iş gücümüzde herhangi bir azalma olmadan enerjiyi verimli kullanmak, israf etmemektir. Aynı işi daha az enerji kullanarak yapmaktır. Enerji tasarrufu, enerjinin gereksiz kullanım sahalarını belirlemek, israfı minimum düzeye indirmek veya tamamen ortadan kaldırmak için yapılan çalışmalardır. Enerji tasarrufu, enerji arzının azaltılması veya kısıtlanması değildir. Enerji tasarrufu, kullanılan enerji miktarının değil, ürün başına tüketilen enerjinin azaltılmasıdır. Enerji maliyetlerini düşüren üretici, aynı miktardaki mal veya hizmetleri daha az enerji veya aynı miktar enerji ile daha çok mal ve hizmet üreterek, ulusal ve uluslararası alanda rekabet gücünü arttıracaktır. Enerji tasarrufu sağlayacak önlemler; 9

10 Proses gereği çeşitli şekillerde ortama atılan enerjilerin geri kazanılması
Tasarım, proses geliştirme ve daha akılcı kullanımı İstenmeyen kaçakların önlenmesi Büyük enerji kaybına yol açan uygulamaların değiştirilmesi Bakımın etkinleştirilmesi, verimin arttırılması, hızlı ve yeterli ikmal vb.. Günümüzde dünya enerji kullanımı petrol, kömür ve doğal gaz başta olmak üzere temelde fosil yakıtlara dayanmaktadır. Fosil yakıtların yanması sonucu, sürekli CO2 oluşur. Yapılan ölçümler milyonlarca yıldır ppm arasında değişen CO2 seviyesinin günümüzde 360 ppm seviyesine çıktığını göstermektedir. Karbondioksit diğer sera gazlarına göre %55'lik bir oranla, doğal sıcaklık dengelerinin bozulmasında en büyük etkiyi yaparak küresel ısınmaya neden olmaktadır. Diğer yandan, bu tür enerji kaynaklarının oluşum süreçleri de göz önünde bulundurulduğunda; dünyanın artan enerji talebini sonsuza kadar karşılayamayacağı bir gerçektir. Kaynak probleminin yanı sıra dünyanın yaşanabilirliğini tehdit eden en önemli sorunlardan biri olan enerji kaynaklı küresel ısınma sorunu, yenilenebilir enerji kullanımını, verimliliği ve enerjinin etkin yönetimini önemli hale getirmiştir. Küresel Isınmanın oluşumunda sera etkisinin rolü büyüktür. Sera etkisi, güneşten gelen kısa- dalga ışınlarının geçmesine izin veren gaz tabakasının, dünya üzerinden yansıyan uzun-dalga ışınlarının büyük bir kısmını tutması sonucu meydana gelen atmosferik dengesizlik olarak ifade edilebilir. Atmosfere CO2 dışında, CO, SO2, NOx gibi zehirli gazlar ve radyoaktif maddeler salınmaktadır. Termik santrallerde, sanayide ve binalarda yakıt olarak kömür kullanıldığında, bu kirlilik etmenlerinin yanı sıra kül de açığa çıkar. Kül civa, kurşun, arsenik ve kadmiyum içermesi nedeniyle yüksek oranda kirletici etkiye sahiptir. Fosil yakıtların aynı tempo ile kullanılmaya devam edilmesi durumunda; aşırı kuraklık, deniz seviyesinde yükselme sonucu su baskınları, fırtınalar ultraviyolenin artması gibi küresel değişmeler sonucu, doğanın ekolojik dengesinin bozulması kaçınılmazdır. Enerji tasarrufu çalışmaları, 1970’li yıllarda oluşan petrol krizi sonrası ortaya çıkmış ve önem kazanmıştır. Bu kapsamda enerji yönetmimi uygulamaları maksadıyla 1995 yılında “Sanayi Kuruluşlarının Enerji Tüketiminde Verimliliğin Arttırılması İçin Alacakları Önlemler” konusunda bir yönetmelik çıkarılmıştır. Yönetmelikte, enerji verimliliğinin arttırılmasında uyulacak genel hususlar olarak mevcut tesislerde; Yakıtların mevcut yakma sisteminde verimli şekilde kullanılarak yakılması, Isı yalıtımının yapılması, Isı transferi veriminin arttırılması, Atık ısı geri kazanımı, Otomatik kontrol uygulamaları, Elektrik sistemlerinde verimin arttırılması vb. önlemler öngörülmektedir. Yönetmelikte ayrıca, yeni kurulacak tesislerde, yukarıdaki hususlara ilave olarak; 10

11 Yeni alınacak makinaların enerji verimliliği yüksek olan teknolojilerden seçilmesi,
Tesisin ısı yalıtımı yönünden en verimli şekilde projelendirilmesi, Kuruluş aşamasında enerji verimliliğinin takibi için gerekli ölçüm cihazlarının temin edilmesi, Hava kirletici emisyonların minimumda tutulması için gerekli tedbirlerin alınması, Bileşik ısı-güç üretimine önem verilmesi gibi hususların göz önüne alınması istenmektedir. Bu kapsamda enerji yönetimini öncelleyen hususlar aşağıdaki gibi sıralanabilir; Süreçlerin optimizasyonu Birim maliyetlerin düşürülmesi Kaliteli ve yeteri kadar enerji kullanımı Rekabetçi koşulların sağlanması Tesis ömrünün arttırılması Bakım giderlerinin azaltılması Ortaya çokabilecek enerji krizine hazırlık Yaşadığımız çevrenin korunması 2010 yılı verilerine göre dünyada yenilenebilir enerji kaynakları toplam tüketim içerisinde sadece %1.3’lük bir paya sahiptir. Yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik devam eden ve tamamlanan birçok araştırma bulunmaktadır. Ancak, yenilenebilir tüm potansiyelin aktif kullanılabilirliği ve yenilenebilir enerji kaynaklarında sürdürülebilirliğin sağlanması için yoğun bir çalışma ve süreç gerekmektedir. Bu durum mevcut enerji kaynaklarının verimli ve enerji geri kazanım yöntemleriyle birlikte enerji kullanımının etkin yönetimi ile sağlanabilecektir. Bu amaçla enerji yoğun kullanıma sahip endüstri, ulaşım ve bina sektörlerinde enerji kaynaklarının verimli kullanılmasına yönelik çalışmalar sürdürülmelidir. Son yıllarda Türkiye’de özellikle sanayi sektörünün gelişmesiyle önemi gittikçe değer kazanan enerjinin etkin kullanımı ve yönetimi çalışmaları, bina sektörünü de kapsayan bir yapıya dönüşmüş, bu yapı yasal düzenlemelerle de şekillendirilmiştir yılında Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığının yayımladığı sanayide enerji yönetimine ilişkin yönetmelik ile başlayan süreç 2007 yılında yürürlüğe giren Enerji Verimliliği Kanunu ile yapısal dönüşümünü devam ettirmiştir. Avrupa Birliğiyle ortak çalışmalara paralel olarak Kyoto protokolünün getirdiği sorumluluk çerçevesinde, 2008 yılında yürürlüğe konan "Enerji Kaynaklarının ve Enerjinin Verimli Kullanılmasında Verimliliğin Artırılması” ve “Binalarda Enerji Performansı” yönetmeliği (BEP) ile enerji verimliliğine ilişkin düzenlemeler hayata geçirilmiştir. Sürdürülebilir çevre için enerjinin verimli kullanımı odaklı gerek ulusal ve gerekse uluslararası yapılan yasal düzenlemeler ve sözleşmelerin sonucunda etkin hale gelen enerji yönetimleri; sorumluluk alanlarında enerjinin verimliliğini geliştirmek için verilerin toplanması, değerlendirilmesi ve verimsizliğin neden olduğu alanlar için proje ve çalışmalar gerçekleştirerek enerjiyi daha verimli kullanabilecek birtakım çalışmaların hayata geçirilmesi bir zorunluluk haline gelmiştir. Enerjinin etkin yönetimi, çalışmalarının ilk basamağını oluşturan ön enerji tasarruf etüdünün hazırlanması ve enerji tasarrufu sağlayacak projelerin belirlenerek karlılık oranına göre bunların önceliklendirilmesi amacını taşıyan enerji planlaması ile mümkün olacaktır. 11

12 ENERJİ TERMİNOLOJİSİ Giriş Enerji terminolojisi başlığı altında enerji terminolojisi ile ilgili temel kavramlar; enerji, ekserji ve ısıl verim, enerji analizi terminolojisi, enerji ve çevre terminolojisi, enerji cihazları ve termodinamik yasalar yer almaktadır. Enerji analizi, bir sistemde enerji giriş ve çıkışlarının belirlenmesi amacıyla yapılır. Her türlü sanayi tesisindeki enerji tüketen tüm cihazları için yapılabilir. Giren enerjinin ne kadarının belirlenen amaçlar doğrultusunda kullanıldığı, ne kadarının atıldığı hakkında sayısal değerler verir. Bunun sonucunda bir diyagram çizilerek giren ve çıkan ısı akışı bu diyagram üzerinde gösterilir. Bu tür analizlere bakıldığında enerjinin nasıl kullanıldığı ve hangi noktalarda iyileştirme yapılabileceği kolaylıkla görülebilir. Bu amaçla iyi bir ölçme ve kontrol sisteminin bulunması gerekir. Enerji analizi termodinamiğin birinci yasasına dayalı bir analizdir. Sistemlerin gerçek enerji potansiyelini anlayabilmek için termodinamiğin ikinci yasasına dayalı ekserji analizinin de yapılması gerekmektedir (Karakoç vd., 2012). Enerji kaynaklarının gittikçe tükenmesi ile alternatif enerji kaynaklarına yönelim de artmaktadır. Son yıllarda enerji tasarrufu da alternatif enerji kaynağı olarak görülmektedir. Bu anlamda sanayide, binalarda ve ulaşımda enerji tasarrufu ayrı başlıklar halinde incelenmektedir. Sanayide, binalarda ve ulaşımda enerji tasarrufu, enerji kaynaklarının daha iyi kullanımıyla sağlanabilecek parasal tasarrufların yanında, günümüzde çok önemli bir sorun olan çevrenin korunması açısından da oldukça önemlidir. Şekil 2.1. Enerji üretimi ve kullanımı Enerji terminolojisi oluşturulurken enerjiyi üreten ve tüketen cihazlar bu kapsamda önemli bir yere sahiptir. Enerjini verimli kullanılmasında enerji üreten ve tüketen cihazların enerji ve ekserji analizleri ile bunların da içinde bulunduğu genel sistemlerin enerji ve ekserji analizlerini yapılması çok önemlidir. Cihazların, daha verimli kullanılmasında bunların özellikleri ile kullanım amaçlarına uygun seçilmesi de çok önemlidir. Enerji analizinin temelini özellikle termodinamiğin birinci kanunu oluşturur. Bu kanun enerjinin korunumunu ifade eden bağıntıları ortaya koyarken, enerji tüketiminin girdi ve çıktı değerlele kontrolünü ve değerlendirilmesini sağlar. 12

13 Tablo 2.1. Enerji birimleri dönüşümü
Enerji ve İş Enerji, genelde iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanmaktadır. Max Planck, enerjiyi “bir sistemin kendisi dışında etkinlik üretme yeteneği” olarak tanımlamaktadır. Sistem, incelemek ve analiz edilmek istenen kütle ve uzaydır. Sistemi çevreden ayıran yüzeye sistem sınırı denir. Fizikte iş, kuvvetin yer değişim yönündeki bileşeninin etkisinin yerdeğiştirmeyle çarpımı olarak tanımlanır ve enerji, iş ile aynı birimle ölçülür. Enerji 3 temel bağıntı ile ifade edilebilir: E = F l 1 Joule enerjisi olan bir madde, 1 metreyi 1 Newton ile gidebilir. Bu bağıntı, aynı zamanda enerjinin işe dönüşümünü ifade eder. Ancak, bir sistemdeki toplam enerjinin tamamı işe dönüştürülemez. E = m c2 1 kg kütlesi olan bir maddenin ışık hızının karesinin sayısal değeri kadar (Joule) enerjisi vardır. E = N t 1 Joule enerjisi olan bir madde, 1 saniye boyunca, 1 Watt'lık güç uygulayabilir. Enerji Birimleri Herhangi bir fiziksel büyüklük boyutları ile belirlenmektedir. Boyutlar ise birimlerle ölçülmektedir. Enerjiyle ilgili kullanılan birimler ile bunlar arasındaki çevirme katsayıları, yaygın olarak SI Birim Sistemi’nde (Système International d'Unités) verilmektedir. SI Birim Sistemi, yılında kabul edilmiş “uluslararası birimler sistemi” ifadesinin kısaltmasıdır. SI Birim Sisteminde de standart önekler kullanılmaktadır. KWh (kilowat-saat): 1 saat içerisinde tüketilen enerjinin miktarıdır. Genellikle endüstride kullanılan elektrik enerjisinin ifade edilmesinde kullanılır. Kalori (caloire): 1 gram suyun sıcaklığını 1°C yükseltmek için gerekli ısı enerjisi miktarıdır. Btu (British thermal unit): Suyun sıcaklığını 1 Fahrenayt derece yükseltmek için gerekli enerjidir. ABD ve İngiltere’de kullanılmaktadır. TEP (Ton eşdeğer petrol; Tonne of oil equivelent: Toe): 1 ton petrol karşılığı enerjidir. Petrol endüstrisinde ve farklı birimlere sahip enerji kullanıldığında tek tür enerji dönüşümü gerektiriğnde kullanılan bir birimdir. Varil (Barrel): Petrol endüstrisinde kullanılan bir birimdir. 1 TEP 7.5 varil’e eşdeğerdir. Tablo 2.1. Enerji birimleri dönüşümü 13

14 Enerji Analizi Terminolojisi Enerji Analizi
Enerji Çeşitleri Enerji farklı biçimlerde ortaya çıkabilir veya kullanılabilir. Bunlardan en yaygın olanları ısıl, mekanik, kinetik, potansiyel, elektrik, manyetik, kimyasal ve nükleer enerjidir. Bir sistem bir iş yaparken bunların bir kısmını ya da tamamını kullanabilir. Sistemin sahip olduğu bu enerjilerin tümüne toplam enerji (E) denir. Bir sistemin birim kütle (m) başına olan enerjisine ise özgül enerji (e) denir ve birimi kJ/kg’dır. Bir başka ifade ile enerji, özgül enerji ile kütlenin çarpımıdır. E = m e Kütle, bir cisimdeki madde miktarının ölçüsüdür. Yer çekiminden etkilenmez. Birim zamandaki enerji miktarı özgül enerji ile kütlesel debinin çarpımına eşittir. Ė = ṁ e Birim zamandaki değerlere ait semboller üzerinde nokta ile gösterilir. Bu, zamana göre birinci türevinin alındığını ifade eder (kütlesel debi [kg/s], hacimsel debi [m3/s], birim zamandaki enerji [kJ/s] gibi). Çoğunlukla sistemler belirli bir süreçte sürekli aynı rejimde (sürekli akışta) çalışırlar. Bu sistemlerin hesaplamalarında kütlesel debiden faydalanılır. Kütlesel debi, belirli bir kesitten birim zamanda geçen kütle miktarıdır. Belirli bir hız (c) ve kütle (m) ile hareket eden cisimlerin enerjisi vardır. Bir sistemin belirli bir referans noktasına göre sahip olduğu enerjiye kinetik enerji (KE) denir. KE = 1 m c2 2 Yerçekimi (g) nedeniyle bir sistemin yüksekliğine (z) bağlı olarak sahip olduğu enerjiye potansiyel enerji denir. PE = m g z Bir sistemin çözümünde sistemin bir dış referans noktasına göre sahip olduğu enerjiye makroskobik enerjiler (kinetik enerji, potansiyel enerji gibi) denir. Sistemin moleküllerinin hareketi ve moleküler yapısı ile ilgili enerjilere mikroskobik enerjiler denir. Mikroskobik enerjiler toplamına iç enerji (U) de denir. Temel olarak bu üç enerji; kinetik, potansiyel ve iç enerji, çok yaygın olarak görülür. Dolayısıyla genel olarak sistemin toplam enerjisi kinetik, potansiyel ve iç enerjiler toplamı şeklinde yazılabilir. E = KE + PE + U Enerji Analizi Terminolojisi Enerji Analizi Enerji analizi, bir sistemde enerji giriş ve çıkışlarının belirlenmesi amacıyla yapılır. Her türlü sanayi tesisindeki enerji tüketen tüm cihazlar için yapılabilir. Giren enerjinin ne kadarının belirlenen amaçlar doğrultusunda kullanıldığı, ne kadarının atıldığı hakkında sayısal değerler verir. Bunun sonucunda bir diyagram çizilerek giren ve çıkan ısı akışı bu diyagram üzerinde gösterilir. Bu tür analizlere bakıldığında enerjinin nasıl kullanıldığı ve hangi noktalarda iyileştirme yapılabileceği kolaylıkla görülebilir. Bu amaçla iyi bir ölçme ve kontrol sisteminin 14

15 bulunması gerekir. Enerji analizi termodinamiğin birinci yasasına dayalı bir analizdir. Sistemlerin gerçek enerji potansiyelini anlayabilmek için termodinamiğin ikinci yasasına dayalı ekserji analizinin yapılması gerekmektedir. Bir sisteme giren enerjinin nasıl dağıldığını görmek amacıyla termodinamiğin birinci yasası temeline göre yapılan bir analizdir. Bu analizde giren 100 birimlik enerjinin hangi amaçlarla kullanıldığı hesaplanarak sistemin verimli çalışıp çalışmadığı hakkında bir yorum yapma olanağı ortaya çıkmaktadır. Bu analiz sonuçlarına bakılarak sistemin hangi noktalarında iyileştirmeler yapılabileceği hakkında yorum yapılabilir. Sankey Diyagramı Sankey Diyagramları, okların genişliğinin akış miktarları ile orantılı olarak gösterildiği belirli bir akış şeması türüdür. Görselleştirme metodu olarak Sankey Diyagramlarının kullanımı, genellikle Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (Life Cycle Assessment; LCA) ve enerji ve malzeme akış yönetiminde uzun süredir uygulanmaktadır. Yaşam döngüsü değerlendirmesi, yaşam döngüsü analizi, ekobalans ve beşikten mezara analizi olarak da bilinir. Bir ürün yaşamının doğuşundan yok oluşuna tüm aşamaları ile ilişkili çevresel etkileri değerlendirmek için kullanılan bir tekniktir. Malzeme işleme, imalat, dağıtım, kullanma, onarım ve bakım ile elden çıkarma veya geri dönüşüm yoluyla hammadde çıkarımı bu kapsamda değerlendirilir. Yaşam döngüsü değerlendirmesi, çevresel kaygılar hakkında dar görüşleri önlemeye yardımcı olabilir. Örneğin; İlgili enerji ve malzeme girdileri ile çevreye yayılımlarının envanterinin derlenmesi, Belirlenen girdi ve çıktılarla ilişkili potansiyel etkilerin değerlendirilmesi, Daha bilinçli bir karar vermeye yardımcı olmak için sonuçların yorumlanması. Sankey Diyagramları, miktar boyutlarıyla ilgilidir. Bir ok genişliği ile temsil edilen miktar büyüklükleri orantılıdır. Akış okları, akış türünü (enerji, kütle, maliyet vb.) belirtmek için renk kodlu olabilir ve temsil edilen işlemleri daha iyi anlaşılabilir yapmak için süreç sembolleri olarak küçük resim simgeleri veya görüntüler eklenebilir. Temel fikir, Sankey Diyagramlarının arkasındaki denge denklemlerinin oluşturulmasıdır. Sankey Diyagramlarının uygulama alanları olarak nakit akışları, malzeme ve enerji akışlarının gösterimidir. Bu bağlamda, karar verme aracı olarak Sankey Diyagramları Sürdürülebilir Kalkınma ile yüksek düzeyde ilgilidir (Schmidt 2008b). Sankey diyagramları, okların genişliğinin akış miktarıyla doğru orantılı olarak gösterildiği, bir dizi olaylar veya aşamalarla akışların kombine edilebildiği ve izlenebildiği belirli tipteki bir akış diyagramıdır. Bunlar, prosesler arasındaki enerji veya madde transferlerini göz önünde canlandırmak için kullanılır (Wikipedia, 2008). Sankey diyagramı için aşağıdaki özellikler geçerlidir (Schimidt, 2008b): Diyagramlar, bir zaman aralığına veya bir ürün birimi gibi işlevsel bir birime ait miktar boyutlarıyla ilgilidir. Nicelik ölçeği, bir okun genişliğini kullanır ve orantılıdır. Stoklar dikkate alınmaz. Enerji veya kütle dengesi korunur. 15

16 Sankey diyagramları, ısı veya enerji akış dağılımını gösteren enerji akış çizelgeleridir. Kantitatif veriler, mutlak (Örneğin; Joule) veya göreceli (Örneğin; %) olabilir. Diyagram, girdi ve çıktıların eşit olduğu bir dengeyi işaret eder ve bu durum ancak, ısı ve enerji miktarları için varsayılabilir. Bununla birlikte, çoğu ürünün yaşam döngüsünde (çelik ve demir cevheri akımları gibi) stoklar sözkonusu olacağından, bu stokların da hesaba dahil edilmesini gerektirir. Enerji sistemlerinde bile, bu tür stoklar, örneğin ülkelerdeki stratejik enerji rezervlerinin analizinde de aynı durum sözkonusudur. Buna göre stokların gözönüne alınması istendiğinde, enerji dengesi için aşağıdaki eşitlik yazılabilir (m giriş, n çıkış, S stok) (Moeller ve Rolf, 1995). Şekik 2.2’de stokları içeren Sankey Diyagramı gösterilmiştir. Şekil 2.2. Bir döneme ait başlangıç ve bitiş stokları olan bir Sankey diyagramında stokların bulunması Şekil 2.3a, fiziksel akışları göstermektedir: bir operasyonel sistemin malzeme ve enerji akışları. İşlem 1'de, emisyonlar, örneğin hammaddeler ve ürünler ile ara ürünlerin yanısıra havaya akar. İşlem 2 ve 3'te atıklar üretilir. Şekil 2.3b'de fiziksel akışların parasal değerlendirmesi (ürünlerin, hammaddelerin vb. karşılığında para akışı) Sankey diyagramında gösterilmiştir. Madde ve nakit akışları zıt yönlüdür. Sankey Diyagramı, malzeme ve enerji akışlarını ve hatta genel sistemin üretkenliğini veya verimliliğini etkileyen unsurların dikkate alındığı işletmelerde katma değeri izlemeyi kolaylaştıran bir tekniktir. 16

17 Şekil 2. 3. (a) Bir şirkette fiziksel materyal akışının şematik örneği
Şekil 2.3. (a) Bir şirkette fiziksel materyal akışının şematik örneği. Temsil "baktığınız şey akan şeydir" ilkesidir. (b) Para geri akışının akla gelebilecek bir temsilidir. Ekserji Analizi Ekserji, termodinamik bir sistemin içerdiği potansiyel enerjisinin, herhangi bir referans haline göre kullanılabilirliğinin bir göstergesidir. Ekserji tersinir bir süreç sonucunda sistem çevre ile denge sağladığı takdirde, oluşan entropi sonucu kullanılamaz hale gelen enerji düşüldükten sonra, teorik olarak elde edilebilecek maksimum faydalı iş miktarı (kullanılabilirlik) olarak da tanımlanabilir. Ekserji, kullanılabilir maksimum enerji olarak tanımlanmaktadır. Termodinamiğin birinci yasasına göre yapılan enerji analizi kullanılabilir maksimum enerji miktarını görmek açısından yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle herhangi bir sistemde kullanılabilir maksimum enerjiyi görmek açısından, termodinamiğin ikinci yasasına dayalı ekserji analizinin yapılması zorunludur. Böylelikle sistemin verilen enerjiye göre ne kadar verimli olduğunun yanı sıra, sistemden daha fazla ne kadar iş elde edilebileceği görülür. Bu sayede sistemde iyileştirme yapmak mümkün olabilir. Sistemlerin toplam ekserjisi potansiyel, kinetik, termal ve kimyasal ekserjilerin birleşiminden oluşur. 17

18 Şekil 2.5. Grossman diyagramı
Termodinamiğin ikinci yasasına dayalı ekserji analizi sonuçlarını gösteren diyagramdır. Grossman diyagramları sayesinde ekserji analizlerinin sonuçları açıkça görüleceği gibi, sistemden alınan işle alınabilecek maksimum işin kıyaslaması rahatlıkla yapılabilir. Bu diyagramın sağladığı diğer bir kolaylık ise; durumu izah ederken tekrar tekrar hesaplar yapmak yerine görsel olarak ortaya koymak ve daha anlaşılır kılmak mümkündür. Şekil 2.5. Grossman diyagramı Ölçme ve Kontrol Ölçme ve kontrol, sistemin emniyetli çalışmasının yanı sıra verilerin takibi, karşılaştırılması ve çeşitli analizlerin yapılması için kullanılan vazgeçilmez bir yoldur. Enerji ve ekserji analizlerinin yapılması ve sistemin çalışma performansının görülebilmesi açısından da ölçme ve kontrol önemlidir. Bu alanda çok sayıda ölçme ve kontrol aletleri kullanılmaktadır. Aşağıda bunlardan sadece bazılarına yer verilmiştir. Basınçölçer (barometre), sıvı veya gaz basıncının ölçülmesini sağlayan cihazdır. Özellikle emniyet açısından kullanımı pek çok alanda zorunludur. Sıcaklıkölçer (termometre), sıcaklığın ölçülmesinde kullanılan cihazdır. Sistemin giriş ve çıkışındaki noktalarda bu verilerin alınması enerji analizlerini yapılmasını sağlamaktadır. Debiölçer (debimetre), birim zamanda geçen sıvı ya da gaz akışkan miktarını hacimsel olarak ölçen bir cihazdır. Birimi [m3/s], [m3/h] olarak verilebilir. Akışkanlıkölçer (viskozimetre), sıvı ya da yarı katı maddelerin akışkanlıklarının ölçülmesine yarayan cihazlardır. Kuvvetölçer (dinamometre), kuvvet ölçmeye yarayan cihazlardır. Baca gazı analizörü, baca gazındaki CO, CO2, O2, SO2 gibi yanma sonu ürünleri ile gaz sıcaklığını veren ve bunları kaydeden cihazlardır. Kazanlarda yanma verimliliğini ve pek çok fabrikada sistemin verimli çalışıp çalışmadığını tespit açısından oldukça önemli bir cihazdır. 18

19 Enerji Yönetimi Gerek ticari binalarda, gerek sanayide enerji maliyetleri, toplam giderler içerisinde % 10 ila % 50’ye varan oranlarda yer almaktadır. Enerji yönetimi, yönetimin kararlılığı, bu konuda görevlendirilmiş enerji yöneticisi ve sistemin büyüklüğüne göre oluşturulacak ekip ile beraber çalıştırılmasıyla, yapılacak enerji taramaları ile denetleme ve hedef belirleme çalışmalarını kapsar. Enerji ön tahmini, enerji ekonomisi üzerinde etkisi olan çeşitli parametrelerin gelecek için öngörülen değerleri dikkate alınarak enerji alanında ileriye dönük olayları ve eğilimleri belirleme faaliyetidir. Enerji taraması, mevcut enerji durumunun ortaya çıkarılması amacıyla yapılacak çalışmalardır. Amortisman, bir işletmede kullanılan bina, makina, demirbaş gibi yatırım araçlarının yıllık aşınma ve eskime payıdır. Geri ödeme süresi, yatırımın vergiden sonra yıllık gelirleri ile amortismanlar toplamının başlangıçtaki yatırım miktarına eşit hale gelinceye kadar geçmesi gereken süredir. Bir enerji yatırımının işletmeci tarafından kabul edilip edilmemesinde kullanılan önemli kriterlerden biridir. Ekonomik analiz yöntemleri; enerji tasarruf projelerinde, enflasyon da göz önüne alınarak yapılacak yatırımın geri ödeme sürelerinin hesabı ile ilk yatırım, ekonomik ömür, amortisman hesaplarını içeren analiz yöntemleridir. Bu amaç için, net bugünkü değer, indirimli nakit akış yöntemleri, kazançlılık veya karlılık indeksi gibi pek çok yöntem bulunmaktadır. Net bugünkü değer; bir yatırımın yatırım dönemi boyunca sağladığı getirinin piyasa faizi veya kendi faizi ile iskonto edilmesi, bugüne indirgenmesi sonucu ulaşılan değerdir. Enerji ve Çevre Enerji, ekonomik ve sosyal kalkınma için temel girdilerden birisi durumundadır. Artan nüfus, şehirleşme, sanayileşme, teknolojinin yaygınlaşması ve refah artışına paralel olarak enerji tüketimi kaçınılmaz bir şekilde büyümektedir. Buna karşılık enerji tüketiminin mümkün olan en alt düzeyde tutulması, enerjinin en tasarruflu ve verimli bir şekilde kullanılması gerekmektedir. Çünkü enerji sektöründe (Ertürk vd., 2006); Enerji kaynaklarının üretim ve temin maliyeti yüksektir. Enerji projeleri, uzun planlama, gelişim ve yatırım süreleri, yüksek finansman ve gelişmiş teknoloji gerektiren yatırımlardır. Petrol ve doğal gaz gibi ısıl değeri yüksek fosil yakıt varlığı zaman içinde azalırken, bu kaynakların stratejik önemi yükselecek, bu kaynakların yerini dolduracak yeni enerji kaynakları geliştirilmediği sürece, fiyatları artış eğilimi içine girecektir. Enerji kaynakları açısından zengin olmayan ülkemizde, bu alanda halen yüzde 62 düzeyinde bulunan dışa bağımlılık, tüketim gelişirken zaman içinde artacaktır. Enerji kaynakları, üretim ve tüketim aşamasında çevreyi olumsuz etkileyen özelliklere sahiptir. Çevresel sorunların giderilmesi ise önemli bir maliyet unsurudur. Küresel kirlenme uluslararası alanda ortak politikalar oluşturulması gereken konulardan biri haline gelmiştir. 19

20 Yanma sonucu düşük CO2 emisyonu çıkaran yakıtların kullanılması
Bu nedenlerle, sürdürülebilir bir kalkınma yaklaşımı içinde, ekonomik ve sosyal gelişimi destekleyecek, çevreyi en az düzeyde tahrip edecek, asgari miktar ve maliyette enerji tüketimi ve dolayısıyla arzı hedef alınmak durumundadır. Günümüzde, kişi başına enerji tüketimi bir gelişmişlik göstergesi olmaktan çıkmış; amaç, kişi başına enerji tüketimini artırmak değil, bir birim enerji tüketimi ile en fazla üretimi ve refahı oluşturmak haline gelmiştir. Çevre, insanların ve diğer canlıların yaşamları boyunca ilişkilerini sürdürdükleri ve karşılıklı etkileşim içinde bulundukları fiziksel, biyolojik, sosyal, ekonomik ve kültürel ortamdır. Doğanın temel unsurları olan hava, su ve toprak üzerinde ortaya çıkan ve canlıların hayati fonksyonlarını ve aktivitelerini olumsuz yönde etkileyen çevre sorunlarına çevre kirliliği denir. Çevre kirliliği fiziksel, kimyasal ve biyolojik kirlenme şeklinde ortaya çıkar. Dünyada son yıllarda iklim değişikliği ile mücadele ve sürdürülebilir kalkınma için enerji politikalarında eneji ve çevre ilişkisi de önem kazanmaya başlamıştır. Enerji ve çevrenin ortak değerlemesi, insanın refahı için enerjini üretilmesi ve aynı anda çevrenin korunması esasına dayanır. Enerji tüketimine paralel gelişen çevre sorunlarının başında; Ozon tabakasının incelmesi İklim değişikliği ve küresel ısınma Doğal kaynakların hızla tüketilmesi gelmektedir. Enerji bakımından çevrenin korunmasına yönelik olarak uygulanabilecek politikalar aşağıdaki gibi sıralanabilir: Yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının artırılması Enerji verimliliği Enerji yoğunluğunun azaltılması Yanma sonucu düşük CO2 emisyonu çıkaran yakıtların kullanılması Yakıt kalitesinin iyileştirilmesi Termik santrallerin iyileştirilmesi Enerji üretiminde kaynak çeşitliliğine gidilmesi Atıkların üretime geri kazandırılarak proseste iyileştirme sağlanması Isı geri kazanımı uygulamalarının yaygınlaştırılması. Çeversel sorunların önlenmesine yönelik olarak bazı endüstriyel alanlarda yeni ve yenilenebilir temiz enerji kaynaklarının kullanımına yönelik çalışmalar sürdürülmektedir. Bu alanda, kereste kurutmada güneş enerjisi uygulamaları önemli yer tutmaktadır (Örs ve Üçüncü, 1992; Üçüncü ve Ayhan, 2000; Üçüncü ve Ayhan, 2001) Enerji Tasarrufu Enerji kaynaklarının gittikçe tükenmesi ile alternatif enerji kaynaklarına yönelim gittikçe artmaktadır. Son yıllarda enerji tasarrufu da alternatif enerji kaynağı olarak görülmektedir. Bu anlamda sanayide ve binalarda enerji tasarrufu ayrı başlıklar halinde incelenmektedir. Sanayide ve binalarda enerji tasarrufu, sonuçta enerji kaynaklarının daha iyi kullanımıyla ciddi parasal 20

21 tasarrufların yanında günümüzde çok önemli bir sorun olan çevrenin korunması açısından da çok önemlidir. Enerji, bir ekonomideki talep ve arz üzerinde oldukça etkili bir rol oynamaktadır. Bu noktadan hareket ile talep açısından bakıldığında enerji, tüketicilerin faydalarını maksimize etmeleri için satın aldıkları bir ürün niteliğindedir. Arz açısından ise enerji, emek ve sermaye gibi önemli bir üretim faktörüdür ve çoğu üretim ve tüketim faaliyetlerinde gerekli bir girdi olduğu için, ülkelerin ekonomik gelişmelerinin ve sosyal refahın oluşturulmasında belirleyici ve kritik bir konuma sahiptir. Geçmişte yaşanan enerji krizlerinin etkisiyle maliyetlerin artması sonucu enerji, ekonomik gelişmelerin ölçülmesinde önemli bir noktaya gelmiştir (Ünlü, 2009). Enerji tasarrufu, enerji arz hizmetlerinin azaltılması veya kısıtlanması şeklinde düşünülmemelidir. Enerji tasarrufu iki ampulden birini söndürerek yapılan kısıntı ya da programlı olarak yapılan kesinti de değildir. Enerji tasarrufu, kullanılan enerji miktarının değil, ürün başına tüketilen enerjinin azaltılmasıdır. Enerjinin gereksiz kullanım sahalarını belirlemek ve israfı asgari düzeye indirmek veya tamamen ortadan kaldırmak için alınan önlemler bütünüdür. Enerjinin akıllıca kullanılmasıyla kayıpların en aza indirilmesi, aynı enerji ile daha çok iş yapılması veya aynı iş için daha az enerji tüketilmesidir. Bu şekilde, üretici konumundaki sanayi tesisi ya da endüstriyel işletme aynı miktardaki mal veya hizmetleri daha az enerji veya aynı miktar enerji ile daha çok mal ve hizmet üreterek, ulusal ve uluslararası alanda rekabet gücünü arttırabilir (Ünlü, 2009). Sanayide Enerji Tasarrufu Sanayide enerji tasarrufu, üretim kalitesinden cihazın amacına uygun ve etkin çalışması ile üretim kapasitesinden taviz vermeksizin aynı üretimi daha az enerji ile gerçekleştirme amacıyla yapılan çalışmaları kapsamaktadır. Aslında bunların tamamı enerji yönetimi ve enerji analizi kavramları ile bütünleşik olarak değerlendirilmelidir. Değişik sektörlerde yapılan enerji denetleme çalışmaları; sanayi tesislerinin ve endüstriyel işletmelerin %95’inde %5–40 arasında enerji tasarrufu yapılmasının mümkün olduğunu göstermiştir. Buna göre aynı zamanda, sanayi tesislerinde ve endüstriyel işletmelerde hiç yatırımsız veya az yatırımlı önlemlerin uygulanması ile asgari % 10 oranında enerji tasarrufu sağlamak mümkündür. Bu oran, enerji tüketimine ve enerji tasarrufuna verilmesi gereken önemi göstermektedir (Ünlü, 2009). Türkiye’nin sanayisinde demir-çelik ve metal dışı madenler (çimento, seramik, cam) gibi enerji yoğun sanayi alt sektörlerinin ağırlığı vardır. Demir-çelik sektörü %22 ile sanayide enerji tüketiminin en büyük payına sahiptir. Demir-çelik sektörünü %19 ile metal dışı madenler (çimento, cam, seramik, tuğla) alt sektörü izlemektedir. Bir başka enerji yoğun sektör olan kağıt sektörü ise %3‘lük bir tüketim payına sahiptir. Diğer önemli enerji tüketen sektörler arasında %12 ile kimyasallar ve %9 ile gıda ve tekstil sektörleri yer almaktadır (Dünya Bankası, 2011). Kapsamlı bir enerji performans analizi ayrıntılı sektör ve tesis bilgileri gerektirmektedir ve bu da şirket rekabetçiliği ve veri gizliliği ile ilgili sorunları ortaya çıkarmaktadır. Bu durum göz önüne alındığında, karşılaştırma, ilgili büyüklüklerin sıralamasını ve politika yapıcıların kazançları ve maliyet etkinliği en üst düzeye çıkarabileceği alanları göstermek için en pratik alternatiftir. Yakın vadeye yönelik bir tavsiye bir sektör çalışması yapılması ve düzenli veri 21

22 toplama ve analize dayalı olarak daha sistemik göstergelerin kullanılmaya başlanmasıdır (Dünya Bankası, 2011). Binalarda Enerji Tasarrufu Binalarda enerji tasarrufu ise, cihazların amacına uygun ve etkin çalışması ile ortam konforundan taviz vermeden binadaki ısıtma ya da soğutma işlemini daha az enerji ile gerçekleştirmek amacıyla yapılan çalışmaları kapsamaktadır. Bu çalışmalar son zamanlarda daha çok konuşulan enerji etkin bina, ekolojik bina ve ısıl konfor kavramları ile bütünleşik olarak değerlendirilmelidir (Karakoç vd., 2012). Mimari tasarımın binanın ısıtma, soğutma, havalandırma ve aydınlatma yüklerinin belirlenmesinde çok büyük etkisi vardır. Çünkü mimar, daha tasarımın ilk aşamalarından itibaren aldığı her karar ve çizdiği her çizgi ile ısıtma, soğutma, aydınlatma yüklerinin belirleyicisi ve sorumlusu olmaktadır. Mimari tasarım ile binanın tüketeceği enerji miktarı arasında var olan çok güçlü bağ nedeni ile mimar ve tesisat/enerji mühendislerinin, tasarımın ilk aşamasından başlayarak tasarım amaçlarının belirlenmesi, sistem kararlarının alınması, uygulanması ve sistemlerin işletilmesine kadar çok geniş bir alanda işbirliği içinde olmak zorundadır. Diğer bir ifade ile mimar ile işbirliği içinde, binayı tesisat mühendisine teslim edene kadar geçen süreçte, enerji ihtiyacının azaltılması ve yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanılması için enerji mühendisine ihtiyaç vardır. Ülkemizde bina mekanik tesisat sistemleri için yapılan ilk yatırım harcamalarının tutarından daha fazlası binanın ilk 5-10 yıllık işletme sürecinde tüketilmektedir. Enerji etkin bina tasarımı yaklaşımı ile mimari tasarımın daha işin başında iklime ve konuma uygun yerleşim, mükemmel yalıtım, yer altı sularından yararlanma, güneşten pasif ısıtma veya soğutma, nitelikli camların kullanılması, çift cephe sistemleri, doğal havalandırma gibi yöntemlerle binanın tüketeceği yıllık enerji miktarı minimize edildikten sonra bina projeleri HVAC (ısıtma, soğutma, havalandırma, aydınlatma) sistemlerinin tasarımı için tesisat mühendisine teslim edilmelidir. Yine enerji verimliliği bağlamında, tesisat mühendisi HVAC sistemlerini tasarlarken binanın özelliğine bağlı olarak tesisatın yalıtımı, verimli cihaz seçimi, ısı geri kazanım sistemleri, hızı değiştirilebilen cihazlar, serbest soğutma (free cooling), otomatik kontrol sistemleri öngörmelidir. Bunların ilk yatırım maliyetleri yüksek olsa da, yukarıda belirtildiği üzere, binaların en az yıl hizmet vereceği düşünüldüğünde binanın ömrü boyunca çok büyük enerji ekonomisi sağlayacaktır. Bu nedenle az enerji tüketen bina tasarlamak artık kaçınılmazdır. Bu tür sistem ve önlemler bina teknolojisini geliştireceğinden, ülke ekonomisine katkıda bulunacaktır (Çakmanus, 2004). Enerji etkin bina, mimari tasarımın daha işin başında yapılacak planlamalarla aşağıdaki uygulamaları imkanlar dahilinde olabildiğince kullanan binalara denir (Karakoç vd., 2012): İklime ve konuma uygun yerleşimi olan, Mükemmel yalıtılan, Yeraltı sularından yararlanabilen, Güneşten pasif ısıtma veya soğutma yapabilen, Nitelikli cam kullanan, Çift cephe sistemleri kullanan, Doğal havalandırma gibi yöntemlerle, verimli ve alternatif enerjiye dayanan cihazların kullanan, Binanın tüketeceği yıllık enerji miktarını minimize eden. 22

23 Enerji Tasarrufu Çalışmalarının Adımları
Öncelikli olarak yapılması gereken sanayi tesisi ya da endüstriyel işletmenin ne oranda enerji tükettiğinin tespitidir. Enerji tasarrufu çalışmalarına başlamadan önce her türlü enerji tüketiminin tespit edilmesi gerekmektedir. Bunun için de doğru seçilmiş ölçüm aletleriyle ölçüm yapmak ve ölçümleri kaydetmek gerekmektedir. Enerji tüketim değerleri belirlendikten sonra sırasıyla aşağıdaki adımlar gerçekleştirilmelidir (Ünlü, 2009); Enerji tasarrufu çalışmaları öncesinde ön enerji auditi gerçekleştirilmesi Ön enerji auditi sonuçlarının yorumlanarak gerçekçi hedefin tespit edilmesi Hedefe ulaşmak için gerekli strateji ve etkin iş planının belirlenmesi Enerji tasarrufu çalışmaları için uzman ekibin oluşturulması Doğrudan üst yönetime bağlı enerji yöneticisi Bağımsız profesyonel bir danışman İşletmenin her önemli bölümünden birer yönetici Detaylı enerji auditi çalışması ile çalışma planının güncellenmesi ve müdahale planının oluşturulması Gerekli finansal kaynak ve insan gücünün temin ve tesis edilmesi Enerji tasarrufu çalışmalarının sürekli denetimi ile elde edilen sonuçların yorumlanması Enerji tasarrufu çalışmalarının fayda maliyet analizleri ile desteklenerek konulan hedeflerin revizyonun yapılması Isıl Konfor Isıl konfor ve iç hava kalitesi, bireyin bir ortamdaki ısıl şartlar içerisinde kendisini rahat hissetmesi ve bu şartlardan doğan sağlık sorunları ile karşılaşmayacağı bir ortamın özellikleridir. Isıl konforu etkileyen başlıca dört faktör bulunmaktadır (Karakoç vd., 2012): Ortam sıcaklığı (20°C - 22°C) Ortamın nemi (% 40 - % 65) Ortamdaki hava hızı ( m/s) Dışa bakan duvarın iç yüzey sıcaklığı ile ortam sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkı (2-3 °C) İnsanların çalışma verimini, bulundukları ortamın sıcaklığı büyük oranda etkilemektedir. Çalışma ortamının ısıl şartları, insanların bedensel ve zihinsel üretim hızını etkilemektedir. Isıl konfor ve iç hava kalitesi, bireyin bir ortamdaki ısıl şartlar içinde kendisini rahat hissetmesi ve bu şartlardan doğan sağlık sorunları ile karşılaşmayacağı bir ortamın özellikleridir. İnsan sağlığı onun üretimini doğrudan etkileyen bir faktördür. Eğer insan bulunduğu ortamın sıcaklığı nedeniyle hasta oluyorsa, ya işe gidemeyecek, işi tamamen aksayacak ya da işte bulunduğu ortamda daha verimsiz çalışacaktır. Ortam sıcaklığı ve konforunun iş yerlerindeki iş kazalarını bile etkilediği kaydedilmektedir. İç hacimlerin konfor durumunun belirlenmesinde, iç hacim hava sıcaklığı, iç bağıl nem, iç hacim hava hızı, malzemelerin ısı depo etme yeteneği ve iç yüzey sıcaklıkları etkili olmaktadır. İç yüzey sıcaklığı, konfor ortamının belirlenmesinde önemli bir faktör olmaktadır. İç yüzey sıcaklıklarının konfor sıcaklıklarında tutulması yakıt tüketimini de azaltacaktır. İç yüzey sıcaklıklarının düşük 23

24 Şekil 2.6. Duvar-tavan sıcaklıkları ve ısıl konfor etkisi
olması hava akımlarını artıracağından, iç ortam sıcaklığı normal düzeyde olsa bile konforsuzluk ortaya çıkartacaktır. Konforsuzluğa neden olacak hava hızları pencere ve kapıların yeterince sızdırmaz olmamasının yanısıra, iç yüzey ve ortam sıcaklığı arasındaki farktan da kaynaklanmaktadır. Kış mevsiminde %30 ile %70'lik bir bağıl nem normal bir iç ortam sıcaklığı için konfor hissi verebilmektedir. Yapıların ısıl konfor ortamı dikkate alınarak yapılması; büyük bir enerji tasarrufu, buna bağlı olarak da daha az çevre kirliliği sonuçlarının yanı sıra, pek dikkate alınmayan konforsuzluk nedeniyle oluşacak iş ve zaman kayıplarını da ortadan kaldıracaktır. Şekil 2.6. Duvar-tavan sıcaklıkları ve ısıl konfor etkisi Ekolojik Bina İçinde barınacak olan kişilerin kaynak ihtiyaçlarını tamamen veya kısmen bulunduğu araziden elde edebildiği binalar ekolojik binalardır. Özellikle enerji ihtiyaçlarını binanın bulunduğu araziden en çok faydalanarak yapmak bu kavram içerisindedir. Bu anlamda güneş (pasif ve aktif), rüzgar ve çevre (ısı pompası) enerjisinden olabildiğince yararlanılması esastır. Ekolojik binalarda yağmur sularından ve yer altı sularından maksimum yararlanma da esastır. Şekil 2.7. Ekolojik bina uygulamaları Sıfır Enerjili ve Sürdürülebilir Bina Enerjisinin tamamını güneş (pasif ve aktif), rüzgar, çevre (ısı pompası) gibi alternatif kaynaklardan sağlayan ekolojik binalar, sıfır enerjili binalar olarak anılmaktadır. Sürdürülebilir binalar ise; sosyal olarak konfor, sağlık ve güvenlik gerekliliklerini yerine getirme ve ekonomik olarak atık oranını azaltarak enerji tasarrufu sağlama, çevresel olarak alt yapıyı koruma, enerji tüketimin azaltma ve geri dönüşüme önem veren binalardır (Karakoç vd., 2012). 24

25 Enerji Verimliliği Enerjinin güvenilir, zamanında, kesintisiz ve çevreye uyumlu temin edilmesi politikası çerçevesinde yerli ve yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üretimine yönelmenin yanı sıra, ağırlık verilmesi gereken temel bir politika da; enerji verimliliğinin arttırılmasıdır (MMO, 2012). Bütün dünyada enerji verimliliği; aynı miktarda ısıtma, aydınlatma gibi hizmetler ve aktiviteler için enerji tüketiminin azaltılması olarak tanımlanmaktadır. Enerji tüketimindeki bu şekildeki azalma daha çok teknoloji değişlikleri sağlanabilse de bazen iyi bir organizasyon ve yönetim prosedürleriyle de gerçekleşebilmektedir. Bu nedenle de 2011 yılında dünya çapında uygulanmak üzere ISO Enerji Yönetim Standardı uygulamaya konmuştur (MMO, 2012). Ekonomistler için enerji verimliliği; bir birim katma değer yaratmak için harcanan enerji anlamına gelmektedir ve “Enerji Yoğunluğu” olarak adlandırılmaktadır. Genel olarak bakıldığında enerji yoğunluğu, güvenilir bir gösterge olarak değerlendirilmekle birlikte, kayıt dışı ekonomi oranının yüksek olduğu ve yakıt tüketimlerinin izlenmesinde güçlükler bulunan ülkelerde karşılaştırmalar yapılırken değerlendirmelere kontrollü yaklaşılmalıdır. Enerji Yoğunluğu, ekonomi ve sanayideki yapısal değişiklikler, enerji tüketim yapısındaki değişimler, nihai kullanıcıların kullandıkları ekipman ile sanayi ve bina sektöründe uygulanan verimlilik önlemlerinden etkilenmektedir. Birincil enerji tüketiminin GSYH’ya oranlanması sonucu hesaplanan yoğunluk, birincil enerji yoğunluğu, nihai enerji tüketiminin GSYİH’ya oranlanması sonucu hesaplanan yoğunluk ise nihai enerji yoğunluğu olarak adlandırılmaktadır. Enerji yoğunluğu en yaygın kullanılan enerji verimliliği kıyaslama göstergesi olarak gerek teknolojik değişimlerle ve gerekse yönetim ve davranış değişikliğiyle olsun tüm faaliyetlerin etkisini içerisinde barındırmaktadır. Bu nedenle enerji yoğunluğunu düşürmek için etkin enerji verimliliği politikaları sadece teknolojiye veya davranış değişikliğine değil, bunların kombinasyonunu öngörmelidir (MMO, 2012). Enerji Üreten ve Tüketen Cihazlar Enerji terminolojisi oluşturulurken enerjiyi üreten ve tüketen cihazlar bu kapsamda önemli bir yere sahiptir. Enerjinin verimli kullanılmasında enerji üreten ve tüketen cihazların enerji ve ekserji analizleri ile bunların da içinde bulunduğu genel sistemlerin enerji ve ekserji analizlerini yapılması çok önemlidir. Cihazların daha verimli kullanılmasında, cihazların özellikleri ile kullanım amaçlarına uygun seçilmesi de çok önemlidir. Sıcak Su Kazanı Sıcak su kazanı, ısıtma sisteminde suyun ısıtıldığı cihazlardır. Genelde kazanda ısıtılan su, borularla odalardaki radyatörlere gönderilir. Enerjisini odaya vererek soğuyan su tekrar kazana gönderilir. Bu ısı ısıtılarak tekrar sisteme gönderilir. Kapalı devre çalışır. Kazanlarda suyun ısıtılması, sıvı ya da gaz yakıtlı brülörlerin yanı sıra katı yakıtla da sağlanabilir. Kazandan çıkan suyun sıcaklığına göre düşük ısıtma sistemi ya da klasik ısıtma sistemi uygulanabilir. Kazanlar, atmosferik veya üflemeli brülörlü olarak çalıştırılabilirler. Genelde döküm kazan ve çelik kazan olmak üzere iki ana tipte imal edilirler. 25

26 Şekil 2.9. Sıcak su kazanı elemanları
Buhar Kazanı Buhar kazanı, ısıtma sisteminde taşıyıcı akışkan olarak buhar kullanıldığında, buharın üretildiği cihazlardır. Isıtma sistemlerinden çok sanayide buhar ihtiyacın karşılamada kullanılır. Kazanlar genel olarak; döküm kazanlar ve çelik kazanlar olmak üzere iki tiptedir. Döküm kazanlar da brülör tiplerine göre üflemeli ve atmosferik olmak üzere iki tipte bulunur. Son yıllarda yoğuşmalı kazanlar da ısıtma sistemine girmiştir. Döküm kazanlar, TS 430 standartlarına uygun olarak üretilirler. Döküm kazanlar dilimler halinde olması nedeni ile kazan dairesine kolayca taşınabilme ve monte edilebilme özelliğine sahiptir. Yanma odası geometrisine uygun olarak dilim eklenerek kapasiteyi artırmak mümkündür (Karakoç vd., 2012). Çelik kazanlar, 1000 kW kapasiteye kadar TS EN 303-1/2/3, 1000 kW’dan daha yüksek kapasitede ise TS 497 standartlarına göre ve mono blok olarak üretilirler. Dönüşüm yapılan binalarda kazanın binaya girişi, mono blok olması nedeni ile problem yaratabilmektedir. Fiyatları döküm kazanlardan daha ucuzdur. Kullanım şartlarına bağlı olmakla birlikte ömürleri döküm kazanlara göre çok daha azdır. Bakımı daha kolaydır. 26

27 Şekil 2.11. Buhar kazanı çalışma ilkesi
Brülörler (Burners) Brülör, sıcak su veya buhar kazanlarında yakıt ile havayı birleştirerek yanma işlemini sağlayan bir cihazdır. Sıvı yakıtlı ve gaz yakıtlı tipleri vardır. Bir kademeli, iki kademeli ve oransal tip olmak üzere çeşitli tipleri vardır. Sıvı yakıtların yanması için, bunların pülverize edilerek buhar haline getirilmesi ve uygun oranda hava ile karıştırılması gerekmektedir. Fuel-oil uçuculuğu az olan bir sıvı yakıttır. Yakılabilmesi için buharlaştırmak amacıyla pülverize edilmesi gerekir. Yakıtın bu şekilde küçük parçacıklara ayrılması buharlaşmayı sağladığı gibi, hava ile olan temas yüzeyini de arttırarak verimli bir yanma olmasını sağlar. Bu amacı yerine getirebilecek çeşitli tip brülörler bulunmaktadır. Yakıt tipine göre brülörler, motorin ve fuel-oil brülörleri olarak imal edilebilmektedir. Motorin brülörleri, genellikle çok küçük kapasitelerde imal edilebilmektedir. Fuel-oil brülörleri, temelde fuel-oil’e göre tasarlanmış olmakla birlikte motorin de yakabilirler. Şekil Brülör 27

28 Gaz yakıt brülörleri daha çok doğalgaz yakan brülörler olarak ortaya çıkmaktadır. Doğalgaz brülörü hava ile yakıtı uygun oranlarda ve kontrollü olarak karıştırarak verimli bir yanmayı sağlayacak karışımı oluşturmalıdır. Gaz yakıt brülörleri tasarlanırken, yanma veriminin yükseltilmesi ve çevre kirliliğinin azaltılması yanı sıra enerji tasarrufu sağlanması da göz önüne alınmaktadır. Radyatör Radyatör, ısıtıcı eleman olarak bilinir. İçinde sıcak su geçirilerek bulunduğu mekanın ısıtılmasını sağlarlar. Döküm radyatör ve panel radyatör olmak üzere iki ana tipi bulunmaktadır. İhtiyaca göre çeşitli boyutlarda üretilmektedirler. Şekil Radyatör Pompa Pompa, bir akışkanın basıncını arttırarak bir yerden başka bir yere taşınmasını sağlayan cihazdır. Pek çok çeşidi bulunmaktadır. Uygulamada en sık rastlanan pompalar, santrifüj pompadır. Fanı bir salyangoz içinde dönen pompalara santrifüj pompa denir. Bir gövde içinde yer alan kanatlı bir pervaneden (çark) oluşan bu pompalarda sıvı, bir girişten çarkın ortasına iletilir. Basınç, sıvının çarkla döndürülmesiyle elde edilir. Şekil Pompa Isıtma sisteminde suyun kazandan ısıtıcı elemanlara gönderilerek tekrar kazana geri gelmesini sağlayan pompalara dolaşım (sirkülasyon) pompası denir. Yoğuşmalı Cihazlar Yoğuşmalı cihazlar (kombi, kazan), klasik cihazlara göre yakıtın gizli ısısını kullanabilen cihazlardır. Bu sistemle çalışan cihazların verimi klasik sistemlere göre %5-45 daha fazladır. Bu cihazlar artı ısı değerli cihazlar olarak da anılmaktadır. Cihaza dönüş suyu sıcaklığı düştükçe, geri kazanılan ısı miktarı da artmaktadır. Yoğuşmalı cihazlarda yakıtın üst ısıl enerjisi 28

29 kullanıldığından bu tip kombilerin verimi klasik sistemlere göre % 5-15 daha fazladır. Ayrıca düşük baca gazı sıcaklığı nedeniyle atmosfere zararlı azotoksitler (NOX) verilmemektedir. Bazı Avrupa ülkelerinde yoğuşmalı cihazların zorunlu olarak kullanılması istenmektedir (Karakoç vd., 2012). Şekil Kombi Su Isıtıcıları Su ısıtıcıları, kullanım için gerekli olan suyun ısıtılmasını sağlayan cihazlardır. Şofben, boyler, termosifon gibi çok çeşitli tipleri vardır. Katı, sıvı ve gaz yakıt ile kullanabilirler. Boyler, depolu bir su ısıtıcısıdır. Deponun içerisinde serpantin bulunmaktadır. Kazan veya kat kaloriferinde üretilen sıcak su serpantin devresinde dolaştırılarak depodaki su ısıtılır. Şofben, ani su ısıtıcısı grubunda olup doğalgaz veya LPG ile kullanılır. Cihazdan geçen su, yakıtın yanması ile oluşan alev vasıtasıyla ani olarak ısıtılır. Bacalı, fanlı ve hermetik tipleri vardır. Elektrikli termosifon, depolu su ısıtıcısıdır. Rezistansın elektrik devresinden aldığı enerji ile depo içindeki suyu ısıtması prensibine dayanır. Değişik güçlerde ve depo kapasitelerinde imal edilebilirler. Şekil Su ısıtıcıları Klima Klima; soğutma çevrimine göre çalışan, bulunduğu mekanın soğutulmasını sağlayan cihazlardır. Cihazda dolaştırılan bir soğutucu akışkan düşük sıcaklıklarda buharlaştırılırken çevreden de ısı enerjisi alır. Böylece ortamı soğutur. Bu çevrim, soğutma çevrimi olarak bilinir. 29

30 Şekil 2.19. Klasik ısıtma tesisatı
Şekil Klima cihazı Şekil 2.18 Klima tesisatı Klasik Isıtma Sistemi Klasik ısıtma sistemi, kazan çıkış suyu sıcaklığının 90°C dönüş suyu sıcaklığının 70°C olduğu (90/70) sistemlerdir. Şekil Klasik ısıtma tesisatı Düşük Sıcaklıklı Isıtma Sistemi Düşük ısıtma sistemi, enerji tasarrufu sağlanması amacıyla kazan çıkış suyu sıcaklığının 70°C dönüş suyu sıcaklığının 50 °C olduğu sistemlerdir. Kısaca 70/50 sistem olarak anılır. Düşük 30

31 ısıtma sistemi kapsamında 60/45 gibi daha verimli sistemler de kullanılmaktadır. Sıcak sulu merkezi ısıtma sistemlerinde, genellikle 90/70’lik sistem kullanılmaktadır. Bu sistemde suyun kazandan çıkış sıcaklığı 90 °C’dir. Kazandan çıkan sıcak su, tüm sistemi dolaşıp, enerjisini verdikten sonra 70 °C’de kazana geri dönmektedir. Bu sistemler kısaca 90/70’lik sistem olarak anılmaktadır. Bu sistem, klasik sistem olarak anılmakta olup, kalorifer tesisatı hesaplamalarında tablo ve diyagramlar bu sisteme göre hazırlanmaktadır. Isıtma sistemindeki gelişmelerle 90/70’lik sistemler yerine, 70/55, 65/45, 55/40 gibi sistemler tercih edilemeye başlanacaktır. Bu tür ısıtma sistemleri, döşemeden ve duvardan ısıtma ile birlikte kullanılmaktadır. Döşemeden ısıtma sistemlerinde su sıcaklığının 55 °C’yi geçmemesi istenmektedir. Düşük ısıtma sistemlerinin radyatörlü ısıtmada da kullanılması son yıllarda uygulanmaya başlanmıştır. Bireysel Isıtma Bireysel ısıtma sistemleri, genellikle kapasiteleri kW arasında olan sistemlerdir. Bu sistem dahilinde kullanılan cihazlar için kombi, kat kaloriferi ve soba örnek gösterilebilir. Yakıt olarak; motorin, doğalgaz ya da LPG kullanılır. Kömür kullanan kat kaloriferi sistemleri de vardır. Bireysel ısıtma sistemlerinin kullanımı doğalgaza geçiş ile artmıştır. Isınmada soba kullanan konutlar doğalgaza geçişten sonra çoğunlukla bireysel sistem kullanımını (kombi ya da kat kaloriferi) tercih etmişlerdir. Kombi ve kat kaloriferi sistemlerinde kullanım sıcak suyu elde etme olanağı da bulunmaktadır. Isıtma sistemleri seçenekleri arasında bireysel ısıtma sistemleri, merkezi ısıtma sistemlerine göre daha pahalı bir tercihtir. Buna karşın, yakıt parası toplamadaki sorunlar ve kullanıcının, ısıtma sisteminden faydalanmış olduğu sürenin karşılığı kadar ödeme yapma isteği, ısınmada bireysel sistemin tercih edilmesini artırıcı etkiler olarak ortaya çıkar. Bireysel ısıtma sistemlerinin tercih edilme nedenlerinden bir başkası, oda sıcaklığının ve ısıtma saatlerinin kullanıcı tarafından bağımsız olarak ayarlanabiliyor olmasıdır. Bireysel ısıtma sistemlerinde kulanım sıcak suyunu da aynı cihazdan temin edebilme kolaylığı, bu sistemlerin sağladığı diğer bir avantajdır (Karakoç vd., 2011). Kombi Kombi, bireysel bir ısıtma sistemi cihazıdır. Hem ısıtma hem sıcak su temini amacıyla kullanılır. Yakıt olarak doğalgaz veya LPG (sıvılaştırılmış petrol gazı) kullanılır. Şekil Kombi tesisatı 31

32 Şekil 2.22. Kat kaloriferi tesisatı ve elemanları
Kat kaloriferi, bireysel bir ısıtma sistemi cihazıdır. Isıtma amacıyla kullanılan bir cihazdır. Boyler ile birlikte çalıştırıldığı zaman sıcak su temininde de kullanılır. Şekil Kat kaloriferi tesisatı Şekil Kat kaloriferi tesisatı ve elemanları Merkezi Isıtma Bir veya birkaç binanın blok altındaki merkezi bir kalorifer dairesinden toplu olarak ısıtıldığı sistem, merkezi ısıtma sistemi olarak adlandırılır. Binanın altındaki kazan dairesindeki kazanda hazırlanan sıcak su, borularla dairelere iletilir. Kazan dairesi, binanın bodrumunda olabileceği gibi çatı arasında da olabilmektedir. Merkezi ısıtmada kazan tercihi yapılırken pek çok kriter göz önüne alınmaktadır. Bunlardan en önemlileri; kazan dairesinin yeri, kazan tipi, kazan kapasitesi ve kolektör uygulamasıdır. Kazan dairesinin yeri, binanın durumuna göre bodrumda, çatıda ya da nadiren ara katlarda olabilmektedir. 32

33 Şekil 2.24. Merkezi sistem kalorifer tesisatı
Yakıt fiyatlarının gittikçe arttığı günümüzde kazan alımında birinci kriter olarak işletme maliyeti göz önüne alınmalıdır. Ancak kazan tipi seçiminin sadece fiyat kriterinin dikkate alınması, istenmeyen sonuçların ortaya çıkmasına neden olabilmektedir. Kazan seçimi yapılırken kazanın verimliliği de dikkate alınmalı, ömür boyu işletme maliyetine bakılmalıdır. Açık genleşme depolu tek kazanlı sistemler, eski sistem olup enerji tüketimleri yüksek olduğundan tercih edilmemelidir. Gelişmiş kazanlarda otomatik kontrol sistemi bulunmaktadır. Otomatik kontrol sistemi; kazanı farklı zaman dilimlerinde (gece daha düşük kapasitelerde) ve ihtiyaca göre farklı kapasitelerde çalıştırır. Bu sistem, iç ve dış sıcaklığı da kontrol ederek kazanı en verimli bir şekilde işletir (Karakoç vd., 2012). Hem yatırım maliyeti hem de işletme bakımından merkezi sistem bireysel sisteme göre daha ekonomiktir. Daire sayısının artması merkezi ısıtma sistemini daha da avantajlı hale getirir. Seçilen sisteme bağlı olmakla birlikte üç ve daha fazla daireli yapılarda bina altından merkezi ısıtma önerilebilir. Özellikle doğalgaz kullanımında en uygun sistem merkezi sistem olarak ortaya çıkmaktadır. Doğalgaz kullanılması durumunda, sıcak su veya buhar yerine yakıt taşındığı için bölgesel ısıtmaya göre daha avantajlıdır. Şekil Merkezi sistem kalorifer kazan dairesi Şekil Merkezi sistem kalorifer tesisatı Pay ölçer sistemleri her dairenin kullandığı enerji miktarını ayrı ayrı ölçerek merkezi sistemin daha ekonomik işletilmesini sağlayacaktır. 33

34 Şekil 2.25. Isı pay ölçer tesisatı
Yerden Isıtma Yerden ısıtma, odanın zeminine döşenen boru şeklindeki ısıtma elemanlarından sıcak su geçirilerek ısıtmanın sağlandığı bir sistemdir. Düşük ısıtma sistemine uygun olduğundan enerjinin daha etkin kullanıldığı bir sistem olduğu söylenebilir. Yerden ısıtma sistemlerinde, odanın ısı kaybına karşılık gelen ısı ihtiyacı, döşemenin altına yerleştirilen ve içinden sıcak su geçen boru sistemi ile karşılanır. Belirli ölçülerle yerleştirilen ve genellikle plastik olan borular ısıtıcı panel şeklinde etki gösterir. Yerden ısıtma sisteminde kullanılan plastik boruların ısıl genleşme katsayısı beton ve döşeme malzemenin ısıl genleşme katsayısından daha büyüktür. Isıl Genleşme Katsayısı; bir malzemenin sıcaklıkla şekil değiştirebilme yeteneğinin bir ölçütüdür. Çelik ve bakır boruların ısıl genleşme katsayısı betonla aynı olmasına karşın korozyon nedeniyle kullanılmaları sakıncalıdır (Karakoç vd., 2012). Şekil Yerden ısıtma tesisatı Duvardan Isıtma Duvardan ısıtma, binaların ısıtma veya soğutma ihtiyacını karşılamak üzere duvarlarına montajı yapılmış serpantinli panellerden, ısı transfer akışkanından ve bu akışkanın enerji taşımasını ve taşınmasını sağlayan tüm ekipmanlardan oluşan komple bir sistemdir. 34

35 Şekil Duvardan ısıtma Isı transfer akışkanı genellikle sudur ve bu akışkan serpantin şeklindeki panellerde dolaşarak duvarları ısıtır. Serpantin; ısı geçiş yüzeyinin artırılması amacıyla kıvrımlı şekilde olan boru, panel vb. elemanlardır. Günümüzde duvardan ısıtma sistemleri ülkemizde çok yaygın olmayan ısıtma sistemleridir. Duvardan ısıtma sistemi, yerden ısıtma sistemlerine benzer olarak duvarların iç kısmına monte edilen serpantin borulardan oluşurlar. Isıyı eşit olarak dağıtması, hava akımı ve cereyanı ve tozlanmayı önlemesi, havayı kurutmaması, çabuk ısınmayı sağlayabilmesi, enerji tasarrufu sağlaması ve duvarlarda yoğuşmaya yol açmaması ile önümüzdeki yıllarda ön plana çıkacağı düşünülen bir ısıtma yöntemidir (Karakoç vd., 2012). Isı Pompası Isı pompası, çevre enerjisinden (toprak, hava, su) yararlanarak kullanılan bir sistemdir. Gerçekte bir soğutma çevrimi olup, dışarıdan enerji verilmesi ile düşük sıcaklıktaki bir ortamdan aldığı ısıyı yüksek sıcaklıktaki ortama veren bir cihazdır. Kışın ısıtma, yazın soğutma amacıyla kullanılabilir. Şekil Isı pompası şeması 35

36 Şekil 2.29. Isı pompası çalışma esası
Hidrofor Hidrofor, basıncı düşük bir akışkanı, belli bir depodan veya genellikle şehir şebekesinden alarak gerekli debi ve basınçta kullanıma sunan bir cihazdır. İşletmesini, kullanım şartlarına göre kendisi otomatik olarak gerçekleştiren bir pompa sistemidir. Hidroforlar; pompa, basınçlı genleşme tankı ve bağlantı elemanlarından oluşur. Hidroforda kullanılan pompa sayısı ihtiyaç duyulan debiye bağlı olarak değişmektedir. Debi miktarı arttıkça hidrofordaki pompa sayısı da artmaktadır. Şekil Hidrofor Kojenerasyon Kojenerasyon sistemi, pratik uygulamalar dikkate alındığında enerjiyi hem güç hem de ısı formunda üreten sisteme verilen bir isimdir. Birleşik ısı ve güç sistemi, aynı zamanda kojenerasyon olarak adlandırılmaktadır. Pratik uygulamalarda temel olarak üretilen güç, elektriktir. Bununla birlikte, birincil enerji kaynağı kullanılarak sıkıştırılmış hava veya gücün diğer formları da elde edilebilir. Birleşik ısı ve güç sisteminde kullanılan teknolojiye göre üretilen ısı, düşük sıcaklık formunda konutların ısıtılması veya yüksek sıcaklık formunda endüstriyel tesislerde proses buhar ihtiyacını karşılamak için kullanılabilir. Isı ve güç enerjisinin birlikte üretilmesi ayrı ayrı üretilmesinden daha ekonomiktir. Kojenerasyon tesislerinin temel amacı, elektrik üretimi sonucunda atmosfere atılan atık gazın enerjisinden yararlanmaktır. Böylece atık ısının enerjisi, sanayi tesislerinin veya konutların ihtiyacı doğrultusunda kullanılarak birincil enerji kaynağının etkin kullanımı sağlanır ve toplam verim arttırılır. Kojenerasyon sistemi, 1970’li yılların sonlarına doğru önemli olmaya ve ilgi çekmeye 36

37 Şekil 2.31. Kojenerasyon şeması 2.7.20. Trijenerasyon
başlamıştır. Bunun nedeni üç faktöre dayanmaktadır: o yıllarda yaşanan petrol krizinin enerji fiyatlarına ve kullanımına etki etmesi, küçük çaptaki birleşik ısı ve güç sistemlerinde üretilen birim enerji fiyatının düşük olması, birleşik ısı ve güç sistemlerinin sıradan elektrik üreten tesislerle rekabete girmesi. 1980’li yılların ortalarında enerji fiyatlarının düşmeye başlamasıyla bazı ülkelerin kojenerasyona olan ilgileri azalmıştır (Karakoç vd., 2012). Şekil Kojenerasyon şeması Trijenerasyon Trijenerasyonda, elektrik enerjisi ile birlikte sıcak su veya buhar üretilmesinin yanı sıra soğutma işlemi de gerçekleştirilebilmektedir. Atık ısının absorbsiyonlu soğutucu adı verilen bir sistemden geçirilmesi ile soğutma amaçlı soğuk su üretilmektedir. Bu sistemlerde elektrik, ısıtma ve soğutma enerjisinin üçü de aynı anda üretilebildiğinden trijenerasyon adı verilmektedir (Karakoç vd., 2012). Şekil Trijenerasyon şeması Termik Santral Termik santral, elektrik enerjisi üretilmesi amacıyla kullanılan bir sistemdir. Gaz türbini çevrimi veya buhar türbini çevrimi esasına göre olmak üzere iki ayrı çevrimle çalışan tipleri vardır. Gaz türbin çevriminde dışarıdan alınan hava, kompresörde sıkıştırılmakta, sıkıştırılan hava yanma odasına yollanılmaktadır. Yanma odasında yakıtın enerjisi ile sıcaklığı ve basıncı artan 37

38 gaz, türbinine yollanmaktadır
gaz, türbinine yollanmaktadır. Yüksek sıcaklık ve basınçlı gaz, gaz türbininin kanatlarını döndürürken kanatlara bağlı mil de dönmektedir. Dönen mil ile aynı eksende bağlanan alternatör de bu güç ile döndürülerek elektrik enerjisi üretilmektedir. Şekil Termik santral enerji dönüşüm şeması Buhar türbini ile çalışan güç çevriminde; kazanda buhar haline getirilen su, kızdırıcıda kızgın hale getirildikten sonra, yüksek basınç ve sıcaklıktaki buhar, buhar türbinine gönderilir. Buhar türbini kanatlarını döndürerek enerjisini bırakan kızgın buhar, çürük buhar adı ile kondensere (yoğuşturucu) gönderilir. Kondenserde yoğuşarak su haline döner. Su pompa ile tekrar kazana gönderilerek çevrim tamamlanır. Bu çevrim, Rankine çevrimi olarak bilinir. Kombine çevrimler, hem gaz türbini hem de buhar türbininin kullanıldığı ve sadece elektrik üretmek amacıyla kullanılan tesislerdir (Karakoç vd., 2012). Şekil Termik santral görünüşü Şekil Termik santral / Tekirdağ Şekil Termik santral sitesi 38

39 2.7.22. Hidroelektrik Santral
Belirli miktarda bir yükseklik kazandırılmış suyun potansiyel enerjiye sahiptir. Suyun bu enerjisine hidrolik enerji denir. Suyun potansiyel enerjisini önce çeşitli düzeneklerle mekanik enerjiye, mekanik enerjiyi de elektrik enerjisine dönüştürülmesiyle elde edilen yeni elektrik enerjisine ise hidroelektrik enerji denir. Doğal veya yapay olarak belli bir seviye kazanmış su, daha düşük seviyedeki türbinlere iletilir, türbin çarklarına büyük bir hızla çarpan su, türbin milini döndürerek mekanik enerjiye dönüşür ve mekanik enerji jeneratörü çalıştırır ve elektrik üretilmiş olur. Bu düzeneklerin yapıldığı yerler barajlardır. Bu dönüşümün yapıldığı tesislere genel ismiyle hidroelektrik santral denir. Su enerjisi; potansiyel enerji, mekanik enerji ve elektrik enerjisi dönüşümüne uğrar. Şekil Hidrolik baraj Şekil Hidroelektrik santral Şekil Hidroelektrik santral işleyişi 39

40 Nükleer Santral Nükleer enerji günümüz elektrik ihtiyacının yaklaşık %13’ünü karşılamaktadır. Bazı ülkeler enerjilerinin büyük bir kısmını nükleer santrallerden üretmektedir. Örneğin Fransa Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı verilerine göre elektrik enerjisinin %78’ini nükleer enerjiden sağlamaktadır. Amerika ise enerjisinin %15’ini buradan karşılamakta fakat bazı bölgelerinde santraller daha yoğun biçimde enerji üretimi yapmaktadır. Dünya çapında 437 nükleer santral bulunmakta ve bunların 104’ü Amerika’da yer almaktadır (ETKB, 2016). Nükleer santral, bir veya daha fazla sayıda nükleer reaktörün yakıt olarak radyoaktif maddeleri kullanarak elektrik enerjisinin üretildiği tesistir. Radyoaktif maddeler kullanılmasından dolayı teknolojileri içerisinde diğer santrallerden farklı ve daha sıkı güvenlik önlemlerini barındırır. Bir nükleer santral kurmak için zenginleştirilmiş uranyuma ihtiyaç vardır. Bu uranyum türleri U başta olmak üzere, U-233, U-238 ve Plütonyum; P-239 ve P-241’dir. Uranyumun fisyon tepkimesine girerek bölünmesi sonucunda açığa çok yüksek miktarda enerji çıkar. Bu bölünme için, nötronlar yüksek bir hızla uranyum elementinin çekirdeğine çarpar. Bu çarpışma çekirdeğin kararsız hale geçmesine ve sonrasında büyük bir enerji açığa çıkartan fisyon tepkimesine neden olur. Gerçekleşen tetikleyici ilk fisyon tepkimesi sonucunda ortama nötronlar yayılır. Bu nötronlar diğer uranyum çekirdeklerine çarparak fisyonu elementin her atom çekirdeğinde gerçekleştirene kadar devam eder. Ortaya çıkan enerjinin kontrol edilmemesi halinde ölümcül olaylara yol açabilmektedir. Kontrol etmek için reaktörlerde fazla nötronları tutan ve tepkimeye girmesini engelleyen üniteler vardır. Bu sayede kontrollü bir fisyon tepkimesi zinciri sağlanır. Nükleer santralde, uranyumun fisyon tepkimesine girmesiyle oluşan enerji su buharının çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılmasını sağlar. Yüksek sıcaklıktaki bu buhar, elektrik jeneratörüne bağlı olan türbinlere verilir. Türbin kanatçıklarına çarpan yüksek enerjili buhar, bilinen şekilde türbin şaftını çevirir ve jeneratörün elektrik enerjisi üretmesi sağlanır. Jeneratörde oluşan elektrik ise iletim hatları denilen iletken teller ile kullanılacağı yere gönderilir. Türbinden çıkan basınç ve sıcaklığı düşmüş buhar, tekrar kullanılmak üzere yoğunlaştırıcıya gider ve su haline geldikten sonra tekrar bölünme ile açığa çıkan enerji ile ısıtılıp buhar haline getirilir ve döngü devam eder. Şekil Nükleer santral ünitesi ve elemanları 40

41 Şekil 2.41. Nükleer santral ünitesi
Şekil Nükleer santral / Güç ünitesi ve güvenlik akım şeması Şekil Nükleer santral çalışma sistemi ve soğutma suyu 41

42 ̇ birim zamanda sistem Egiren − Eçıkan = ∆E [J] Termodinamik Kanunlar
Enerji analizi, bir sisteme giren ve çıkan enerjinin değerlendirilmesi ile ilgilidir. Bu nedenle Termodinamiğin birinci ve ikinci kanunlarından yararlanılır. Bu kanunlar, deneylere dayanan evrensel – doğa kanunlarıdır (Karakoç vd., 2012). Termodinamiğin Birinci Kanunu Termodinamiğin birinci kanunu, enerjinin niceliği ile ilgilidir; enerji miktarının korunduğunu, enerjinin yoktan var olmadığını ve vardan yok olamayacağını ifade eden bir korunum yasasıdır. Enerji kullanılmasında, bir işlem sırasındaki enerji alış verişlerinde, enerji miktarının bulunmasında uyulması gereken doğa prensibinin ifadesidir. Hesaplamalarda denklemler yazılırken daima sisteme ısı girişi; +Q olarak ve sistem iş yapıyor ise +W olarak kabul edilir. Aksi durumlarda, denklem ifadesi aynı kalmakla, yalnızca terimlerin işareti değişecektir. Bir termodinamik sistemde iş ve ısı giriş çıkışana ilişkin işaretleme Şekil 2.42’de gösterilmiştir. Şekil İş ve ısı için işaret durumu Pratikte genellikle, bir sistemin toplam aldığı ya da verdiği ısı ya da iş yerine birim zamanda yani hangi hızda bu alışverişi gerçekleştirdiği önemlidir. Bir andaki ısı ya da iş alışverişinin hesaplanması için termodinamiğin birinci yasasını zamana göre düzenleyerek anlık denklem şeklinde yazılır. Birim zamanda gerçekleşen ısı ve iş geçişlerini göstermek amacıyla, Q ve W sembolleri üzerine (.) işareti konur. Bu durumda enerji (joule) yerine güç (joule/s = watt) birimi kullanılır. Anlık denklem şöyle yazılır: Q̇ − Ẇ = dE [W] dt Burada; Q̇ birim zamanda sistem sınırlarından geçen net ısı, W ̇ birim zamanda sistem sınırlarından geçen net iş ve dE/dt birim zamanda sistemin enerjisindeki değişimdir. Sisteme giren tüm enerjileri pozitif, tüm çıkan enerjileri de negatif işaretli olarak ele alınıp, sistemin hal değişimi için birinci yasa ifadesi aşağıdaki gibi yazılabilir: Egiren − Eçıkan = ∆E [J] Burada Egiren sisteme giren tüm enerjiler, Eçıkan sistemden çıkan tüm enerjiler ve ∆E sistemin enerjisindeki (U, KE, PE, v.b.) değişimi temsil eder. 42

43 Qgiren − Qçıkan = Qnet Wçıkan − Wgiren = Wnet Qnet = Wnet
Çevrim, peş peşe hal değişimlerinden sonra sistemin ilk haline geri gelmesi şeklindeki bir işlemdir. Sistemin başladığı noktaya geri gelebilmesi için hal değişimleri sırasında ısı ve iş alışverişi olması gerekir. Çevrim için birinci yasa, ‘çevrim yapan bir sistemde net ısı alışverişi net işe eşittir,’ şeklinde söylenebilir. Net ısı geçişi Qgiren − Qçıkan = Qnet Net iş Wçıkan − Wgiren = Wnet şeklinde ifade edilirse, Termodinamiğin birinci kanunu analitik olarak Qnet = Wnet şeklinde yazılır. Şekil Bir buhar güç santrali çalışma prensibi şeması Bir sistemin her zaman çevrim olacak şekilde hal değişimine uğraması söz konusu değildir. Sistemin tek bir hal değişimi için birinci yasayı “Sistemin sınırlarını iş ve ısı olarak geçen net enerji, sistemin enerjisindeki net değişime eşittir” olarak ifade edebiliriz. Hal değişimi olan bir sistem için (Şekil 4.2) termodinamiğin birinci yasasını analitik olarak aşağıdaki gibi yazabiliriz: Q − W = ΔE a) Sabit basınç hal değişimi b) Sabit hacim hal değişimi Şekil Hal değiştiren kapalı sistemler 43

44 Q = (U − U ) + m (V − V ) + mg (Z − Z ) + W 2
Burada Q sisteme aktarılan ısıyı, W sistemin yaptığı işi ve ΔE ise sistemin hal değişimi sırasında enerjisindeki değişimi göstermektedir. Sistemin enerjisi E, sistemin verilen haldeki tüm enerjilerini temsil eder. Ayrıca sistemin sahip olduğu kimyasal ve elektriksel enerjiler gibi terimlerde toplam enerjiye eklenebilir. E enerjisi ile ilgili en önemli husus enerjinin bir özelik olmasıdır, yani E yalnızca sistemin bulunduğu hale bağlıdır. Birinci yasa bir bakıma özelik olarak enerjinin tanımlanmasını sağlar. Genellikle bir ısı kaynağından yararlanarak iş elde edilmesi önemsendiğinden, birinci yasa aşağıdaki şekilde yazılarak kullanılır: Q12 = E2 − E1 + W12 Burada Q12 1 halinden 2 haline değişim sırasında aktarılan ısı, E2 − E1 enerji değişimi ve W12 ise bu sırada yapılan iştir. Sistemin enerjisi (E), iç enerji (U), kinetik enerji (KE) ve potansiyel enerji (PE) şeklinde ayrı ayrı dikkate alınabilir. Hal değişimi yapan bir sistemin birinci yasa denklemi aşağıdaki gibi ifade edilir. 1 Q = (U − U ) + m (V − V ) + mg (Z − Z ) + W 2 2 2 2 1 12 Burada V sistem hızını ve Z yüksekliğini göstermektedir. Birim kütle için birinci kanun aşağıdaki gibi ifade edilir. 1 q = (u − u ) + (V − V ) + g(Z − Z ) + w 2 2 12 2 1 2 Termodinamiğin İkinci Kanunu Termodinamiğin birinci kanunu ile ilgili yaklaşımda sistem ya da kontrol hacmi için bir işlem tanımlarken bu işlemin gerçekten gerçekleşip gerçekleşmeyeceği tartışılmamaktadır. İş yapıldı ya da enerji tüketildi dendiğinde de bu işlemlerin daha yararlı hali ile ilgili bir değerlendirme içermez. Günlük deneyimlerimizle gözlemlediğimiz bazı işlemlerin gerçekleşebileceği bilinde de, sanayideki çokça işlem için karar verebilmeyi sağlayacak kurallara, ilkelere ihtiyaç vardır. Termodinamiğin ikinci kanunu bu duruma açıklık getirir (Karakoç vd., 2012). Termodinamiğin ikinci kanunu, enerji geçişlerinin ancak belli bir yönde gerçekleşebileceğini, gerçek olayların olduğu gibi geriye dönülemeyecek şekilde meydana geldiğini, bu nedenle de her geçişte enerjinin kullanılabilir iş kapasitesinin azalma nedenini açıklayan, enerjinin niteliği ile ilgili bilgiler içerir. Buna göre Termodinamiğin ikinci kanunu, enerji korunumu hesabına göre uygun olduğu halde işlemlerin gerçekleşip gerçekleşemeyeceğini hesaplayan büyüklükleri ortaya koyar. Termodinamiğin ikinci kanunu Kelvin-Planck ve Clausius tarafından aşağıdaki şekilde ifade edilmiştir. Kelvin-Planck ve Clausius ifadeleri olumsuz ifadelerdir ve bu ifadelerde aşağıdaki terimler rol oynar: Isı kaynağı: Isı çekildiğinde ya da ısı atıldığında sıcaklığı değişmeyen sonsuz kapasiteli kabul edilebilecek ısıl enerji deposudur. Sıcaklığı yüksek olan ısı kaynaklarına yüksek sıcaklıklı sıcak ısı kaynağı ya da kısaca ısı kaynağı denir. Düşük sıcaklıktaki ve ısıl enerjinin atıldığı kaynak ise soğuk ısı kaynağı ya da ısıl enerji kuyusu diye adlandırılır. Termodinamik çevrim: Hal değişimlerinin peş peşe meydana gelerek yeniden başlangıç haline ulaşılmasıyla ortaya çıkan dönel hal değişimdir. 44

45 Çevrim akışkanı: Çevrim boyunca ısı geçişi olan ve hal değiştiren akışkana iş yapan akışkan ya da çalışan akışkan denir. Isı makinası: İş üreten makinadır. Kelvin-Planck ifadesi: Isı makinalarının dayandığı esası açıklar. Bir buhar güç santrali ısı makinesidir. Santralde, çalışan akışkan olan su, kazanlarda buharlaştırılır. Bu durum bir yakıtın yanmasıyla sağlanır ve “yüksek sıcaklık kaynağından ısı çekilmesi” anlamına gelir. Buhar türbinlere gönderilerek türbin kanatlarının dönmesi sağlanır, böylece jeneratörden elektrik enerjisi şeklinde iş üretilir. Türbinde basıncı ve sıcaklığı düşerek çıkan buhar, ilk haline dönmesi, yani “sürekli iş üretmek” için yoğuşturuculara gönderilir. Bu “düşük sıcaklıktaki ısı kaynağına ısı atılması” demektir. Su yeniden buharlaşmak üzere pompalarla kazana basılır. Böylece, çalışan akışkan olan su termodinamik çevrimi tamamlamış olur. Santral iki ısı kaynağı arasında çalışmakta ve iş üretmektedir. Görüldüğü gibi buhar güç santrali termodinamiğin ikinci yasasına uygundur. Bir ısı makinasında hedef iş üretmektir. Bunun için bir ısı kaynağından ısı çekilmesi ve çekilen ısının bir kısmının atılması gerektiğine göre, Kelvin-Planck ifadesi aslında, ısı makinalarının veriminin hiçbir zaman % 100 olamayacağını ifade etmektedir. Şekil 2.x’de bir ısı makinası ve Şekil 2.x’de çalışma şeması gösterilmiştir. Şekil Isı makinası Şekil Isı makinası çalışma şeması Burada: TH: Yüksek sıcaklıktaki ısı kaynağının mutlak sıcaklığıdır. QH: Isı kaynağından çekilen ısıdır. 45

46 QL: Isı makinesinden atılan ısıdır.
W: Isı makinesinin yaptığı iştir. QL: Isı makinesinden atılan ısıdır. TL: Düşük sıcaklıktaki ısı kaynağının mutlak sıcaklığıdır. Bir ısı makinasının verimi aşağıdaki gibi tanımlanır: W QH η = Carnot çevrimi tüm işlemleri tersinir olan böylece, iki ısı kaynağı arasında çalışan ve en büyük verime sahip tek ideal çevrimdir. Carnot çevrimi, tamamen tersine çevrilebileceğinden, soğutma ve ısı pompaları içinde en büyük performansa sahip bir ters çevrim oluşturur. Carnot çevriminde dört tersinir işlem vardır. Bunlar; iki tane tersinir izotermal işlem ve iki tane tersinir adyabatik işlemdir. Isı makinesi, ısı pompası veya soğutma makinesinin akışkanları, TH yüksek sıcaklıktaki ısı kaynağı ile QH ve TL düşük sıcaklığındaki ısı kaynağı ile QL kadar ısı alışverişinde bulunduğunda, bu miktarlar, o ısı kaynağının sıcaklığına bağlı olacaktır. Yani, sıcaklıklar Kelvin olmak üzere ikinci yasadan hareket edilerek, QL = TL QH TH yazılır. Carnot makinelerinin verimi ve performans katsayıları, çevrim için enerji korunumu dikkate alınarak, kaynak sıcaklıkları cinsinden şöyle yazılabilir: W = QH − QL = QH − QL η C QH η = 1 − QL C QH η = 1 − TL C TH Isı makinası terimi çalışan akışkan tam bir termodinamik çevrim yapmasa da kullanılmaktadır. Örneğin bir benzin motorunda çalışan akışkan olan benzin, tam bir termodinamik çevrim yapmaz çünkü yanmış yakıtın yeniden yanması mümkün olamayacağından atılması ve yerine yeni yakıtın alınması gerekir. Benzin motorunda yanan benzin ile yüksek sıcaklıkta bir ısı kaynağından ısı geçişi sağlanmış olur. Motor tekerlekleri döndürecek işi yapar ve yanmış gazlar aracılığıyla bir kısım ısı da düşük sıcaklık kaynağı olan atmosfere atılır. Anlaşılacağı gibi, benzin motoru da “iki ısı kaynağı arasında çalışan bir ısı makinası”dır. Clausius ifadesi: “Isıyı bir düşük sıcaklık kaynağından yüksek sıcaklık kaynağına kendiliğinden aktaracak bir makine yapmak olanaksızdır.” Bu ifadede yer alan en önemli terim “kendiliğinden” kelimesidir. Burada kastedilen “çevrede hiçbir tesir bırakmayarak” işlemin meydana gelebilmesidir. Evrende kendiliğinden gerçekleşen bütün süreçler evrenin entropisinde bir artışa yol açar (ΔS ≥ 0). ds = δq T 46

47 = Soğutma tesiri = QL = Isıtma tesiri = QH
Eğer ısı aktarımını dışarıdan iş vererek sağlayacak olursak çevrede değişiklik yapılmış olur. Clausius ifadesi iki ısı kaynağının olduğunu belirtir. Ayrıca düşük sıcaklıktaki ortamdan ısı çekilmesi yani soğutma tesiri yaratılması ve yüksek sıcaklık kaynağına ısı atılması yani ısıtma tesirinin yaratılması için mutlaka dışarıdan iş verilmesi gerektiğini belirtir. Kelvin-Planck ve Clausius ifadeleri ayrı ayrı ama aynı hususu vurgulamaktadır; iş üreten ya da ısıl tesir yaratan bütün makineler iki ısı kaynağı arasında çalışır. Şekil Soğutma makinası ve ısı pompası şeması Bu çevrimlerde kullanılan akışkana soğutucu akışkan ya da soğutkan denir. Soğutma tesiri için kullanılacak makineler soğutma makineleri ısıtma tesiri yaratmak için kullanılacak makineler ise ısı pompası olarak adlandırılır. Genelde ısı pompası ve soğutma makinesinin verimi yerine performansından bahsedilir. Performans katsayıları (Coefficient of performance - COP) aşağıdaki gibi tanımlanır: = Soğutma tesiri = QL COP Soğutma makinası Harcanan iş W = Isıtma tesiri = QH COP lsıtma makinası Harcanan iş W Ekserji Termodinamiğin birinci ve ikinci yasası ile enerjinin korunduğu, enerji geçişlerinin ve sistemin gerçek işlemlerinin tersinmez olduğu, entropinin hesaplanması ile işlemlerin gerçekleşip gerçekleşemeyeceği ortaya konmaktadır. Bir işlemin meydana gelebilmesi için sistemin ve çevrenin birlikte toplam entropileri daima artacak yönde değişir. Belirli bir haldeki sistemden elde edilebilecek kullanılabilir maksimum iş, ekserji olarak tanımlanmaktadır. Bir sistemden elde edilebilecek en çok i!, sistem belli bir başlangıç halinden tersinir bir hal değişimi ile çevrenin bulunduğu hale (ölü hale) getirilirse elde edilir. Tersinir hal değişimi; bir yönde gerçekleştikten sonra, çevrede herhangi bir iz bırakmadan tersi yönde gerçekleştirilebilen hal değişimidir. Elde edilen bu işe, kullanılabilirlik veya ekserji denir. Bu tanım, bir makinenin termodinamik yasalarına ters düşmeden yapabileceği işin üst sınırını belirler. Bir sistemin toplam ekserjisi, kinetik, potansiyel, ısıl ve kimyasal ekserjilerinin toplamına eşittir. 47

48 Bir sistemin bulunduğu halden tamamen tersinir şekilde çevre ile dengeye gelinceye kadar hal değiştirmesi sağlanırsa sistem en büyük teorik yararlı işi yapmış olur ki buna kullanılabilirlik ya da ekserji adı verilir Bir enerji kaynağının sahip olduğu iş potansiyelini bilirsek, bu enerji kaynağından mümkün olduğunca çok yararlanabilir ya da yararlanmak için yeni yöntemler geliştirebiliriz. En büyük iş elbette bir sistemin tersinir hal değiştirmesiyle elde edilebilir. Bir sistemin bulunduğu halden tamamen tersinir şekilde çevre ile dengeye gelinceye kadar yani ölü hale kadar hal değiştirmesi sağlanırsa sistem en büyük teorik yararlı işi yapmış olur. Buna kullanılabilirlik ya da ekserji adı verilir. Basıncı ve sıcaklığı çevrenin basıncına ve sıcaklığına eşit olan sisteme ölü haldedir denir. Ölü halde bulunan sistemin ve çevrenin enerjileri vardır, fakat ekserji sıfırdır. Yani ölü haldeki sistemden bir iş elde edilemez. Çevre olarak dikkate alınan ortam, sistemin ısı, iş geçişlerinden ve tersinmezliklerden etkilenemeyecek kadar uzaktaki çevredir. Sistemin bulunduğu haldeki ekserjisi, sistemin ve çevrenin birlikte göz önüne alınmasıyla hesaplanabilir. Ekserji bir özeliktir. Ekserji korunmaz, sistem içinde hal değişimi sırasındaki tersinmezliklerden dolayı yıkıma uğrar. Bu miktar ekserji yıkımı olarak bilinir ve entropi üretimi ile aşağıdaki ilişkiler geçerlidir. Isı ile ekserji geçişi: Isı geçişi ile sistem sınırından geçen ekserji aşağıdaki gibi hesaplanabilir. Ex = (1 − To] W [kJ] ısı T İş ile ekserji geçişi: İş doğrudan doğruya ekserji demektir. Exiş = W [kJ] Sınır işi olduğu durumlarda sınır işinden yararlanamayacağımız için aşağıdaki ifadeyi kullanırız: Exiş = W − Po (V − Vo) [kJ] Kinetik enerjinin ekserjisi: Kinetik enerji mekanik enerji çeşidi olduğundan, kinetik enerjinin ekserjisi doğrudan ekserjiye eşittir: Ex = KE = 1 mV2 [kJ] KE 2 Potansiyel enerjinin ekserjisi: Bir mekanik enerji çeşidi olan potansiyel enerji içinde kinetik enerjiye benzer durum söz konusudur: ExPE = PE = mgZ [kJ] Kapalı Sistemin Ekserji Analizi Sistem çevre ile dengeye gelecek şekilde hal değiştirirse, yani son hal ölü hal olursa, sistemin tersinir işi en büyük olacaktır. Ölü halde artık hız sıfır (V0=0) ve sistemin çevreye göre yüksekliği de (Z0=0) sıfır olacaktır. Diğer taraftan kapalı sistemin yaptığı işi bulurken, hareketli sistem sınırı olması halinde bu sınırın çevreye karşı yaptığı ve bizim yararlanamadığımız işte dikkate alınır. Sistemin bulunduğu hali indissiz ifade edersek, sistemin ekserjisi: Ex = (Wtersinir)max To = m [(u − uo) + Po(v − vo) − To(s − so) + ( 2 ) + gz + q (1 − T )] [kJ] k V2 48

49 Qverilen = Wnet + Qkayıp
olur. Birim kütle başına adyabatik (q=0), hareketsiz (V=0) ve çevre ile aynı sevide (Z=0) olması durumunda sistemin ekserjisi aşağıdaki gibi yazılır: ex = (u − uo) − To (s − so) [kJ/kg] Kontrol Hacminin Ekserji Analizi Bir kontrol hacminin ekserji analizini yaparken ilk olarak kütle akışlarına ilişkin ekserji ifadelerine gerek duyarız. Kontrol hacmine kütle akışı nedeniyle aktarılan ekserji, kütlenin taşıdığı ekserji ve akış işinin ekserjisinin toplamına eşittir, buna kısaca akış ekserjisi denilir. Akış ekserjisi: V2 Exf = ṁ [(h − ho) − To(s − so) + ( 2 ) + gZ] [kJ] şeklindedir, bu da daha önceki kontrol hacmi denklemlerimiz ile uyumludur. Birim kütle akışı ile aktarılan ekserji miktarı (kJ/kg), exf = (h − ho) − T (s − s ) ( ) + gZ kJ/kg [ ] o o 2 İkinci Yasa Verimi ve Ekserjetik Verim Bir sistemin nitelik olarak değerlendirilmesinde, ikinci yasa ve ekserji tanımlarından yararlanılarak verim ifadeleri kullanılır. İkinci yasa verimi hesaplandığında; bir enerji kaynağının, bir santralin, bir ısı makinesinin yada soğutucunun en iyi olmaktan ne kadar uzak olduğunu anlarız. Isı makinaları için ikinci yasa verimi: η ηC η = ll Enerji Dengesi Enerji dengesi, bir sisteme giren ve çıkan enerjilerin denkliğini ifade eder. Şekil 2.50’de sisteme giren enerji Qverilen, sistemden çıkan enerji (iş) Wnet ve sistemden kaybedilen enerji Qkayıp olduğuna göre, sisteme ilişkin enerji denklemi aşağıdaki gibi ifade edilir. Qverilen = Wnet + Qkayıp Şekil Enerji döngüsü 49

50 η = Wnet Qverilen 2.8.5. Isıl Verim
Isıl verim(η), bir ısı makinesinden alınan net işin bu işi elde edebilmek için sisteme verilen ısı enerjisine oranı olarak tanımlanmaktadır. Alınan Net İş Verilen Isı Miktarı Isıl Verim = η = Wnet Qverilen Net iş, bir ısı makinesine verilen ısıl enerji ile ısı makinesinden atılan ısıl enerji arasındaki fark olarak tanımlanmaktadır. Net iş = Verilen ısı enerjisi − Çıkan ısı enerjisi Wnet = Qverilen − Qçıkan 50

51 ÖLÇME VE KONTROL Giriş Enerji kullanımının etkin bir şekilde kontrolü, programlı bir şekilde gerçekleştirilecek enerji yönetimi ile başarılabilir. Enerji yönetiminin gerçekleştirilebilmesi için ölçüm ve kontrolün önemi büyüktür. Bir sanayi tesisinde enerji analizi gerçekleştirebilmek için işletmenin çeşitli noktalarında ölçüm ve kontroller yapılmalıdır. Enerji ve ekserji analizinin sonuçları Sankey ve Grossman Diyagramları ile ortaya konulmaktadır. Ölçme konusunun ve ölçme cihazlarının çalışma prensiplerinin anlaşılabilmesi için okunabilirlik, en küçük değerlendirme, doğruluk, kesinlik, kalibrasyon, ilk ayar, hata, duyarlılık, histerezis, standart, boyut ve birim kavramlarının bilinmesinde yarar vardır. Ölçüm sonucu elde edilen değerler belirli bir şekilde analiz edilmelidir. Analizler, çoğu zaman kolay olmasına karşılık bazı durumlarda sonuçların temel fizik kurallarına uymasını sağlayabilmek karmaşık olabilmektedir. Deneysel ölçme sonuçlarının geçerliliği, hassasiyeti ve hataların tespiti önemli bir konudur. Ölçüm yoluyla deney yapan ve bu sonuçları kullanan araştırmacılar, elde edilen bulguların geçerliliğini de sorgulamak isterler. Basit bir ölçme şekli olan uzunluğun ölçülmesinde bile ölçmede kullanılan aletin hassasiyeti bilinmelidir. Hata ve belirsizlik kavramları birbirlerine karıştırılabilmektedir. Ölçüm hatası, bir büyüklüğün ölçülen değeri ile gerçek değeri arasındaki farka verilen isimdir. Belirsizlik ise, ölçümlerdeki hataların etkilerinin ne olduğunun tam olarak bilinmemesidir. Ölçüm hataları, pek çok nedenden kaynaklanabilir ve çok sayıdaki bağımsız hataların sonucu ortaya çıkabilir. Enerji yönetimine yönelik ölçüm cihazlarının görevi, enerji analizi yapabilmek üzere gereken sıcaklık, nem, basınç, hız, debi, elektrik, baca gazı analizi gibi değerlerin ölçülmesini sağlayarak sonuçta enerji tasarrufu yapılabilecek noktaların belirlenmesini sağlayacak verileri oluşturmaktır. Sıcaklığın sayısal olarak ölçülebilmesi için standart bir ölçü sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla da özelliklerinden bir tanesi sıcaklıkla değişen ve kolayca ölçülebilen bir referans sistemi seçilmelidir. Termometre adı verilen bu referans sistemi ile sıcaklığı ölçülecek sistem, aralarında ısıl denge ortaya çıkana kadar temas ettirilirler. Bu süreç boyunca ölçüm duyarlılığında bir değişiklik olmaması gerekir. Basınç ölçerlerin çoğu efektif basıncı ölçmek için tasarlanmıştır. Efektif basınç ölçümleri, mutlak basıncın tespit edilmesinde de kullanılmaktadır. Atmosferik basınç, deniz seviyesine göre değişimler göstermektedir. Ayrıca hava değişimlerinde de değişiklik göstermektedir. Bu nedenle yapılan efektif basınç ölçümlerinin mutlak basınca dönüştürülmesinde hatalar ortaya çıkabilmektedir. Ölçümler sırasındaki yerel atmosferik basınca göre düzeltmeler yapılarak bu hatalar ortadan kaldırılabilir. Havadaki nem miktarını ölçebilen birçok ölçüm cihazı vardır. Bu cihazlarda, yaş termometre sıcaklığı, bağıl nem, nem oranı, çiğlenme noktası ve donma noktası gibi farklı nem özelliklerini ölçebilen algılayıcı elemanlar bulunmaktadır. Higrometre, hava ve diğer fiziksel malzemelerdeki nem miktarını ölçebilen bir ölçüm cihazıdır. Akışkanların kanal içinde akarken debilerinin belirlenmesi enerji hesaplarında önemli yer tutmaktadır. Debi ölçümünde uygulama yerine istenilen özelliğe ve fiyatına bağlı olarak çok 51

52 çeşitli ölçüm araçları kullanılmaktadır
çeşitli ölçüm araçları kullanılmaktadır. Çeşitli ölçme yöntemlerinin farklı üstünlük ve sakıncaları vardır. Hız ölçümü, endüstride çeşitli alanlarda farklı yöntemleri kullanan cihazlarla yapılabilmektedir. Hız ölçümü yapan cihazların bazıları uygulama alanları, kullanım aralığı, kesinlik ve sınırlara ilişkin bilgilere bu konuda yer verilmiştir. Fosil yakıtların yanmasıyla, genellikle CO2, H2O ve az miktarda CO, NOx, SOx ile birlikte H2 ve yanmamış hidrokarbonlar açığa çıkar. Yanmanın karakterini belirlemek ve verimi hesaplamak için genellikle CO2 (O2) ve CO ölçümü yapılır. Laboratuarlarda CO ve CO2 ölçümlerinde en çok kullanılan araçlar dağılım göstermeyen kızılötesi analizörlerdir. Isı miktarının ölçülmesini sağlayan ısı sayaçları devreden geçen su miktarı ile gidiş ve dönüş sıcaklıklarının ölçülmesi prensibine dayanır. Ölçülen debi ve sıcaklıklardan kullanılan ısı enerjisi miktarı hesaplanır. Enerji ile ilgi ölçüm kayıtlarının tutulması ve kaydedilmesi işletmenin enerji harcamalarını sürekli olarak görebilmesi açısından çok yararlıdır. Ayrıca farklı zaman dilimlerinde ve farklı şartlarda karşılaştırmalar yapabilmesi açısından çok önemlidir. Kayıt ve veri toplama işlemleri artık yazılım ve bilgisayar teknolojisinin gelişmesiyle daha kolay ve uzun süreli olarak yapılabilmektedir. Böylelikle bu kayıtlar elektronik ortamda saklanabilmektedir. Otomasyon teknolojisindeki gelişmeler statik verilerin yanı sıra dinamik veriler için de toplama ve değerlendirme olanağı ortaya çıkarmıştır. Ayrıntılı bir enerji taramasında çeşitli ölçüm bilgilerine ihtiyaç duyulmaktadır: İşletmede kullanılan yakıt miktarı ile cihaz verimleri, İşletmenin elektrik tüketimi ve kullanım verimi, Çeşitli akışkanlar (buhar, sıcak su, hava gibi) tarafından taşınan enerji, Çeşitli noktalardan dışarıya atılan enerji (buhar, kondensat, soğutma suyu, atık sıvı ve gaz gibi), Sisteme giren enerji. Yukarıdaki bilgilerin toparlanabilmesi için çeşitli noktalardan çeşitli ölçümler yapılmalıdır. Yapılan bu ölçümler değerlendirilip, enerji analizi hesaplarında kullanılarak, işletmenin enerji analizi çıkarılır ve enerji tasarrufuna yönelik çalışma başlıkları oluşturulur. Ölçümlere başlanırken iyi bir planlama yapılmalıdır. Bu anlamda ölçümlerin nerelerde yapılacağı, ne çeşit ölçümler yapılacağı ve hangi ekipmanlar kullanılacağı belirlenmelidir. Ölçümlerin nerelerde yapılacağı belirlenirken işletme için bir proses akım şeması çizilmelidir. Proses akım şeması; bir sanayi kuruluşunda yapılan tüm işlemlerin ve sürecin gösterildiği detaylı bir şemadır. Proses akım şeması üzerinde her enerji cinsi için üretim ve tüketim noktalarının kolayca görülmesi sağlanmalıdır. Daha sonra bu şemadan enerji akışının kolayca izlenebildiği Sankey diyagramına geçiş yapılır. Sankey diyagramı üzerinde çeşitli noktalardaki enerji giriş ve çıkışları kolayca görülebilmektedir. Buradaki enerji giriş ve çıkış noktaları ölçüm yapılacak noktalar hakkında da ilk fikri verecektir. Ne çeşit ölçümler yapılacağı ise yapılacak enerji analizi çalışmaları ile ilgilidir. Örneğin bir radyatörden odaya verilen enerjinin hesabı için radyatöre giren akışkanın debisi ile akışkanın giriş ve çıkış noktasındaki sıcaklığı ölçülmelidir. Su, buhar, gaz gibi çeşitli akışkanların enerji hesapları ile ilgili ölçümlerde; basınç, sıcaklık, hız gibi değerlerin ölçülmesi gerekmektedir. Elektrik enerjisi ile ilgili hesaplamalarda ise gerilim, akım, direnç gibi ölçümler yapılmalıdır. 52

53 Kullanılacak cihazların seçiminde de aşağıda sıralanan çeşitli faktörler göz önüne alınmalıdır:
Cihazın taşınabilir ya da sabit olması, Cihazın hassasiyet ve kullanım aralığı, Montaj ve demontaj kolaylığı, Sıcaklık, korozyon, basınç gibi çeşitli şartlardaki kullanımlara yönelik dayanımı, Cihazın maliyetine etki eden faktörler (satış fiyatı, montaj, eğitim, işletme ve bakım), Cihazın enerji tüketimi, Cihazın gösterge ve kayıt özellikleri 3.2. Temel Kavramlar Ölçme tekniği ve kontrolü ile ilgili bazı tanım ve kavramlar aşağıda verilmiştir: Okunabilirlik (readability), ölçme cihazının okuma skalasının genişliği ve netliği olarak tanımlanmaktadır. Ölçme cihazlarında daha doğru sonuçlar alabilmek için okunabilirliği daha büyük olanlar tercih edilmelidir. En küçük değerlendirme (least count), ölçme cihazı skalasında okunabilen iki değer arasındaki en küçük fark olarak tanımlanmaktadır. Diğer bir anlatımla fiziksel büyüklükteki değişikliğin ölçüm cihazı tarafından algılanabilen en küçük değeridir. Ölçüm cihazının skalasının uzunluğu, kademelendirilmesi, ibre ya da yazıcı ucunun kalınlığı en küçük değerlendirmeye etki eden önemli faktörlerdir. Doğruluk (accuracy), cihazın ölçülen fiziksel büyüklüğün doğru değerini belirleyebilme yeteneğidir. Diğer bir anlatımla bir fiziksel özelliğin ölçümünde cihazın gösterdiği değer ile gerçek değer arasındaki farktır. Sıcaklık ve diğer etkiler nedeniyle gerçek değerinden sapma anlamına gelmektedir. Örneğin 100 bar’a kadar ölçme yapabilen bir basınç göstergesinin doğruluğu % 1 ise bu cihaz ile ±1 bar sınırları içerisinde ölçme yapılabilir. Kesinlik (precision), bir ölçüm cihazının aynı fiziksel büyüklüğe ilişkin tekrarlanan çeşitli ölçüm sonuçlarının aynı değeri gösterme özelliğine verilen addır. Genellikle kesinlik ve doğruluk birbirine karıştırılabilmektedir. Kalibrasyon (calibration), fiziksel bir büyüklüğün süreklilik gösteren karakteristik eğrisini (veya tek tek değerleri) standart olarak belirlenmiş bir başka karakteristik eğri (veya tek tek değerler) ile karşılaştırma işlemi olarak tanımlanmaktadır. Diğer bir anlatımla bir ölçme aletinin, doğruluğu bilinen değerler ile karşılaştırılarak hatalarının azaltılması işlemidir. Karşılaştırılacak değerler ile standart değerler arasındaki sapma önemlidir. Kalibrasyon işlemi, buradaki sapma değerini azaltma veya ortadan kaldırma işlemi olarak da tanımlanmaktadır. İlk ayar (primary calibration); doğruluğu kesin olarak bilinen, Ulusal Standartlar Enstitüsü veya Metroloji Enstitüsü tarafından izlenen bir cihaza giriş uygulaması ile çıkışının gözlenip kaydedilmesini içeren ayar yönetimine verilen isimdir. Hata (error), ölçme sisteminden alınan değerin ölçülmesi gereken değerden farkıdır. Diğer bir anlatımla doğruluktan sapma değerleri hata olarak tanımlanmaktadır. Hatalar, deneyi yapan kişiden kaynaklanabildiği gibi cihazdan da kaynaklanabilmektedir. Duyarlılık (sensitivity), ölçüm cihazının ibresinin doğrusal hareket ettiği varsayımıyla ibrenin hareket miktarının ölçülen fiziksel büyüklüğe oranı olarak tanımlanmaktadır. 53

54 Histerizis (hysteresis), ölçme cihazında ölçüm yapılırken herhangi bir değere artarak veya azalarak yaklaşılması histerizis olayı nedeniyle farklı değerler okunmasına neden olabilir. Örneğin ortam sıcaklığı ölçülürken ölçüm cihazının, yüksek sıcaklıktan ya da alçak sıcaklıktan ortama yaklaşması, aynı ortam sıcaklığı için aynı termometreden farklı iki değer göstermesine neden olabilir. Standart (standard), ulusal veya uluslararası kuruluşlar tarafından kabul edilen belirli ölçülerdeki fiziksel büyüklük, ölçme yöntemi ya da uyulması gereken kurallardır. Boyut (dimension), bir sistemin veya bir cismin özelliği veya davranışını belirlemek üzere kullanılan fiziksel değişkenlere verilen genel bir addır. Herhangi bir cisme ya da sisteme ait olarak verilen uzunluk, alan, basınç, sıcaklık, kütle gibi fiziksel özellikler boyuta örnek olarak verilebilir. Birim (unit), boyut için seçilen keyfi bir karşılaştırma değerine verilen isimdir. Örneğin metre, feet, arşın, metrekare, dekar, bar, kilogram, gram, libre gibi büyüklükler birime örnek olarak gösterilebilir. Çeşitli ülkelerde aynı boyut için farklı birimle kullanılabilmektedir. Buna örnek olarak; uzunluk ve sıcaklık için ülkemizde SI birim sisteminde yer alan metre ve santigrat kullanılırken, İngiltere ve ABD’de hala uzunluk için feet, sıcaklık için de Fahrenheit kullanılmaktadır. Hata Analizi ve Hata Kaynakları Ölçüm sonucu elde edilen değerler belirli bir şekilde analiz edilmelidir. Analizler, çoğu zaman kolay olmasına karşılık bazı durumlarda sonuçların temel fizik kurallarına uymasını sağlayabilmek karmaşık olabilmektedir. Deneysel ölçme sonuçlarının geçerliliği, hassasiyeti ve hataların tespiti önemli bir konudur. Ölçüm yoluyla deney yapan ve bu sonuçları kullanan araştırmacılar, elde edilen bulguların geçerliliğini de sorgulamak isterler. Bunun anlamı basit bir ölçme şekli olan uzunluğun ölçülmesinde bile ölçmede kullanılan aletin hassasiyeti bilinmelidir. Hata ve belirsizlik kavramları birbirlerine karıştırılabilmektedir. Ölçüm hatası, bir büyüklüğün ölçülen değeri ile gerçek değeri arasındaki farka verilen isimdir. Belirsizlik ise, ölçümlerdeki hataların etkilerinin ne olduğunun tam olarak bilinmemesidir. Ölçüm hataları, pek çok nedenden kaynaklanabilir ve çok sayıdaki bağımsız hataların sonucu ortaya çıkabilir. Ölçümleri alan teknik eleman ne kadar deneyimli olursa olsun ve ne kadar dikkat ederse etsin, ölçüm sonuçlarında bazı hatalar ortaya çıkabilir. Bu hatalar; rastgele hatalar olduğu gibi, ölçümü yapan teknik elemanın dikkatsizliği sonucu da ortaya çıkabilir. Genel olarak deneysel hatalar üç grupta toplanabilmektedir. Birinci gruptaki hatalar, dikkatsizlik ve tecrübesizlikten kaynaklanabilen hata grubundadır. Ölçüm cihazının doğru seçilmemesinin veya ölçüm sisteminin yanlış tasarımından kaynaklanan hatalar da bu grupta değerlendirilmektedir. Bu gruptaki hatalar, genel olarak ölçülen değerlerden farklı olduğundan deneyimli bir teknik eleman tarafından kolaylıkla saptanıp kapsam dışı bırakılabilmektedirler. Örneğin bir sisteme basınç uygularken cihazda basıncın düştüğü görülüyorsa cihazın yanlış ölçtüğü söylenebilmektedir. Ya da yanma sonucunda bacadan atılan gazın sıcaklığı çevre sıcaklığının altında kaydedilmişse bunun hatalı olduğu kolayca görülebilir ve bu değer değerlendirme dışı bırakılır. İkinci grup hatalar, sistematik hata grubundadır. Bu tür hatalar tesadüfi olmayan sürekli hatalardır. Bu tür hatalar genel olarak tekrar edilen okumalarda görülen ve nedenleri de 54

55 çoğunlukla bilinmeyen hatalardır
çoğunlukla bilinmeyen hatalardır. Sistematik hataların çeşitli nedenleri olabilir. Sistematik hata, şartların aynı olduğu her cihaz ile aynı büyüklükte oluşur. Ayar ekipmanlarındaki kusurlar, sistematik hatalara yol açabilir. Çünkü tüm ayarlı cihazlar ayar ekipmanının hatası kadar sapma gösterir. Örneğin gerilim ve direncin zamanla değişmesi aynı yönde olup sistematik hatalar sınıfına girer. Sistematik hataların belirlenmesi çok daha karmaşık olup genellikle istatistiki metotlarla yapılamaz. Sistematik hatalara neden olan parametrelerin bir kısmı da deneylerde kullanılan sabit ve çarpanlardan kaynaklanır. Bu tür hataların etkisi ölçülen değerlerin kontrolünün yanı sıra kişisel beceri ile de belirlenebilir. Hataların büyüklüğü deneysel doğrulamayı gerektirebilir. Bunun yanı sıra deneyi yapan teknik elemanın deneyimlerine de ihtiyaç duyulabilir. Sistematik hatalar, gerçekçi olarak saptanamadığı durumlarda güvenirlik sınırlarının belirlenmesi gerekmektedir. Güvenirlik sınırları ile rastgele hata limitleri sistematik hatanın doğru olarak bilinmesinde birbirine benzeyen kavramlar olarak ortaya çıkmaktadır. Üçüncü grup hatalar, rastgele hata sınıfındadır. Rastgele ortaya çıkan ve tekrarlanmayan istatistiki hatalardır. Bu terim ortalama değerin etrafında değerler alabilen hatalar için genel olarak yapılan bir tanımdır. Rastgele hatayı tanımlayabilmek için hata dağılımının da bilinmesi gerekmektedir. Bu tür hatalar, deneyi yapan elemanların değişmesinden, deneyi yapan elemanın zaman içerisinde dikkatinin azalmasından kaynaklanabildiği gibi ölçme cihazının ısınmasından kaynaklanan salınımlardan da ortaya çıkabilir. Belirli sayıda deney yapıldıktan sonra bu deneye ait hata oranlarının tespiti amacıyla uygulamada kullanılan birkaç yöntem geliştirilmiştir. Herhangi bir rastgele hatanın büyüklüğü, tamamen rastgele olmasından dolayı saptanamaz. Bu amaçla standart sapma gibi istatistiki yöntemler uygulanmaktadır. Belirli sayıda deney yapıldıktan sonra bu deneye ait hata oranlarının tespiti amacıyla uygulamada kullanılan birkaç yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemler nelerdir? Ölçme işlemi çeşitli aşamalardan oluşabilir. Her aşamada çeşitli hata kaynakları ortaya çıkabilmektedir. Aşağıda bu hata kaynaklarından bazıları verilmiştir: Fiziksel niceliği tanımlayan matematiksel modeldeki yanlışlık, Ölçme işleminin doğasından kaynaklanan tahminlerin çeşitliliği, Ayarlı cihazlar ve ölçüm standartlarındaki belirsizlik, Standart ve cihazlardaki kademeli değişikliklere yol açan zamana bağlı kararsızlıklar, Sıcaklık, nem ve basınç gibi çevresel faktörlerin etkisi, Başka kaynaklardan elde edilen sabit değerler ve diğer parametreler, Sinyal karışması, parazitler, homojen olmama, yetersiz çözünürlük ve tam olmayan ayrışma durumlarından ileri gelen belirsizlik, Sayısal belirsizlik ve veri analizi, Yanlış belirlemeler ve prosedür hataları, Temizlik, beceri ve kullanıcı tekniklerini içeren laboratuvar çalışmaları. Enerji Yönetimine Yönelik Ölçme ve Kontroller Enerji yönetimine yönelik ölçüm cihazlarının görevi, enerji analizi yapabilmek üzere gereken sıcaklık, nem, basınç, hız, debi, elektrik, baca gazı analizi gibi değerlerin ölçülmesini sağlayarak sonuçta enerji tasarrufu yapılabilecek noktaların belirlenmesini sağlayacak verileri oluşturmaktır. 55

56 Şekil 3.1. Kalorimetre sistem şeması
Isıl Değer Ölçümü Yakıt ısıl değeri kalorimetre ile ölçülür (ASTM D 5865, ISO 1928, DIN51277, TS ISO 1928). Kalorimetre deneyinde yakacağın ısısı kalorimetre suyuna geçer ve suyun sıcaklığı yükselir. Suyun sıcaklığındaki yükselme miktarına bağlı olarak ısıl değer hesaplanır ve ölçülür. Kalorimetre bombasında yanan yakacağın içindeki hidrojen oksijenle birleşerek su buharı meydana getirir ve ısısı kalorimetre suyuna geçince yoğuşur. Bu şekilde ölçülen ısıl değere üst ısıl değer denir ve Ho ile gösterilir. Ancak kazanlardaki yanma sonucunda meydana gelen su buharı duman gazları ile bacaya gittiğinden yoğuşmaz ve ısısını geri bırakmaz. Dolayısıyla bu ısıdan faydalanılmaz. Bu şekilde ölçülen faydalı ısıya da alt ısıl değer denir ve Hu ile gösterilir. Şekil 3.1. Kalorimetre sistem şeması Kalorimetre ile ısıl değer ölçümünde; yakıt miktarı (my), ısıtılan su miktarı (ms), suyun başlangıç sıcaklığı (ts1), suyun ısınma sonrası sıcaklığı (ts2), suyun özgül ısı değeri (Cs) olmak üzere, suyun ısı tutumu Q  ms Cs (ts2  ts1 ) denklemi ile, yakıtın üst ısıl değeri ise  Q H m y denklemi ile hesaplanır. Şekil 3.2. Kalorimetre cihazı 56

57 °C, suyun kaynaması ise 100 °C değeri bulunabilir.
Sıcaklık Ölçümü Sıcaklık, çok kullanılan bir kavram olmasına rağmen tanımını somutlaştırmak bazen zor olduğu gibi çoğu zaman ısı kavramı ile de karıştırılmaktadır. Sıcaklık, ortamdaki moleküllerin kinetik enerjileri ile orantılı bir kavram olup, ortamdaki moleküllerin hızı arttıkça kinetik enerjisi, dolayısıyla da sıcaklığı artmaktadır. Cisimler arasında bir ısıl denge yoksa bunların sıcaklıkları farklıdır. Isı ise yüksek sıcaklıktaki bir kaynaktan düşük sıcaklıktaki bir kaynağa enerji aktarımıdır. Sıcaklığın sayısal olarak ölçülebilmesi için standart bir ölçü sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla da özelliklerinden bir tanesi sıcaklıkla değişen ve kolayca ölçülebilen bir referans sistemi seçilmelidir. Termometre adı verilen bu referans sistemi ile sıcaklığı ölçülecek sistem, aralarında ısıl denge ortaya çıkana kadar temas ettirilirler. Bu süreç boyunca ölçüm duyarlılığında bir değişiklik olmaması gerekir. Bunun için referans olarak belirlenen ve termometre olarak adlandırılan sistemin ısıl kapasitesinin, sıcaklığı ölçülecek cismin ısıl kapasitesinden olabildiğince küçük olmasına dikkat edilmelidir. Referans sisteminde (termometre) sıcaklığı değerlendirmekte kullanılan özellik termometrik özellik olarak tanımlanmaktadır. Sıcaklık ölçerler, cisimlerin sıcaklıklarının ölçülmesinde değişik termometrik özellik olmasından yararlanılarak imal edilirler. 1954 yılına kadar Celcius sıcaklık ölçeğinde iki sabit nokta, 1 atmosfer basınçta buzun ergimesi ile suyun kaynaması için 0 °C ve 100 °C seçilmişti yılında gerçekleşen uluslararası toplantıda Celcius ölçeği ideal gaz sıcaklık ölçeğine bağlı olarak yeniden tanımlanmıştır. Bu toplantıda buzun ergime noktası yerine suyun üçlü nokta sıcaklığı 0.01 °C seçilmiş ve mutlak sıcaklık olarak bilinen Kelvin ile arasında aşağıdaki bağıntı olduğu kabul edilmiştir: ℃ = K − Bu şekilde tanımlanan sıcaklık ölçeğinde kolayca 1 atmosfer basınçta buzun ergime sıcaklığı 0 °C, suyun kaynaması ise 100 °C değeri bulunabilir. Genelde Angola-Sakson ülkelerinde yaygın olarak kullanılan Fahrenheit sıcaklık ölçeğinde ise iki sabit nokta 1 atmosfer basınçta buzun ergimesi ile suyun kaynaması 32 °F ve 212 °F seçilmiş olup aradaki fark 180 eşit parçaya bölünmüştür. Celcius derecesi ile Fahrenheit derecesi arasında aşağıdaki bağıntı verilmektedir. ℃ = 5 (F − 32) 9 Mutlak Fahrenheit derecesi Rankine (°R) derecesi olarak adlandırılıp, bu sıcaklık ölçeğinde buzun ergime ve suyun kaynama sıcaklıkları için sırasıyla 491,69 °R ve 691,69 R değerleri seçilmiştir. Fahrenheit ile Rankine arasındaki ilişki için aşağıdaki eşitlik yazılabilir: °R = ℉ Kelvin mutlak sıcaklığı ile Rankine mutlak sıcaklığı arasında ise aşağıdaki bağıntı bulunmaktadır: °R = 5 K 9 Sıcaklık ölçümünde çeşitli türde ölçüm cihazları kullanılmaktadır. Bunların bazıları aşağıdaki şekilde açıklanmıştır. Termometreler Genişlemeli termometreler; sıvı ve gaz türündeki akışkanlar ile metallerin, sıcaklıklarına bağlı olarak hacimlerinin genleşmesi özelliğine dayanmaktadır. Gaz akışkanlar kapalı bir kap 57

58 içerisinde sıcaklıkları arttığında, hacimsel olarak genleşmelerinin yanı sıra basınçlarında da artış ortaya çıkmaktadır. Şekil 3.3. Termometre Sıvı genleşmeli cam termometreler, pratikte -200°C ile +750 °C arasındaki sıcaklık ölçmelerinde yaygın olarak kullanılan bir termometre tipidir. Bu tür termometrelerde, altta bulunan sıcaklığa hassas bir hazne ile bununla irtibatlı bir kılcal boru ve bu kılcal boru içerisinde genleşebilen bir sıvı vardır. Kılcal boru üzerinde sıcaklık değerini belirten ölçek bulunmaktadır. Kılcal borunun üst kısmı kapatılmış olup, içinde bulunan sıvının buharlaşmasını önlemek amacıyla azot gibi nötr bir gaz doldurulmuştur. Nötr gazlar moleküler yapıda bulunan ve başka bir madde ile tepkimeye girmeyen maddelerdir. Sıcaklığa hassas hazne kısmındaki sıvı; sıcaklığı ölçülecek ortam içerisinde, ortamın sıcaklığına bağlı olarak genleşir. Genleşen sıvı kılcal boru içerisinde yükselir. Kılcal boru üzerindeki ölçekten sıvının yükseldiği noktaya bakılarak, sıcaklık okunur. Termometrenin aşırı ısınması durumunda içerideki basınç artışı nedeniyle termometrenin kırılmasının önlemek için kılcal borunun üst kısmında bir emniyet hacmi bırakılır. Cam termometrelerin içinde genellikle civa, toluen, etil alkol, kerosen, petrol eteri ve pentan gibi sıvılar kullanılır. Şekil 3.4. Sıvı genleşmeli termometre prensibi 58

59 Basınç termometrelerinde, kapalı bir kap içerisinde bulunan akışkan, sıcaklığın artması ile ısıl genleşmenin neden olduğu basıncın ölçülmesi esasına dayanır. Endüstriyel sıcaklık ölçmelerinde, basınç termometreleri, ekonomik ve hassas olmaları nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tür termometrelerin diğer bir avantajı ise ölçme noktası ile okuma noktası arasındaki mesafenin 0,6-60 m arasında olabilmesidir. Kullanılabildiği sıcaklık aralığı -150 °C ile +600 °C arasındadır. Özel önlemler alındığında 100 °C ile 1000 °C arasında da başarıyla kullanılabilmektedir. Gaz genleşmeli ya da sıvı/buhar genleşmeli tipleri de bulunmaktadır. Gaz doldurulmuş basınç termometrelerinde genellikle azot gazı kullanılır. Bu tür termometrelerin çalışma aralığı -150 °C ile +600 °C arasındadır. Sıvı ya da buhar doldurulmuş basınç termometrelerinin çalışma aralıkları -50 °C ile +300 °C arasındadır. Bu tür termometrelerde buhar basıncının sıcaklıkla değişmesi prensibinden yararlanılır. Sıvı doldurulmuş basınç termometrelerinde; akışkan olarak propil alkol, silikon ve benzeri sıvılar kullanılabilmektedir. Bu tür termometrelerde kılcal boru uzunluğu 0,6-10 m arasında değişmektedir. Sıcaklık aralığı ise -150 °C ile +300 °C arasındadır. Şekil 4.5. Basınç termometreleri Bimetal termometrelerde, katı cisimlerin sıcaklıkla doğrusal olarak uzama prensibinden yararlanılır. Endüstride kullanılan bimetal termometreler helisel biçimde sarım yapılarak elde edilir. Helisin bir ucu kılıf içine yerleştirilmiş olup, diğer ucu ibreye bağlanmıştır. Sıcaklık arttıkça genişleyen helisel bir metal, dairesel şekilde hareket yaparak ibreyi döndürür. Bu tip termometreler -50 °C ile +400 °C aralığında ölçme yapabilmektedirler. Şekil 3.6. Bimetal termometre prensibi 59

60 Şekil 3.7. Bimetal termometre
Direnç termometreleri, çoğunlukla metal olan duyar elemanın sıcaklığının elektriksel dirençle değişmesi prensibine dayanarak çalışır. Sıcaklık arttıkça söz konusu duyar elemanın direnci de artar. Bu tür termometreler pratikte -260 °C ile +550 °C arasında kullanılabilir. Ancak özel durumlarda 1000 °C civarındaki sıcaklıkları da ölçebilmektedir. Metal duyar eleman olarak platin, rodyum-demir, nikel, nikeldemir, tungsten veya bakırdan yapılabilir. Bu tür cihazlar basit devre yapılarına, yüksek doğrusallığa, duyarlılığa ve kararlılığa sahiptir. Bu malzemelerin seçimi kullanılacak sıcaklık aralığı, korozyon korunumu, mekanik kararlılık ve maliyet kriterleri dikkate alınarak yapılır. Şekil 3.8. Elektrik direnç termometreleri Termometre ile ölçüm sırasında ortaya çıkabilecek hatalar ile bunların nedenleri aşağıdaki noktalarda değerlendirilebilir: Gaz sıcaklıklarını ölçen termometreler, çevre yüzeylerden gelen ısı ışınımlarından etkilenebilirler. Ölçülen sıcaklık çevre yüzeylerin sıcaklığı ile yaklaşık olarak aynı değerde ise ışınım etkileri ihmal edilebilir. 60

61 Ölçülen sıcaklık ile çevre yüzey sıcaklığı arasında kayda değer bir fark olması durumunda koruyucu bir kılıf ya da aspirasyon tekniği ile ısı ışınımın etkileri en aza indirilmelidir. Aspirasyon tekniği, bir fan yardımıyla hava vb. Bir gaz akışkanın bir yüzey ya da cisim üzerinden yüksek hızla üflenmesi sonucu yüzeyin soğutulmasıdır. Koruyucu kılıf, termometre haznesi ve çevre yüzeyler arasına yerleştirilecek yüksek yansıtıcı özelliğe sahip yüzeyler ile oluşturulabilir. Böylece hazne etrafındaki hava hareketi de engellenmemiş olacaktır. Uygun olmayan bir koruyucu kılıf ölçme hatalarını artırabilir. Aspirasyon tekniğinde ise termometre haznesi üzerinden yüksek hızlı hava ve gaz akımı geçirilerek ışınım hataları azaltılabilir. Termometrenin basınç altında bir kap veya kanal içerisinde bulunması gerekiyorsa, termometre haznesi yerine sıkıca oturtulmalı ve yüksek ısıl iletkenliğe sahip bir madde (yağ, su veya uygunsa civa) ile çevrelenmelidir. Termometre ile ölçmeler, içlerindeki sıvıların uzun ve ince duvarlı bir ampulde yer alması sıcaklık değişimlerinin daha çabuk gözlenebilmesi açısından diğer yöntemlere göre bir üstünlük sağlamaktadır. Kanal veya kabın ampul etrafındaki yüzey, ampule veya ampulden ısı geçişini en az düzeyde tutabilecek şekilde yalıtılmalıdır. Boru ve kanallarda sürekli olarak kalabilecek endüstriyel tip termometreler de vardır. Bunların kırılmalarını önleyecek şekilde metal koruyucularla birlikte yerleştirilmeleri gerekmektedir. Burada dikkat edilmesi gereken nokta koruyucuların yüksek ısı kapasitesi ve iletkenliği nedeniyle ölçüm hatalarına yol açabilmesidir. Termometrenin kendisini çevreleyen akışkanla denge sıcaklığına ulaşması için yeterli zamanın sağlanması, sıcaklık ölçümlerinde ortaya çıkabilecek hataları artmasını da önler. Özellikle sıvılı cam termometreler okunurken; göz, sıvı sütununun en üst noktası ile aynı düzeyde olmalıdır. Termistörler Yarı iletken malzemelerin dirençleri, sıcaklık ile büyük bir değişim göstermektedir. Genellikle sıcaklık artıkça direnç azalmaktadır. Yarı iletken malzemeden yapılmış termistör elemanının bacakları, galvanometreli bir köprü devresine bağlanarak kalibre edilir. Termistör ile sıcaklık ölçme yönteminin özellikleri; kolaylık, hassaslık ve hızlılık olarak verilebilir. Uygun kalibrasyon yapıldığında termistörler ile 0.01 °C hassasiyet ile sıcaklık ölçülmesi yapılabilmektedir. Bu tür cihazlar yarı iletken malzemeden yapılmış olmaları nedeni ile 300 °C sıcaklığın yukarısında kullanılmaları uygun değildir. Yüksek sıcaklıklar için özel önlemler alınmalıdır. Şekil 3.9. Termistör çeşitleri 61

62 Şekil Termistörler Termoelemanlar Farklı malzemeden yapılmış iki iletken telin birer ucu birbirine tutturulduğunda bu ucun sıcaklığına göre serbest uçlar arasında mV mertebesinde bir gerilim meydana gelmektedir. Bu termik gerilimden yararlanılarak sıcaklık ölçümleri yapılmaktadır. Elektriksel sıcaklık ölçümü yöntemlerinden en çok kullanılanı bu tiplerdir. Termoelemanlar kullanılarak -185 °C ile +1820 °C arasında her türlü sıvı, katı ve gaz sıcaklıkları kolayca ölçülebilmektedir. Bir termoeleman devresinin oluşturulabilmesi için bu devrede en az iki uç nokta bulunmalıdır. Referans nokta olarak adlandırılan bu uçta sıcaklık belli ise, diğer uçtaki sıcaklık kullanılan malzemenin termoelektrik özelliklerinden yararlanılarak bulunur. Genellikle birbirinden farklı herhangi iki iletken tel ile bir termoeleman devresi yapılabilmektedir. Pratikte kullanılan termoeleman malzemelerin seçiminde fiyat, sıcaklık aralığı, korozyona dayanım gibi özellikler dikkate alınır. Şekil Termoeleman Şekil Termoeleman devresi 62

63 Şekil 3.14. Kızılötesi pirometresi
Kızılötesi Radyometreler (Pirometreler) Sıcaklığı uzaktan algılayabilen cihazlar olarak tanınan kızılötesi radyasyon radyometreleri ısıl ışınım ile sıcaklık ölçmekte olup, yüzey sıcaklıklarını temas etmeksizin ölçebilmektedirler. Pirometre olarak da adlandırılan bu tür sıcaklık ölçerler, prensip olarak cisimlerden yayılan ısıl ışınım akışı ile orantılı olarak bir çıkış sinyali üretirler. İki tipte imal edilmektedirler. Bunlar, toplam ışınım pirometresi ve optik pirometre olarak adlandırılmaktadırlar. Toplam ışınım pirometresinde sıcaklığı ölçülecek cisimden yayılan ısıl ışınım enerjisinin tamamı, ölçüm cihazı içindeki sıcaklığı ölçülecek cisimden daha soğuk bir yüzey üzerine düşürülür. Cihaz içindeki bu yüzeyin sıcaklığındaki değişim ölçülür. Optik pirometrelerde ise sıcaklığı ölçülecek cisimlerden yayılan ışınımın görünür dalga boyunun değişimi ölçülür. Şekil Optik pirometre Şekil Kızılötesi pirometresi Kızılötesi Işın Kameraları Kızılötesi Işın Kameraları, termografi veya termovizyon olarak da bilinmektedir. Bu tür sıcaklık ölçüm cihazları, pirometrelerde olduğu gibi, sıcaklığı ölçülecek cisimlere temas etmeden bu cisimlerin yüzey sıcaklığını uzaktan ölçebilir. Kızılötesi görüntüleme sistemi, bir kızılötesi kamera ve görüntüleme ünitesinden oluşur. Kızılötesi kamera, sıcaklığı ölçülecek yüzeyi tarayarak yüzey tarafından yayılan ve yansıtılan ısı ışınımını algılar. Görüntüleme ünitesi bir renkli LCD ekrana veya yüzeyin gri (veya renk kodlu) ısıl görüntüsünü gösteren katot ışın tüpüne sahiptir. Katot ışın tüpleri, uçlarında metal elektrot bulunan, içersinde düşük basınçta gaz bulunan ve elektrotlara elektriksel gerilim uygulayarak içerisindeki gazın ışınım yapmasını sağlayan cihazdır. Katot ışın tüpündeki görüntünün fotoğrafına termogram adı verilir. Kızılötesi termografi, binalarda ısı kayıplarının ve kaçakların fazla olduğu bölgelerin görüntülenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. 63

64 Şekil 3.15. Kızılötesi ışın kamerası
Sıcaklık Ölçüm Bantları (Renk Değişimi İle Sıcaklık Ölçümü) Bu tür ölçüm yönteminde çeşitli madeni tuzların belirli sıcaklıklardaki renk değişimlerinden yararlanılır. Bu malzemeyi pazarlayan firmalar bu malzemeleri yapışkan şerit halinde de imal etmektedirler. Sıcaklığı ölçülecek yüzeye uygulanan yapışkan şerit, temas ettiği yüzeyin sıcaklığına bağlı olarak rengini değiştirir. Katalogdan bu renge karşılık gelen değere bakılarak sıcaklık tespit edilir. Bu tür malzemelerin en önemli sakıncası bir kullanımlık olmalarıdır. Avantajları ise ekonomik olmalarıdır. Kullanım alanları olarak; kritik elektronik devreler, elektrik motorları, tesisat boruları, bilyalı veya kaymalı yataklar, uçak motorları, lastikler, fren aksamı, sıcaklığa hassas ilaçlar, biyolojik maddeler, fotoğraf ve X ışını resimleri, yiyecek paketleri ile kimyasal maddeler sayılabilir. Şekil Sıcaklık ölçüm bantları Basınç Ölçümü Basınç, genellikle sıvı veya gaz gibi bir akışkanın birim alana uyguladığı kuvvet olarak tanımlanmaktadır. Vakum, atmosfer basıncından düşük olan basınçlar için kullanılan bir tanımdır. Verilen bir konuma ait gerçek basınca mutlak basınç denir. Basınç ölçen cihazların çoğu atmosfer şartlarında sıfıra kalibre edilir. Dolayısıyla bu tür cihazların göstergesi mutlak basınç ile yerel atmosferik basınç arasındaki farkı göstermektedir. Göstergede okunan bu basınç farkına etkin ya da efektif basınç da denilmektedir. Basınç ölçerlerin çoğu efektif basıncı ölçmek için tasarlanmıştır. Efektif basınç 64

65 BZ 5.26 Petkin = Pmutak − Patm Pvakum = Patm − Pmutlak
ölçümleri, mutlak basıncın tespit edilmesinde de kullanılmaktadır. Atmosferik basınç, deniz seviyesine göre değişimler göstermektedir. Ayrıca hava değişimlerinde de değişiklik göstermektedir. Bu nedenle yapılan efektif basınç ölçümlerinin mutlak basınca dönüştürülmesinde hatalar ortaya çıkabilmektedir. Ölçümler sırasındaki yerel atmosferik basınca göre düzeltmeler yapılarak bu hatalar ortadan kaldırılabilir. Mutlak, etkin ve vakum basınçları arasında aşağıdaki eşitlikler yazılabilmektedir: Petkin = Pmutak − Patm Pvakum = Patm − Pmutlak Basınç ölçümünde çok sayıda basınç birimi kullanılmakla birlikte uluslar arası birim sisteminde basınç birimi olarak N/m2 (Pa) kullanılmaktadır. Basınç ölçümünde çeşitli ölçüm cihazları kullanılmaktadır. Bunlardan yaygın olarak kullanılanları aşağıda açıklanmaktadır. Basınç birimleri arasındaki ilişkinin şu şekilde olduğu hatırlanmalıdır: 1 N/m2 = 1 Pa 1 atm = Pa 1 bar = 105 Pa Bir akışkanın basıncı; Akışkanın bulunduğu yüksekliğe, Akışkanın sahip olduğu hıza, Yoğunluğa, Sıcaklığa bağlıdır. Akışa dik doğrultuda ölçülen basınç statik basınca, akış doğrultusundaki basınç ise toplam basıncı verir. Toplam basınç ile statik basınç arasındaki fark dinamik basıncı verir. Aşağıdaki formülde deniz seviyesinden metre yüksekliğe kadar standart atmosferik basıncı verir. BZ 5.26  P  P 1     0  T Bu eşitlikte; P0 = Deniz seviyesindeki standart atmosferik basınç, Z = Yükseklik (m), T0 = (K) ve B = (K/m) bir sabittir. Manometre Sıvı sütunlu manometreler, yoğunluğu bilinen bir sıvının, bilinen yer çekimine sahip bir ortamdaki dikey yer değişimini belirleyerek basıncı ölçerler. Genel olarak cam veya plastik gibi saydam bir maddeden yapılmış U biçiminde bir tüp şeklindedir. Manometrenin iki koluna farklı P1 ve P2 basınçları uygulanırsa, manometre kollarındaki sıvı yükseklikleri farklı seviyelerde dengede kalır. Bu seviyeler arasındaki toplam fark, basınç farkının da bir göstergesi olur. P1 basıncı atmosfere açık ise, P2 basıncının değeri aşağıdaki eşitlikte verilmiştir: P2 = Patm + ρ g h 65

66 Bu eşitlikte; ρ, borudaki akışkanın yoğunluğu; g, yerçekimi ivmesi; h ise, borudaki sıvı düzeyleri arasındaki farkı göstermektedir. Bağıl yoğunluk (SG); bir maddenin yoğunluğunun, çok bilinen ve referans olarak alınabilen bir maddenin yoğunluğuna oranıdır. Genellikle referans olarak alınan madde sudur ve suyun yoğunluğu 1000 kg/m3’tür. Şekil Manometre şematik gösterimi Sıvı sütunlu basınç ölçme cihazları olarak bilinen manometrelerin çeşitli tipleri vardır. Bunlar; U tipi manometreler, kuyu tipi manometre, eğik manometre, mikro manometre, barometre, çan tipi manometre, dairesel dengeli manometre adıyla piyasada çeşitli amaçlara yönelik olarak bulunmaktadır. Şekil Manometre Bourdon Manometresi Bourdon manometresi, genel olarak elastik elemanlarla basınç ölçümü yapan manometre tipine girmektedir. Bazı elastik malzemelerin basınç altındaki şekil değişimlerinin ölçülmesi ile basınç ölçümleri yapılabilmektedir. Uygulamada statik basınç ölçümünde en çok kullanılan bir cihaz olup, fiyatının ucuz olması da bir avantaj olarak görülmektedir. Piyasada değişik boyutta ve hassasiyette temin edilebilmektedir. Bourdon manometresi eliptik kesitli C şeklindeki bir borudan yapılmış olup borun bir ucu sabit şekilde basınç ölçülecek boruya bağlıdır. Diğer ucu ise boştadır. Boruya basınç uygulandığında elastik bir şekil değişimi ortaya çıkar. Borunun boş ucu yay ve dişli mekanizması ile dönen bir ibreye bağlıdır. Basınç altında boru şekil değiştirirken ibre hareket ederek basıncı gösterir. Elastik elemanlar ile basınç ölçümünde Bourdon manometresinin dışında diyafram, kapsül, körük gibi basınç ölçüm aletleri de kullanılmaktadır. 66

67 Basınç Ölçme Cihazlarının Seçimi ve Kalibrasyonu
Basınç ölçme cihazlarının seçim ve kalibrasyonu ile ilgili bazı notlar aşağıda sıralanmıştır: Uygulamada, çok küçük vakum değerlerinin yanı sıra çok büyük basınç ölçümlerinin yapılacağı noktalarla da karşılaşılmaktadır. Basıncın, çok geniş bir aralıkta değişiyor olması farklı basınç ölçüm cihazlarının geliştirilmesini de sağlamıştır. Cihaz seçiminde ölçülecek basınç aralığı önemli kriterler arasında yer almaktadır. Uygulamada en sık kullanılan statik kalibrasyon cihazı ağırlıklı ölçme test cihazıdır (deadweight tester). Bu tür kalibrasyon cihazları özellikle Bourdon, diyafram, körük gibi elastik basınç ölçme cihazlarının kalibrasyonunda kullanılmaktadır. Bu tür kalibrasyon cihazları 700 bar basınca kadar ve özel önlemler alarak, daha yüksek basınçların kalibrasyonunda da kullanılabilir. Bu tür kalibrasyon cihazlarının hassasiyetine silindir ile piston arasındaki sürtünme ve pistonun alanındaki belirsizlik hatası etki etmektedir. Barometre Basınç ölçmek için kullanılan cihazlardır. En fazla kullanılanı civalı barometrelerdir. Bir ucu kapalı cam boru civa ile doldurulur ve civa ile dolu kabın içerisine ters çevrilir. Borunun kapalı ucunda boşluk oluştuğunda basınç sıfır alınır. Atmosfer basıncı Pa =gh ile hesaplanır. Şekil Barometrik ölçüm Şekil Barometre 67

68 Nem Ölçümü Havadaki su buharı miktarına nem denir. Nem; mutlak nem, bağıl nem ve özgül nem olmak üzere genellikle üç şekilde ifade edilir. Mutlak nem (su buharı kısmi yoğunluğu), 1 m3 hava içindeki su buharının ağırlığı ile ifade edilir (g/m3). Bağıl nem; herhangi bir sıcaklıktaki havanın taşıdığı su buharının, aynı sıcaklıkta taşıyabileceği azami su buharına oranı olarak ifade edilir (%). Özgül nem; hava içerisinde bulunan nem ağırlığının hava ağırlığına oranıdır (g su buharı/g hava). Havadaki nem miktarını ölçebilen birçok ölçüm cihazı vardır. Bu cihazlarda, yaş termometre sıcaklığı, bağıl nem, nem oranı, çiğlenme noktası ve donma noktası gibi farklı nem özelliklerini ölçebilen algılayıcı elemanlar bulunmaktadır. Nem ölçmede iki çeşit metot kullanılır; Psikrometrik ölçümler, Higrometre kullanılarak yapılan ölçümler. Psikrometre Psikrometreler yaş ve kuru termometre sıcaklığının ölçümünü esas alır. Basit bir endüstriyel psikrometrede birbirine benzer bir çift elektrik veya mekanik sıcaklık sensörü vardır. Bunlardan birisi ıslak bir fitil ile nemi tutmaktadır. Yaş ve kuru termometre sıcaklıkları arasındaki farka psikrometrik fark denir ve bu değer bağıl nemin bir ölçüsüdür. Bağıl nem dolaylı olarak belirlenir. Psikrometrelerle bağıl nem (yaş ve kuru termometre sıcaklığı) ölçümü için cihaz üzerinden hava akımının geçmesi gerekir. Ölçüm sırasında, kuru termometrenin yaş termometreden etkilenmemesi için hava akımının kuru termometre tarafından geliyor olması sağlanmalıdır. Psikrometriler havalandırma şekline göre iki kısma ayrılır: Basit psikrometreler (doğal vantilasyonlu tip): Bu tip psikormetrelerde hava akımı psikormetre el ile hareket ettirilerek sağlanır. Suni havalandırmalı psikrometreler: Bu tip psikrometrelerin basit psikrometrelerden farkı, suni havalandırmanın olduğu hacimlerde kullanılmalarıdır. Bu işlemde hassasiyet, suyun saflığına, fitilin temizliğine, havalandırma oranına, radyasyon etkisine, sıcaklık sensörlerinin boyut ve doğruluğuna bağlıdır. Higrometre Higrometre (hygrometer) yani nem ölçer, havanın bağıl nem miktarını doğrudan ölçebilen bir ölçüm cihazıdır. Mekanik Higrometre Birçok organik malzeme boyut olarak nem ile değişmektedir. Bu özellik, çok sayıdaki basit ve etkili nem göstergeleri ve kaydedicilerinde kullanılmaktadır. Bunlar higrometre formu oluşturmak için, hava girişlerine, mekanik bağlantılara veya elektriğe dönüştüren elemanlara bağlanabilirler. 68

69 En çok kullanılan organik malzemeler insan saçı, naylon, sentetik polyester, hayvan derisi, hayvan boynuzu, tahta ve kağıttır. Bunların doğasında olan doğrusal olmayan özellikleri ve tepki vermede gecikme özellikleri higrometrede dikkate alınmalıdır. Bu cihazlar, 0 °C’nin altında, bir değişim prosesini izlemede genellikle yetersiz kaldığından, güvenilir sayılmazlar. Aşırı nem değerlerinde, cihazın tepki süresi önemli ölçüde etkilenir. Böyle cihazları, başlangıçta ve sonrasında sürekli olarak kalibre etmek gerekir. Buna rağmen, bu cihazlar, bağıl nem değerini doğrudan okuyabilecek şekilde ayarlandığından kullanışlıdırlar, diğer modellere göre daha basit ve daha ucuzdurlar. Şekil Mekanik higrometre (saçlı) işleyişi Şekil Higrograf Şekil Termohigrograf 69

70 Şekil Higrograf Elektrikli Empedans Higrometreler Birçok madde bağıl nem değişimi ile nemi emer ya da salar ve bu değişim, bir elektriksel direnç gösterir. Aşağıdaki örnekler bu tip higrometrelerdir. Polimer filmli elektronik higrometrelerdeki sensör, higroskopik (hygroscpoic) organik polimer katmana sahiptir. Bu katman, su geçirgen tabaka üzerine ince ya da kalın film, işleme teknolojisi ile oluşturulmuştur. Hem kapasitör hem de elektrik direnç sensörü mevcuttur. Elektrik direnci gösteren cihazlar iyonik veya elektronik iletim özelliği ile donatılmışlardır. Bu higrometrelerde, sıcaklık doğrulaması yapan ve sinyal sağlayan entegre devreler vardır. Bu sensör teknolojisinin en büyük avantajı, küçük boyutlu, ucuz ve %64’lük bağıl nem değişiminde 1 ile 120 sn arasında değişen hızla cevap vermeleridir. İyon değişimli reçineli elektrik higrometre, yüksek bağıl moleküler kütleye sahip bir polimerden ve ters bağlantılı pozitif ya da negatif yüklemeli polar gruplardan oluşur. Sabit polar gruplara elektrostatik kuvvetlerle tutulan ters yüklenen iyonlar, bu polar gruplarla birleşir. Suyun ya da su buharının oluşumu ile elektrostatik olarak duran iyonlar harekete geçerler. Böylece bir voltaj akımı reçine boyunca uygulandığında, iyonlar elektrolitik iletkenlik sağlarlar. Pope pili, iyon değişim elemanına bir örnektir. Bu, geniş aralıklı sensör olup %15 ile %95 bağıl nem algılayabilmektedir. Böylece birçok elemanın yerine sadece bir sensör kullanılabilir. Ancak Pope pili, %100 bağıl nemde 1000 ohm dan, %10 bağıl nemde birkaç megaohma kadar doğrusal olmayan bir karakter gösterir. Dunmore higrometreler, tüp şeklinde ya da düz bir tabaka üzerinde çift elektrodu olan bir sensörden faydalanır. Bu cihaz, lityum-klorid gibi bir tuz içeren bağlayıcıda, bobinler arasında elektriksel iletkenliği sağlayan film ile kaplanmıştır. Sensörün direnci ile nem arasındaki ilişki genellikle üretici firma tarafından sağlanan grafiklerde verilmektedir. Sensör çok hassas olduğundan, grafikler, her biri verilen sıcaklığa göre ve ara değerleri interpolasyon ile bulunan bir eğri serilerinden oluşmaktadır. Birçok Dunmore direnç elemanı normal ölçüm aralığını ölçebilecek şekilde donatılmıştır. Ancak, direnç devresi, zaman ve bileşimin yanında, nem ve sıcaklık sınır değerleri ile de değişebilmektedir. Bu nedenle, cihaz düzenli olarak kalibre edilmelidir. 70

71 Şekil 3.25. Elektrikli termohigrometre
Empedans tabanlı gözenekli seramik elektronik higrometreler: Oksitlerin adsorbsiyon kabiliyetleri kullanılarak, adsorbe edilen su ile bağıl nem ilişkilendirilir. Neme duyarlı seramik oksit cihazlar iyonik veya elektronik ölçüm tekniklerini kullanırlar. İyonik iletim, su moleküllerinin çözünümüyle, yüzeyde hidroksillerin oluşumu ile meydana gelir. Çözünme, cihazın empedansını düşüren ve suyun bileşimini arttıran protonların yer değiştirmesine neden olur. Seramik oksid, doğrusallaştırmak ve sinyal sağlamak için cihazı bir empedansa bağlayan gözenekli metal elektrodlar arasında yer almaktadır. Bu sensörler mükemmel duyarlılığa sahiptirler, kirlenmeye ve yüksek sıcaklığa (400 °F’e kadar) dayanıklıdırlar ve sensörde her hangi bir düşme olmaksızın tamamen ıslak olabilirler. Sıcaklık karşılandığında ±%1 bağıl neme kadar hassasiyete sahiptirler. Fiyatları yüksek değildir. Aluminyumoksit kapasitif sensör, bir gözenekli oksit tabakası oluşturan bir proses ile anodize edilmiş (eloksallı) aluminyum çubuktan oluşur. Bu yapı çok ince tabakalı altın ile kaplanmıştır. Alüminyum gövde ve altın tabaka, Alüminyumoksit kapasitörü olarak bilinen iki elektrotu oluşturur. Su buharı hızlıca altın tabaka boyunca akar ve atmosferik ortamda bulunan sensördeki suyun buhar basıncına göre kutup duvarlarını dengeli tutar. Su molekülleri oksit yapı üzerine adsorbe edilir ve iki elektrot arasındaki direnci belirler. Çiğ Noktası Higrometresi Çiğ noktası higrometresi geniş nem ölçüm aralığına sahip, kesin ve güvenilir bir araçtır. Bu özellikler, psikrometre ile karşılaştırıldığında karmaşık ve masraflıdır. Yoğuşma tipi higrometresinde, çiğ ya da donma başlayıncaya kadar, yüzey soğutulmaktadır (termoelektrik, mekanik ya da kimyasal yolla). Yoğuşma yüzeyi, çevredeki gaz ile buharın basınç dengesinde elektronik olarak elde edilir. Yüzeydeki yoğuşma optik, elektrik veya nükleer teknikler ile belirlenir. Şekil Çiğ noktası higrometresi 71

72 Tablo 3. 1. Nem ölçümünde kullanılan cihazlar ve özellikleri (Norton B
Tablo 3.1. Nem ölçümünde kullanılan cihazlar ve özellikleri (Norton B. W., 1998) Hız Ölçümü Hız ölçümü, endüstride çeşitli alanlarda farklı yöntemleri kullanan cihazlarla yapılabilmektedir. Mafsallı kanal anemometreleri, bir muhafaza içerisindeki mil üzerinde bulunan bir kanata sahiptir. Hava cihaz içerisinden geçerken, akış nedeniyle kanat üzerine bir kuvvet uygular. Bir yay ve manyetik sönümleme elemanı, saptırıcıya, hareketinin ters yönünde olacak şekilde kuvvet uygular. Hızın anlık değeri cihazın göstergesi üzerinde görülebilmektedir. Bu cihaz, salon içerisindeki hava hareketlerinin belirlenmesinde emme ve dönüş kanalı yayıcılarındaki ve ızgaralardaki hava hızlarının belirlenmesiyle laboratuar davlumbaz hızlarının ölçülmesinde kullanılır. Şekil Anemometre 72

73 Türbin Tipi Anemometre
Türbin tipi anemometreler, hava hareketi ile kolayca dönebilen hafif bir türbin ile türbinin dönme hareketini ve belirli bir zaman süresi içinde türbinden geçen havanın kat ettiği yolu gösteren kadrana ileten dişli mekanizmalarından oluşur. Bu tip anemometreler farklı boyutlarda yapılabilmektedirler. En çok kullanılanları; 75, 100, 150 mm çapında olanlardır. Özellikle düşük hızlarda cihazdaki sürtünmelerin etkisi önem kazanmaktadır. Sürtünmeler nedeniyle ortaya çıkan yavaşlamaya engel olmak üzere dönme hızını artıran bir dişli mekanizması bulunmaktadır. Bu nedenle yapılan düzeltmeler, düşük hız değerlerinde ekleme, yüksek hız değerlerinde çıkarma şeklindedir. Orta hız değerlerinde ise gerek duyulan düzeltme en alt seviyededir. Şekil Türbin tipi anemometre Isıl (Sıcak Tel) Anemometreler Isıl ya da sıcak tel anemometresi, duyar eleman olarak bir probun ucuna yerleştirilmiş ısıtılmış dirençli sıcaklık cihazı, termoeleman veya termistör içerir. Bu tür hız ölçerler akış alanındaki bir noktada hava hızının kolay ve doğrudan belirlenmesi amacıyla tasarlanmıştır. Bu akı alanı içerisine yerleştirilmiş olan probun elektriksel olarak ısıtılan duyar elemanı, çevresinden geçen akışkanın hızı ile orantılı olarak soğur. Şekil Sıcak tel anemometresi Duyar eleman ve elektronik devreden oluşan bir ısıl anemometre, duyar elemandan gelen sinyali değerlendirerek akış hızını doğrudan analog veya sayısal olarak gösterebilir. Isıl 73

74 anemometrelerin başlıca üstünlükleri; dinamik çalışma aralıklarının büyük olması ve çok küçük hızları ölçebilmeleridir. Aynı ölçme cihazı ile 0,1 m/s’den 50 m/s değerine kadar olan hava hızları ölçülebilmektedir. Duyar elemanın kirlenmesi durumunda cihazın kalibrasyonunun değişmesine yol açacağından temiz tutulması gerekmektedir. Isıl anemometreler; ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Debi Ölçümü Debi, birim zamanda birim kesitten geçen akışkan miktarıdır. Akışkanların kanal içinde akarken debilerinin belirlenmesi enerji hesaplarında önemli yer tutmaktadır. Debi ölçümünde uygulama yerine istenilen özelliğe ve fiyatına bağlı olarak çok çeşitli ölçüm araçları kullanılmaktadır. Çeşitli ölçme yöntemlerinin farklı üstünlük ve sakıncaları vardır. Örneğin diyaframın değiştirilmesi işlemi lüle ya da ventürinin değiştirilme işlemine göre daha kolaydır. Buna karşın lülenin debi katsayısı diyaframa oranla daha kesin olduğu için bir tercih nedenidir. Şekil Venturi ilkesi Venturimetre, diyafram, savak, lüle ve sukbe kesit daralması ilkesine göre çalışan debi ölçerlerdir. Şekil Sukbeler Şekil Lüleler 74

75 Sıvı ya da gaz türü akışkanların belirli bir ağırlık veya hacimdeki miktarının, bir kapta toplanma süresinin belirlenmesi, en hassas ve basit debi ölçüm yöntemidir. Bu yöntem genellikle diğer debi ölçüm cihazlarının kalibrasyonu için de kullanılmakla birlikte; debinin küçük olduğu, akışın süreksiz olduğu ve yüksek doğrulukta sonuçlara gerek duyulduğu durumlarda da kullanılabilir. Basit olmaları nedeniyle kullanılmakta olan bu sistemler genellikle büyük olup, yavaştırlar. Yer değiştirme sayaçları, içerisinden geçen sıvının veya gazın hacmini zamana bağlı olarak ölçerler. Bu sayaçların genel olarak iki çeşidi bulunmaktadır. Bunlar, körük grubu kullanan konvansiyonel gaz sayaçları ve suyun yer değiştirmesi prensibine dayanan ıslak test sayaçlarıdır. Rotametreler, genellikle yoğunluğu sabit olarak verilmiş akışkan debilerinin ölçülmesinde kullanılırlar. Akış başlayınca hareketli elemana etki eden kaldırma kuvvetleri ile direnç kuvvetleri belirli bir yükseklikte dengeye gelir. Bu denge yüksekliği akışkanın debisini verir. Rotametre, sıvı veya gaz akışkanın debisini doğrudan gösteren cihazlardır. Bu cihaz kesit alanı akış doğrultusunda artarak ölçeklendirilmiş dikey bir tüp ve içerisinde debi ile orantılı olarak farklı yüksekliklerde sabit olarak kalabilen yüzer bir elemandan oluşur. Yüzer elemanın durumunu, akışkanın kaldırma kuvveti ve aşağıdan yukarı yönelmiş olan akışın oluşturduğu direnç kuvveti belirler. Şekil Rotametre işleyişi Şekil Rotametre 75

76 Rotametrelerin avantajı; kesinliğin yüksek oluşu, dayanıklılığı ve kullanım kolaylığıdır. Özellikle küçük çaplı borulardaki sıvı ve gaz akışının debi ölçümlerinde kullanılmaktadır. Thomas sayacı, yüksek gaz debilerinin küçük bir basınç kaybı yaratılarak ölçülmesini sağlar. Bu tür debi ölçerler genel olarak laboratuvarlarda kullanılır. Debisi ölçülmek istenen gaz, elektrikli bir ısıtıcıda ısıtılır. Gazdaki sıcaklık artışı iki direnç termometresi ile ölçülür. Geçen ısı miktarı ve sıcaklık artışı kullanılarak kütlesel debi bulunur. Şekil Thomas sayacı Türbin tipi debi ölçerler, magnetik olmayan bir gövdenin içersinde paslanmaz çelikten yapılmış dönebilen bir türbin rotoruyla hacimsel debiyi ölçen bir cihazdır. Akış, türbin rotorunun kanatları üzerinde bir kuvvet uygulamaktadır. Uygulanan bu kuvvet; kanatların dönmesine ve akışkanın doğrusal hızının, açısal hıza dönmesini sağlar. Türbin tipi debi ölçerler, türbinin dönme hızının ortalama akışkan hızı ile ve buna bağlı olarak da akışkanın hacimsel debisiyle orantılı olması prensibine dayanmaktadır. Şekil Türbin tipi debi ölçer Kapalı kanallarda, kanalda kesit daralması oluşturarak, akışta meydana gelen basınç farkının ölçülmesi yoluyla akışkanın kütlesel veya hacimsel debisinin bulunması prensibine dayanan üç debi ölçer bulunmaktadır. Bunlar; ventürimetre, lüle ve diyaframdır. Kesit daralması prensibine dayanan bu üç tip debi ölçerin birbirine göre üstünlük ve sakıncaları vardır. Ventürimetrelerin ölçme hassasiyeti çok yüksektir. Diğer debi ölçerlerden farklı olarak cihazda oluşan basınç kaybı büyük oranda yeniden geri kazanılabilir. Ventürimetrelerde dar kesitin çapı bozulmaz ve cihaz tortu tutmaz. Lülelerde, ventürimetredeki kadar olmasa bile basınç kaybı belli bir oranda geri kazanılabilir. Boyları ventürimetreler kadar uzun değildir. Erozyona dayanıklı olup tortu tutmazlar. Lülelerin imalatı diyaframdan daha zor ve pahalıdır. Ancak ventürimetreden daha ucuz ve kolaydır. 76

77 Diyaframların imalatı çok basit ve ucuzdur
Diyaframların imalatı çok basit ve ucuzdur. Az yer kaplamaları nedeniyle boru tesisatı üzerinde her yere monte edilebilirler. Takılıp sökülmeleri de kolaydır. Büyük kapasiteler için uygun değildirler. Mukavemetleri fazla olmadığından zamanla akıştaki darbelerden dolayı şekillerinde bozulma ortaya çıkabilir. Kirli akışkanların (çok kirli tanecikli sıvıların veya çok nemli ve tozlu gazların) debilerinin ölçülmesinde standart diyaframlar kullanılması durumunda diyaframın iki tarafında tanecik ve toz birikmesi hatalı ölçümlere neden olabilmektedir. Kirli akışkanların debi ölçümünde yarık tipi diyaframların kullanılması önerilmektedir. Elektrik Devrelerinde Ölçüm Elektrik devrelerinin ölçümünde pek çok cihaz kullanılmaktadır. Bunlardan bazıları aşağıda kısaca açıklanmıştır. Ampermetreler, akım ölçen düşük dirençli cihazlardır. Ölçülen devreye seri olarak bağlanırlar. İdeal olarak kısa devre görünümüne sahip olmalarına karşın, uygulamada tüm ampermetreler ölçülen büyüklüğü etkileyen ve dolayısıyla da sıfıra eşit olmayan bir giriş empedansına sahiptir. Ampermetreler, çeşitli ölçüm aralıklarına sahiptirler. Bilinmeyen akım değerlerini ölçerken en yüksek aralık ile başlamak ve sonra hassas okuma için aralığı uygun değere düşürmek izlenmesi gereken iyi bir yoldur. Aralık değiştirme anahtarına sahip ampermetreler, aralık değiştirme sırasında ölçümün devam etmesi özelliğine sahiptir. Şekil Ampermetre Şekil Ampermetre, endüstriyel Ampermetrelerin devreye seri bağlanmasının çeşitli nedenleri vardır. En temel sebep, ampermetrelerin iç dirençlerinin oldukça küçük olmasıdır. İç direnci küçük olan ampermetre, devreye paralel bağlanması halinde istenilen ölçümü yapmaya olanak sağlamayacaktır. Burada dikkat edilmesi gereken, gerilimin küçük bir dirençli devre elemanı üzerinden geçirilmesinin büyük bir akım doğuracak olmasıdır. Bu durum ampermetrenin hasar görerek çalışamaz

78 duruma gelmesiyle de sonuçlanacaktır
duruma gelmesiyle de sonuçlanacaktır. Bu nedenle, ampermetreler devreye hiçbir zaman paralel bağlanmazlar. Ampermetreler ile ölçüm yapılırken, ölçüm sonuçlarının doğruluğunu artırmak için dikkat edilmesi gereken diğer bir nokta ise ampermetrenin ölçebileceği akım aralığıdır. Ampermetreler ölçebildikleri akım büyüklüklerine göre; miliampermetre, mikroampermetre, kiloampermetre gibi sınıflandırılırlar. Devrede ampermetre üzerinden geçebilecek muhtemel akımın büyüklüğü gö önüne alınarak uygun bir ampermetre seçilmesi, hem ampermetrenin kullanım ömrünü kısaltmamış olur hem de ölçüm sonuçlarındaki hata payını azaltmış olur. Voltmetre, devredeki gerilimi ölçmeye yarayan ve paralel olarak bağlanması gereken yüksek dirençli bir cihazdır. Gerilim, doğrudan kendi fiziksel büyüklüğü ile değil devre üzerinde meydana getirdiği değişikliklik ve etkilere dayalı yöntemlerle ölçülür. Voltremetrenin devreye paralel bağlanmasının nedeni, uçlar arasındaki gerilimin voltmetreye etmesinin gerekmesidir. Volmetrelerin iç direnci oldukça büyüktür.. Bu durumda devreye seri bağlanan bir voltmetre üzerinden oldukça küçük bir akım geçer ki, bu da ölçümün hatalı olması demektir. Seri bağlı ve paralel bağlı voltmetrelerin arasındaki fark da burada ortaya çıkmaktadır. Paralel bağlı bir voltmetrede üzerinden geçen akımı sadece kendiiç direnci oluştururken, seri bağlı bir voltmetrede akımı hem voltmetrenin iç direnci hem de üzerinden geçen elektriksel yük doğurur. Bu da seri bağlı voltmetrede meydana gelen akımın, pralel bağlı voltmeredeki akıma göre daha küçük olması demektir. Şekil Voltmetre Şekil Voltmetre, endüstriyel

79 Wattmetre, alternatif akım devresinin aktif gücünü ölçen cihazdır
Wattmetre, alternatif akım devresinin aktif gücünü ölçen cihazdır. Bu aktif güç, gerilim ile aynı fazda olan akımın değeri ile gerilimin çarpımına eşittir. Wattmetrelerde biri akımı diğer ise gerilimi ölçen iki bobin bulunmaktadır. Akım bobini devreye seri, gerilim bobini ise paralel bağlanmaktadır. Fakat wattmetrelerin devreye bağlanma tipi farklılıklar gösterebilir. Birinci yöntemde akım bobini önce ve gerilim bobini sonra bağlanır. Bu bağlantı tipinde toplam güç, yükte harcanan güç ile akım bobininde harcanan gücün toplamıdır. İkinci yöntemde ise gerilim bobini önce, akım bobini daha sonra bağlanır. Burada ise toplam güç, akım bobininde harcanan güç ile yükte harcanan gücün toplamına eşittir. Şekil Wattmetre Şekil Avometre Üzerinden yüksek akımların geçtiği devrelerde akım bobinin önce bağlanması, gerilimin yüksek olduğu devrelerde ise gerilim bobinin önce bağlanması önerilmektedir. Güç faktörü ölçen cihazlar, aktif gücün görünür güce oranını ölçer. Görünür güç, gerilim ile akımın çarpımıdır.

80 Şekil 3.44. Frekansmetreler
Dalgametre veya frekansmetre adı ile bilinen cihazlar, frekans ölçümü için kullanılır. Dalgametrelerin skalaları dalga boyuna göre kalibre edilirken, frekansmetreler ise frekansa göre kalibre edilirler. Dalgametrelerin yapısı; değişken kondensatörle akortlu rezonans devresi, R. F. Yükseltici ve bir skaladan oluşur. Doğru ölçüm yapabilmesi için bir dalgametre aşağıdaki özellikleri taşımalıdır: Geniş bir frekans bandını kapsamalıdır, Sıcaklık değişimlerinden minimum etkilenmelidir, Kullanımı kolay ve sağlam olmalıdır, Kullanım ömrü uzun olmalıdır, İçerisine yerleştirilmiş bir termometre ile sıcaklık değişimlerine bağlı olarak ölçüm değerini düzeltebilmelidir. Şekil Frekansmetre Şekil Frekansmetreler Baca Gazı Analizi Fosil yakıtların yanmasıyla, genellikle CO2, H2O ve az miktarda CO, NOx, SOx ile birlikte H2 ve yanmamış hidrokarbonlar açığa çıkar. Yanmanın karakterini belirlemek ve verimi hesaplamak için genellikle CO2 (O2) ve CO ölçümü yapılır. Laboratuarlarda CO ve CO2 ölçümlerinde en çok kullanılan araçlar dağılım göstermeyen kızılötesi analizörlerdir. Laboratuarlarda genellikle oksijen, paramanyetik özellikleri temel alan bir cihazla ölçülmektedir. Paramanyetik araçların genel olarak kullanılmalarının nedeni çok yüksek doğrulukları ve oksijen ölçümüne özgün yapılabilmeleridir. Laboratuar dışı ölçümler ve yakma sistemlerinin ayarlamaları için taşınabilir test cihazları yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu cihazlar O2 ve CO ölçümlerini elektrokimyasal hücreler ile yaparlar. CO2 ve sıcaklık değerleri, ölçüm cihazında yer alan bir işlemci aracılığı ile ısıl verimin hesaplanmasında kullanılır.

81 Şekil 3.45. Baca gazı analiz cihazı
Isı Pay Ölçerler ve Isı Sayaçları Gelecekte ülkemizde de yaygın olarak kullanım alanına girecek pay ölçerlerin enerji tasarrufuna büyük bir etkisi bulunmaktadır. Yürürlüğe giren Enerji Verimliliği Yasası ile de pay ölçerlerin kullanımı daha da yaygınlaşacaktır. Merkezi ısıtma sistemlerinde tüketilen yakıt miktarı dairelere bölündüğünden enerji tasarrufuna dikkat edilmemekte, toplamda daha fazla yatırımla ve çoğu zaman düşük verimlilikte çalışan bireysel ısıtma sistemlerine geçilmektedir. Pay ölçerlerin kullanılmasıyla merkezi ısıtma sistemlerinde de kullanıcılar, kullandıkları enerji kadar para ödeyeceklerdir. Pay ölçerlerin kullanılmasıyla % civarında yakıt tasarrufu sağlanabildiği kaydedilmektedir. Buharlaşmalı pay ölçer ve elektronik pay ölçer olmak üzere çeşitli tipleri bulunmaktadır. Isı miktarının ölçülmesini sağlayan ısı sayaçları ise devreden geçen su miktarı ile gidiş ve dönüş sıcaklıklarının ölçülmesi prensibine dayanır. Ölçülen debi ve sıcaklıklardan kullanılan ısı enerjisi miktarı hesaplanır. Isı sayaçları, borudan geçen sıcak su tarafından taşınan enerjiyi doğrudan gösterecek şekilde hazırlanmışlardır. Mekanik ve elektronik olmak üzere iki çeşidi bulunmaktadır. Mekanik ısı sayaçları, sağlam ve güvenilir doğruluktadırlar. Bu tür sayaçlar bölgesel ısıtma şebekesi üzerindeki tüketicilerin bireysel enerji kullanımlarının ölçümlerinde kullanılacak ideal bir cihazdır. Elektronik ısı sayaçları ise mekanik olanlara göre daha hassas sonuçlar verir. Bu tür sayaçlar ısıtma veya soğutma sistemlerinin hassas olarak kontrol edilmesi gereken büyük sanayi tesislerinde kullanılmaktadır. Şekil Pay ölçer

82 Şekil 3.47. Pay ölçer bağlantısı
Şekil Isı sayacı Ölçme Cihazlarının Bakımı Ölçüm işleminde kullanılan cihazlar, gerek mekanik olsun gerekse elektronik olsun sürekli olarak bakıma ihtiyaç duymaktadırlar. Kullanıcılar güvenilir ölçüm yapabilmek için cihazların sürekli bakım ve kontrolüne önem vermelidirler. Genellikle cihaz üreticileri, cihazlarının temel bakımına ait bilgileri broşürlerinde vermektedirler. Burada verilen bakım talimatlarına uymaya özen gösterilmelidir. Temel bakım işlemleri; taşınabilir elektronik cihazların pillerinin değiştirilmesi, kimyasal gaz analiz cihazlarının şarjlarının yenilenmesi ile termoçift probları ve pitot tüpleri gibi hissedici elemanların temizlenmesi çalışmalarını kapsar. Bu tür çalışmalar, kullanılacak malzeme ya da harcanacak iş gücü açısından düşük maliyetli olmasına karşın çoğu zaman bu konuda yapılan ihmaller istenmeyen sonuçlar ortaya çıkarabilmektedir. Bu tür bakımların yapılmaması; cihazın yanlış ölçümler yaparak sonuçları itibariyle yanıltıcı kararlar alınmasına neden olabildiği gibi, eksik bakım nedeniyle ortaya çıkabilecek sorunlar daha büyük yatırıma ya da cihazın elden çıkmasına bile neden olabilir. Bunların dışında bazı cihazlar yapımcı ya da yetkili servisin periyodik bakımlarına ihtiyaç gösterir. Bu bakımların da zamanında ve eksiksiz yapılması önemlidir. Cihazların periyodik olarak kalibrasyonu da bu kapsamda değerlendirilebilecek önemli bir konudur. Kalibrasyon ve bakımın zamanında yapılmamasından kaynaklanan zarar, bakım ve kalibrasyon için harcanacak giderlerden kat kat fazla olabilir. Sonuç olarak kullanılan diğer cihazlar gibi ölçüm cihazları da periyodik olarak bakım prosedüründen geçirilmeli, temiz, titiz ve dikkatli kullanılmalıdır. Veri Kayıtlarının Tutulması Enerji ile ilgi ölçüm kayıtlarının tutulması ve kaydedilmesi işletmenin enerji harcamalarını sürekli olarak görebilmesi açısından çok yararlıdır. Ayrıca farklı zaman dilimlerinde ve farklı şartlarda karşılaştırmalar yapabilmesi açısından çok önemlidir. Kayıt ve veri toplama işlemleri artık yazılım ve bilgisayar teknolojisinin gelişmesiyle daha kolay ve uzun süreli olarak

83 yapılabilmektedir. Böylelikle bu kayıtlar elektronik ortamda saklanabilmektedir. Otomasyon teknolojisindeki gelişmeler statik verilerin yanı sıra dinamik veriler için de toplama ve değerlendirme olanağı ortaya çıkarmıştır. Hemen hemen her bir transdüser ve duyar eleman bilgisayara bağlanabilmeyi sağlayan bir ara elemana sahiptir. Transdüser; doğrusallaştırma, kayma düzeltmesi, kendinden ayar vb. özellikleri içeren bir sistemin parçasıdır. Bilgisayar teknolojisindeki gelişmelerden sonra artık kişisel bilgisayarlar veri kayıtlarının her alanına girmiştir. Bu anlamda ayrıntılı grafikler, kontrol ve analizler kolayca yapılabilmektedir. Uzun süreli testlerde veriler belirli zaman aralıkları ile periyodik olarak toplanır ve sayısal olarak kaydedilir. Çok amaçlı veya verilen bir duyar eleman için özel olarak tasarlanmış çizelge kayıt biçimleri bulunmaktadır. Çizelge kayıtları görsel bir belirleme ile verilerin yazıcıdan kağıda aktarılmasını da sağlarlar. Sayısal bir veri toplama sistemi, bir ya da birkaç analog-sayısal dönüştürücü ile birden fazla noktadan ve kanaldan verini toplanmasını sağlayan çoklayıcı türü ara birimlere sahiptir. Bu ara birimler, transdüserin uyarımını, kalibrasyonu ve birim dönüşümlerini de sağlayabilir. Sayısal veriler bir veya birkaç standart sayısal iletim formatı şeklinde düzenlenmektedir. Veri toplama ve değerlendirme sistemlerinin pek çoğu, veriyi hızlı bir biçimde toplayacak, daha sonra kaydedilmek ve işlenmek üzere depolayacak şekilde tasarlanmışlardır. Giriş sinyalleri sayısal hale getirildikten sonra, sinyali bozabilen gürültü gibi etkilenmelerden uzak noktalara iletilebilmektedirler. Taşıma ölçümleri; üç temel uygulama olan verinin toplanmasını, otomatik sınır testini ve bilgisayar kontrol işlemini büyük ölçüde basitleştirir. Veri toplamada söz konusu veriler zamana bağlı olarak biriktirilmektedir. Bu alandaki bazı uygulamalar şunlardır; kalite kontrolündeki ömür testleri, kalite güvencesindeki sıcaklık testleri ve servis aralıklarının test edilmesi gibidir. Kontrol elemanı çıkışları sürekli olarak görüntüleyebilmektedir. Veriler, ekrana yansıtılabilir, ayrıca daha sonraki kullanımlar için manyetik bir bant veya diske kaydedilebilir. Çizelge kayıt cihazları, analog veya sayısal olan elektriksel sinyalleri, genellikle kağıt üzerine kaydeder. Mekanik uçlar mürekkep, sıcak tel, basınç veya elektriksel hassasiyete sahip kağıtlar üzerine sürekli iz bırakarak kayıt olanağı sağlar. Bant kayıt cihazları ise; manyetik bir madde ile kaplanmış bir banda kayıt yapar ve bunu okur. Bantlar, uzun süreli kayıt ve çok kanallı bilgi kaydı olanağı veren açık makara tipinde veya portatif kompakt kasetler içerisinde olabilir. Belirli sayıdaki bilgi kanalları, banda yan yana kaydedilebilirler. Bazen dönel depolama kayıt cihazı veya dönel sayısal ses bantları olarak da adlandırılan bant kayıt cihazları manyetik bant kaydedici alanındaki son uygulamalar arsında yer almaktadır.

84 ENERJİ KAYNAKLARI Enerji Kavramı Enerji, en geniş anlamda iş yapabilme yeteneği demektir. Türkçede erke olarak da bilinen enerji kelimesinin kökeni, eski Yunan dilindeki energos (hareketli, işleyen) kelimesinden türemiş “hareketlilik, iş yapma” anlamına gelen energeia kelimesidir. Enerji; ısıl, mekanik, kinetik, potansiyel, elektrik, manyetik, kimyasal, nükleer gibi değişik biçimlerde yer alabilir (İsa ve Onat, ). Enerjilerin orijini güneş enerjisi olup, özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarının çoğu enerjisini güneşten doğrudan veya dolaylı olarak almakta ve dolayısıyla bu kaynaklar sürekli olarak yenilendiklerinden tükenmezler. Kömür, gaz, petrol gibi fosil yakıtlar ve nükleer enerji gibi kaynaklar tükenir ve yenilenemez enerji kaynağı olarak tanımlanırlar. Enerji kaynakları, ateşten başlayarak, insanlar tarafından tarih boyunca kullanılagelmiştir. Enerji kaynaklarındaki gelişmeler teknolojik araştırmalara dayanır. Bu bakımdan enerji kaynakları ile ilgili çalışmalar genellikle iki konu üzerinde yoğunlaşmıştır: Makinaları gittikçe daha güçlü yapmak suretiyle verimlerini yükseltmek, özgül ağırlıklarını azaltmak ve maliyetlerini düşürmek. Makinaların çalışmasını gittikçe daha düzgün ve verilen bir programa göre otomatik olarak ayarlamayı sağlamak suretiyle insan gücünden mümkün olduğu kadar tasarruf sağlamak ve insanın yapamayacağı işleri gördürmek. Son yılların önemli kavramlarından biri olması dolayısıyla enerji verimliliğinin birçok kurum ve kuruluş tarafından tanımı yapılmaktadır. Bu tanımlardan bazıları şöyledir (İsa ve Onat, 2012): Enerji verimliliği; enerji girdisinin üretim içindeki payının azaltılması, aynı üretimin daha az enerji tüketilerek gerçekleştirilmesidir (ABD Enerji Bakanlığı). Bir başka tanımda ise enerji verimliliği, tüketilen enerji miktarının, üretimdeki miktar ve kaliteyi düşürmeden iktisadi kalkınmayı ve sosyal refahı engellemeden en aza indirilmesi biçiminde ifade edilmiştir (EİE). Enerji Verimliliği Kanunu’nda enerji verimliliği; binalarda yaşam standardında ve hizmet kalitesinde, endüstriyel işletmelerde ise üretim kalitesinde ve miktarında düşüşe yol açmadan enerji tüketiminin azaltılması olarak tanımlanmıştır. Daha geniş anlamıyla enerji verimliliği; gaz, buhar, ısı, hava ve elektrikteki enerji kayıplarını önlemek, çeşitli atıkların geri kazanımı ve değerlendirilmesi veya ileri teknoloji ile üretimi düşürmeden enerji talebinin azaltılması, daha verimli enerji kaynakları, gelişmiş endüstriyel süreçler, enerji geri kazanımları gibi etkinliği artırıcı önlemlerin bütünüdür. Enerji Kaynaklarının Sınıflandırılması Dünyada enerji kaynaklarına olan talep sürekli artmaktadır. Bunun belli başlı nedenleri şunlardır: Dünya nüfusunun artması Dünya ticaret hacminin büyümesi Teknolojik gelişmeler

85 Üretim ve tüketim artışı
Enerji kaynaklarını çeşitli unsurlara göre sınıflandırmak mümkündür. Enerji veya enerji maddelerinin sağlandığı kaynaklar, kullanım yeri ve amaçlarına göre bazı unsurlar göz önüne alınarak gruplara ayrılmaktadır. Yer altı enerji kaynakları: Yer altı enerji kaynakları fosil yakıtlardır. Fosil yakıtlar; petrol, doğal gaz ve kömürdür. Bunların dışında yakıt olmayan yer altı kaynakları da vardır; uranyum, toryum, jeotermal kaynaklar. Yerüstü enerji kaynakları: Yerüstü enerji kaynakları doğrudan ulaşılabilen kaynaklardır; odun, hayvan ve bitki artıkları. Enerji kaynakları kullanılışlarına ve dönüştürülebilirliklerine göre Şekil 3.1’deki gibi sınıflandırılabilir. Şekil 4.1. Enerji kaynaklarının kullanılışlarına ve dönüştürülebilirliklerine göre sınıflandırılması Yenilenemez Enerji Kaynakları Fosil Kökenli Enerji Kaynakları Kömür, petrol, doğal gaz ve propan gibi geleneksel enerji kaynakları, yerin altında kalan bitkilerin ve canlıların bataklık alanlarda birikmesi sonucu oluşan tabakaların, değişime uğraması ile meydana gelen fosil yakıtlardır. Fosil yakıtlar, geleneksel enerji kaynakları kapsamında incelenmekte olup, bunların her birisi için belirli ömür süreleri biçilmiştir. Bu yakıtlar petrol, doğal gaz ve kömür olup; katı, sıvı ve gaz yakıt başlıkları altında incelenmiştir.

86 λ = Gerçek yanma havası miktarı
Yenilenemeyen bir diğer enerji kaynağı da nükleer füzyon adı verilen bir işlemle enerji açığa çıkaran uranyum elementidir. Katı bir madde olan uranyum cevheri zenginleştirilerek nükleer enerji tesislerinde kullanılan bir yakıta dönüştürülür. Uranyum bir fosil yakıt değildir, ancak yenilenemeyen bir yakıttır. Sürekli artış gösteren dünya enerji talebinin bir sonucu olarak fosil yakıt rezervleri hızla azalmakta olup özellikle petrol ve doğal gaz rezervleri kritik seviyelere yaklaşmaktadır. Yakıtlar ve Yanma Fiziksel ve kimyasal yapısında bir değişim meydana geldiğinde enerji açığa çıkaran çeşitli maddelerin genel adı yakıt olarak bilinmektedir. Yakıtların en önemli özelliklerinden biri de enerji üretebilmeleri için depolanabilmeleri ve gerektiğinde bir iş üretebilmek için gereken enerji için kullanılabilmeleridir. Yakıtların asıl maddesi hidrokarbonlardır. Yapısında yalnızca karbon ve hidrojen bulunduran kimyasal bileşiklere hidrokarbon adı verilir. Bu hidrokarbonların oksijen ile reaksiyonu sonucunda ısı açığa çıkar. Yanma, bir yakıt ile oksitleyicinin ekzotermik olarak tepkimesi olarak adlandırılmaktadır. ISO (International Organisation for Standardization = Uluslararası Standartlar Örgütü) tarafından yapılan tanımlamaya göre yanma, “genellikle alevlenme ve/veya ışıma ve/veya duman eşliğinde bir maddenin ısı vererek oksijenle reaksiyonu” olarak ifade edilmektedir. Maddenin moleküler yapısında elektronlar düzeyindeki değişikliklere kimyasal reaksiyon adı verilir. Reaksiyona girenlere reaktant, reaksiyondan çıkanlara ise ürün denir. Reaksiyon sonunda enerji açığa çıkan reaksiyonlara ekzotermik reaksiyon adı verilir. Reaksiyon oluşması için çevreden enerji alınası gerekiyorsa bu tür reaksiyonlara ise endotermik reaksiyon adı verilir. Bir reaksiyonda yakıtın tam olarak yakılması için gerekli minimum oksijen (ya da hava) ile yanma olayına stokiometrik yanma ya da teorik yanma denir. Tam yanma için gerekli minimum hava miktarı stokiometrik hava miktarı ya da teorik hava miktarı olarak adlandırılır. Yanma olayında her yakıcı molekül ile her yanıcı molekülün birleşme ihtimali tam değildir. Teorik hava miktarı kullanılmış olsa bile bu durumda tam yanma sağlanamayabilir. Buna eksik yanma denir. Yanma işlemlerinde, eksik yanmaya neden olmamak için teorik hava miktarından daha fazla hava verilir. Verilen bu hava miktarına gerçek hava miktarı denir. Bu durumda hava fazlalık katsayısı (λ), λ = Gerçek yanma havası miktarı Teorik yanma havası miktarı eşitliği ile ifade edilmektedir. Burada; λ = 1 teorik yanma λ < 1 eksik yanma λ > 1 fazla hava ile gerçek yanma şeklinde anlamlandırılır.

87 Yakıtların Isıl Değerleri
Havanın oksijeni ile birleşerek tutuşan ve yanmayı kendi kendine devam ettirerek ısı veren maddelere yakacak veya yakıt denir. Bir yakıtın birim miktarının yandığı zaman verdiği ısı miktarına yakıtın ısıl değeri denilmektedir. Bu değer sıvı ve katı yakıtlar için kJ/kg, gaz yakıtlar için kJ/Nm3 olarak verilmektedir. Yakıtın ısıl değeri alt ve üst ısıl değer olarak iki kavramla anılmaktadır. Üst ısıl değer, yanma ürünlerindeki suyun sıvı halde bulunduğu zamandaki değerini verir. Bu durumda yanma sırasında buhar haline gelen su yoğuşurken bu ısısını geri vererek artı bir ısıl değer ortaya çıkarmaktadır. Alt ısıl değer, yanma sonucu ürünlerinde suyun gaz halinde olduğu zamanki enerjisi söz konusudur. Bu durumda yakıtın alt ısıl değeri üst ısıl değerden daha küçük bir değere sahiptir. Katı Yakıtlar Katı yakıtların doğal olanlarının başlıcaları kömür; oluşum devirlerine göre antrasit, taşkömürü, esmer kömür, linyit kömürü ve turp sırasını izler, odun ve fakir yakacaklardır. Odun, belirli koşullarda yenilenebilir katı yakıt sınıfına girer. Suni katı yakıtlar ise kok, briket ve mangal kömürüdür. Antrasit, doğal katı yakıtların en yüksek ısıl değeri olan kömür türüdür. Isınmadan çok kimyasal reaksiyonlarda indirgeyici olarak kullanılır. Doğada sınırlı miktarda bulunur. Parmak üstünde leke bırakmaz. Kısa mavi renkli bir alevle yanar. Isıl değeri kCal/kg arasında değişir. Türkiye’de Kastamonu ilinde bulunan antrasit, kömürleşme derecesi en yüksek, ısı değeri çok yüksek, jeoloji bakımından en eski kömürdür. En eski ve karbon yönünden en zengin kömürdür. Oluşumu milyon yıl öncesine dayanan antrasit kömürlerin karbon yüzdesi % civarındadır. Elektrik enerjisi üretiminde, lokomotiflerde ve endüstride kullanılır. Kükürt oranı çok yüksek olduğu için ısınma amaçlı kullanılamaz. Taşkömürü (maden kömürü), birinci jeolojik zamanda oluşmuş bazı arazilerdeki organik tortul kayadır. Isıl değeri diğer kömürlerden yüksektir. Taşkömürü yatakları Batı Karadeniz Bölümü’nde özellikle Zonguldak çevresinde ve Ereğli’den Amasra’ya kadar uzanan bir şerit içerisinde yer alır. Ülkemizdeki taşkömürü yatakları düzenli tabakalar halinde olmayıp küçük parçalara ayrılmıştır. Taşkömürünün bulunduğu damarlar bazen çalışılamayacak kadar incelmekte ve kesintiye uğramaktadır. Bu nedenle taşkömürünün çıkarılmasında zorluklar çekilir ve üretim düşüktür. Demir-çelik endüstrisinin ihtiyacını karşılayamadığından dolayı ithal edilir. Linyit, üçüncü jeolojik zamanda oluşmuş ve ısıl değeri taşkömürüne göre daha az olan bir kömür türüdür. Linyit, kahverengi kömür de denilen ve tamamına yakını termik santrallerde yakıt olarak kullanılan kömür sıralamasında en alt sırada yer alan bir kömür çeşididir. Linyitin ısıl değeri düşük, barındırdığı kül ve nem miktarı fazladır. Buna rağmen yerkabuğunda bolca bulunur. Isıl değeri yüksek olan linyitler genellikle konutlarda yakıt olarak kullanılırken düşük kalorili olanları ise termik santrallerde kullanılmaktadır. Türkiye’nin birçok yerinde ve bol miktarda bulunduğu için önemli bir madendir. Linyit yatakları: Afşin ve Elbistan (Kahramanmaraş), Nallıhan (Ankara), Soma (Manisa), Tunçbilek, Seyitömer ve Tavşanlı (Kütahya), Yatağan (Muğla), Kozan (Adana), Mengen (Bolu) ve Çan (Çanakkale).

88 Sıvı Yakıtlar Petrol, doğal haldeki sıvı yakıt olmakla birlikte, suni sıvı yakıtların da kökenidir. Ham petrol veya fosil kömür katranından elde edilen sıvı haldeki yakıt türüdür. Elde ediliş yöntemi ve kullanım yerine bağlı olarak çok farklı ısıl değere sahip olan tipleri vardır. Taş ve esmer kömür katranları, alkol ve petrolden elde edilen fule-oil, mazot, gaz yağı, benzin vb. yakıtlar suni sıvı yakıtlardır. Doğal sıvı yakıtların alt ısıl değeri ortalama kCal/kg’dır. Petrol, üçüncü jeolojik zamanda oluşmuş arazilerde tabakalar içerisinde boşluklarda bulunur. Ancak akıcı olduğu için yer altındaki boşlukları izleyerek zamanla yatak değiştirebilir. Bu yüzden diğer jeolojik zamanlarda oluşmuş bazı arazilerde de petrol bulunabilir. Ülkemizde üçüncü jeolojik zamanda oluşmuş arazi fazladır. Ancak yapılan araştırmalar ülkemizdeki petrolün çok derinlerde olduğunu ortaya koymuştur. Ülkemizde petrol ilk olarak 1940 yılında Raman Dağı’nda bulunmuştur. Ülkemizde üretimin tamamına yakını Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nden karşılanır. Ham petrol, rafinerilere boru hatları ve tankerlerle taşınır. En önemli petrol boru hattı günümüzde yapımı tamamlanan ve faaliyete geçen Bakü-Tiflis-Ceyhan (BTC) boru hattıdır. Bu hat sayesinde Azerbaycan ve Kazakistan petrolü Türkiye üzerinden taşınmakta ve dünya piyasasına ulaştırılmaktadır. Bu taşımacılıktan ülkemiz önemli gelir elde etmektedir. Kerkük-Yumurtalık boru hattı ise Irak’ta yaşanan olumsuzluklar nedeniyle verimli bir şekilde kullanılamamaktadır. Petrol ürünleri, doğrudan petrolün damıtılmasıyla elde edilir. Damıtma (destilasyon); bir sıvıyı saf olarak elde etmek amacıyla kaynama noktasında buharlaştırıp başka bir yerde soğutarak yeniden sıvı haline getirme işlemidir. Rafinerilerde, çeşitli ürün tipleri ortaya çıkartılır. Rafineri; sıvıların damıtma işleminin gerçekleştirildiği tesislerdir. Tüketicinin kullanımına verilecek ürünler çeşitli katkı maddeleri eklenerek kaliteleri daha da iyileştirilir. Sıvılaştırılmış petrol gazı (Liquid Petrolium Gas), adından da anlaşılacağı gibi, sıvı hale getirilmiş propan ve bütan karışımı petrol gazıdır. Normal basınç ve sıcaklık koşullarında gaz halinde olan basıncın arttırılması veya sıcaklığın azaltılması ile sıvı hale dönüştürülen ve bu şekilde muhafaza edilen bir hidrokarbon karışımıdır. Konutlarda ve endüstride kullanılır. Motor yakıtı, motorlarda kullanılabilecek fiziksel (özgül ağırlık, buhar basıncı, viskozite, donma noktası vb.), kimyasal ve yanma özelliklerine (kendi kendine alev alma sıcaklığı vb.) sahip kimyasal bir petrol ürünüdür. Bu kapsam içerisine benzin motorları, dizel motorları ve jet motorlarında kullanılan yakıtlar katılabilir. Suni sıvı yakıtların katı yakıtlara göre üstünlükleri; 1- Isıl değeri, en iyi kömürün ısıl değerinden %35 daha yüksektir Aynı ısı miktarı için gerekli depolama hacmi %50 daha azdır. Ocakların temizlenmesine çok az ihtiyaç duyulur. Depolanmaları sonucu ısıl değerlerinde azalma olmaz. Yakma havası tam olarak ayarlanabildiğinden baca kaybı düşüktür. 6- Yakma işlemi, mevcut yüke göre otomatik olarak ayarlanabilir. 7- Yakma verimi daha yüksektir. 8- Personel sayısı daha azdır. 9- Hizmete hızlı girip çıkarlar ve ısı kayıpları daha az olur.

89 Tablo 4.1. Enerji kaynaklarının ısıl değerleri
Sıvı yakıtların sakıncaları; pahalıdırlar, depolanma sorunları, korozyon ve patlama tehlikesi, yakıcılarının gürültülü çalışması. Gaz Yakıtlar Gaz yakıtlar, yer altından doğrudan doğalgaz olarak elde edilebildiği gibi, fosil kömürlerin destilasyon ürünü olarak elde edilen hava gazı ve rejeneratör gazı veya petrol destilasyon ürünü olan küçük moleküllü hidrokarbon karışım yapısındaki gazlardır. Doğalgaz, yer altındaki boşluklarda petrolün üzerinde oluşan gaz karışımıdır. Çıkarıldıktan sonra boru hatlarıyla veya sıvılaştırılmış bir şekilde gemilerle taşınıp diğer ülkelere ulaştırılabilir. Tüketimi sonrasında çevre kirliliğine yol açmadığı için çok tercih edilen bir yakıttır. Kullanım alanları giderek yaygınlaşmaktadır. Başlıca doğalgaz yataklarımız Trakya- Hamitabat, Mardin ve Siirt’te bulunur. Doğalgaz rezervlerimiz çok yetersiz olduğu için uzun yıllardan beri dışalımla karşılanmaktadır. Gaz yakıtların katı yakıtlara göre üstünlükleri; Taşınmaları kolay ve ucuzdur. Genellikle boru ile taşınırlar. Hava ile iyi karışabildiklerinden hava fazlalık katsayısı oldukça düşüktür. 3- Yakılmaları kolaydır. Yakma cihazları basittir. Yanma hızları yüksek olup, yakma cihazları az yer kaplar. Çıkan gazlardan reküperatörler yardımıyla ısıca yararlanılabilir. 7- Yanma sonucu kül ve cüruf gibi artık bırakmazlar. Tablo 4.1. Enerji kaynaklarının ısıl değerleri

90 Nükleer Enerji İlk kez 1986 yılında Fransız fizikçi Becquerel tarafından keşfedilmiş olan nükleer enerji, ağır radyoaktif atomların, daha küçük atomlara bölünmesi (fisyon – parçalanma - bölünme - bozunma) veya daha ağır atomları oluşturması (füzyon - birleşme – bir araya gelme) sonucu çok büyük bir miktarda açığa çıkan bir enerji türüdür. Güneşteki reaksiyonlar füzyon reaksiyonudur. Uranyum ve toryum gibi nükleer hammaddeleri küçük atomlara bölünerek fisyon reaksiyonu gerçekleştirilir. Fisyon reaksiyonu nükleer reaktörlerde gerçekleştirilir. Reaktörde, fisyon ile elde edilen yüksek miktardaki enerji, kapalı çevrimli bir akışkana (saf su özelliğinde) aktarılır. Bu akışkan çevreye verilmez. Kapalı çevrimdeki bu akışkan açık çevrimdeki bir başka suyu ısıtarak buradaki buharından faydalanılır. Buharın ısısı buhar türbini aracığıyla elektrik enerjisine dönüştürülerek kullanılır. Nükleer reaktörler radyoaktif madde kullanarak fizyon yoluyla ısı oluştururlar. Bu ısı enerjisi bir soğutucu vasıtasıyla çekilerek bazı sistemlerde doğrudan, bazı sistemlerde ise ısı enerjisini başka bir taşıyıcı ortama aktararak türbin sisteminde kinetik enerjiye ve daha sonra da jeneratör sisteminde elektrik enerjisine dönüştürülür. Çok büyük miktarlarda soğutma suyuna ihtiyaç gösteren nükleer santraller deniz kıyılarına ya da debisi bol ve kararlı akarsu kenarlarına kurulurlar. Nükleer enerji, enerji bunalımına cevap verebilecek niteliktedir. Ancak, radyoaktif artıklar önemli bir sorun oluşturmaktadır. Bu artıkların zararsız hale gelmesi için yüzlerce yıl geçmesi gerekmektedir. Diğer taraftan, nükleer santrallerde zaman zaman önemli kazalar meydana gelmekte ve çevreye tehlikeli nitelikte radyoaktif artıklar yaymaktadırlar. Nükleer santrallerden ticari olarak elektrik üretimi 1950’li yıllarda başladı yılı itibarıyla dünyada 31 ülkede ticari olarak işletilmekte olan 439 nükleer reaktörün toplam kapasitesi GWe olup, 2003 yılında nükleer yolla üretilen elektrik milyar kWh’dir. Nükleer güç dünya elektrik talebinin %16’sını karşılamaktadır. Dünyada 56 ülkede de toplam 284 araştırma reaktörü çalışmaktadır. 1974 petrol krizi ile nükleer enerjinin maliyeti petrol fiyatlarının altına inmesiyle nükleer enerji tesislerinde önemli artış olmuştur. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Yenilenebilir enerji kaynakları yeniden üretilebilir ve sınırsız şekilde üretilmeye devam edilebilir. Geleneksel enerji kaynaklarının belli bir sürede tükeneceği göz önüne alınarak yenilenebilir enerji kaynakları üzerindeki çalışmalar gittikçe artmaktadır. Başlıca yenilenebilir enerji kaynakları; güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, jeotermal enerji, biyoenerji, çevre enerjisi, hidroelektrik enerji, dalga ve gel-git enerjisi ve hidrojen enerjisidir. Güneş Enerjisi Güneş enerjisi, kaynağını güneşteki füzyon tepkimelerinden alan temiz bir enerji kaynağıdır. Füzyon tepkimesi; iki atom çekirdeğinin birleşerek daha ağır bir atom çekirdeği oluşturduğu tepkimedir. Dünya atmosferinin dışında güneş ışınımının şiddeti, yaklaşık sabit ve 1370 W/m2 (Watt/m2) değerindedir; ancak yeryüzünde W/m2 değerleri arasında değişim gösterir.

91 Güneş kolektörü, güneş ışınlarının absorbsiyonu yoluyla ısıl enerjiye dönüştürülerek bir akışkana transferi için tasarlanmış bir cihazdır. Kullanılan akışkan, konstrüksiyon ve yönteme bağlı olarak çeşitli tipleri bulunmaktadır. Güneş kollektörünün görevi, güneş ışınımını ikincil bir devreye faydalı ısı enerjisi olarak aktarmaktır. Kollektör içinde bu aktarımı gerçekleştiren bileşen absorberdir. Absorber; ışınım yoluyla alınan enerjinin absorbe edilmesini sağlayan sistem parçasıdır. Absorber yüzeyi, ışınımı absorbe etmesi ve mümkün olan en az ışınımı yansıtması için kaplanmıştır ve üretilen ısıyı borular vasıtasıyla ısı taşıyıcı akışkana aktarır. Hava taşıyıcı kollektörler, ısı taşıyıcı akışkan olarak havayı kullanan güneş kolektörleridir. Sıvı taşıyıcılı kollektörler, ısı taşıyıcı akışkan olarak bir sıvının kullanıldığı güneş kollektörleridir. Güneş ışınımı ile direk temasta bulunan düzlemsel yüzeyli kollektörler, yüksek geçirgenlikte özel bir cama sahiptir. Absorber buna paralel bir levha olarak yerleştirilir. Yüksek sıcaklık dayanımlı yalıtım absorberin altında bulunur ve ısı kaybını büyük oranda azaltır. Kollektör verimi, güneş kollektörünün belirli bir sürede topladığı enerji miktarının aynı süre içinde kollektör yüzeyine düşen güneş enerjisi miktarına oranıdır. Kollektör devresi, kollektör ve absorberi içeren ve ısıyı kollektörden depolama tankına (boyler) veya ısı değiştiriciye aktaran devredir. Tromb duvarı, aynı zamanda ısı depolama duvarı olarak da adlandırılır. Güneş ışınlarının toplanmasını sağlayan ve bir cam katman arkasında bulunan koyu renkli duvarlardır. Tromb duvarlarının kalınlıkları 15 cm’den 60 cm’ye kadar olabilmektedir. Güneş enerjisinden yararlanıldığı sürece hava duvarın altındaki ve üstündeki aralıklardan doğal dolaşımla eve girer. Duvar gece de ısısını eve vermeyi sürdürür. Pasif ısıtma sistemi, güneş enerjisinin ısıtmada kullanılması amacıyla doğrudan binanın mimari tekniğine (binanın güneşe göre konumlandırılması, pencerelerin güneşe göre tasarlanması, tromb duvarı uygulaması gibi) yönelik düzenlemelerdir. Aktif ısıtma sistemleri, kollektörler yardımıyla güneş enerjisinden ısıtma (bina ısıtma, sıcak su sağlanması) ya da elektrik enerjisi elde etme amacıyla kullanılan sistemlerdir. Şekil 4.2. Güneş enerjisi kulesi Şekil 4.3. Güneş santrali

92 Güneş enerjisinin büyük bir kısmı atmosferde geri yansır veya soğrulur ve yeryüzüne on milyarda biri (150 milyar MW) gelir. Işınımın önemli bir kısmı okyanusların buharlaşması, su ve rüzgar dolaşımı, bitkisel ve hayvansal madde üretimi gibi doğal çevrimleri beslemede tüketilir. Yatay yüzeye gelen güneş enerjisi W/m2 arasında değişir. Elverişli bölgelerde yeryüzüne gelen güç 240 W/m2 kadardır. Güneş enerjisi sıcak su elde etmede, ısıtma, kurutma işlemleri ve elektrik üretimi gibi birçok alanda kullanılabilmektedir. Bu amaçla düz veya yoğun toplayıcılarla güneş pillerinden yararlanılmaktadır. Toplayıcıların yüzeyi özel siyah mat boya ile boyanır. Toplayıcılarda %60 dolayında verim elde edilirken, elektrik üretiminde verim oldukça düşüktür. Günümüzde imal edilen güneş pillerinin verimi %20’ye yaklaşmıştır. Güneş enerjisi tükenmez, çevre kirliliği yaratmaz ve her yerde bulunur. Bu özellikleri ile gelecek vaat eden bir enerji kaynağıdır. Rüzgar Enerjisi Güneşten gelen ışınlar dünya atmosferinde ısınmaya neden olmaktadır. Isınarak yoğunluğu azalan hava yükselmekte, bu havanın yerini soğuk hava doldurmaktadır. Bu hava akımı, dünyanın kendi etrafında dönmesiyle de birleşince, önemli ölçüde kinetik enerji taşıyan hava hareketleri oluşmaktadır. Rüzgar enerjisi, rüzgarı oluşturan hava akımının sahip olduğu hareket (kinetik) enerjisidir. Rüzgardan üretilen elektrik enerjisinin türbin göbek (hub) yüksekliğindeki ortalama rüzgar hızının bir fonksiyonu olarak sınıflanması aşağıda verilmektedir. Buna göre bulunulan yerin ortalama rüzgar hızı; 6.5 m/s rüzgar hızı enerji açısından orta düzey, 7.5 m/s iyi, 8.5 m/s ve yukarısı hızlar çok iyi olarak değerlendirilmektedir. Rüzgar enerjisi, ilkçağdan beri türbinin şaft gücünden yararlanılarak su pompalama, çeşitli ürünleri kesme, biçme, öğütme, sıkıştırma, yağ çıkarma gibi mekanik enerjiye gerek duyulan yerlerde kullanılmaktadır. Rüzgar enerjisinin en etkin kullanım biçimleri aşağıdaki şekilde özetlenebilir: Mekanik uygulamalar (su pompalama sistemi) Elektriksel uygulamalar Isı enerjisi uygulaması Rüzgar türbinleri, hareket halindeki havanın kinetik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren sistemlerdir. Rüzgar akımının taşıdığı kinetik enerjinin kanatlı bir türbini, mekanik olarak döndürmesi ile türbine bağlı bir jeneratör grubunda elektrik üretilir. Rüzgar türbinleri genellikle iki ya da üç rotor kanatlı olup, rüzgarın bu kanatlara uyguladığı basınç ile dairesel bir dönme hareketi oluşur. Türbin kanadı, rüzgar enerjisini, türbin ana milini etkileyen kinetik enerjiye dönüştüren türbin parçasıdır. Rüzgar santralleri, rüzgar enerjisini mekanik enerjiye, mekanik enerjinin de elektrik enerjisine dönüştürüldüğü tesislerdir. Rüzgar santrallerinin kurulacağı yerler için ortalama rüzgar ve saatlik rüzgar hızları genellikle meteoroloji istasyonlarından alınmaktadır.

93 Şekil 4.4. Rüzgar türbini Yeryüzüne ulaşan güneş enerjisinin yaklaşık %2’si rüzgarın kinetik enerjisine dönüştüğü sanılmaktadır. Yıllık rüzgar enerjisi potansiyeli 30 milyon TWh dolayına bulunmakla birlikte, bunun çok azından yararlanılmaktadır. Uzun yıllar boyunca kullanılmış bir enerji kaynağıdır. Rüzgar enerjisi çok geniş alana yayıldığından ancak küçük ölçeklerde yararlı olmaktadır. Rüzgar enerjisinden yararlanabilmek için hızının 30 km/h’in üzerinde olması gerekmektedir. Çok sayıda yel değirmeninin (rüzgar motoru) kullanımını gerektirir. Her değirmen 1 KW güçte olup, günümüzde 1 – 2 MW gücünde rüzgar enerjisinde elektrik üreten santraller mevcuttur. Elde edilen enerji tarımsal uygulamalar, su pompalama ve elektrik üretimi gibi işlerde kullanılmaktadır. ABD, Fransa, Kanada, Danimarka, Hollanda, Almanya gibi ülkelerde rüzgar enerjisinden yararlanmaya yönelik çalışmalar üst düzeydedir. Jeotermal Enerji Jeotermal enerji, kaynağını yerkürenin derinliklerindeki magmadan ve kayaçlardaki radyoaktivite ile oluşan sıcaklıktan alan bir enerjidir. Bu enerji ile yeraltında bulunan sular çeşitli sıcaklık derecelerinde ısınmaktadır. Bu sıcak sudan, konut ısıtmada ve elektrik üretiminde yararlanılabilmektedir. Doğrudan kullanım, jeotermal akışkanın enerjisinin ısıtmada veya sıcak kullanım suyu üretiminde kullanılmasıdır. Bu uygulamada yeraltına indirilen boru demetlerinde dolaştırılarak ısıtılan akışkan bina ısıtmada veya kullanım sıcak suyu olarak kullanılmaktadır. Dolaylı kullanım-jeotermal santral, jeotermal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren tesislerdir. Bu santrallerde buhar haline gelen aracı akışkan, bir buhar türbininden geçirilerek elektrik enerjisi üretilmektedir. Buhar türbinleri; içerisinden geçen su buharının kanatları döndürmesi, kanatların da mili, milin ise diğer üniteleri döndürmesi suretiyle güç üreten makinelerdir.

94 Şekil 4.5. Jeotermal enerji santrali
Yanardağ bölgelerindeki sıcak su kaynaklarından su buharı elde edilebilir. Jeotermal enerjinin toplam kapasitesi 1,2x109 KW kadardır. Ancak dünyanın her yerinde zengin jeotermal enerji kaynakları bulunmadığı gibi hepsinin değerlendirilmesi de mümkün olamamaktadır. Jeotermal enerji sıcaklığa bağlı olarak dört grupta değerlendirilmektedir; Yüksek enerjili jeotermal ( C): 3 ile 10 Km derinlikteki sıcaklığı C arasındadır. Elektrik üretiminde kullanılır. Önemli kaynaklar; İtalya, Yeni Zelanda, Japonya, Filipinler, ABD ve Meksika. Orta enerjili jeotermal ( C): Küçük elektrik santralleri ve ısıtma amacıyla değerlendirilir. Düşük enerjili jeotermal ( C): konut ısıtmasında değerlendirilir. İzlanda ve Fransa’da yaygınca bulunmaktadır. Çok düşük enerjili jeotermal ( C): Konut ve kent ısıtmasında, tarımsal alanlarda sera ısıtmacılığında değerlendirilir. Türkiye jeolojik bakımdan, jeotermal enerji oluşumuna elverişli koşullara sahip ülkeler arasında yer alır. Ülkede birçok jeotermal enerji kaynağının sıcaklığı C’nin üzerindedir. İlk jeotermal enerji santrali 1984 yılında Ege Bölgesinde (Kızıldere) kurulmuş ve 130 milyon KWh kapasitededir. Türkiye’nin en yaygın jeotermal enerji kaynakları Ege Bölgesinde bulunmakta ve kayaç içerisindeki sıcaklıkları C arasında değişmektedir. Biyoenerji Biyodizel, kolza (kanola), ayçiçeği, soya ve aspir gibi yağlı tohum bitkilerinden elde edilen yağların veya hayvansal yağların kısa zincirli bir alkol ile reaksiyonu sonucunda açığa çıkan ve yakıt olarak kullanılan bir üründür. Evsel kızartma yağları ve hayvansal yağlar da biyodizel hammaddesi olarak kullanılabilir. Biyodizel petrol içermez, fakat saf olarak veya her oranda petrol kökenli dizel yakıt ile karıştırılarak yakıt olarak kullanılabilir. Biyogaz, organik maddelerin oksijensiz ortamlarda farklı mikroorganizma gruplarının varlığında biyometanlaştırma süreçleri ile elde edilen bir gaz karışımıdır. Biyometanlaştırma; bakteri vb. mikroorganizmalar tarafından metanca zengin hale getirilmesi işlemidir. Tamamen kimyasal bir süreçtir.

95 Şekil 4.6. Biyokütle enerji santrali
Biyogaza, bataklık gazı, gübre gazı, gobar gaz gibi isimler de verilmektedir. Biyogaz; renksiz, yanıcı, ana bileşenleri metan ve karbondioksit olan az miktarda hidrojen sülfür, azot, oksijen ve karbon monoksit içeren bir gazdır. Biyokütle enerjisi, klasik ve modern olmak üzere iki grupta ele alınmaktadır. Klasik biyokütle enerjisi, ormanlardan elde edilen yakacak odun ve yine yakacak olarak kullanılan bitki ve hayvan artıklarından (özellikle tezek) oluşmaktadır. Modern biyokütle kaynakları ise, endüstri ormancılığı ürünleri ile orman ve ağaç endüstrisi atıkları, enerji tarımı (bir yetiştirme sezonunda ürün alınan enerji bitkileri) tarım kesimindeki tarımsal ve hayvansal atıkla, kentsel atıklar, tarıma dayalı endüstri atıkları olarak sıralanır. Şekil 4.6. Biyokütle enerji santrali Hidroelektrik Enerji Hidroelektrik enerji, hızla akan suyun enerjisi ile döndürülen elektrik jeneratörlerinden elde edilen elektrik enerjisidir. Hidroelektrik enerji santralleri, evsel ya da sanayi kullanım suyu sağlamak amacıyla akarsuların önü kesilerek oluşturulan baraj göllerinde kullanılmaktadır. Hidroelektrik santralleri ana bölümleri, boru hatları, hidrolik türbinler, jeneratörler, transformatörler ve suyun akışı ile elektrik enerjisi dağıtımın sağlayan yardımcı donanımlardır. Boru hatları ya da tüneler ile su aşağı doğru türbinlere iletilir. Türbinler, akan suyun hidrolik enerjisini mekanik enerjiye, jeneratörler ise mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren makinelerdir. Transformatörler, elde edilen alternatif akımı uzak mesafelere iletmek üzere çok yüksek gerilim değerlerine yükseltirler. Suyun potansiyel enerjisi önce su türbininde mekanik enerjiye, daha sonra jeneratörde elektrik enerjisine dönüştürülür. Hidrolik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren su türbinleri küçük, orta ve yüksek düşülü olmak üzere üç gruba ayrılırlar. Kaplan türbinleri küçük düşülü (5-10 m), Francis türbinleri orta düşülü (15-80 m) ve Pelton türbinleri yüksek düşülü (80 m’den fazla) türbinlerdir. Ülkemizin brüt hidrolik enerji potansiyeli 433 milyar kWh (dünya hidrolik enerjinin %1’i), teknik yönden değerlendirilebilir hidrolik enerji potansiyeli ise 216 milyar KWh dolayındadır yılı başı itibariyle tespit edilen teknik ve ekonomik hidroelektrik enerji potansiyeli milyar kWh’dir.

96 Şekil 4.7. Hidroelektrik santrali
Dalga Enerjisi Dalganın toplam enerjisi, durgun su yüzeyinden başlayarak hareket eden su kütlesinin potansiyel enerjisi ile hareket halindeki su taneciklerinin kinetik enerjisinin toplamıdır. Dalga enerjisi, kökeni güneş enerjisi olan rüzgardan kaynaklanmaktadır. Dalga enerjisi, elektrik enerjisi elde edilmesinde kullanılan yaklaşımlardan biridir. Şekil 4.8. Dalga enerjili elektrik üretimi Gel-Git Enerjisi Gel-git enerjisi, değişik düzeylerdeki su kütlelerini düşey hareketlerinin potansiyel enerjisinden veya açık denizlerde oluşan gel-git olayı sonucundaki akıntıların kinetik enerjisinden yararlanılarak kazanılan bir enerjidir. Gel-git enerjisi güneş ve ay çekim kuvvetleri ile dünyanın dönmesi sonucu ortaya çıkar. Gel-git olaylarından yararlanılarak mekanik enerji elde etmek mümkündür. Bu amaçla düşük düşülü Kaplan türbinleri kullanılmaktadır. En yüksek gel-git genliği Kanada’nın doğu kesimlerinde meydana gelmekte ve 20 m’ye ulaşmaktadır. Akdeniz gibi kenar denizlerde genlik düşüktür. Dünyadaki toplam gel-git enerjisi potansiyeli 3x106 MW kadardır. Ancak bunun MW’lık kısmından yararlanılabilmektedir. Şekil 4.9. Gelgit enerjisi elektrik üretimi

97 Şekil 4.10. Isı pompası uygulaması
Hidrojen Enerjisi Hidrojen, atom sayısı 1 ve tüm elementler arasında en hafif olan kimyasal bir elementtir. Normal şartlar altında renksiz, kokusuz, metalik olmayan, tatsız ve yanıcı bir gazdır. Evrenin kütlece % 75’ini ve atom sayısı açısından % 90’ını oluşturur. Dünyada çok fazla miktarda bulunan bu elementin yakıt kaynağı olarak tercih edilmesinin önemli nedenleri, benzine göre daha yüksek verimli olması ve temiz bir enerji kaynağı olmasıdır. Dünya üzerinde bulunan fosil kaynaklı yakıtların tükenecek olması nedeniyle hidrojenin günümüzdeki kullanımına ait çalışmalar giderek artmaktadır. Bu durum da hidrojenin tartışmasız bir biçimde geleceğin yakıtları arasına girmesine neden olmuştur. Öte yandan doğada bulunan sudaki hidrojenin ayrıştırılması gereklidir bu da ayrı bir enerji kullanımını gerektirmektedir. Ayrıca henüz hidrojenin depolanmasında küçük hacimli depolama sistemlerine ulaşılamamıştır. Çevre Enerjisi Çevre enerjisi (toprak, su, hava), çevredeki farklı ortam sıcaklılarından yararlanılarak bu ortam sıcaklıkları arasındaki ısı geçişini kullanarak enerji üretme şeklidir. Çevre enerjisini kullanan sistemler, ısı pompalarıdır. Kullanılan kaynağa göre, hava kaynaklı, toprak kaynaklı ve su kaynaklı olmak üzere sınıflara ayrılmaktadırlar. Şekil Isı pompası uygulaması İkincil Enerji Kaynakları İkincil enerji kaynakları, aynı zamanda enerjiyi bir yerden başka bir yere taşıdıklarından dolayı, enerji taşıyıcıları olarak da ifade edilirler. En iyi bilinen iki enerji taşıyıcısı şunlardır: Elektrik Hidrojen Kömür, nükleer ve güneş enerjisi gibi enerji kaynaklarının dönüştürülmesi sonucunda elektrik ve hidrojen elde ederiz. Bazı enerji ihtiyaçları için, elektrik ve hidrojen kullanmak, temel enerji kaynaklarının kendisini kullanmaktan çok daha kolaydır.

98 Bununla birlikte; benzin, mazot, motorin, ikincil kömür, kok ve petrokok, havagazı, sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG) gibi fosil kökenli yakıtlar ikincil-taşınabilir enerji kaynakları olarak da kullanılmaktadır. 4.3. Enerji Kullanımı Enerjinin, üretimden tüketime kadar her şeyin temel girdisi olması, enerjiyi çok önemli konuma getirmiştir. Enerji ihtiyacı arttıkça, enerji kaynaklarının verimli kullanımı da, bu kaynakların üzerinde hakimiyet kurma çabası da önem kazanmaktadır. Ülkeler dışa bağımlılıklarını, enerji arz güvenliliklerini artırmak, enerjinin çevreye olumsuz etkilerini azaltmak için alternatif kaynaklara yönelmişlerdir. Fosil enerji kaynakları bakımından fakir olan Türkiye, enerji ihtiyacını karşılamak için ithalatı ve dışa bağımlılığını devam ettirmek zorunda kalacaktır. Artan dış bağımlılığın önüne geçmek için Türkiye’nin yenilenebilir enerji kaynaklarını geliştirmesi yaşamsal önem kazanmıştır. Petrolün elli yıl, doğal gazın yüz yıl içinde tükeneceğinin tahmin edilmesi, ülkeleri enerji ihtiyaçlarını karşılamak için alternatif enerji kaynaklarını geliştirmeye ve kullanmaya yönlendirmiştir. Yapılan araştırmalar, 1998 yılının enerji tüketim miktarına göre küresel enerji ihtiyacının, tüketilen enerji miktarının 2035 yılında iki katı, 2055 yılında ise üç katı olacağı tahmin edilmektedir. Bu çerçevede mevcut olan enerji kaynaklarıyla enerji ihtiyacının karşılanamayacak olması enerji verimliliğinin önemini daha da artırmaktadır (İsa ve Onat, 2012). Şekil Dünyada eneji tüketimi Türkiye’nin 2700 kWh/kişi olan enerji tüketimi, kişi başına düşen GSYİH’ya karşılık düşük olmakla beraber, yüksek ekonomik büyüme oranlarıyla birlikte son yıllarda hızlı artış göstermiştir. Şekil 4.12’de görüldüğü gibi, 2007 yılı Türkiye’deki enerji tüketiminin sektörel dağılım değerlerine göre, sanayi sektörü toplam enerji tüketiminde %39, elektrik tüketiminde %55’lik paya sahiptir. Yapılan çalışmalar sanayi sektörünün enerji tasarruf potansiyelinin yüksek olduğunu göstermiştir. Rekabetin artması ve üretim maliyetlerinin düşürülmesi gerekliliğinin de sektörde baskı oluşturması sonucunda ülkemizdeki enerji verimliliği çalışmaları sanayide başlamış olup başarılı örneklerin sayısı her geçen gün artmaktadır.

99 Şekil 4.12. Türkiye’de enerji tüketiminin sektörel dağılımı (2007)
Sanayi sektörü Ulaştırma sektörü Konut ve hizmetler sektörü Tarım sektörü Enerji dışı sektörler Sanayide Enerji Kullanımı Sanayi sektöründe farklı enerji kaynakları ve farklı kullanımlar vardır. Esas kullanım alanlarından biri, buhar veya sıcak su üretmektir. Bu amaçla daha sık kullanılan yakıt fueloil’dir. Başka bir kullanım alanı da, imalat sürecinde ürünlerin sıcaklığını doğrudan artırmak için uygulanan ısıtma işlemidir. Örneğin; ham petrolün bileşenlerinin petrol rafinerisinde ayrılması, otomobil imalatında boyanın kurutulması ve ambalajlı gıdaların pişirilmesi gibi. İmalat sektöründe hakim olan enerji kaynakları doğal gaz ve elektriktir (ikincil kaynak). İmalatçılar aynı zamanda ısı, güç ve elektrik üretimi için diğer bazı enerji kaynaklarını kullanır. Bunlar: Buhar Kağıt yapımında kullanılan kağıt hamuru likörü Tarımsal atık Odun İmalat işleminden ahşap kalıntılar Ahşap ve kağıtla ilgili atıklar olmaktadır. Konut ve Hizmet Sektöründe Enerji Kullanımı Mekanların mekanik yöntemlerle ısıtılıp soğutulması modern teknolojinin önemli bir başarısıdır. Evlerimizin konforunu sağlamak üzere birçok enerji kullanılmaktadır. Aydınlatma, modern bir toplum için şarttır. Doğal gaz gelişmiş ülkelerde evlerde en çok tüketilen enerji kaynağıdır. Doğal gaz ve kalorifer yakıtı (fuel oil) çoğunlukla evleri ısıtmak için kullanılır. Elektrik, aynı zamanda ısıtma ve soğutma için kullanılır, evlerimizi aydınlatır, buzdolabı ve bilgisayar dahil olmak üzere hemen hemen bütün cihazlarımızı çalıştırır. Ticari binalar çeşitli tiplerden oluşur. Bunlar ofis, hastane, okul, karakol, ibadet yerleri, depo, otel ve alışveriş vb tesislerdir. Farklı ticari faaliyetlerin hepsinin farklı enerji ihtiyaçları vardır. Ticari binalar enerjilerinin yarısından

100 fazlasını ısıtma ve aydınlatma için kullanırlar
fazlasını ısıtma ve aydınlatma için kullanırlar. Elektrik ve doğal gaz, ticari binalarda en yaygın kullanılan enerji kaynaklarıdır. Ticari binalar genellikle konutlarda kullanılmayan merkezi bir sistem de kullanabilir. Bir üniversitede veya büyük bir şehirde birbirine yakın birkaç bina olduğunda, bazen farklı binaların hepsine buhar, sıcak su veya soğutulmuş su dağıtan merkezi bir ısıtma ve soğutma tesisine sahip olmak daha verimlidir. Bu sistem (bölgesel sistem olarak ifade edilir) enerji tasarrufunun yanı sıra malzeme ve bakım masraflarını da azaltabilir. Tarım ve enerji dışı sektörler olarak tanımlanan alanlardaki enerji tüketimi yaklaşık %10 civarındadır (İsa ve Onat, 2012). Ulaştırmada Enerji Kullanımı Kullandığımız enerjinin yaklaşık olarak %27’si insan ve ürünlerin bir yerden bir başka yere taşınmasında kullanılır. İnsanları taşımak için otomobil, minibüs ve otobüsler yaygın olarak kullanılır. Kamyon, uçak, tren vb. araçlar insan ve yük taşımak için kullanılmaktadır. Benzin; otomobil, motosiklet ve kamyonetlerde kullanılırken dizel yakıt genellikle ağır yük kamyonlarında, otobüs ve trenlerde kullanılır. Etanol ve biyodizel biyoyakıtları birlikte, benzin ve dizele eklenir. Bunlar nakliye için kullanılan bütün enerjinin %81’ini oluşturmaktadır. Halen, harmanlanmış yakıtlar veya petrol ürünleri dışındaki yakıtlarla çalışan araçların geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Günümüzde elektrik, doğal gaz, propan ve etanolla çalışan araçlar mevcuttur. Hibrid elektrikli araçlar, bir aracı hareket ettirmek için gereken yakıt miktarını azaltarak benzinli ve elektrik motorların avantajlarını birleştirir. Otomobiller en yaygın kullanılan taşıma şeklidir. Özel araçlar (otomobil ve kamyonet gibi) nakliye için kullanılan toplam enerjinin %60’ını tüketirken, ticari araçlar (tır ve inşaat araçları gibi), toplu taşıma (uçak, tren ve otobüs gibi) ve boru hatları geri kalanından sorumludur. Tarımda Enerji Kullanımı Tarımda enerji kullanımı iki grupta incelenir (Öztürk, 2012): Doğrudan enerji kullanımı: Elektrik, yakıt, yağ, kömür, petrol ürünleri, doğal gaz, biyokütle vb. enerji girdileri. Tarımsal üretim işlemlerinde doğrudan tüketilen baçlıca enerjiler; kömür, petrol ürünleri, doğal gaz ve biyokütle gibi yakıtların içerdiği enerjilerdir. Ayrıca, tarım sektöründe bir enerji taşıyıcısı olan elektrikten yaygın bir şekilde yararlanılır. Tarımda doğrudan enerji; tarım makine ve araçlarında, sulama uygulamalarında kullanılmaktadır. Dolaylı enerji kullanımı: İnsan ve hayvan iş gücü, tarım alet/makinaları, gübre, tarım ilaçları, sulama ve tohumluk üretimi için tüketilen enerji miktarı. Doğrudan enerji girdisinin tanımlanması ve analiz edilmesi kolaydır. Diğer taraftan, dolaylı enerji girdisinin tanımlanması ve analiz edilmesi kısmen daha zordur. Enerji analizlerinde bu yaygın bir sorundur. Bazı dolaylı enerji girdileri, toplam enerji tüketiminin belirli bir oranı olarak dikkate alınabilir. Örneğin, tarımsal üretim işlemlerinde kullanılan alet ve makinaların tamir ve bakım giderleri satın alma maliyetinin belirli bir oranı olarak dikkate alınmaktadır. Benzer yaklaşım, tamir/bakım işlemleri için enerji girdisinin belirlenmesi amacıyla uygulanırsa, tasarım enerjisinin belirli bir oranı tamir/bakım enerji olarak dikkate alınabilir.

101 Şekil 5.1. Dünya birincil enerji talebi projeksiyonları
DÜNYADA VE TÜRKİYE’DE ENERJİ GÖRÜNÜMÜ Dünya Enerji Görünümü Giriş Nüfus artışı, kentsel gelişim ve sanayileşme ile birlikte dünya birincil enerji tüketimi de giderek artmaktadır. Enerji tüketiminin artmasına neden olan temel etkenlerin başında nüfus ve gelir artışı gelmektedir. Yapılan projeksiyonlar 2040 yılında dünya nüfusunun 9 milyara yükseleceğini göstermektedir. Bu durum, 1.9 milyar insana daha enerji arzı sağlanması gerekliliğini ortaya koymaktadır (ETKB, 2016). Öngörülen bu nüfus artışının %90’ından fazlasının OECD dışı ülkelerden kaynaklanacağı ve söz konusu ülkelerin, gelişmekte olan sanayi ve kentleşmelerine bağlı olarak küresel GSYİH artışına %70 ve küresel enerji talep artışına %90’ın üzerinde katkı sağlayacağı öngörülmektedir. Şekil 5.1’de birincil enerji talebi projeksiyonları görülmektedir (ETKB, 2016). Şekil 5.1. Dünya birincil enerji talebi projeksiyonları Uluslararası Enerji Ajansı (UEA)’nın farklı senaryolar için yapmış olduğu projeksiyonlara göre 13.5 milyar ton eşdeğer petrol (TEP) olan dünya birincil enerji talebinin 2040 yılında; Mevcut enerji politikaları ile devam senaryosuna göre %45 oranında artışla 19.6 milyar TEP, Yeni politikalar senaryosuna göre %32 oranında artış ile 17.9 milyar TEP, 450 ppm senaryosuna göre %12 oranında bir artışla 15.2 milyar TEP’e ulaşması beklenmektedir. Söz konusu senaryoların tamamına göre 2040 yılına kadar olan dönemde kömür ve petrolün paylarının nispeten azalmasına rağmen fosil yakıtlar hakim kaynaklar olmaya devam edecektir. Dünya birincil enerji kaynaklarının %81’ini oluşturan fosil yakıtların 2040 yılındaki payı, mevcut enerji politikaları ile devam senaryosuna göre %79’a, yeni politikalar senaryosuna göre %75’e ve 450 ppm senaryosuna göre %60’a düşecektir. UEA projeksiyonlarına göre 2040 yılı birincil enerji talebinde kömürün payı, mevcut politikalar ile devam edilmesi durumunda %28.6, yeni politikalar senaryosuna göre %24.6 ve 450 ppm senaryosuna göre %16.4’tür. Petrol ve doğal gazın payı her iki senaryoda da önemli derecede farklılıklar göstermemekte ve petrolün payının % 27 ve doğal gazın payının % 24, 450 ppm

102 senaryosunda ise petrol ve doğal gazın paylarının % 22 seviyelerinde olacağı tahmin edilmektedir.
Nükleer enerjinin birincil enerji kaynakları içinde payı %4.8 iken, 2040 yılında mevcut enerji politikaları ile devam senaryosuna göre %5.3’te olması beklenirken, yeni politikalar senaryosuna göre %6.7’ye ve 450 ppm senaryosuna göre %10.7’ye çıkacağı düşünülmektedir. Projeksiyonlar, nükleer enerjinin enerji kaynakları içindeki payının artacağını göstermektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının 2040 yılındaki payının ise mevcut politikalar senaryosuna göre %12.8 oranında, yeni politikalar senaryosuna göre %15.7 ve 450 ppm senaryosuna göre ise %25 olacağı beklenmektedir. Projeksiyonlar, enerji tüketimindeki artışın OECD üyesi olmayan ülkelerden kaynaklanacağını göstermektedir. Elektrik üretimi için kullanılan enerji miktarının 2040 yılına kadar yıllık ortalama %2 olmak üzere %70 oranında artacağı beklenmekte olup bu artış, küresel birincil enerji büyüme oranının %42’sine karşılık gelmektedir. Sanayide kullanılan birincil enerji tüketiminde %81 oranında artış öngörülmekte olup bu oran, dünya birincil enerji büyüme oranının %50’sini oluşturmaktadır. 2040 yılına kadar olan süreçte; yenilenebilir kaynaklar yıllık ortalama %3 büyüme payları ile en hızlı büyüme oranına sahip enerji kaynaklarıdır. Nükleer enerji yıllık ortalama %3 ve hidroelektrik yıllık ortalama %2.3 büyüme oranına sahip olacaktır. Bu iki kaynağın büyüme oranı, toplam birincil enerjinin büyüme oranından daha fazladır. Şekil 5.2. Dünya birincil enerji talebinin kaynaklara göre dağılımı Fosil yakıtlar arasında en fazla büyüme oranına sahip olan kaynak yıllık ortalama %1.7 büyüme oranı ile doğal gazdır. Doğal gazı sırasıyla yıllık ortalama %0.5 büyüme oranları ile kömür ve petrol izlemektedir. Sürekli artış gösteren dünya enerji talebinin bir sonucu olarak fosil yakıt rezervleri hızla azalmakta olup özellikle petrol ve doğal gaz rezervleri kritik seviyelere yaklaşmaktadır. Dünyada toplam kanıtlanmış petrol rezervleri 1.7 trilyon varil civarında olup bu miktar, 52 yıllık tüketimi karşılamaktadır. Kalan üretilebilir petrol rezervlerinin yaklaşık %60’ı kara, %37’si deniz ve geri kalan kısmı Kuzey Kutbunda yer almaktadır. Geri kazanılabilir petrol kaynakları, 102

103 çok kademeli hidrolik çatlatma gibi yeni teknolojilerin gelişmesi ve kaynak yerlerinin belirlenmesinde kullanılmaya başlanmasıyla birlikte artış göstermektedir. OPEC ülkeleri küresel rezerv toplamının %72.6’lık kısmını oluşturmaktadır. Güney ve Orta Amerika en yüksek rezerv üretim oranına sahiptir. Son on yılda küresel kesinleşmiş rezervler %26 oranında yani 350 milyar varillik artış göstermiştir. Dünya kesinleşmiş doğal gaz rezervi 2014 yılı sonunda 216 trilyon m3 olarak belirlenmiştir ve bu miktar küresel üretimi 61 yıl gibi bir süre boyunca karşılamak için yeterlidir. Rezervlerin dünyadaki dağılımları göz önüne alındığında en yüksek paya sahip olan bölge Orta Doğu’dur. Dünya kesinleşmiş kömür rezervleri küresel üretimi 122 yıl boyunca karşılamaya yeterli miktarda olup, tüm yakıtlar arasında en yüksek rezerv üretim oranına sahiptir. Amerika en büyük bölgesel rezervlere ve en yüksek rezerv üretim oranına sahiptir. Amerika en fazla yerel rezerve sahip ülke olup, arkasından Rusya ve Çin gelmektedir. Kömür tüketimini yılları arasında yıllık ortalama % 9.5 arttıran Çin, 2013 yılı sonu itibarıyla dünya kömür üretiminin yarısını tüketirken, Amerika % 11 ile ikinci sırada gelmekte ve OECD bölgeleri kömür kullanımının % 42’sine tekabül etmektedir. Dünya enerji talebi her ülkede farklı oranlarda olmakla birlikte küresel ölçekte sürekli artmaktadır. Bu talebi karşılamak için küresel enerji yatırımları her yıl artış göstermektedir. UEA verilerine göre enerji sektörüne 2015 ile 2040 yılları arasında küresel ölçekte üçte ikisi OECD dışı ülkelerde olmak üzere toplam 68.2 trilyon dolar yatırım yapılacağı tahmin edilmektedir. Yatırımların; 21.8 trilyon Dolar’ının enerji verimliliği sektörüne, 19.7 trilyon Dolar’ının elektrik sektörüne, 15.4 trilyon Dolar’ının petrol sektörüne, 9.9 trilyon Dolar’ının gaz sektörüne, 1.4 trilyon Dolar’ının kömür sektörüne yapılması planlanmaktadır. Şekil yılları arası kaynaklara göre enerji arzı altyapısı için yatırımlar Birincil Enerji Tüketimi 2015 yılı itibariyle dünya birincil enerji tüketimi milyon TEP kadardır. Dünya birincil enerji tüketimi dikkate alındığında Çin ve Amerika ilk iki sırayı almakta ve bu iki ülkenin toplam birincil enerji tüketimi dünya tüketiminin yaklaşık %40.2’sine tekabül etmektedir. Birincil enerji tüketimi 2015 yılında Çin’de 3014 milyon TEP, ABD’de ise milyon TEP olmuştur.

104 Birincil enerji tüketimi dikkate alındığında ülkemiz 129
Birincil enerji tüketimi dikkate alındığında ülkemiz milyon TEP ve %1 tüketim ile sırada yer almaktadır. Bazı ülkelerin 1000 $’lık GSYH için tüketilen TEP miktarları bakımından; Dünya ortalaması 0.16, OECD ortalaması 0.13 ve AB28 ortalaması 0.11, Türkiye ortalaması 0.11’dir. Şekil 5.4. Dünyada 2011 yılı birincil enerji kullanımı Tablo 5.1. Fosil kaynaklı yakıtların dünyadaki durumu Tablo 5.2. Ülkelerin 2011 yılı Nüfus, GSYH/kişi, enerji üretim ve tüketim miktarı Tablo yılı ülkelerin kişi başına elektrik enerjisi tüketimi ve enerji yoğunluğu

105 Elektrik Üretimi 2015 yılı dünya elektrik enerjisi üretimi TWh olarak gerçekleşmiştir. 2015 yılı elektrik enerjisi üretiminin %24.1’i TWh ile Çin’de, %17.9’u 4303 TWh ile ABD’de gerçekleştirilmiştir. Buna göre, TWh ile dünya elektrik enerjisi üretiminin %42’si Çin ve ABD’de gerçekleşmiştir. Ülkemiz elektrik enerjisi üretimi TWh (%1.1) ile 17. sırada bulunmaktadır. Dünya elektrik üretiminin büyük kısmı hala kömürden karşılanmaktadır (2008 yılında kömür %41.0, doğal gaz %21.3, hidroelektrik %15.9, nükleer enerji %13.5). Amerika Birleşik Devletleri, Çin, Hindistan ve Almanya’da kömür, Rusya’da doğal gaz, Fransa’da nükleer enerji ve Kanada’da yenilenebilir enerji elektrik enerjisi üretiminde en fazla paya sahip olan kaynaklardır. Fransa, Almanya, ABD, Kanada ve Rusya, elektrik üretiminde nükleer enerjiyi önemli oranda kullanan ülkelerdir. Fransa’da nükleer enerji elektrik üretiminde %77.6 gibi yüksek bir oranla kullanılmaktadır. Hidrolik, güneş enerjisi, rüzgâr ve jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynakları ise %17.5’lik bir oranla ikinci sırada gelmektedir. Almanya’da elektrik üretimi için kullanılan en önemli kaynak kömür olup, elektrik üretiminin %45.4’ünü kömürden, %15.5’ini nükleerden ve %28’ini yenilenebilir enerjiden sağlanmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri’nde, başta kömür olmak üzere (%39.5), doğal gaz (%26.8) ve nükleer enerji (%19.1) elektrik üretiminde kullanılan ana kaynaklardır. ABD’de bunların yanı sıra, yenilenebilir enerji kaynakları da elektrik üretiminde %13.6’lık bir oranla kullanılmaktadır. Kanada’da; yenilenebilir enerji, elektrik üretiminde %62.8 oranı ile önemli bir paya sahip olup elektrik enerjisinin elde edilmesinde %16.4 nükleer enerji, %9.9 kömür ve %9.3 doğal gaz kullanılmaktadır. Çin ve Hindistan, sırasıyla %72.5 ve %75.1 olmak üzere yüksek oranlarda kömür kaynakları ile elektrik enerjisi üreten iki ülkedir. Yine her iki ülkede elektrik üretiminde yenilenebilir enerjinin kullanımı sırasıyla %23 ve %15.5 oranlarında ikinci sırada yer almaktadır. Hindistan’da doğal gazın payı %4.9 iken Çin’de doğalgaz ile elektrik üretimi %2 gibi düşük bir orana sahiptir. Rusya’nın elektrik üretiminde en fazla kullandığı kaynak %50.1 oranı ile doğal gaz olup diğer kaynaklar; nükleer enerji, yenilenebilir enerji ve kömürdür.

106 Şekil 5.5. Dünyada 2011 yılı birincil enerjiden elektrik enerjisi üretimi
Petrol Rezervi ve Tüketimi Dünya petrol rezervinin %47.54’ü Orta Doğu bölgesinde bulunmaktadır. Bu bölgeyi yaklaşık %19’luk bir pay ile Güney ve Orta Amerika bölgesi takip etmektedir. Bu coğrafyadaki en önemli ülke Venezuela olup dünya rezervinin yaklaşık olarak %18’i bu ülkede bulunmaktadır. Venezuela’yı yaklaşık olarak %16 petrol rezerv payı ile Suudi Arabistan takip etmektedir. 2014 yılı petrol üretim değerleri göz önüne alındığında ise Venezuela’nın ilk 10 ülke içinde yer almadığı görülmektedir. Üretim açısından yapılacak bir değerlendirmede Suudi Arabistan, Rusya ve ABD başı çeken ülkeler olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu üç ülkenin dünya üretimindeki payı ise %38’dir. Doğal Gaz Rezervi ve Tüketimi Dünya görünür doğal gaz rezervi 2014 yılı sonu itibarıyla 216 trilyon m3’dür. Bu rezervin %37.5’i Orta Doğu bölgesinde bulunmaktadır. İran ve Katar bu bölgede önemli rezervlere sahip ülkeler olarak öne çıkmaktadırlar. Avrupa ve Avrasya bölgesi görünür rezerv açısından %36.1 ile ikinci sırada yer alırken bu bölgede rezerv açısından Rusya önemli bir pozisyona sahiptir. Orta Doğu bölgesi rezerv açısından zengin olmasına rağmen üretim/rezerv oranı düşük bir bölgedir. Avrupa Avrasya bölgesi dünya üretiminin %32.1’ini karşılarken bu oran Orta Doğu bölgesi için %15.7’dir. Kömür Rezervi ve Tüketimi Dünyada en fazla rezerve sahip olan ve belirli bir bölgede yoğunlaşmamış bir enerji kaynağı olan kömür en fazla kullanılan enerji kaynağı durumunda olup önümüzdeki yıllarda da stratejik önemini koruyacaktır. UEA’nın yayınlamış olduğu dünya kömür rezerv bilgisine göre yaklaşık milyar ton kesinleşmiş kömür rezervi bulunmaktadır. Bu rezervin %55.7’sine karşılık gelen milyar ton kömür ABD, Rusya ve Çin’de bulunmaktadır. Dünya kömür üretimi incelendiğinde ise 2014 yılında toplam 8.02 milyar ton üretim gerçekleşmiş olup bu üretimin %46.7’sine denk gelen 3.8 milyar ton üretimi Çin tek başına yapmış ve bu ülkeyi ABD, Avusturalya ve Hindistan takip etmiştir. ABD milyon ton, Hindistan milyon ton ve Avusturalya milyon ton üretim yapmışlardır.

107 5.1.7. Nükleer Enerji Rezervleri
Nükleer enerji üretiminde kullanılan çekirdek kaynaklar; uranyum ve toryumdur. Dünyada yılı için çıkartılabilir uranyum rezervi bin tondur. Rezerv açısından en zengin ülkeler; Avustralya (1661 bin ton), Kazakistan (629 bin ton), Rusya (487.2 bin ton) ve Kanada (468.7 bin ton) olup Türkiye’nin uranyum rezervi bu ülkelere kıyasla çok daha düşük seviyededir ( tondur). Dünyada 2011 yılı için çıkartılabilir toryum rezervi 5385 bin tondur. Toryum rezervi açısından önde gelen ülkeler; Hindistan (846 bin ton), Türkiye (744 bin ton), Brezilya (606 bin ton), Avustralya (521 bin ton) ve ABD (434 bin ton) şeklinde sıralanmaktadır (Koç ve Şenel, ). Dünya Nükleer Enerji Kurumunun 2011 yılı verilerine göre; dünyada nükleer santrallerden elektrik enerjisi üretimi 2518 milyar kWh olup elektrik enerjisi üretiminde nükleer enerjiden en fazla yararlanan ülke Fransa (%77.7)’dir. Aralık 2012 itibarıyla dünyada işletmede bulunan nükleer reaktör sayısı 436 ve bu reaktörlerin kurulu gücü MW’dır. Ayrıca inşa halinde 65 nükleer reaktör ve planlama aşamasında 168 nükleer reaktör bulunmakta olup bunların toplam güç kapasiteleri sırasıyla MW ve MW’dır. Tablo 5.4. Nükleer enerjinin dünyadaki durumu (2011) Tablo 5.5’de 2009 yılı itibariyle dünya nükleer enerji rezervlerinin bölgelere göre dağılımı verilmiştir. Nükleer enerji rezervlerinin 265 MTEP eşdeğeri ile %43.4’ü Avrupa ve Asya bölgesinde, MTEP eşdeğeri ile %34.8’i Kuzey Amerika bölgesinde bulunmaktadır. Tablo 5.5. Dünya nükleer enerji rezervleri (İsa ve Onat, 2012)

108 Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı’nın (IAEA) 12 Ekim 2016 verilerine göre 31 ülkede toplam nükleer reaktör faaliyette bulunmaktadır. Aralarında daha önce işletmede nükleer santral bulunmayan Birleşik Arap Emirlikleri’nin de bulunduğu 16 ülkede ise hali hazırda toplam 60 nükleer santralin inşaatı devam etmektedir yılına kadar 164 yeni nükleer santralin inşa edilmesi planlanmakta olup 317 nükleer santral ise ülkelerin nükleer programlarında yer almaktadır. Ülkemiz henüz nükleer santrale sahip değilken çoğunluğunu Avrupa ülkelerinin oluşturduğu birçok ülke elektrik üretiminin önemli bir bölümünü nükleer enerjiden sağlamaktadır. Dünya genelinde elektrik üretiminin %11’i nükleer enerjiden sağlanmaktadır. 99 santral ile dünyanın en fazla nükleer santraline sahip ABD, 2015 yılında elektrik üretiminin %19,5’ini nükleer enerjiden elde etmiştir. 36 nükleer santralin üretime devam ettiği, 7 santralin ise inşa aşamasında olduğu Rusya elektrik üretiminin %18,6’sını, 25 santrali bulunan Güney Kore %31,7’sini, 58 nükleer santralin üretimde olduğu Fransa ise %76,3’ünü nükleer enerjiden sağlamaktadır. 34 nükleer santrale sahip Çin ise önümüzdeki yıllarda gerçekleşecek elektrik talebini karşılamak için 20 yeni nükleer santral inşasına başlamıştır. Yenilenebilir Enerji Dünyada yaygın olarak kullanılan yenilenebilir enerji kaynakları; hidrolik enerji, jeotermal enerji, biyokütle enerjisi, güneş enerjisi ve rüzgar enerjisidir. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Küresel Durum Raporu’na göre seçilmiş ülkeler için 2011 yılı yenilenebilir elektrik güç kapasiteleri Tablo 5.6’da verilmiştir. Buna göre yenilenebilir elektrik güç kapasitesi bakımından yenilenebilir enerjiden en fazla yararlanan ülkenin Çin (282 GW) olduğu görülmektedir. Çin, GW’lık hidrolik enerji kapasitesiyle ve 62 GW’lık rüzgar enerji kapasitesiyle hidrolik enerji ve rüzgar enerjisinden en fazla faydalanan ülke konumundadır. Tablo 5.6. Ülkelerin 2011 yılı yenilenebilir elektrik güç kapasitesi (MW) Ayrıca enerji üretiminde fotovoltaik (Pv) panellerden en fazla faydalanan ülkenin Almanya (25 GW); biyoyakıtlardan en fazla faydalanan ülkenin ise ABD (13.7 GW) olduğu belirlenmiştir. Dünyanın, Avrupa Birliği’nin ve Türkiye’nin yenilenebilir elektrik güç kapasiteleri sırasıyla; GW, 294 GW ve 19 GW olarak tespit edilmiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan hidrolik enerjinin en yaygın kullanım şekli nehirler üzerinde barajlar inşa ederek suyu büyük rezervuarlarda biriktirmek ve suyun potansiyel

109 Tablo 5.7. Hidrolik enerjinin dünyadaki durumu
enerjisinden yararlanarak elektrik enerjisi üretmektir. Bunun için hidroelektrik santrallerden faydalanılır. Tablo 5.7’de ülkelerin 2011 yılı hidrolik enerji kurulu gücü, hidrolik enerjiden elektrik enerjisi üretim miktarı ve dünya hidrolik enerji üretimindeki payı verilmektedir yılı itibarıyla dünyanın toplam hidrolik kurulu gücü 970 GW olup kurulu gücü en yüksek olan ülkeler sırasıyla; Çin, ABD, Brezilya ve Kanada’dır. Ayrıca aynı yıl hidrolik santrallerde gerçekleşen toplam 3498 TWh’lik elektrik enerjisi üretimiyle bu santraller dünya elektrik enerjisi üretiminin %14’ünü karşılamıştır. Tablo 5.7. Hidrolik enerjinin dünyadaki durumu Jeotermal enerji, yerkürenin iç ısısıdır. Bu ısı, merkezdeki sıcak bölgeden yeryüzüne doğru yayılarak elektrik enerjisi üretimi, evlerin ısıtılması, kışın kaldırımlarda biriken karların eritilmesi, tarım, seracılık, balıkçılık gibi birçok amaç için kullanılabilmektedir. Dünya jeotermal enerji kurulu gücü; elektrik ve ısı üretim gücü olmak üzere iki şekilde ifade edilmektedir. Tablo 5.8’de 2011 yılı dünya jeotermal enerji kurulu gücü verilmiştir. Jeotermal elektrik kurulu gücü yüksek olan ülkeler; ABD, Filipinler, Endonezya ve Meksika iken; jeotermal ısıl kurulu gücü yüksek olan ülkeler; ABD, Çin ve İsveç’tir. Biyokütle enerji kaynakları, içerisinde karbonhidrat bileşikleri olan bitkisel ve hayvansal kökenli tüm maddelerdir. Biyokütle enerji kaynakları kullanılarak, biyoetanol, biyodizel ve biyogaz olmak üzere üç temel yakıt elde edilebilmektedir. Dünyada 2011 yılında toplam biyoetanol üretimi 86.1 milyar litre iken; biyodizel üretimi 21.4 milyar litre olarak gerçekleşmiştir. En fazla biyoetanol üretimi gerçekleştiren ülkeler ABD, Brezilya, Çin, Kanada olurken; en fazla biyodizel üretimi gerçekleştiren ülkelerin Almanya, ABD, Arjantin, Brezilya, Fransa olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

110 Tablo 5.8. Dünyada 2011 yılı jeotermal enerji kurulu gücü (MW)
Tablo 5.9. Ülkelerin 2011 yılı biyoyakıt üretim miktarı (milyar litre) Tablo Ülkelerin rüzgar türbin güç kapasiteleri

111 Türkiye Enerji Görünümü
Giriş Birçok gelişmiş ülkenin, enerji politikalarında gözettikleri en önemli unsurlardan birisi de enerji verimliliğini arttırmak, enerji yoğunluğunu azaltmak ve enerji tasarrufuna özen göstermektir. Enerji yoğunluğu, 1 dolarlık gayri safi hasıla yaratabilmek için kullanılan enerji miktarı olarak tanımlanmaktadır. Çağdaş enerji politikalarında hedef, yalnızca kişi başına kullanılan enerji ya da elektrik tüketim miktarını arttırmak değil, enerjiyi en verimli biçimde kullanabilecek sistemleri geliştirerek, en az enerji harcaması ile en fazla enerjiyi üretebilecek, iletecek ve tüketecek yapıyı kurabilmektir (Pamir, 2003). Enerji tüketimi halen büyük ölçüde petrol, doğalgaz, kömür gibi fosil yakıtlara dayalıdır ve bu durumun yakın gelecekte de süreceği tahmin edilmektedir. Şekil 5.6. Enerji kaynakları bazında enerji talebi ve tüketimindeki gelişmeler ( ) 1990’lı yıllara kadar ekonomik büyümenin enerji tüketimini arttırdığı görüşü benimsenmiştir. Enerji tüketimi ve ekonomik büyüme arasındaki ilişkide iki yönlü nedensellik olabilir. Enerji tüketiminden gelire doğru bir nedensellik ilişkisi varsa bu ekonominin enerjiye bağımlı olduğunu, enerjinin ekonomiyi canlandırarak geliri arttıracağını gösterir. Benzer şekilde, enerji piyasasında yaşanacak bir darboğaz ise büyümeyi ve geliri olumsuz etkileyecektir. Eğer nedenselliğin yönü ekonomik büyümeden enerji tüketimine doğruysa bu durumda enerji bağımlılığı daha az olan bir ekonomiden ve ekonomik büyümeye zarar vermeden enerji tasarrufu politikalarının uygulanabileceğinden söz edilebilir. Bu görüşe göre, ekonomik büyüme ile birlikte değişik sektörlerin enerji talebi otomatik olarak artar. Enerji tüketimi ile ekonomik büyümenin bağımsız olduğunu ifade eden nötrlük hipotezine göre ise enerji koruma politikalarının ekonomik büyüme üzerine belirgin bir etkisi yoktur. Nedenselliğin yönünün

112 belirlenmesi, kalkınma ve enerji politikalarının belirlenmesinde önem arz eden temel verilerden biridir. Örneğin, herhangi bir hükümetin enerjide dışa bağımlılığı azaltmak ve çevreyi korumak için enerji talebini etkileyen bir vergi uygulamak istediğini düşünelim. Buna karşılık çalışmalar eğer enerji tüketiminin ekonomik büyümeye neden olduğunu ortaya koyuyorsa, uygulanacak böyle bir politikanın ülkenin ekonomik gelişmesini olumsuz yönde etkileyeceği göz önüne alınmalıdır (Özata, 2010). Türkiye enerji ihtiyacının yaklaşık %25’ini yerli kaynaklardan karşılamaktadır. Başlıca yerel kaynaklar; en çoğu linyit olmak üzere kömür, hidrolik enerji, petrol ve biyokütledir. Enerji tüketiminde kaynak payları Şekil 5.7’de gösterilmiştir. Şekil 5.7. Türkiye’de birincil enerji üretiminin kaynaklar bazında dağılımı 2010 yılında toplam elektrik tüketiminin %25’i hidrolik enerji ile karşılanmıştır. Toplam petrol tüketiminin %9’u yurt içi üretimle karşılanabilmiştir. Şekil 5.8. Türkiye’de enerji tüketiminin kaynaklar bazında dağılımı yıllarında birincil enerji tüketimi yılda ortalama %4 civarında bir oranda artmıştır yılında birincil enerji tüketimi milyon TEP, 2013 yılında ise TEP olmuştur.

113 Şekil 5.9. Türkiye enerji tüketiminde kaynak payları
Şekil Türkiye’de enerji üretimi ve tüketiminin gelişimi Tablo Türkiye’nin bölgelerine göre güneş enerjisi potansiyeli

114 Tablo 5.12. Enerji talebi, üretimi ve ithalatı
Şekil Türkiye rüzgar enerjisi kurulu gücünün illere göre dağılımı (2011) Türkiye, dünyanın 7. büyük jeotermal enerji potansiyeline sahiptir. Ülkemiz jeotermal enerjiden elektrik enerjisi üretiminde dünya kapasitesinin %0.23’üne, ısı enerjisi üretiminde ise dünya kapasitesinin %4.3’üne sahiptir. Daha çok Batı Anadolu’da yer alan jeotermal sahaların %95’i bölgesel konut ısıtılması, seracılık ve kaplıca turizmine uygundur. Ülkemizdeki jeotermal ısıl güç potansiyeli MWt olup bu ısıl güç 5 milyon konutun ısıtılmasına eşdeğerdir. Ayrıca Türkiye’nin jeotermal elektrik teknik potansiyeli 600 MW (4 milyar kWh/yıl, keşfedilen 15 saha) olarak belirlenmiştir. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA) tarafından ispatlanmış jeotermal ısıl kapasite toplamı 4078 MWt düzeyindedir. Türkiye’de Aralık 2011 itibarıyla mevcut yedi jeotermal elektrik santralinin toplam kurulu gücü 114 MW’dır. Ayrıca 400 MWe kurulu gücünde 13 jeotermal santral fizibilite ve/veya proje aşamasındadır. Otuzun üzerinde firma ise jeotermal projeleri için etüt arama ve sondaj çalışmalarına devam etmektedir. İthal kaynakların oranı 2012’de %71.5 iken, 2013’te %73.5’e yükseldi. 2013’te yerli kaynakların birincil enerji tüketimindeki payı %26.5 oldu. Önümüzdeki yıllarda bu oranın düşmesi beklenmektedir. Tablo 6.20’de görüleceği üzere, 1990’dan 2013’e birincil enerji talebi %127.39, ithalat % artarken, yerli üretimdeki artış %24.78 ile sınırlı kalmıştır. Türkiye’nin hidrolik enerji potansiyeli MW/yıl olarak öngörülmektedir. Ülkemizin yılı hidrolik enerji üretimi 53 TWh olup aynı yıl elektrik enerjisi ihtiyacımızın %22.8’i hidrolik enerjiden karşılanmıştır. Tablo Enerji talebi, üretimi ve ithalatı Enerji verileri 1990 2013 Değişim (%) Toplam Enerji Talebi (milyon TEP) 52.9 120.29 127.39 Toplam Yerli Üretim (milyon TEP) 25.6 31.94 24.78 Toplam Enerji İthalatı (milyon TEP) 30.9 96.29 211.62 Yerli Üretimin Talebi Karşılama Oranı (%) 48.0 28.50 -40.63 Enerji maddeleri ithalatı, 2012’de 60 milyar dolar, 2013’de milyar dolar, 2014’de 54,9 milyar dolar ve 2015’de 37.8 milyar dolar olarak gerçekleşmiştir. TUİK verilerine göre ham petrol ithalatı 2014 yılında milyon ton, 2015 yılında milyon ton oldu. 2015 yılında motorin tüketiminde %15.9, benzin tüketiminde ise %9.1 oranında arış olmuştur.

115 Tükettiği enerjinin yaklaşık dörtte üçünü dışarıdan ithal eden Türkiye, enerjide dışa bağımlılığın en yüksek olduğu ülkeler arasında yer alıyor yılı net ithalat miktarları aşağıdaki gibi oluşmuştur: Doğal gaz Petrol Kömür Petrol koku : 45 milyar m3 : 35 milyon ton : 30 milyon ton : 4 milyon ton 2014 yılında milyar kWh olarak gerçekleşen elektrik üretimi %4.26, milyar kWh olarak gerçekleşen elektrik tüketimi ise %3.71 oranında artmıştır. Şekil 5.2’de elektrik üretiminin kaynaklara göre dağılımı gösterilmiştir. Şekil Türkiye enerji tüketiminde kaynak payları Elektrik üretimi için kurulu güç, 2013 sonunda MW iken, 2014 sonunda %8.6 artışla MW, Eylül 2016’da MW’a ulaşmıştır. Tablo 5.13’de 2014 yılı elektrik üretiminin kaynaklara göre kurulu güç dağılımı, Tablo 6.22’de elektrik üretiminin kaynaklara göre dağılımı verilmiştir. Hidrolik enerjiye dayalı kurulu güç MW ile birinci, doğal gaz santralleri ise MW ile ikinci sıradadır. Tablo Kaynaklara göre kurulu güç dağılımı (2014)

116 Tablo 5.14. Elektrik üretiminin kaynaklara göre dağılımı (2014)
Elektrik Enerjisi Görünümü 2015 yılı sonu itibariyle elektrik enerjisi üretimi GWh, ithalatı 7135 GWh, ihracatı GWh, tüketimi GWh olmuştur. 2016 yılı Eylül ayı sonu itibarıyla elektrik üretiminin milyar kWh, tüketiminin ise milyar kWh olduğu görülmektedir. Ülkemizin son yıllarda yakalamış olduğu yüksek ekonomik büyüme oranlarıyla birlikte yıllık elektrik enerjisi tüketim artış hızımız son 14 yılda ortalama %5.5 seviyelerinde gerçekleşmiş ve 2002 yılında milyar kWh olan elektrik tüketimimiz yılında yaklaşık 2 katına çıkarak milyar kWh’e ulaşmıştır. Elektrik enerjisi talebindeki artış 2013 yılında %1.6, 2014 yılında ise %4.4 iken 2015 yılında %3.3 olarak gerçekleşmiştir. 2015 yılı itibarıyla GWh olan elektrik üretimimizin GWh’i termik santrallerden, GWh’i hidroelektrik santrallerden, GWh’i de diğer yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanmıştır yılı Eylül ayı sonu itibarıyla GWh olan elektrik üretimimizin GWh’i termik santrallerden, GWh’i hidroelektrik santrallerden, GWh’i de diğer yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanmıştır yılı ile birlikte yenilenebilir enerji kaynak bazlı üretimimizde ciddi artışlar gözlenmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından rüzgar ve jeotermal bazlı üretimimiz 2002 yılındaki 153 GWh seviyelerinden yılı sonu itibarıyla güneşin de dahil olmasıyla GWh düzeyine ulaşmıştır. Son 14 yıllık süreç içerisinde 2009 yılı hariç tüm yıllarda elektrik üretimimizde %8.9’lara varan artışlar yaşanmıştır yılında; termik santrallerden ürettiğimiz elektrik miktarı GWh iken bu rakam 2015 yılı sonu itibarıyla GWh’e yükselmiştir. 2016 yılı Eylül ayı sonu itibarıyla elektrik üretimimizin %66.2’si termik santrallerden, %26.2’si hidroelektrik santrallerden, %7.6’sı da diğer yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanmıştır Eylül dönemi içerisinde termik ve hidrolik kaynaklı elektrik üretim oranları mevcut oranlara kıyasla çok fazla değişkenlik göstermezken rüzgar ve jeotermal kaynaklı elektrik üretim oranları 2002 yılındaki değeri olan %0.1’lerden 2016 yılı Eylül ayı sonu itibarıyla rüzgâr, güneş ve jeotermal kaynaklı elektrik üretim oranları %7.6’ya kadar yükselmiştir.

117 Termik santrallerde üretilen elektrik enerjisinin %32
Termik santrallerde üretilen elektrik enerjisinin %32.44’ü kömür kaynaklı santrallerde, %32.4’ü doğal gaz + LNG kaynaklı santrallerde üretilmiştir. Şekil Türkiye’de hidrolik enerji üretim ve toplam üretimdeki payı Termik santralleri %26.2’lik pay ile hidrolik takip etmektedir yılı Eylül yyı sonu itibarıyla yılına göre rüzgar santrallerinde üretilen elektriğin toplam üretimdeki payının %3.4’ten %5.6’ya yükselmiş olması son derece önem arz etmektedir. Piyasada rekabetin tesis edilebilmesi için piyasaya ürün arz eden özel sektör şirketlerinin sayısı ve piyasaya sundukları ürün miktarı önem taşımaktadır. Ülkemizde, enerji sektöründe rekabete dayalı piyasaların oluşturulması stratejisi çerçevesinde, elektrik, doğal gaz ve petrol sektörlerinde sürdürülebilir bir büyümeyi temin edecek yatırım ortamının oluşturulmasına yönelik önemli aşamalar kaydedilmiş, enerji sektöründe rekabete dayalı ve işleyen piyasaların oluşturulmasına ilişkin önemli adımlar atılmış, sektörde faaliyet gösteren kamu kuruluşları yeniden yapılandırılmış ve serbestleşmeye yönelik kuralların uygulanmasına başlanmıştır. Elektrik üretiminde özel sektörün payı 2002’de %40.2 iken, 2016 Yılı Eylül Ayı sonu itibarıyla yaklaşık %83.1 düzeyine ulaşmıştır. Şekil yılı Eylül ayı sonu itibariyle kaynak bazında Türkiye elektrik enerjisi üretim oranları 2002 yılında MW olan elektrik enerjisi kurulu gücümüz 2015 yılında MW’ye, Yılı Eylül ayı sonu itibarıyla ise yaklaşık 2.4 katına çıkarak MW’ye yükselmiştir. Mevcut kurulu gücümüzün %33.7’si hidrolik, %29.0’u doğal gaz, %22.1’i kömür, %6.7’si rüzgâr, %0.9’u

118 jeotermal, %0.8’i güneş ve %6.8’i ise diğer kaynaklardan oluşmaktadır yılında işletmeye alınan santraller ile elektrik enerjisi kurulu gücümüzde gerçekleşen 6986 MW’lik kapasite artışı ile rekor kırılırken 2014 yılında 6303 MW’lik, 2015 yılında ise 4288 MW’lik kapasite eklenmiştir arası son 14 yıllık dönemde ise ortalama yıllık %7.0’lik bir kurulu güç artışı gerçekleştirilmiştir. Ülkemiz termik santral kurulu gücü dağılımı tablosu tek yakıtlı ve çok yakıtlı kaynaklar bakımından incelendiğinde termik santrallerden temin edilen kurulu gücün 2002 yılında MW olduğu 2016 yılı Eylül ayı sonunda ise MW’ye yükseldiği görülmektedir. Yine çizelgeden görüleceği üzere 2002 yılında tek yakıtlı termik santrallerin toplam termik santraller kurulu gücü içerisindeki payının %91.2 olduğu, bu oranın 2016 yılı Eylül ayı sonu itibarıyla %90.3’e gerilediği görülmektedir. Tek yakıtlı santraller içinde doğal gaz ile çalışan santraller ağırlıkta olmakla birlikte onu linyit kaynaklı santraller takip etmektedir. Tek yakıtlı termik santrallerin sahip olduğu toplam kurulu güç içerisinde doğal gaz ile çalışan santrallerin sahip olduğu kurulu güç payının 2016 yılı Eylül ayı sonu itibarıyla %55.5 olduğu görülmektedir. Şekil Türkiye elektrik enerjisi kurulu gücü Ülkemiz elektrik enerjisi kurulu gücü oranları tablosunu incelediğimizde 2002 yılı için toplam elektrik enerjisi kurulu gücü içerisinde %38.4’lük pay ile hidrolik kaynaklar ilk sırayı alırken onu %26.5’lik pay ile doğal gaz, %21.9’luk pay ile kömür ve %0.1’lik pay ile rüzgar + jeotermal izlemektedir. Geriye kalan %13’lük payı ise diğer kaynaklar oluşturmaktadır. Benzer bir değerlendirmeyi 2016 Yılı Eylül Ayı sonu itibarıyla yapmak istediğimizde kaynakların ülkemiz kurulu gücü miktarındaki nicelik sıralaması değişmezken toplam kurulu güç içerisindeki paylarında farklılıklar görünmektedir yılı Eylül ayı sonu itibarıyla ülkemiz elektrik enerjisi kurulu gücü içerisinde hidrolik kaynakların oranı %33.7, doğal gazın %29.0, kömürün %22.1 ve rüzgar + güneş + jeotermalin ise %8.4 olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu kaynaklar haricinde kalan diğer kaynakların payı ise %6.8’dir Eylül döneminde en büyük artış oranı rüzgar ve jeotermal kaynaklı kurulu güç payında gözlenmektedir. Ayrıca yılında Güneş kaynaklı kurulu gücün devreye girmesi ve özel sektörün bu alanda büyük yatırımlara hazırlanması ülkemiz arz güvenliği ve kaynak çeşitlendirmesi adına önem arz etmektedir.

119 Tablo 5.15. Türkiye termik santral kurulu gücü dağılımı (MW)
Şekil yılı Eylül ayı sonu itibariyle kaynak bazına göre kurulu güç oranları Doğal gaz santrallerini %22.3’lük oranı ile linyit kaynaklı santraller takip etmektedir Eylül sonu arasındaki süreçte kamunun sahip olduğu kurulu güç miktarında ciddi bir artış yaşanmazken özel sektörün sahip olduğu kurulu güç miktarında önemli artışlar yaşanmıştır. Türkiye Kurulu Gücünün Kamu ve Özel Sektöre Göre Dağılımı tablosunu (Tablo 5.31 ve 5.32) incelediğinde 2002 yılında kamunun sahip olduğu MW’lık kurulu güçle toplam kurulu güç içerisindeki payının %66.1, özel sektörün sahip olduğu MW’lık kurulu güçle toplam kurulu güç içerisindeki payının %33.9 olduğunu görülmektedir. Tablo Türkiye termik santral kurulu gücü dağılımı (MW) 2016 yılı Eylül ayı sonu itibarıyla ise tam tersi bir durum söz konusu olup kamunun sahip olduğu MW kurulu gücün toplam kurulu güç içerisindeki payının %25.3’ünü oluşturmaktadır. Özel sektör tarafından işletilen MW kurulu güce sahip santrallerin toplam payı ise %74.7’ye yükselmiştir.

120 Tablo 5.16. Elektrik enerjisi alanında yapılan özel sektör yatırımları
Özel Üretim Şirketlerinin Eylül sonu arasında özellikle Hidrolik ve Rüzgâr alanındaki kapasite artışları olumlu gelişme olarak öne çıkmaktadır. İşletmeye giren özel sektör yatırımlarını incelediğimizde yapılan yatırımlar içerisinde hidroelektrik santrallerin önemli bir yer tuttuğu görülmektedir. 2013 yılında işletmeye açılan 2613 MW’lik kurulu güce sahip 112 adet hidro kaynaklı santralin akabinde yine bu alanda 2014 yılında 87 adet 1367 MW’lik kurulu güce sahip santral devreye alınmıştır yılında devreye giren 222 adet santral ile rekor kırılarak 6986 MW kurulu güç devreye girerken 2015 yılında açılan 215 santral ile 4288 MW’lik kapasite artışı sağlanmıştır. Ülkemiz yerli ve ithal kaynak bazında elektrik enerjisi kurulu gücü incelediğinde 2002 yılında yerli kaynak bazlı kurulu güç miktarı MW (%60.1) ve ithal kaynak bazlı santrallerin kurulu gücü ise MW (%39.9) olarak gerçekleşmiştir. 2016 yılı Eylül yyı sonu itibarıyla ele alındığında ise yerli kaynak bazlı kurulu güç miktarının MW (%55.3) iken ithal kaynaklardan yakıt sağlayan santrallerin kurulu gücü ise MW (%44.7)’dir. Eylül dönemi arasındaki süreçte hem yerli kaynaklardan hem yabancı kaynaklardan sağlanan kurulu güç miktarı artarken bu miktarların toplam kurulu güce olan oran değerlerinde dikkate değer bir değişim söz konusu olmamıştır. Tablo Elektrik enerjisi alanında yapılan özel sektör yatırımları Enerji tüketim maliyetinin asgari ücret içindeki payı alım gücünü ortaya koyan önemli göstergelerden biridir. Bu kapsamda, elektrik ve doğal gaz tüketim maliyetlerinin asgari ücret ile

121 Tablo 5.17. 2016 yılı Eylül ayı sonu itibariyle elektrik tarifeleri
birlikte analizleri yapılmıştır. Tablo 6.36 incelendiğinde, elektrik tüketim maliyetinin asgari ücret içindeki payı yıllar içinde azaldığı görülmektedir. 200 kWh’lik elektrik tüketim maliyeti Eylül dönemi arasında 2.5 katına çıkarken asgari ücretin de bu yıllar arasında 7.9 katına çıkmış olduğu görülmektedir. Ancak, 2002 yılında %20.1 olan asgari ücret içindeki pay 2016 Yılı Eylül Ayı sonu itibarıyla %6.3’e kadar düşmüştür. Doğal gaz tüketim maliyetinin asgari ücret içindeki payı da yıllar içinde azalmıştır yılında %32.2 olan bu pay 2016 Yılı Eylül Ayı sonu itibarıyla %10.5’e kadar düşmüştür. Elektrik ve doğal gazın yanı sıra kömür tüketim maliyetinin de asgari ücret içindeki payının azaldığı görülmektedir yılında %6.8 olan bu pay 2016 yılı Eylül ayı sonu itibarıyla %5.3’e düşmüştür. 2016 Yılı Eylül Ayı sonu itibarıyla elektrik tarifesi genel toplamda da görüldüğü üzere (Tablo ) meskenler için kWh elektrik ücreti kuruş iken iletim sistemi kullanıcısı için 25.18, Tek terimli OG sanayi için ve Tek terimli AG Ticarethaneler için kuruş olarak hesaplanmıştır. Tablo yılı Eylül ayı sonu itibariyle elektrik tarifeleri 2016 Yılı Ekim Ayı başı için Başkent Doğal gaz nihai fiyatı konutlar için TL/m³, sanayi için TL/m³ olarak belirlenmişken; İGDAŞ’ta konut için TL/m³, sanayi için TL/m³ fiyat belirlemiştir Yılı Ekim Ayı başı için Başkent Doğal gaz nihai fiyatı konutlar için TL/m³, sanayi için TL/m³ olarak belirlenmişken; İGDAŞ’ta konut için TL/m³, sanayi için TL/m³ fiyat belirlemiştir.

122 Tablo 5.19. Ham petrol ve doğal gaz üretimi
Tablo yılı Ekim ayı sonu itibariyle doğal gaz tarifeleri (TL/m3) Petrol ve Doğal Gaz Görünümü Ülkemizin petrol ve doğal gaz üretimi incelenecek olursa ham petrol üretiminde yıllara göre fazla değişiklik olmadığı buna karşılık doğal gaz üretim miktarımızın ise değişken bir seyir izlediği görülmektedir yılı Ağustos ayı sonu itibarıyla 12.0 milyon varil ham petrol üretimine karşılık milyon m³ doğal gaz üretimi gerçekleştirilmiştir. Petrol ve doğal gaz tüketim miktarları incelendiği takdirde ülke genelinde 2015 yılı sonu itibarıyla 27.2 milyon ton ham petrol tüketimi ve yaklaşık 48 milyar m³ doğalgaz tüketimi gerçekleştirildiği görülmektedir yılları arasında ham petrol tüketimine baktığımızda 14 yıllık sürecin sonunda 2002 yılına göre 2015 yılında ham petrol tüketimimiz yaklaşık %4.2 artmıştır. Doğal gaz tüketimi ise 2002 yılına kıyasla 2015 yılında 2.8 katına çıkmıştır. Petrol arama ve üretimi için yapılan yurtiçi yatırım miktarları 2002 yılında toplamda 90 milyon Dolar iken 2014 yılında 1 milyar 20 milyon Dolara, 2015 yılında ise 600 milyon dolara çıkmıştır. Tablo Ham petrol ve doğal gaz üretimi Özellikle petrol arama ve üretimi noktasında 2010 yılı itibarıyla ciddi artışlar gözlenmiştir. Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı (TPAO)’nun 2002 yılında petrol arama ve üretimi için yaptığı yurtiçi yatırım miktarı 42 milyon Dolar iken bu rakam 2014 yılında 489 milyon Dolar’a,

123 Tablo 5.20. Ham petrol ve doğal gaz tüketimi
2015 yılında ise 291 milyon Dolar’a yükselmiştir. TPAO haricinde ise petrol arama ve üretimi için yapılan yurtiçi yatırım miktarı 2002 yılında 48 milyon Dolar olarak gerçekleşmiş iken yılında 531 milyon Dolar, 2015 yılında ise 309 milyon Dolar olarak gerçekleşmiştir. Tablo Ham petrol ve doğal gaz tüketimi 2015 yılında 48.4 milyar m3 doğal gaz ithal edilirken 2014 yılı sonuna göre %1.5 bir azalma gerçekleşmiştir. Bu rakam 2002 yılı için ise 17.1 milyar m3 olarak gerçekleşmişti yılı sonu itibarıyla gerçekleşmiş ithalat rakamları üzerinden hareket edildiğinde doğal gaz ithalatının önemli bir kısmı olan %55.3’ünün Rusya’dan, %16.1’inin de İran’dan yapıldığı görülmektedir. Tablo Türkiye doğal gaz ithalatı (milyon m3)

124 Kömür Görünümü 2016 Yılı Eylül ayı sonu itibarıyla kamu uhdesinde bulunan kömür rezervi ve üretim linyit rezervinin milyon ton, taşkömürü rezervinin ise 1299 milyon ton olduğu görülmektedir. 2016 Yılı Eylül Ayı sonu itibarıyla 19.8 milyon ton linyit üretimi gerçekleştirilirken, 0.67 milyon ton taşkömürü üretimi gerçekleştirilmiştir. Tablo yılı Eylül ayı sonu itibariyle kamuya ait kömür rezervi ve üretim bilgileri 2003 yılında işletme ruhsatlı sahalardan ruhsat sahiplerince MİGEM’e beyan edilen enerji hammaddeleri üretim miktarı ton iken bu miktar 2013 yılı sonu itibarıyla ton’a, 2014 yılı sonu itibarıyla ton’a ve 2015 yılı sonu itibarıyla da ton’a yükselmiştir. Nükleer Enerji Görünümü Rekabetçi bir elektrik piyasası ve enerji arz güvenliğinin sağlanması amacıyla hazırlanan Elektrik Enerjisi Piyasası ve Arz Güvenliği Strateji Belgesinde yer alan 2023 yılı için Türkiye’nin hedefleri aşağıda sıralanmaktadır: Elektrik üretiminde doğal gazın payını % 30’a indirmek; Hidrolik enerji kaynaklarının tamamından faydalanmak; Yenilenebilir enerji kaynaklarından azami derecede faydalanmak; Yerli enerji kaynakları arasında yer alan linyitten azami seviyede faydalanmak; Yakıt çeşitliliğini arttırmak amacıyla nükleer enerjiyi arz portföyüne dahil etmek. 2015 yılı sonu itibariyle elektrik enerjisi üretiminde doğalgazın payı %37,9, kömürün payı %28, petrolün payı ise %2 seviyelerindedir yılında Yüksek Planlama Kurulu tarafından yayınlanan Elektrik Enerjisi Piyasası ve Arz Güvenliği Strateji Belgesi’nde yer aldığı üzere, ülkemiz 2023 yılında doğalgazın elektrik üretimindeki payını %30’un altına indirmeyi planlamaktadır. Bu çerçevede, ülkemiz, bir taraftan yerli kaynakları arama faaliyetlerine yoğunlaşırken, diğer taraftan da yenilenebilir enerji kaynaklarının devreye alınması, enerji verimliliğinin arttırılması, ülke coğrafi konumundan yararlanılması gibi diğer potansiyellerini harekete geçirmenin çabası içerisindedir. Ancak, ülkemizin giderek artan enerji talebini karşılamada bilinen hidrokarbon

125 Şekil 5.30. Akkuyu nükleer santrali planı
kaynakların yetersizliği, yenilenebilir enerji kaynağı potansiyellerimiz ve söz konusu kaynakların kapasite faktörleri dikkate alındığında nükleer enerji, enerji arz güvenliğimizin sağlanması ve enerji ithalatımın azaltılması noktasında bir seçenek değil zorunluluk olarak karşımıza çıkmaktadır. Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı’nın 1956 yılında kurulmasıyla birlikte ülkemiz aynı yıl içinde söz konusu oluşumun bir üyesi olmuştur yılında ise ülkemiz, ilk nükleer santrali kurmak için çalışmalara başlamıştır yılında şu anki Akkuyu sahası ilk nükleer santral için uygun bir saha olarak belirlenmiş ve sonraki 2 yıllık süreçte sahada birçok zemin etütleri gerçekleştirilmiştir yılında Akkuyu sahası için saha lisansı alınmıştır. Saha lisansının alınmasına müteakip yılları arasında dört kez nükleer santral ihalesi açılmış, ancak, bu çabalar sonuç vermemiştir. Bir yıl süren yoğun müzakereler sonrasında 12 Mayıs tarihinde ilk nükleer santralin kurulumuna yönelik Rusya Federasyonu ile bir hükümetlerarası anlaşma imzalanmıştır. İkinci nükleer santralin kurulumuna yönelik anlaşma ise 3 Mayıs tarihinde Japonya ile imzalanmıştır. Anlaşma çerçevesinde projenin yürütülmesi için 13 Aralık 2010 tarihinde Akkuyu NGS Elektrik Üretim A.Ş. proje şirketi kurulmuştur. Anlaşma uyarınca, projenin başlangıç aşamasında proje şirketinin %100 hisse payı Rosatom tarafından yetkilendirilen Rus şirketlerine aittir. Sonraki aşamalarda ise söz konusu Rus şirketlerinin Proje Şirketi’ndeki toplam payları hiçbir zaman %51’nin altına düşmeyecektir. Şekil Akkuyu nükleer santrali sahası Şekil Akkuyu nükleer santrali planı 3 Mayıs 2013 tarihinde Japonya ile imzalanan milletlerarası anlaşma uyarınca, Sinop ili sınırları içerisinde 4 adet (ünite) ATMEA-1 tipi nükleer santral kurulacaktır. Söz konusu santrallerin

126 toplam kurulu gücü 4480 MWe, her bir santralin işletme ömrü ise 60 yıl olacaktır. Santralin inşasına 2019 yılı sonuna kadar başlanması hedeflenmektedir. Anlaşma uyarınca, santralin ilk iki ünitesinin 2023 ve 2024 yıllarında, diğer ünitelerinin ise 2027 ve 2028 yıllarında işletmeye alınması planlanmaktadır. Türk-Japon Üniversitesinin kurulmasına yönelik çalışmalar devam etmektedir. Sinop’ta kurulacak nükleer santrallerin inşası, işletimi ve sökümü; EÜAŞ ve Japon Konsorsiyumu’nun Konsorsiyumu kuracakları proje şirketi tarafından gerçekleştirilecektir. Japon Konsorsiyumu, Japon Ithochu ve Mitsubishi Heavy Industry şirketleri ile Fransız ENGIE şirketini içermektedir. Milletlerarası anlaşma, 1 Nisan 2015 tarihinde TBMM tarafından onaylanmıştır. Sonrasında ise 10 Nisan 2015 tarihli ve sayılı Resmi gazete yayınlanarak yürürlüğe girmiştir. Sinop’ta inşa edilmesi planlanan ikinci nükleer santrale ilişkin sahanın uygunluğunu teyit etmek amacıyla fizibilite çalışmalarına devam edilmektedir. Fizibilite çalışmaları kapsamında kıyıda ve karada saha karakteristiğinin anlaşılması ve nükleer santral yapımına uygun olup olmadığının anlaşılabilmesi için en ileri teknoloji kullanılarak saha etütleri yapılmaktadır. Ayrıca çevresel etki değerlendirme (ÇED) çalışmalarına altlık oluşturacak veriler toplanmaktadır. Teknik faaliyetler dışında ekonomik etki değerlendirmesi ve yerlileştirme faaliyetleri sürmektedir. Türkiye’nin Genel Enerji Politikası Enerji Verimliliği (EV) Stratejisi hazırlanarak YPK onayı ile tarihinde sayılı Resmi Gazetede yayımlanarak yürürlüğe girmiştir. EV stratejisiyle döneminde enerji verimliliğinin etkinleştirilmesi için, hedeflerle desteklenmiş bir politika setinin ortaya konması, belirlenen hedeflere ulaşmak için yapılması zorunlu eylemlerin ve bu eylemlerin yerine getirilmesinden sorumlu kuruluşların tanımlanması yoluyla; kamu kesimi, özel sektör ve sivil toplum kuruluşlarının katılımcı bir yaklaşımla ve işbirliği çerçevesinde hareket etmesinin sağlanması amaçlanmıştır. Enerji Verimliliği Stratejisi Belgesiyle 2023 yılında Türkiye’nin GSYH başına tüketilen enerji miktarının (enerji yoğunluğunun) 2011 yılı değerine göre (baz değer verilmemiştir) en az %20 azaltılması hedeflenmektedir. Bu belgede; tanımlanan faaliyetlerin gerçekleştirilmesinden, tedbirlerin uygulanmasından, sonuçların değerlendirilmesinden sorumlu olan kamu ve sivil toplum kuruluşları arasındaki koordinasyonu, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı adına Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğünün sağlaması öngörülmüştür. Türkiye’deki enerji politikasına yönelik olarak son yıllarda çeşitli politika dokümanları yayınlanmıştır. Bu belgelerde, enerji sorunun çözümü için; özelleştirmenin tamamlanması, piyasa işleyişinin iyileştirilmesi, nükleer güç santral yapımına başlanması, doğal gaza aşırı bağımlılığı azaltmak üzere yerli ve yenilenebilir kaynaklara hız verilmesi, Türkiye’nin petrol, doğal gaz, elektrik kaynaklarının uluslararası pazarlara ulaştırılmasında transit güzergah ve terminal ülke olması ve enerji çeşitlendirmesi hedefleri ağırlıklı olarak yer almaktadır. Türkiye’nin enerji politikasının birincil amacı ETKB tarafından “ekonomik ve sosyal kalkınma hedeflerini elde etmek üzere güvenilir, yeterli, zamanında ve hem ekonomik hem de çevre açısından güvenilir bir şekilde sürekli artan enerji talebinin karşılanması” olarak ifade edilmektedir. ETKB, son on yıldır arz güvenliğini artırmak amacıyla sektörün yeniden yapılandırılması ve özelleştirilmesine öncelik vermiştir. Sektörü yönlendiren ve halen geçerliliğini koruyan başlıca politika dokümanları aşağıda listelenmiştir (Özata, 2010): 126

127 Dokuzuncu Kalkınma Planı
Yüksek Planlama Kurulunun tarih ve 2009/11 sayılı kararıyla yürürlüğe giren Elektrik Enerjisi Piyasası ve Arz Güvenliği Strateji Belgesi 15 Nisan 2010 tarihinde kamuoyuna açıklanan Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı Stratejik Planı AB Müktesebatına Uyum Belgeleri Bu belgelerde oldukça tali bir şekilde yer alan enerji verimliliği hedeflerini detaylandırmak üzere 2004 yılında yayınlanan ancak hiçbir şekilde referans alınmayan Enerji Verimliliği Stratejisi, yeniden ele alınarak hazırlanmış ve 25 Şubat 2012 tarihinde YPK tarafından onaylanmıştır. “Elektrik Enerjisi Piyasası ve Arz Güvenliği Stratejisi” ve “Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı Stratejik Planı”, ülkenin enerji politikaları konusundaki tercihlerini ve yaklaşımını tanımlamaktadır. Burada başlıca hedef, piyasa yapısı ve uygulamalarının geliştirilmesidir. Hedefe ulaşmak için kullanılacak araçlar ise şöyle sıralanmaktadır: Mevcut piyasanın iyileştirilmesi, Kapasite mekanizmalarının geliştirilmesi ve yarışmalar aracılığıyla kapasite/enerji temini, Geçiş dönemi sözleşmelerinin işler kılınması, Piyasa şeffaflığının daha iyi hale getirilmesi, Tarifeler ile fiyatların oluşturulması, Piyasa faaliyetlerinin birbirinden ayrılması. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı Stratejik Planı ( )’nda Enerji Verimliliğinin arttırılması için aşağıda listelenen Stratejik Hedefler ve Amaçlar belirtilmiştir; Ulusal enerji verimliliği politikalarımız kapsamında stratejik ve bütünleşik enerji verimliliği önlem ve programlarının etkili bir şekilde uygulanabilmesi için çalışmalar artırılarak devam ettirilecektir. AB Enerji Verimliliği Müktesebatı ve özellikle kojenerasyon düzenlemeleriyle tam uyum sağlanacaktır. Aydınlatma öncelikli olmak üzere, kamuda enerji verimliliği çalışmaları yoğunlaştırılarak topluma öncelik edilecektir. Enerji verimliliği projeksiyonları yapılacak, alt sektörlerin enerji verimliliği potansiyelleri belirlenecektir. Yüksek verimli kojenerasyon/trijenerasyon ve bölgesel ısıtma uygulamalarını yaygınlaştırıcı ve teşvik edici tedbirler alınacaktır. Nihai tüketimin yanı sıra, enerjinin üretimden tüketime kadar olan tüm aşamalarında verimliliği artırıcı tedbirler alınacaktır. Elektrik üretim santrallerine ilişkin rehabilitasyon projeleri kapsamında çevre mevzuatına uygunluk gözetilerek santrallerin performansı, güvenilirliği ve işletme ömrünün artırılması sağlanacaktır. İşletmedeki elektrik üretim santrallerinin sağlıklı ve entegre bilgi sistemleri oluşturulacak, izleme, denetim ve raporlama altyapısı geliştirilecektir. Ulaşımda enerji verimliliği çalışmalarına kurumsal destek verilmeye devam edilecektir. Binalarda enerji verimliliği konusunda faaliyetler yoğunlaştırılacaktır. Sanayi kuruluşlarının verimlilik artırıcı projeleri ve enerji yoğunluğunun düşürülmesine yönelik alacakları tedbirler desteklenecektir.

128 Enerji yönetimi sistemi ve enerji yöneticilerinin sanayi ve bina sektörlerinde yaygınlaştırılması
Mayıs 2007’de Enerji Verimliliği Kanunu’nun yürürlüğe konmasından sonra, EİE Genel Müdürlüğü tarafından Kasım 2009 tarihli “Enerji Verimliliği, Statüsü ve Gelecek Planlaması” konulu doküman açıklanmıştır. Bu dokümanda endüstride %15, bina sektöründe %35 ve ulaşım sektöründe %15 asgari enerji tasarrufu potansiyelinin var olduğu belirtilmiştir. Yüksek Planlama Kurulunun 3 Mayıs 2010 tarihli ve 2010/8 numaralı kararıyla kabul edilen İklim Değişikliği Strateji Belgesi’nde, enerji sektörünün sera gazı emisyonlarının artış hızının düşürülmesi için enerji verimliliği ve yenilenebilir enerji kullanımının arttırılmasıyla hedeflerin önemli bir kısmının elde edilebileceği kilit sektör olduğunu belirtilmiştir. İklim Değişikliği Strateji Belgesi’nde enerji, sanayi ve ulaşım sektörleri için takip edilecek stratejiler tanımlanmıştır.

129 ÇEVRE VE ENERJİ Giriş Gelişmekte olan ülkeler, enerji politikasında; ekonomik (Economy) büyüme, enerji (Energy) güvencesi ve çevre (Environment) korumasının (3E) birlikte sağlanmasını amaçlıyor. Sürdürülebilir çevre ve yaşamın en önemli unsuru olan enerji kaynaklarının neden olduğu kirlilikle beraber ihtiyaçları karşılamadaki yetersizlikleri, dünya nüfusundaki değişimle birlikte önemli bir sorun haline gelmiştir. Dünyada enerji tüketimi, 1990 yılından itibaren özellikle küresel ekonomik dalgalanmalara da bağlı olarak nüfus üzerinde önemli bir etkiye sahip olmuştur yılı itibariyle dünya nüfusunun 7 milyar civarına ulaştığı, enerji tüketiminin ise , TEP’e ulaştığı görülmektedir. Nüfus değişimine bağlı olarak, yılları arasında enerji kullanım oranının sürekli düştüğü görülmektedir. Günümüzde dünya enerji kullanımı petrol, kömür ve doğal gaz başta olmak üzere temelde fosil yakıtlara dayanmaktadır. Bu tür enerji kaynaklarının oluşum süreçleri de göz önünde bulundurulduğunda; dünyanın bu artan enerji talebini sonsuza kadar karşılayamayacağı bir gerçektir. Kaynak probleminin yanı sıra dünyanın yaşanabilirliğini tehdit eden en önemli sorunlardan biri olan enerji kaynaklı küresel ısınma gerçeği, yenilenebilir enerji kullanımını, verimliliği ve enerjinin etkin yönetimini hedef alan çalışmaları öne çıkarmıştır. 2010 yılının verilerine göre dünyada yenilenebilir enerji kaynakları toplam tüketim içerisinde sadece %1,3’lük bir paya sahiptir. Yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik devam eden ve tamamlanan birçok araştırma bulunmaktadır. Ancak, yenilenebilir tüm potansiyelin aktif kullanılabilirliği ve yenilenebilir enerji kaynaklarında sürdürülebilirliğin sağlanması için yoğun bir çalışma ve süreç gerekmektedir. Bu durum mevcut enerji kaynaklarının verimli ve enerji geri kazanım yöntemleriyle birlikte enerji kullanımının etkin yönetimi ile sağlanabilecektir. Bu amaçla enerji kaynaklarının verimli kullanılmasına yönelik çalışmaların da, enerji yoğun kullanıma sahip sanayi, ulaşım ve bina sektörlerinde yaygınlaşması, doğru bir yaklaşım olacaktır. Son yıllarda Türkiye’de özellikle sanayi sektöründe önemi gittikçe değer kazanan enerjinin etkin kullanımı ve yönetimi çalışmaları, bina sek örünü de kapsayan bir yapıya dönüşmüş, bu yapı yasal düzenlemelerle de şekillendirilmiştir yılında Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığının yayımladığı sanayide enerji yönetimine ilişkin yönetmelik ile başlayan süreç 2007 yılında yürürlüğe giren Enerji Verimliliği Kanunu ile yapısal dönüşümünü tamamlamıştır. Avrupa Birliğiyle ortak çalışmalara paralel olarak Kyoto protokolünün Türkiye’ye getirdiği mecburiyetlerle birlikte, 2008 yılında yürürlüğe konan "Enerji Kaynaklarının ve Enerjinin Verimli Kullanılmasında Verimliliğin Artırılması” ve “Binalarda Enerji Performansı” yönetmeliği (BEP) ile enerji verimliliğine ilişkin düzenlemeler hayata geçirilmiştir. Mevzuatların verimliliğin incelenmesi, değerlendirilmesi, geliştirilmesi ve süreci takibi yönüyle hem sanayi hem de bina sektörlerinde getirdiği en önemli koşul enerji yönetimlerinin sorumluluklarını geliştirmek olmuştur. Sürdürülebilir çevre için enerjinin verimli kullanımı odaklı gerek ulusal gerekse uluslararası yapılan yasal düzenlemeler ve sözleşmelerin sonucunda etkin hale gelen enerji yönetimleri; sorumluluk alanlarında enerjinin verimliliğini geliştirmek için verilerin toplanması, değerlendirilmesi ve verimsizliğin neden olduğu alanlar için proje ve çalışmalar gerçekleştirerek enerjiyi daha verimli kullanabilecek birtakım çalışmalar icra

130 etmelidir. Temelinde gerçek bir enerji taraması olarak başlayan bu çalışmalarda, öncelikle enerjinin etkin kullanılabileceği ve masrafların kısılabileceği alanlar belirlenmeye çalışmalıdır. Enerjinin etkin yönetimi, çalışmalarının ilk basamağını oluşturan ön enerji tasarruf etüdünün hazırlanması ve enerji tasarrufu sağlayacak projelerin belirlenerek karlılık oranına göre bunların önceliklendirilmesi amacını taşıyan enerji planlaması ile mümkün olacaktır. Bu amaçla bina sektöründe de enerji yönetim süreci tüketim verilerine bağlı olarak ön enerji tasarruf etütleri hazırlanmalıdır. Bu çalışmada, 2000 TEP üzerinde enerji tüketen bir yerleşke için, ile 2011 yılları enerji tüketim değerleri esas alınarak, bir enerji yönetimi organizasyonunca ön enerji tasarrufu etüdü hazırlanabilmesi için gerekli enerji taraması yapılmış ve tasarruf potansiyelleri incelenmiştir. Çalışmada iki farklı yaklaşımla tüketim hedefleri incelenmiş ve her iki yönteme göre kümülatif toplam değerler grafiğiyle sağlanabilecek enerji tasarruf potansiyeli belirlenmiştir. Kömür veya petrol gibi fosil yakıtların yanması sonucu, daima CO2 oluşur. Yapılan ölçümler milyonlarca yıldır ppm arasında değişen CO2 seviyesinin günümüzde 360 ppm seviyesine çıktığını göstermektedir. Karbondioksit diğer sera gazlarına göre %55'lik bir oranla, doğal sıcaklık dengelerinin bozulmasında en büyük etkiyi yaparak Küresel Isınmaya neden olmaktadır. Atmosfere atılan diğer sera gazları ise CO, SO2, NOx gibi zehirli gazlar ve radyoaktif maddelerdir. Termik santrallerde, sanayide ve binalarda yakıt olarak kömür kullanıldığında, bu kirlilik etmenlerinin yanı sıra kül de açığa çıkar. Kül, cıva, kurşun, arsenik ve kadmiyum içermesi nedeniyle yüksek oranda kirletici etkiye sahiptir. Fosil yakıtların bu şekilde kullanılmaya devam edilmesi durumunda, aşırı kuraklık, deniz seviyesinde yükselme sonucu su baskınları, fırtınalar ultraviyolenin artması gibi küresel değişmeler sonucu, doğanın ekolojik dengesinin bozulması kaçınılmazdır. Üretimin temel girdisi olan ve hayat standardını iyileştiren enerjinin kullanımından vazgeçilemeyeceğine göre; enerji verimli kullanılmalıdır. Enerji tasarrufu kavramı ilk olarak, 1970'li yıllarda yaşanan petrol krizi sonrasında enerji konusuna artan ilgi ile gündeme gelmiştir. Enerji ve Çevre Sorunları Enerji üretimi ve tüketimi çevre ve kamu sağlığı üzerinde büyük baskılar oluşturmaktadır (İsa ve Onat, 2012); Sera gazı emisyonları Hava kirliliği Enerjiyle ilgili diğer çevre baskıları İklim değişikliklerinin enerji üretimi ve tüketimine etkileri

131 Sera Gazı Emisyonları Karbondioksit, metan, nitroksit, hidroflorokarbonlar, perflorokarbonlar, sülfür heksaflorit, ozon, su buharı, kloroflorokarbonlar ısı tutma kapasitelerinin yüksek olmasından dolayı küresel ısınmaya neden olup, sera gazları diye tanımlanmaktadır. Ancak Kyoto protokolü tüm bu gazlardan sadece ilk altı tanesinin kontrol altına alınıp azaltılmasını talep etmektedir. Karbon Ayak İzi için de bu altı adet sera gazının hesabı yapılmaktadır. Bilindiği üzere ülkemiz TBMM’nin 5 Şubat 2009 tarihli kararı ile Kyoto Protokolü’ne katılım sürecine girmiş ve 28 Mayıs 2009 tarihinde Kyoto Protokolü’ne katılım belgelenmiş, Birleşmiş Milletler Genel Sekreterliği’ne iletilmiştir. Türkiye 26 Ağustos 2009 tarihinden itibaren Kyoto Protokolü’ne taraf olmuştur. Ülkemiz, düzenli olarak İklim Değişikliği Ulusal Bildirimleri ve her yıl Ulusal Sera Gazı Envanterleri hazırlamakla yükümlüdür. Ülkemizin Kyoto Protokolü’nün ilk yükümlülük döneminde ( ) sayısallaştırılmış sera gazı emisyon azatlım yükümlülüğü olmayacaktır. Ancak, 2010 yılından itibaren ulusal bildirimler ve Sera Gazı Envanterleri Protokol altında gönderilecektir. Bu, Türkiye’nin Protokol altında belirlenmiş olan çok daha sıkı raporlama kurallarına tabii olacağı anlamına gelmektedir. Toplam sera gazı emisyonu 2007 yılında Mt CO2 eşdeğerine yükselmiştir. En büyük payı %77 ile enerji kaynaklı emisyonlar almakta iken, ikinci sırayı %9 ile atık bertarafı ve üçüncü sırayı da %7 ile sanayi almaktadır yılı toplam sera gazı emisyonu 1990 yılına göre %119 artış göstermiştir. Sera gazı emisyonlarının %81’i karbondioksit, %15’i metan, %3’ü diazot oksit ve %1’i florlu gazlardan oluşmaktadır. Kişi başı emisyonlar ise 2007 yılında 5.7 ton değerine ulaşmıştır. Fosil yakıt kaynaklı dünya CO2 emisyonu son 40 yılda %125 artarak 2012 yılında 31.7 milyar ton düzeyine ulaşmıştır. Aynı dönemde kömürden kaynaklanan CO2 emisyonundaki artış oranı ise %168 düzeyindedir ve 2012 yılında milyon ton olmuştur. Kömür kaynaklı CO2 emisyonunun toplam emisyon içerisindeki payı 2012 yılı itibariyle %44 düzeyindedir. Fosil yakıtlardan CO2 emisyonu 2011 yılı itibariyle; kömür tüketiminden kaynaklanan dünya CO2 emisyonunun %69’u (9489 milyon ton) elektrik ve ısı üretimi amaçlıdır. İmalat sanayi ve inşaat sektöründe kullanılan kömürün emisyon payı %26 (3576 milyon ton) ve ısınma, ulaşım, ziraat ve diğer amaçlı kömür kullanımının payı ise %6 (825 milyon ton) düzeyindedir. Enerjiyle İlgili Diğer Çevresel Baskılar Hava kirleticilerinin ve sera gazı emisyonlarının yanı sıra enerji kullanımı ve teminiyle ilgili konuların yanı sıra enerjiyle ilgili oluşabilecek başka çevresel baskılar da vardır. Nükleer atık: Nükleer enerjinin kullanılması sürecinde dikkatlice depolanıp atılması gereken nükleer atık oluşur. Düşük ve orta nükleer atık için çeşitli imha yöntemleri bulunurken, yüksek seviyeli nükleer atıkların kalıcı olarak imha edilmesine yönelik çözümler henüz bulunamamıştır. Petrol dökülmelerinden kaynaklanan kirlenme: Kıyıdaki rafinerilerden, deniz tesislerinden ve deniz nakliyesinden kaynaklanan petrol kirliliği deniz üzerinde önemli sorunlar yaratmaktadır. Dökülen petrolün yoğunluğu yüzeyin kirlenmesine neden olabilir ve deniz canlılarını öldürebilir. İlave olarak, kimyasal bileşenleri akut veya uzun süreli toksik etkilere neden olabilir. Diğer çevre sorunları: Diğer çevre sorunları da elektrik santralleri, rafineriler, nakil hatları, madencilik çalışmaları vs. için arazinin kullanılmasından kaynaklanır. Bu da ekosistemlerin

132 bozulup dağılmasına yol açabilir
bozulup dağılmasına yol açabilir. İlave olarak, yakma tesisleri (özellikle kömür) az miktarda ağır metaller (örneğin cıva, kurşun ve kadmiyum) açığa çıkarır. Bunlar zamanla biyolojik organizmalarda birikebilir ve zehirli etkileri olabilir. Ayrıca, yenilenebilir kaynaklar dahil olmak üzere bazı enerji kaynakları biyolojik çeşitliliği olumsuz etkileyebilirler (örneğin, bir hidroelektrik tesisi için baraj kurulması). İklim Değişikliklerinin Enerji Üretimi ve Tüketimi Üzerindeki Etkileri Enerji üretimi ve tüketimi gaz emisyonlarının ve iklim değişikliğinin en önemli kaynağını oluşturmaktadır. İklim değişiklikleri ve adaptasyonuyla ilgili iki özel husus aşağıda ele alınmaktadır (İsa ve Onat, 2012). Enerji ve Su Bazı çalışmalar, enerji talebinin evler başta olmak üzere hizmet ve sanayi sektörlerinde iklim koşullarıyla (örneğin dış sıcaklık) bağlantılı olduğunu göstermiştir. Örneğin yıllarında Avrupa Birliği Üyesi 27 ülkede, evlerde kişi başına düşen elektrik tüketimi ortalama olarak %31.1 oranında artarken, Türkiye’de %150’den daha fazla artmıştır. Bu, kısmen güney Avrupa’da artan klima talebinden kaynaklanmıştır. Elektrik üretimi; hidroelektrik santralleri ve termik santrallerin soğutulması ihtiyacında su kullanım zorunluluğu, suyun bulunabilirliğine bağlıdır. İklim değişikliğinden dolayı, su kaynakları özellikle Kuzey Avrupa’da artarken diğer bölgeler su kıtlığının yüksek riskleriyle karşı karşıya kalabilecektir (örneğin Akdeniz bölgesinde). İlave olarak, yükselen deniz seviyelerinin kıyıdaki kara parçalarının su altında kalması gibi doğal afetlerin artmasına neden olabilecektir. İklim değişikliğinden dolayı, yağış grafikleri (ve böylece mevcut olan su miktarı) ve su sıcaklığı değişecek, bu nedenle enerji arzının sürekliliğini sağlayabilmek için özellikle bazı ülkelerde (özellikle güney Avrupa’da) enerji konusunda yasal kısıtlamalar getirilecektir. Enerji tesislerini soğutmak için, soğutma suyunun kritik giriş sıcaklığı ortalama 23°C’dir. Buna rağmen, son yıllarda sıcaklığın bu değeri aştığı günlerin sayısı artmıştır. Bu da pratikte bazı enerji tesislerinin üretim kapasitelerini azaltarak bu kriteri yerine getirebilmesi anlamına gelmektedir. Enerji Talebi Modellerinin Değiştirilmesi İklim değişikliğinin enerji üretimi ve tüketiminde önemli bir diğer etkisi vardır. İklim değişikliği enerji talebinin modellerini etkiler. Avrupa’da değişen iklim, kışın ısınma talebinin azalmasına (özellikle Kuzey Avrupa’da) ve yazın soğutma talebinin artmasına (özellikle Akdeniz bölgesinde) yol açar. Enerji talebindeki bu değişim, aynı zamanda enerji kullanımını da etkiler ve enerji üretiminde değişimi gerekli kılar. Küresel Isınma Küresel ısınma, başlıca atmosfere salınan gazların neden olduğu düşünülen sera etkisinin sonucunda, dünya üzerinde yıl boyunca kara, deniz ve havada ölçülen ortalama sıcaklıklarda görülen artışa verilen isimdir.

133 Küresel ısınmanın oluşumunda sera etkisinin rolü büyüktür
Küresel ısınmanın oluşumunda sera etkisinin rolü büyüktür. Sera etkisi, güneşten gelen kısa dalga ışınlarının geçmesine izin veren gaz tabakasının, dünya üzerinden yansıyan uzun dalga ışınlarının büyük bir kısmını tutması sonucu meydana gelen atmosferik dengesizlik olarak açıklanabilir. Dünya, enerjisinin büyük bir bölümünü fosil yakıtları yakarak sağlamaktadır. Bu yanma sonucunda karbondioksit başta olmak üzere kükürt ve azot oksitler açığa çıkmaktadır. Özellikle son yüzyılda, büyük miktarlarda fosil yakıt yakılması sonucu, açığa çıkan karbondioksitte önemli artış sözkonusudur. Bütün karbondioksit atmosferde kalmaz; bir kısmı okyanus ve göl sularında çözünür ve bir kısmı da, kalsiyum vemanezyum karbonat formunda kayaya dönüşür. Fakat ölçümler, atmosferdeki karbondioksit miktarının her yıl arttığını göstermektedir. Atmosferdeki karbondioksit miktarının artışı, önemli bir problemi de beraberinde getirmektedir. Karbondioksitin görünür ışığa karşı geçirgenliği vardır, fakat kızılötesi ışığı emer. Dünyanın güneşten aldığı enerji, çoğunlukla görünür ışık formundadır. Atmosferdeki karbondioksit, görünür ışığa karşı geçirgen olduğu için, enerji direkt olarak yeryüzüne ulaşır. Fakat yeryüzünden yansıyan ışık genelde kızılötesi formundadır ve atmosferdeki karbondioksit tarafından emilir. Karbondioksit molekülü bu enerjiyi tutmaz ve bütün yönlere olmak üzere tekrar yayar ve böylece, bir kısmını yeryüzüne geri göndermiş olur. Karbondioksitin etkisi, güneşten gelen enerjinin yeryüzüne ulaşmasını engellemek şeklinde değil, fakat bu enerjinin bir kısmının uzaya geri gitmesini önlemek şeklindedir. Bu sürece, sera etkisi denmektedir. Bununla birlikte, sera etkisini yaratan tek gaz karbondioksit değildir. Doğal sera gazları (H2O, CO2, CH4, N2O, HFCs ve O3) ile endüstriyel üretim sonucunda ortaya çıkan florlu bileşikler, atmosferdeki sera etkisini düzenleyen temel maddelerdir. Atmosferdeki insan kaynaklı sera gazı birikimlerinde sanayi devriminden beri gözlenen artış sürmektedir. Özellikle atmosferdeki birikimi ve yaşam süresi dikkate alındığında, bu sera gazları arasında CO2 öne çıkmaktadır. İnsanların çeşitli faaliyetlerinin küresel ısınmaya katkısı şöyledir: Enerji kullanımı %49, Endüstrileşme %24, Ormansızlaşma %14, Tarım %13. Dünyada neler oluyor? Grönland eriyor. Amazon ormanları yok oluyor. Buzullar eriyor. Hollanda kıyılarının 100 yılı kaldı. Avustralya`da 2002 yılında şiddetli kuraklık yaşandı. Kuzey Pasifik`te somon balığı popülasyonunda düşüş. Kalifornia kıyılarında binlerce deniz kuşu, denizlerin ısınmasının yol açtığı besin kıtlığı yüzünden öldü.

134 Şekil 6.1. Topraklar susuzluktan çatlıyor
Şekil 6.2. Buzullar eriyor Türkiye’nin küresel ısınmaya sebep olan karbondioksit emisyonu üretme bakımından kişi başına düşen sorumluluğu diğer OECD (The organization for Economic Cooperation and Development) ve Avrupa Birliği ülkelerine göre daha azdır. Türkiye, 1999 yılına ilişkin temel CO2 göstergeleri açısından, dünya ülkeleri arasında, toplam CO2 salımında 23., kişi başına CO2 salımı açısından 72., CO2 salımının gayri safi yurt içi hasılaya (GSYİH) oranında 54. ve CO2 salımının satın alma gücü paritesine göre hesaplanmış GSYİH’ye oranında ise 46. sırada yer almaktadır. Şekil 6.3. Türkiye’de muhtemel küresel iklim değişikliği

135 Şekil 6.4. Küresel sıcaklık değişimi
Gezegenimizin ortalama küresel sıcaklığı 1800’den bu yana 0,4 ile 0,8 artış oC göstermiştir. Küresel ısınma iklim üzerinde etkili olup, gelecekte farklı iklim kuşaklarına yol açabilecektir. Şekil 6.4. Küresel sıcaklık değişimi Çevre ve Teknoloji Kömür madenciliği ve kömür kullanımı, her aşaması çevre üzerinde etkili ve belirli düzeylerde çevre kirliliğine neden olan faaliyetler bütünüdür. Özellikle son yıl içerisinde, kömürün çevreye etkileri konusunda gerek teknoloji gerekse mevzuat bakımından olumlu gelişmeler elde edilmiştir. Kömürün yakılması sonucunda ortaya çıkan ve küresel ısınmaya neden olan CO2 emisyonları ise, son yıllarda kömürden kaynaklanan çevresel sorunlar arasında ilk sırada yer almaktadır. Kömürün küresel ısınmaya yol açan etkilerinin ne şekilde giderilebileceği konusu ve bu kapsamda temiz kömür teknolojilerinin bugünü ve geleceği tüm dünyada ciddi şekilde tartışılmaktadır. Temiz kömür teknolojileri; kömür yıkamadan sıvılaştırmaya, gazlaştırmadan karbon tutma ve depolamaya kadar çok geniş bir yelpazeyi tanımlamakla beraber, günümüz kömür endüstrisinin, kömüre dayalı elektrik santrallerinin veriminin arttırılması ve söz konusu santrallerden CO2 emisyonlarının azaltılmasıyla sınırlı bir alanda özellikle yoğunlaştığı görülmektedir. “Temiz kömür teknolojileri” kavramı, genel olarak, kömür üretimi, hazırlanması ve kullanımı süreçlerinde verimlilik ve çevre boyutlarını bir arada kapsayan bir tanımlamaya işaret etmektedir. Söz konusu teknolojiler; bir taraftan emisyon ve atıkların azaltılmasını diğer taraftan birim kömürden elde edilecek enerjinin arttırılmasını hedeflemektedir. Küresel bazda kömür endüstrisinin son yıllarda odaklandığı temel alanlar ise; kömüre dayalı termik santrallerin veriminin arttırılması ve bu santrallerden CO2 emisyonlarının azaltılmasıdır. Bu çerçevede özellikle sanayileşmiş batı ülkeleri tarafından benimsenen genel yol haritası; öncelikle mevcut ya da yeni tesis edilecek kömür santrallerinde en son teknolojilerin kullanımının sağlanması, daha sonra termik santral teknolojilerinde daha ileri gelişmelerin elde edilmesi ve son olarak CO2 tutma ve depolama teknolojilerinin devreye alınmasıdır. Söz konusu yol haritası aşağıda özetlenmektedir:

136 Mevcut ya da yeni tesis edilecek kömür santrallarında, sahip olunan en son teknolojilerin (süperkritik, ultra-süperkritik) kullanımının sağlanması ile %44-45 verimlilik düzeyine ulaşılması ve CO2 emisyonunun 1/3 oranında düşürülmesi, Termik santral teknolojilerinde daha ileri gelişmelerin elde edilerek %50-55 verimlilik düzeyine ulaşılması ve CO2 emisyonunun 1/3 oranında düşürülmesi, CO2 tutma ve depolama teknolojilerinin devreye alınması ile %52-55 verimlilik düzeyine ulaşılması ve CO2 emisyonunun sıfırlanması. Söz konusu yol haritasının ilk aşamasında, yeni teknolojilerin devreye girmesi ile yüksek verim artışı ve CO2 emisyonlarının azaltılması hedefleri bakımından önemli gelişmeler kaydedilebilmiştir. Bununla beraber, gerek yeni teknolojilerin gerekse CO2 tutma ve depolama teknolojilerinin ticari yapılabilirlikleri bakımından henüz pek çok soru işareti ortada durmaktadır.

137 ENERJİ TASARRUFU Giriş Enerji tasarrufu, üretimde, konforumuzda ve iş gücümüzde herhangi bir azalma olmadan enerjiyi verimli kullanmak, israf etmemektir. Başka bir ifade ile, aynı işi daha az enerji kullanarak yapmaktır. Enerjinin güvenilir, zamanında, kesintisiz ve çevreye uyumlu temin edilmesi politikası çerçevesinde yerli ve yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üretimine yönelmenin yanı sıra, ağırlık verilmesi gereken temel bir politika da; enerji verimliliğinin arttırılmasıdır. Türkiye’de ve dünyada enerji tüketimi hızla artmaktadır. Bu durum, doğal kaynakların bilinçsizce ve büyük bir hızla tüketilmeye başlamasına neden olmuştur. Bu bilinçsizce tüketim, enerji kaynaklarının verimli kullanımını gündeme getirdiği gibi, tüketim sonucunda oluşan her türlü katı sıvı ve gaz atıkların da arıtılmadan doğaya atılmasının meydana getirdiği önemli çevre kirliliğinin önlenmesi arayışını da beraberinde getirmiştir. Üretilen enerjinin yaklaşık üçte biri sanayide tüketilmektedir. Bu enerjinin önemli bir miktarı, ileri teknoloji ürünlerinin kullanıldığı enerji tasarruf önlemleriyle geri kazanılabilir. Enerji tasarrufu sayesinde hem ülkemiz enerji darboğazından kurtulacak, hem de sanayici aynı ürünü daha düşük bir maliyetle elde ederek rekabet gücünü arttırmış olacaktır. Enerji tasarrufu, enerji arzını azaltmak veya kısıtlamak değildir. Enerji tasarrufu, kullanılan enerji miktarının değil, ürün başına tüketilen enerjinin azaltılmasıdır. Enerji maliyetlerini düşüren üretici, aynı miktardaki mal veya hizmetleri daha az enerji veya aynı miktar enerji ile daha çok mal ve hizmet üreterek, ulusal ve uluslararası alanda rekabet gücünü arttıracaktır. Enerji tasarrufu için bir tesisin enerji verimliliğinin belirlenmesi ve değerlendirilmesine, enerji tasarrufu olanaklarının belirlenmesine ve projeleri yürütmek için plan yapılmasına yardım etmek üzere bir dizi standart teknik yaklaşımlar geliştirilmiştir. Yapılacak bu enerji tasarrufu etütleriyle tesislerdeki enerji verimliliğinin arttırılması ve ürün başına enerji tüketiminin azaltılması amaçlanmaktadır. Enerji tasarrufu, döviz tasarrufu sağlayacağı gibi, özellikle çevre kirlenmesini azaltan bir etki yapar. Türkiye, birincil enerji yoğunluğu açısından, gelişmiş ülkelerle kıyaslamasında; “enerji yoğun” ekonomilerden birisi olarak değerlendirilebilir yılı OECD ortalaması olan 0.18 TEP/ dolar Gayrisafi Yurtiçi Hasıla (GSYH) ile karşılaştırıldığında, Türkiye’de 0.27 değeriyle, dolar GSYH üretmek için daha fazla enerji harcanmaktadır (2000 yılı ABD doları sabit değeriyle). Birincil enerji yoğunluğu AB’nin ortalama değerleriyle de mukayese edildiğinde oldukça yüksektir; 2007 yılında Türkiye’nin enerji yoğunluğu Euro bazında 250 KEP/1000 € iken, AB (27)’nin ortalama değeri 169 KEP/1000 €’dur. Ancak, kişi başına elektrik enerjisi tüketimi, 2009 yılı OECD ortalaması olan 8,012 kWh ile mukayese edildiğinde, 2296 kWh (ETKB 2010 değeri 3010 kWh) ile kişi başına elektrik tüketimi düşük OECD üyesi ülkelerden birisidir. Enerji yoğunluğunda geçtiğimiz yıllarda diğer gelişmiş ülkelere kıyasla önemli bir düşme trendi yakalanamamıştır. Türkiye’nin mevcut enerji yoğunluğunu düşürmek için önemli bir potansiyel mevcuttur. GSYH ve kişi başına enerji tüketiminin büyüme potansiyeli vardır ve kaçınılmazdır. Bunun düşen enerji yoğunluğuyla birlikte sağlanması gerekmektedir. Türkiye önemli bir tasarruf potansiyeline sahiptir. EİE (YEGM)’nin çalışmaları ülkede 2020 yılında 222 milyon TEP

138 Tablo 7.1. Türkiye’de enerji tasarrufu potansiyeli, 2008
birincil enerji talebi içinde yaklaşık %15 enerji tasarrufu (30 milyon TEP) potansiyeli bulunulabileceğini göstermektedir. Diğer taraftan Dünya Bankası tarafından yapılan bir çalışmada ise %27 enerji tasarrufu potansiyelinin varlığına işaret edilmektedir. Tablo 7.1’de Türkiye’nin enerji tasarrufu potansiyeline ilişkin olabilir değerler verilmiştir. Tablo 7.1. Türkiye’de enerji tasarrufu potansiyeli, 2008 Türkiye, son birkaç yılda Enerji Verimliliği Kanunu, eğitim ve bilinçlendirme faaliyetleri, KOBİ’ler ve sanayi kuruluşlarıyla sınırlı bir hibe programı gibi konularda başarı elde etmiş olmasına rağmen, hâlâ enerji verimliliği üzerinde daha aktif stratejiler geliştirmeye ve adımlar atmaya ihtiyaç duymaktadır. Kurumsal tarafta, enerji verimliliğiyle ilgili faaliyetleri yerine getirmekte olan farklı kurumlar ve ilgili mevzuat arasında ulusal düzeydeki koordinasyon yetersizdir. Bu engeli aşmak için Enerji Verimliliği Koordinasyon Kuruluna (EVKK) yetki verilmiştir. Söz konusu kurul bütün ilgili bakanlıklardan ve devletin üst düzey yetkililerinden oluşmaktadır. Bununla birlikte, üstlenilen rollerin ve atılan adımların çeşitli yönlerden güçlendirilmesine ihtiyaç vardır (Özata, 2019). 7.2. Enerji Tasarruf Yöntemleri Tasarruf aynı işi daha az enerji kullanarak yapmaktır. Enerji tasarrufu enerjiyi kullanmamak anlamına gelmez. Enerji tasarrufu, bilinen genel yöntemleri, geliştirme prosedürlerini ve yeni teknolojileri kullanarak ve sosyal hayatın standartlarını dikkate alarak enerjiyi daha etkin kullanmak anlamına gelir. En ucuz enerji tasarruf edilen enerjidir. Türkiye’de enerji tüketiminin % 41’i endüstriyel tesislerde, % 31’i binalarda ve % 20’si taşımacılıkta meydana gelmektedir.

139 7.2.1. Yüksek Verimli Motor Kullanımı
Türkiye’de endüstriyel tesislerde yıllık 3.7 milyon TEP’e denk düşen bir enerji tüketimi mevcuttur. Yapılan bazı çalışmalar, Türk sanayisinde kullanılan enerjinin % 30’unun tasarruf edilebileceğini göstermektedir. Fosil yakıtların yakılması sonucu ortaya çıkan karbon emisyonlarını minimize ederek bu emisyonların neden olduğu küresel ısınma ve buna bağlı olarak ortaya çıkan iklim değişikliklerini önlemenin iki temel yolu vardır (Kanoğlu, 2016): Fosil yakıtlar yerine yenilenebilir çevre dostu enerji kaynaklarını kullanmak. Enerjiyi daha verimli kullanmak ve enerji tasarrufu yapmak. Endüstriyel tesislerdeki enerji tasarrufundaki amaç, ürün başına tüketilen enerjinin azaltılmasıdır. Enerji tasarrufu, enerjinin gereksiz kullanım sahalarını belirlemek ve israfı asgari düzeye indirmek veya tamamen ortadan kaldırmak için alınan önlemleri içerir. Bu şekilde, üretici aynı miktardaki mal veya hizmetleri daha az enerji ile üreterek, ulusal ve uluslararası alanda rekabet gücünü arttırabilir. Aşağıda, sanayi tesisleri ve binalar için belli başlı enerji tasarrufu yöntemleri verilmiştir (Kanoğlu, 2016): Yüksek verimli motor kullanımı Basınçlı hava sistemindeki kaçakların giderilmesi Basınçlı hava sistemlerinde düşük basınçlı hava kullanımı Kompresör havasının dış ortamdan alınması Isı geri kazanım sistemleri Yakıtların karşılaştırılması Kazanlarda verim arttırılması Kazanlarda hava-yakıt oranının optimize edilmesi Kazanlarda yakma havasının ısıtılması Sıcak ve soğuk yüzeylerin yalıtımı Yüksek verimli aydınlatma Pencerelerde yansıtıcı film kullanılması Diğer tasarruf yöntemleri Yüksek Verimli Motor Kullanımı Üretim sektöründe kullanılan endüstriyel ekipmanların çoğu, gücü elektrik motorları sayesinde üretirler. Bir elektrik motorunun belirli bir güç çıkışı ile çektiği enerji verimi ters orantılıdır. Bütün motorlar gibi elektrik motorları da kullandıkları enerjinin tamamını mekanik enerjiye çeviremezler. Motorun mekanik güç çıkışının, çekilen elektrik gücüne oranı motor verimi olarak adlandırılır ve motor tipi ve büyüklüğüne göre % 70 - % 96 arasında değişir. Ayrıca kısmi yükte çalışan motorların verimleri de düşüktür. Bu verimler de motordan motora değişiklik gösterir. Örneğin bir motorun tam yükte verimi % 90, yarı yükte % 87 ve ¼ yükte % 80 iken aynı özelliklerdeki başka bir motorun tam yükteki verimi % 91 iken ¼ yükte % 75 verimle çalışabilir. Mekanik enerjiye çevrilemeyen elektrik enerjisinin bir kısmı ısıya dönüşür. Motorlar tarafından üretilen bu ısı miktarı eğer sönümlenmezse yüzeyde aşırı ısınmaya sebep olabilir. Bazı üreticiler tarafından üretilen bazı standart motorların verimi, başka üreticilerin sahip olduğu yüksek verimli motorlara kıyasla daha yüksek verime sahip olabilmektedir. Bundan dolayı, işletmelerde çalışan yetkili personelin yeni bir motor siparişi vermeden önce ve herhangi bir katalogda motor seçmek yerine bazı önemli noktaları kontrol etmesinde fayda vardır. Son yıllarda geliştirilen yüksek verimli motorların maliyetleri standart motorlara göre % daha pahalı olmakla birlikte, çoğu zaman işletme maliyetlerinin düşük olmaları nedeni ile bu

140 7.2.2. Basınçlı Hava Sistemindeki Kaçakların Önlenmesi
fark kısa bir sürede geri kazanılır. Ayrıca yüksek verimli motorlarda azalan kayıplar nedeniyle, açığa çıkan ısının dışarıya verilmesi ihtiyacı azalır. Şekil 7.1. Elektrik motorunun verimi kısmi yükte düşer [1]. Tablo 7.2. Motor verimlerinin karşılaştırılması* [10] Basınçlı Hava Sistemindeki Kaçakların Önlenmesi Endüstriyel tesislerde kullanımı yönünden çok değerli, olmazsa olmaz kaynaklardan biri olan “basınçlı hava” bu tesislerin en çok para ödedikleri işlemlerden bir tanesini oluşturmaktadır. Kompresörler birçok sanayi tesisinde en çok enerji harcayan ekipmanların başında gelmektedir. Kompresörler, kurutucular ve diğer destek ekipmanlarının bir yıllık çalışma maliyetleri toplam yıllık ödenen elektrik faturasının % 70’ini oluşturmaktadır [3]. Basınçlı hava sisteminde olacak bir arıza birçok tesiste üretimin durmasına sebep olmaktadır.

141 Günümüzde kompresörsüz bir fabrika düşünmek oldukça zordur
Günümüzde kompresörsüz bir fabrika düşünmek oldukça zordur. Üretim sahalarında basınçlı hava; matkap, hava tabancaları ve öğütücüler gibi küçük el aletlerinden akışkan depolanması, işlem tankları ve pnömatik ekipmanlar gibi birçok yerde kullanılmaktadır. Yapılan enerji tasarrufu çalışmalarında, enerji tasarruf potansiyelinin en yüksek olduğu alanlardan birinin basınçlı hava sistemi olduğu görülmüştür. 10 kW ile kW arasında üretim kapasitesine sahip kompresör sistemlerindeki yetersiz tesisat ve bakımdan kaynaklanan enerji kaybı, kompresörün harcadığı enerjinin %50’sine varabilir ve basit işletme tedbirleri ile bunun yarısının önlenmesi pratik olarak mümkündür [11]. Bir kompresörü bir sene çalıştırmak için harcanan elektrik enerjisinin maliyeti genelde kompresörün satın alma fiyatını geçer (Şekil 2) [15]. Örneğin 100 kW gücünde ve %90 verimle çalışan bir elektrik motoruna sahip kompresörün yılda 6000 saat çalıştığı varsayılırsa, 0.07 USD/kWh enerji birim fiyatı için yıllık enerji harcaması 46,600 USD’dir. Bu örnek basınçlı hava sistemindeki tasarrufun rakamsal boyutunu ortaya koymaktadır. Oysa bu sistemlerde pratik bazı önlemlerle önemli miktarda enerji ve mali tasarruflar sağlanabilir (Çengel ve Boles, 2007). Şekil 7.2. Tipik bir kompresörün ömrü boyunca maliyetleri Hava kaçakları, basınçlı hava sisteminde meydana gelen enerji kayıplarının en önde gelen sebebidir. Bir kompresörün hava kaçaklarının oluşturduğu basınç düşümünü önlemesi için daha uzun zaman çalışması gerekmektedir. Çeşitli çalışmaların gösterdiğine göre, üretilen basınçlı havanın yaklaşık % 25’i sızıntılar nedeniyle kayıp olmaktadır. Bu kayıpların tamamen önlenmesi pratik değildir ve % 10’a indirilmesi kabul edilebilir bir sınır olarak benimsenmektedir (Kanoğlu, 2016). Kaçak hava miktarı hat basıncına, basınçlı havanın kaçak noktasındaki sıcaklığına, kompresör emişindeki hava sıcaklığına ve havanın kaçtığı deliğin çapına bağlıdır. Genelde hava kaçakları, boruların bağlantı yerlerinde, flaşlarda, manşon ve dirseklerde redüksiyonlarda, vana gövdelerinde, filtrelerde, hortumlarda, çek vanalarda, uzatmalarda ve basınçlı havayı kullanan cihazlarda olmaktadır. Sıcaklık değişimleri ve titreşim bağlantılarının gevşemesinin ve böylece de sızıntıların başlıca sebepleridir. Bu nedenle boruların birleşme yerlerini periyodik olarak gözden geçirmek bu konuda yapılacakların başında gelir. Kaçaklar genelde son kullanım yerinde veya basınçlı hava hattının ekipmana bağlandığı yerde olur. Sık sık basınçlı hava girişinin açıp kapandığı bu gibi yerlerde contalar hızla bozulur. Bu nedenle contaların da periyodik olarak bakımının yapılarak eskiyenlerin değiştirilmesi gereklidir. Basınçlı hava kaçaklarını bulmanın birçok metodu vardır. Kullanılan en modern metot, ultrasonik ses detektörü kullanmaktır. Hava kaçaklarının oluşturdukları, insan kulağının duyamayacağı seviyedeki sesleri bir mikrofon vasıtası ile algılayarak, kulağın duyabileceği seviyeye yükselterek çalışan bu cihazlar ile yaklaşık da olsa kaçan havanın miktarını da tahmin etmek mümkündür. Basınçlı hava sistemi kayıplarının hesaplarında kompresör tipine bağlı olarak kompresör verimi kullanılır.

142 Şekil 7.3. Basınçlı hava sisteminde delik çapına bağlı enerji kaybı
Tablo 7.3. Kompresör tipine göre verimler Delik çapı büyüdükçe basınç kayıpları eksponensiyel olarak artmaktadır. Şekil 7.3. Basınçlı hava sisteminde delik çapına bağlı enerji kaybı Basınçlı Hava Sistemlerinde Düşük Basınçlı Hava Kullanımı Basınçlı hava genellikle bedava bir enerji kaynağı olarak düşünülmektedir. Bu sistemlerde temel amaç minimum kapasite ile maksimum iş yapılmasını sağlamaktır. Basınçlı havanın optimum kullanımı çok önemlidir. Bunun yerine kullanılabilecek daha verimli, daha ucuz metotlar araştırılmalı, örneğin; 6-8 barda üretilen basınçlı hava düşük basınç gerektiren sistemlerde kullanılmamalıdır. Bilindiği gibi basınç yükseldikte harcanan enerji de artacaktır. Bu tip düşük basınçlarda kompresör yerine “root blower” dediğimiz üfleyiciler kullanılmalıdır. Gerekirse değişik basınç altında çalışan ekipmanlar ayrı kompresör ve hatlardan beslenmelidir. Hattı ayırıp regülatör kullanmak da verimi artıracak ve yüksek basınç sebebiyle oluşacak sızıntıları engelleyecektir. Basınçlı hava sistemlerinde meydana gelen sızıntılar ve boru kesitlerinin yeterince büyük seçilmemesi gibi nedenler ani hava kullanımlarında basınç düşümüne sebep olmaktadır. Basıncın düşmesi ise işletmeleri kompresör çalışma basıncı set değerlerini yükseltmeye yöneltmektedir. Sonuç olarak harcanan enerji artacaktır. Ayrıca bir diğer çözüm de, çalışma noktalarına yakın yerler de basınçlı hava tankları koymaktır.

143 Güç azaltma faktörü = 1 – T2/T1 denklemiyle bulunur.
Şekil 7.4. Basınçlı hava sistemlerinde enerji tasarrufu amaçlı dış ortam havasının kullanılması Kompresör Havasının Dış Ortamdan Alınması Özellikle kış aylarında dış hava sıcaklığı bir fabrika içindeki havanın sıcaklığından düşüktür. Havanın yoğunluğu sıcaklığın düşmesiyle artar ve harcanan daha az enerji ile daha çok hava sıkıştırma imkânı doğar. Hesaplamalara göre yaklaşık her 3°C’lik sıcaklık düşüşünde, enerji kullanımı % 1 azalmaktadır [4]. Prensip olarak soğuk, temiz ve kuru hava girişi daha verimli bir sıkıştırma sağlar. Bu nedenle kompresör kurulumu kuzey ve nem (yağmur) almayan bir alanda yapılmalıdır. Hava girişi ile kompresör arasındaki hattın kısa, düz ve çapının büyük olması basınç düşmelerinin minimuma inmesine katkı sağlayacaktır. Hava girişine yerleştirilen filtreler ile havanın içerisinde bulunan toz ve pislikler temizlenmiş olacaktır. Filtreler sık sık değiştirilmelidir yoksa tıkanarak basınç düşümlerine neden olacaktır [12]. Sıcak ve kuru iklimlerde, evaporatif soğutma yöntemiyle kompresöre giren hava soğutularak kompresör enerji tüketimi azaltılabilir. Bu işlem şematik olarak ve psikometrik diagram üzerinde aşağıda (Şekil 5) gösterilmiştir. Kuru ve sıcak havanın üzerine sıvı su püskürtülmesiyle suyun bir kısmı buharlaşır ve buharlaşma için gerekli ısı havadan sağlandığı için havanın sıcaklığı azalır ve nem oranı artar. Evaporatif soğutma, psikometrik diyagramda sabit yaş termometre sıcaklığını takip eder. Evaporatif işlemden önce ve sonraki sıcaklıklar T1 ve T2 ile gösterilirse, kompresör elektrik tüketiminde sağlanacak oransal tasarruf oranı Güç azaltma faktörü = 1 – T2/T1 denklemiyle bulunur. Isı Geri Kazanım Sistemlerinin Kullanımı Endüstriyel tesislerde birçok uygulama sonucunda atık ısı meydana gelir ve bu atık ısının atmosfere atılmadan önce işletmede farklı faydalı amaçlar için kullanılması ile önemli miktarlarda enerji ve para tasarrufu sağlanabilir. Bir örnek vermek gerekirse, elektrik tüketimini azaltmak için, kompresörler bazen doğrudan hava ile bazen de su, yağ gibi bir sıvının etrafından dolaştırılmasıyla soğutulurlar. Su veya yağ tarafından kompresörden alınan ısı bir sıvı-hava ısı değiştiricisi ile atmosfere atılır. Atılan bu ısı miktarı kompresörde harcanan işin % 60’ı ile %90’ı arasında değişir. Bu atık ısı, kış aylarında ortamın ısıtılması, kazanda hava veya suyun ön ısıtılması veya işletmede diğer faydalı bir amaç için kullanılabilir. Örneğin 110 kW gücünde bir kompresörün gücünün % 60’ının atık ısı olarak atıldığı varsayılırsa 66 kW’lık bir ısıtıcının vereceği bir ısı faydalı amaçlar için kullanılabilir. Şekil 6’da kompresörden alınan ısının ortam ısıtılması için nasıl kullanılabileceği gösterilmiştir.

144 7.2.6. Yakıtların Karşılaştırılması
Şekil 7.5. Kompresörde alınan ısının kışın ortam ısıtmasında kullanımı Bir kompresörde sıkıştırılan hava, kompresörü oldukça yüksek bir sıcaklıkta terk eder. Örneğin kPa bir basınca adyabatik olarak sıkıştırıldığında sıcaklık 250°C’ye ulaşabilir. Yüksek sıcaklıktaki bu hava işletmede kullanıldıktan sonra atmosfere ortama göre oldukça yüksek bir sıcaklıkta atılıyor olabilir. Bu durumda sıcak havanın ısısının bir ısı eşanjöründen geçirilerek hava veya suyun ısıtılması ve bu ısıtılan akışkanın ortam ısıtılması veya başka bir faydalı amaç için kullanılması mümkündür. Yakıtların Karşılaştırılması Sanayide buhar veya sıcak su ihtiyacını karşılamak için çeşitli yakıtları kullanan kazanlar kullanılır. Bu yakıtlar arasında yerli linyit ve ithal kömür, doğalgaz, ağır fuel-oil, hafif fuel-oil (kalorifer yakıtı), LPG (liquefied petroleum gas), motorin ve elektrik sayılabilir. Kazanların birbirine göre enerji tasarrufu potansiyelleri ve buna bağlı olarak ekonomiklikleri yakıtın birim fiyatına, yakıtın ısıl değerine ve yakıtın yakıldığı kazanın verimine bağlıdır. Yakıt fiyatları çeşitli nedenlere bağlı olarak sürekli değiştiği için farklı yakıtları kullanan kazanların karşılaştırılması devamlı güncelleştirilmelidir. Bu karşılaştırma yakıtların kazanda yandıktan sonra verdiği faydalı enerjinin birim maliyeti üzerinde yapılmalıdır. Tablo 7.4. Yakıtların birim enerji maliyetleri (

145 Tablo 7.5. Fuel-oil kazanlarında yüzey kayıpları
Kazanlarda Verim Arttırılması Çoğu endüstriyel tesiste enerjinin önemli miktardaki bölümünü kazanlar tüketmektedir. Bu nedenle kazanların çalışması optimize edilerek önemli miktarda enerji tasarrufu sağlanabilir. Bu sistemlerde yapılacak küçük iyileştirmelerin enerji tüketim ve enerji maliyetlerindeki azalmada önemli yansımaları olabilir. Sabit bir kazan ısı çıkış oranı için, yanma veriminde olacak her % 1’lik bir artış, % 1’lik bir yakıt tasarrufu demektir. Dikkate değer miktarda bir enerji ve para tasarrufu hava-yakıt karışım oranını optimize ederek ve dolayısıyla kazan verimini arttırarak sağlanabilir. Baca gazının bileşimi ve sıcaklığı, kazan veriminin tespitinde kullanılan göstergelerdir. Gaz analizörlerinin bir çoğu doğrudan kazan verimini göstermekle beraber baca gazlarının bileşim oranını ve yanma sıcaklığını da gösterir. Bütün kazanlar kurulum aşamalarında belirli bir yanma (set-up) verimine sahiptirler. Ama belirli bir süre sonra yanma verimleri hesaplandığında, bu değerin set-up verimlerinden düşük olduğu görülecektir. Bunun nedeni kayıplardır ve bu kayıplar azaltılarak tasarruf imkanları sağlanabilir. Kazanlarda baca gazı kaybı, tek kayıp değildir. Kazan yüzeylerinden de ısı kayıpları vardır (Tablo 5). Kazanın dış yüzey sıcaklığını ölçerek, yüzey kayıplarını hesaplayabiliriz. Baca gazı sıcaklığına bağlı olarak kayıplar Şekil 7’de verilmiştir. Tablo 7.5. Fuel-oil kazanlarında yüzey kayıpları Şekil 7.6. Kazanlarda baca sıcaklığına ve oksijen miktarına bağlı kayıplar Kazan verimini arttırmak için hava-yakıt karışım oranını optimize etmek; bacagazı kayıplarını ve yüzeyden konveksiyon ve radyasyon ile kaybedilen ısıyı azaltmak gerekir. Kazanın işletilmesi sırasında kazan suyundaki safsızlıkların oranı artar. Buhar oluşumundan sonra kazanda oluşan partiküllerin buhar kalitesini bozmaması için belirli aralıklarla kazandan uzaklaştırılması gerekir. Bu işleme blöf denir [6]. Ayrıca, blöfün zamanında yapılması ile kazan yüzeyinde ısı

146 transferini olumsuz etkileyen kirlilikler temizlenmiş olur
transferini olumsuz etkileyen kirlilikler temizlenmiş olur. Blöf miktarının optimize edilmesi ve blöf periyotlarının gerekenden fazla olmaması yakıt tasarrufu açısından önemlidir. Örneğin bar basınçta ve % 5 blöf durumunda % 1 yakıt kaybı meydana gelirken 14 bar ve % 10 blöf durumunda kayıp % 3’ü bulur. Blöf elle veya otomatik olarak yapılabilir. Özellikle büyük kazanlarda blöfün otomatik yapılması gerekir. Kazanlarda optimum blöf miktarının belirlenebilmesi için kazanda izin verilen maksimum blöf sertlik değerinin bilinmesi gerekir. Bu değer için Tablo 6’da basınca göre verilen değer kullanılabilir. Bu durumda kazanlarda blöf miktarı şu formülle bulunabilir: Kazanlarda otomatik blöf işlemi yapılıyorsa blöf enerjisinin bir flaş tankı (ısı geri kazanım sistemi) ile değerlendirilmesi gerekir. Blöfle alınan buhar ve kondensat karışımı flaş tankına girer. Tankta buhar yukarıdan alınırken aşağıdan kondensat toplanır ve dışarıya alınır. Elde edien flaş buharı ısı geri kazanımı için kullanılır. Bu ısı kazan girişinde havanın ön ısıtılmasında kullanılabileceği gibi işletmede mekan ısıtması, proses ısıtması gibi başka faydalı bir amaç için de kullanılabilir. Blöf işlemi periyodik olduğu için ısıtma gibi durumlarda alternatif bir kaynağın geri kazanım sistemine entegre olması gerekir. Kazanlarda Hava - Yakıt Oranının Optimize Edilmesi Kazanlarda hava-yakıt oranının periyodik olarak kontrol edilip modifiye edilmesi verimi arttırmanın en kolay yöntemlerinden biridir. Yüksek sıcaklıkta çalışan kazanların çoğu % 10 ile % 20 arasında bir fazla hava kullanırlar. Hava miktarının teorik miktardan çok fazla veya az olması verimi düşürür. Hava-yakıt oranı akış debilerinin ölçülmesiyle veya çıkan egzoz gazlarının analizi ile tespit edilebilir. Şekil 8’de ölçülen mevcut egzoz gaz sıcaklığı (exhaust gas temperature) ve % hava fazlası (percent excess air) değerleri için % kullanılabilir ısı (percent available heat, % AH) değerleri mevcut ve istenen değerler için okunursa % yakıt tasarrufu şu formülle bulunur: Kazanlarda Yakma Havasının Isıtılması İşletmelerde oluşan atık ısının değerlendirilebileceği bölgelerden bir tanesi de tesiste bulunan kazanlarda kullanılan yakma havasının ısıtılması olmalıdır. Bu enerjinin kaynağı olarak yüksek sıcaklıkta kazanı terk eden egzoz gazları kullanılır. Bir ısı eşanjörü baca sistemine veya çıkışına yerleştirilerek egzoz gazıyla giriş havası ısıtılır. Yanma havasının her 28°C sıcaklık artışında yanma verimi de yaklaşık olarak % 1 oranında artmaktadır [6]. Yapılan bir çalışmada, bir tesiste atmosfere atılan üretim fazlası kg/saat debideki buharın (350 kPa basınç ve 155°C sıcaklığında), tesisteki fırınların yanma havasının ön ısıtılmasında kullanılması durumunda yıllık 1 milyon doların üstünde enerji tasarrufu sağlanacağı hesap edilmiştir. Bunun uygulanma maliyeti fazla olmadığı için geri ödeme süresi ise sadece bir ay olarak hesaplanmıştır [17, 18]. Şekil 9’da “Recuperator” olarak isimlendirilen ısı eşanjörünün çalışması gösterilmiştir. Tablo 7’de havanın ön ısıtılmasıyla sağlanabilecek % yakıt tasarrufları verlmiştir. Kazana giren yakma havasının atık bir ısı kaynağı ile ısıtılması kazan veriminde artış sağlarken kazanda yakılacak yakıt miktarını sağlanan ısı geri kazanımı oranında azaltacaktır.

147 7.2.8. Sıcak ve Soğuk Yüzeylerin Yalıtımı
Şekil 7.7. Reküperatörün çalışması Tablo 7.6. Havanın ısıtılmasıyla sağlanabilecek % yakıt tasarrufu Sıcak ve Soğuk Yüzeylerin Yalıtımı Termal yalıtım, ekipman yada malzemeleri her şeyden önce “ısı kaybından” koruyan ve buna karşı bir direnç sağlayan malzemeler ve bileşimler olarak tanımlanabilir. Sistemle, çevre arasında olan sıcaklık farkı, sistemden ya da sisteme olan ısı akışının etkileyici, zorlayıcı kuvvetidir. Sıcaklık farkı ne kadar çok büyürse, ısı transfer oranı da o ölçüde artar. Biz iki sistem arasında meydana gelebilecek ısı akışını, akışın bulunduğu yola bariyerler (engel) koyarak yavaşlatabiliriz. Termal izolasyonlar bu nedenlerden dolayı sistemin dizaynında önemli bir rol oynarlar ve bütün enerji verimli sistem ve ekipmanların üretiminde dikkate alınırlar. Ayrıca yalıtım genellikle enerji tasarrufu çalışmalarında kullanılan önemli parametrelerden bir tanesidir. Endüstriyel tesislerde ısı, doğal gaz, petrol veya kömür gibi yakıtların ısıtıcı ya da kazanlarda kullanılmasıyla üretilirler. Elektrik, bu tip sistemlerde birim maliyeti çok daha fazla olduğu için tercih edilmez. Yalıtım, ısı kaybı miktarını azalttığı için yakıt ve paradan tasarruf sağlar. Bu yüzden sisteme yapılan yalıtım kendisini sağladığı enerji tasarrufu ile çabucak amorti edecektir. Geniş bir çerçeveden bakacak olursak, yalıtımın enerji tüketimini azaltmakla çevreyi de koruduğu kolaylıkla görülür. Ayrıca yalıtım, soğutma üniteleri, soğutma tırları ve havalandırma sistemleri gibi enerji girişi olan ve çevre sıcaklığından daha düşük sıcaklıklara sahip sistemlere uygulanarak da para ve enerji tasarrufu sağlar. Aynı şartlarda kazanların

148 7.2.9. Yüksek Verimli Aydınlatma
sağladığı ısı miktarının azalması veya proses ekipmanlarının çalışma sıcaklıklarında meydana gelen azalma, sistemin izolasyonunda bir sorun olduğunun işaretleridir. Yalıtımın dış yüzeyinde oluşan sıcaklık artışı da bize yalıtımın etkinliğinin azaldığını göstermektedir. Genel bir kural olarak, çevre hava sıcaklığının 150 C üzerinde olan yalıtım sıcaklığı bize zarar görmüş ya da yetersiz yalıtımın olduğunu gösterir. Buna benzer bir kriter ise dokunamayacağınız kadar sıcak bir yüzeyin mutlaka yalıtılması gerektiğidir. Buradaki kritik soru yalıtımın, zarar gördüğünde veya değiştirilmesine karar verildiğinde mevcut yalıtımın üzerinde mi yapılacağı yoksa eskinin sökülüp yerine mi takılacağıdır. Eğer alan izin verirse, var olan yalıtımın üzerine ikinci bir tabaka olarak ama iyi bir şekil ve biçimde ikinci bir yalıtımın yapılması önerilir. Fakat yetersiz alanlarda özellikle yıpranmış ve zarar görmüş noktalarda eskinin sökülüp yerine yenisinin monte edilmesi gerekmektedir [3, 6]. Yüzey sıcaklıklarına göre tavsiye edilen yalıtım kalınlıkları Tablo 8’de verilmiştir. Tablo 7.7. Düz yüzeyler için önerilen yalıtım kalınlıkları Boruların izolasyonu için tavsiye edilen yalıtım kalınlıkları boru içinde akan akışkanın sıcaklığına göre Tablo 9’da verilmiştir. Bu tabloda tavsiye edilen rakamların düşüğü küçük çaplı borular, büyüğü ise büyük çaplı borular içindir. Tablo 7.8. Borular için yalıtım kalınlıkları Yüksek Verimli Aydınlatma Aydınlatma, insanların işlerini güvenli ve verimli bir şekilde yürütebilmeleri için hayati önem taşır. Enerji verimli lambalar kullanmak bu açıdan atılması gereken adımların başında gelmektedir. Enerji verimli lambalar kullanarak verimli bir aydınlatma elde edilir ve aydınlatma maliyetleri önemli miktarda azaltılır. Aydınlatma, ABD’de konutlarda kullanılan enerjinin %7’sini, ticari binalarda ise %25’ini oluşturmaktadır. Tablo 10’da farklı aydınlatma sistemleri için verimler verilmiştir. Tabloda ampüllerin en az verime sahip olduğu belirtilmektedir. Bu yüzden bu tip lambalar aynı aydınlatma çıkışı için en çok enerjiyi tüketeceklerdir. Akkor flamanlı ampullere göre; floresanlar yaklaşık %50, kompakt floresanlar ise %80 daha az enerji tüketmektedir. Aydınlatma uygulamalarında en büyük sorun, halkın bu konuda yeterince bilinçli

149 Tablo 7.9. Farklı aydınlatma sistemlerinin özellikleri
olmaması ve verimli lambaların ilk yatırımının yüksek olmasıdır. Yapılan bir çalışmaya göre; 1 milyon hanedeki akkor flamanlı ampullerden en çok kullanılan 2 adedinin kompakt flüoresan ile değiştirilmesiyle pik saatlerde ihtiyaç duyulan 160 MW gücündeki santral yatırımına gerek kalmayacaktır. Tablo 7.9. Farklı aydınlatma sistemlerinin özellikleri Pencerelerde Yansıtıcı Filmlerin Kullanılması Yaz aylarında klima ile soğutma maliyetini azaltmak üzere pencereleri yansıtıcı film ile kaplamak, güneş ısısının içeri girerek soğutma yükünü arttırmasını engellediği için önemli oranda elektrik tasarrufu sağlar. Bu uygulama yazın soğutma maliyetini azaltırken kışın ısıtma maliyetini arttırır. Camdan geçerek içeriye giren toplam güneş ısısı şöyle bulunur: Diğer Tasarruf Yöntemleri Hareket Sensörleri Endüstriyel tesislerde, soyunma odaları ve depolama sahaları gibi bazı bölgeler üretim esnasında kullanımı çok az olan bölgelerdir. Çoğunlukla bu bölgelerde kimse olmadığı zamanlarda içerideki aydınlatmalar da açık kalmakta ve ciddi miktarda enerji kaybına sebep olunmaktadır. Bu kayıp ya bölgelerden ayrılırken iyi bir kapatma alışkanlığına sahip olmakla ya da bu sahalara harekete duyarlı sensörler yerleştirmekle önlenebilir. Bu tip sensörler genellikle girişlere ve duvar üzerlerine yerleştirilir. Kapı etrafında herhangi bir hareket meydana geldiğinde lambalar otomatik olarak açılacak, kullanıcı tarafından set edilen zaman dolduğunda ise lambalar kapanacaktır. Bu şekilde sağlanan enerji tasarrufu aşağıdaki şekilde bulunabilir [3]. Enerji Tasarrufu (kWh) = Toplam lamba kurulu gücü (kW) × Çalışma zamanındaki azalma (saat) Programlanabilir Termostatlar Endüstriyel tesislerin çoğunda, üretim sahalarında veya ofislerde iklimlendirme amaçlı ünitelerin üzerinde termostatlar kullanılır. Bu termostatlar genellikle set edildikleri değerde kalmakta ve hatta unutulmaktadır. Sonuç olarak, bu üniteler geceleri ve hafta sonları gibi

150 periyotlarda içeride kimse olmamasına rağmen çalışmakta ve önemli miktarda enerji kaybolmaktadır. Bazen akşamları ve hafta sonları ısıtma ve soğutma ünitelerinin kapatılmasıyla bu mekânların konforu önemli miktarda azalmakta ve ertesi gün sabah veya hafta başı insanların çalışma performansı üniteler çalışıp konfor şartları tekrar sağlanıncaya kadar kötü bir biçimde etkilenmektedir. Bu tip problemler bu ünitelere sıcaklığı otomatik olarak düşüren veya yükselten, gerektiğinde sistemi kapatabilen programlanabilir termostatlar eklenerek aşılabilir. Elde edilecek enerji tasarrufunu tahmin edebilmemiz için, çalışma saatleri haricinde programlanabilir termostat yardımıyla sağlanabilecek enerji tasarrufu oranının (ftasarruf) tahmin edilmesi gerekir. Bu oran tespit edildiğinde programlanabilir termostatların yerleştirilmesi ile elde edilecek enerji tasarrufu aşağıdaki eşitlik ile hesaplanabilir [3]. Enerji tasarrufu = ƒtasarruf × Yıllık enerji kullanımı Ekipmanların Çalışmadığı Zamanlarda Kapatılması Yapılan enerji tasarrufu çalışmalarında tespiti yapılan ve bu esnada göze en çok çarpan noktalardan bir tanesi de enerji tüketen bazı ekipmanların yükte olmadığı zamanlarda da çalıştırıldığıdır. Bu tür ekipmanların mümkünse tam yükte çalıştırılması ve kullanılmadığı zamanlarda kapatılması tesise büyük miktarda tasarruf sağlar. Mesela, vidalı kompresörler, stand-by modunda nominal güçlerinin % 85’ine kadar olan bir oranını harcayabilirler. Ekipman, elle kapatılabileceği gibi zamanlı bir açma kapatma sistemi tavsiye edilmektedir. Standart V Kayışların Yüksek Verimli Olanlar ile Değiştirilmesi Kayış-kasnak sisteminde meydana gelen ısınmanın azaltılması ve sistemde meydana gelebilecek kaymaların azaltılması amacı ile endüstriyel tesislerde V kayışları kullanılmaya başlanmıştır. Bu tip kayışlar tesise önemli miktarda enerji tasarrufu sağlamaktadır. Sadece V kayışlarına geçilmesi ile sağlanan verim artışı % 2 ile % 4 arasında kalırken, sistemde yüksek verimli V kayışlarının kullanılması ile sağlanan verim artısı % 2 ve % 8 arasında değişmektedir [6]. Termostat Sıcaklığını Değiştirmek Endüstriyel tesislerde insanların çalıştığı mekanların kış aylarında ısıtılması sırasında termostat sıcaklığını düşürmek ve yaz aylarında klima ile soğutma yapılırken termostat sıcaklığını arttırmak ısınma ve soğutma enerji maliyetinde önemli azalmalar sağlar. Termostat ayarlarının ortamda bulunanların termal konfor açıdan rahatsız olmayacakları ölçüde değiştirilmesi iş performanslarının düşmemesi açısından son derece önemlidir. Yaz ayında termostat sıcaklığını 2.2°C yükseltmekle % 18 - % 32 enerji tasarrufu sağlanabilir. Güneş ışığının yazın pencerelerden içeriye girmesi engellenerek % 25’e varan tasarruf sağlanırken çatıda havalandırma yapılarak % 9 tasarruf sağlanabilir [20]

151 Tablo 7.11. Yalıtım sıcaklığına göre yalıtım kalınlıkları
Tablo 7.1. Sıcaklık düşümü ile sağlanabilecek tasarruf Kapasite Kontrollü Yüksek Verimli Kompresör Kullanımı Özellikle vidalı kompresörlerde, sisteme bağlanmış olan bir basınç sensörü yardımıyla basınç sürekli olarak ölçülür ve ana motora bağlı olan motor kontrol cihazına analog bilgileri gönderir. Motor kontrol cihazı sahip olduğu özel yazılımı ile bu bilgileri değerlendirip, basıncı sabit tutacak şekilde motorun devri ile oynayarak kapasiteyi sürekli değiştirip kompresör ana motorunun optimumda çalışmasını sağlar ve enerji tasarrufunu maksimize eder. Boşta çalışmada enerji tüketimi azalır. Kompresör kapasite kontrolünün % 10 - % 40 enerji tasarrufu sağladığı ve geri ödeme süresinin 4 ile 7 ay arasında değiştiği belirtilmektedir (Kaynak: Emti Enerji Yönetimi ve Tasarrufu Sistemleri). Vanalarda Yalıtım Ceketi Kullanılması Sıcak ve soğuk boru hatları genelde yalıtılırken vanalar ihmal edilmektedir. Sıcak boru hatları üzerindeki vana ve pislik tutucularda oluşan ısı kayıplarını en aza indirmek, soğutma hatlarında ise ısınmayı ve yoğuşmayı önlemek için; yanmaz cam elyaf kumaş veya seramik kumaş arası taşyünü, seramik yünü veya kauçuk izolasyon malzemelerinden imal edilen yalıtım ceketleri kullanılır. Yalıtım ceketi kullanılarak ısıtma uygulamalarında yakıt tasarrufu sağlanırken soğutmada enerji tüketimi azaltılır (Kaynak: Emti Enerji Yönetimi ve Tasarrufu Sistemleri). Tablo 12. Yalıtım ceketi uygulamalarında kullanılan yalıtım malzemeleri için kullanım sıcaklıkları ve tavsiye edilen izolasyon kalınlıkları [21]. İzolasyon malzemesi Kullanım Sıcaklığı İzolasyon Kalınlığı Rabitz teline dikili taş yünü sanayi şiltesi 700°C 40 mm Seramik elyaf battaniye 1260°C 25 mm Elastomerik kauçuk köpüğü - 40/105 °C 19 mm Tablo Yalıtım sıcaklığına göre yalıtım kalınlıkları

152 Tekstil Atık Suyu Isı Geri Kazanımı
Tekstil fabrikalarında prosesten çıkan sıcak atık suyun enerjisi kullanılarak temiz su ısıtılarak ciddi bir tasarruf sağlanabilir. Soğuk temiz su, ısı geri kazanım sistemi sayesinde, atık suyun başlangıçtaki sıcaklığına yakın (6-7°C) bir değere kadar ısıtılır. Eşanjörde soğutulan atık su arıtma tesisine gönderilir. Isı geri kazanım sisteminde geniş plaka aralıklı ve serbest akışlı (freeflow/easyflow) plakalı ısı eşanjörü kullanılmaktadır. Sıcak kirli sudan ısı geri kazanım sisteminin yatırım maliyetleri düşük ve son derece karlı bir yatırım olduğu ve yatırımın geri ödemesinin 4-8 ay olduğu belirtilmektedir [21]. Soğutma Sistemlerinde Enerji Tasarrufu Soğutulan bölgelerin sıcaklığı gerekli olan derecenin altında tutulmamalıdır. Bir soğuk deponun sıcaklığını 1°C arttırmakla % 2-4 enerji tasarrufu sağlanabilir. Soğutma deposunda birden fazla ürün varsa ve ürünlerin sıcaklık ihtiyacı farklı ise her ürün ayri depoda ve kendi sıcaklık ihtiyacına göre depolanmalıdır. Ürünlerin aynı depoda en düşük sıcaklık ihtiyacı olan ürün sıcaklığında muhafazası enerji tüketimini arttıracaktır. Soğutulacak ürün soğutma bölgesine girmeden önce mümkün olan en düşük sıcaklıkta olmalıdır. Eğer mümkünse atmosfer havası veya su ile ön soğutma yapılmalıdır. Soğutma depolarının kapılarının açıldığı süre minimumda tutulmalıdır. Depo çevresinde bulunan izolasyon ve kapı etrafı sızdırmazlık elemanları tamir edilmelidir. Soğutma deposu içinde olan ve ısı yayan aydınlatma, fan ve pompa gibi cihazlar mümkünse depo dışına alınmalı veya bu cihazlar yüksek verimli olanlarla değiştirilmelidir. Buz eritme sisteminin gereğinden uzun süre çalışması engellenmelidir. Fanın soğutma ihtiyacına uygun olduğu kontrol edilmeli ve gereğinden büyük bir kapasitede fan kullanılmamalıdır. i. Sızıntılar tespit edilip tamir edilmelidir. Havanın kondenser çevresinde rahat hareket etmesini sağlayın. Kondenser duvara yakın olmamalı ve direk güneş ışığı almamalıdır. k. Soğutma deposunda birden fazla ürün varsa ve ürünlerin sıcaklık ihtiyacı farklı ise her ürün ayrı depoda ve kendi sıcaklık ihtiyacına göre depolanmalıdır. Ürünlerin aynı depoda en düşük sıcaklık ihtiyacı olan ürün sıcaklığında muhafazası enerji tüketimini arttıracaktır. Fan Sistemlerinde Enerji Tasarrufu Yüksek verimli bir fan seçin. Filtreleri temiz tutarak basınç düşümlerini minimize edin. Kanatları düzenli olarak temizleyin. Kanallardaki gereksiz basınç düşümlerini minimize edin. Fanın bir kontrol sistemi yardımıyla sadece gerektiğinde çalışmasını sağlayın. Birden fazla fanın olduğu durumda ihtiyaca uygun fanla çalışmak için bir fandan diğerine geçin.

153 7.2.11.11. Pompa Sistemlerinde Enerji Tasarrufu
Yüksek verimli bir pompa seçin ve pompanın tasarlandığı güce ve head’e yakın bir noktada çalıştırın. Eğer pompayı hep kısmi yükte çalıştırıyorsanız, daha küçük bir pompa kullanın veya mevcut pompanın kapasitesini düşürecek değişiklikler yapın. Paralel bağlı pompalara dikkat edin. Daha fazla pompa eklemek sistemin bütününün verimini düşürebilir. Borulardaki kayıpları azaltmak için keskin köşeleri minimize edin. Yeni boruları düşük sürtünme katsayısı olanlardan seçin ve mevcut boruların sürtünmesini azaltmaya çalışın. Pompa giriş basıncının yeterli olduğundan ve gereken değerin üzerinde olmadığından emin olun. Pompanın bakımını yapın. Bakımı yapılmayan bir pompanın verimi % 10 düşebilir. Büyük kapasitede pompalar için pompanın durumunu gösteren bir gözlem sistemi kurun ve pompanın yenilenmesi için gerekli optimum süreyi hesaplayın.

154 ENERJİ VERİMLİLİĞİ Giriş Enerji, ülkelerin iktisadi ve sosyal kalkınması için önemli girdilerin başında gelmektedir. Dünya enerji ihtiyacının önemli bir bölümünü karşılayan petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıt rezervlerinin hızla tükenmesi, enerji tüketimindeki hızlı artışa bağlı olarak ozon tabakasının incelmesi, sera gazı emisyonlarının insan yaşamını tehdit eder duruma gelmesi nedeniyle, enerji günümüzün en önemli sorunlarından birini oluşturmaktadır. Enerji talebinin %70’ini ithalatla karşılayan Türkiye’de kalkınma ve sanayileşmede bir engel oluşturmaması için enerjinin verimli kullanılması önemli hale gelmiştir. Yapılan çalışmalara göre sadece enerjiyi verimli kullanarak yıllık nihai enerji tüketiminin %30’u kadar tasarruf sağlanabilmesi mümkündür (İsa ve Onat, ). Enerji verimliliği, gelecekte sürdürülebilir enerji elde etmek için güçlü ve hesaplı bir araç sunmaktadır. Enerji verimliliğindeki gelişmeler, enerji altyapısına yatırım ihtiyacını azaltabilir, yakıt maliyetlerini düşürebilir, rekabeti ve tüketicinin refahını artırabilir. Sera gazı emisyonlarının ve bölgesel hava kirliliğinin azaltılmasıyla da çevresel yararlar elde edilebilir. Aynı zamanda ithal edilen fosil yakıta olan bağımlılığı azalttığndan enerji güvenliğine katkı sağlar. Enerji tasarrufu ve enerji verimliliği iki farklı kavramdır. Daha az enerji kullanmak (tasarruf) ve enerjiyi daha akıllıca kullanmak için (verimlilik) yapılabilecek bazı şeyler de vardır. Enerji tasarrufu enerjinin daha az kullanılmasına yol açan bir davranıştır. Odadan çıktığınız zaman ışıkları kapatmanız, alüminyum ve karton kutuları geri dönüşüm kutularına atmanız enerjiden tasarruf etmenin yollarıdır. Enerji verimliliği ise aynı fonksiyonu gerçekleştirmek için daha az enerjiye ihtiyaç duyan teknolojilerin kullanılmasıdır. Enerji verimliliği, binalarda yaşam standardı ve hizmet kalitesinin, endüstriyel işletmelerde ise üretim kalitesi ve miktarının düşüşüne yol açmadan, birim hizmet veya ürün miktarı başına enerji tüketiminin azaltılmasını ifade eder. Enerji verimliliği, Avrupa Birliği’nin “Avrupa 2020” stratejisinin en önemli akıllı, sürdürülebilir, kapsamlı büyüme ve etkin ekonomiye geçişi için anahtar öneme sahiptir. Enerji verimliliği enerji kaynağının güvenliğini artırmak, sera gazlarının ve diğer kirletici maddelerin emisyonlarını azaltmak için en uygun yöntemlerden biridir. Birçok yönden, enerji verimliliği Avrupa’nın en büyük enerji kaynağı olarak görülebilir. Bu nedenle Avrupa Birliği 2020 yılı hedefleri arasında, enerji tüketiminden %20 tasarruf etmek de vardır. Bu hedef, komisyonun “Communication on Energy 2020” başlığında uzun vadeli enerji ve iklim değişikliği hedefleri için önemli bir adım olarak tanımlanmıştır (İsa ve Onat, 2012). Bu amaç doğrultusunda özellikle cihazlarda ve binalarda önemli adımlar atılmıştır. Bununla birlikte, en son komisyon tahminleri Avrupa Birliği’nin %20 hedefinin yalnızca yarısına ulaşmak üzere olduğunu göstermektedir. Komisyon, 4 Şubat 2011 tarihinde Avrupa Birliği’nde bina, nakliye ve ürünlerin daha fazla enerji tasarrufları için kapsamlı yeni bir enerji verimlilik planı hazırlamıştır. Kaynakları hızla tükenmekte olan dünyamızda, kullanılan enerji miktarının hızla artması ve buna bağlı olarak ekosistem dengesinin bozulması sadece çevreyi koruma konusunda değil, aynı zamanda enerji kullanımı üzerinde de yeni yaklaşımların oluşmasına neden olmuştur. Yeşil binalar, yeşil enerji ve sürdürülebilir çevre ve kaynak kullanımı gibi terimler, yukarıda belirtilen

155 süreçlerin sonuçları olarak hem uygulama hem de yasal düzenlemelerde karşımıza çıkmaktadır. Özellikle enerji verimliliği konusu, yaşanan enerji krizleri ve sera gazı salınımlarının yarattığı iklim değişikliği gerçeği ile birleşince, öncelikle ABD’de ve Avrupa’da ve sonrasında küresel ölçekte mal ve hizmet alımlarında karar verme süreçleri giderek önemli bir etken olmuş ve aynı ölçüde yasal düzenlemelerde de yer bulmaya başlamıştır. Dünyanın en büyük ilk yirmi ekonomisi arasında bulunan Türkiye’de de bu konudaki çalışmalar kaçınılmaz bir şekilde devam etmekte ve ulusal politikalar şekillenmektedir. Ülkemizdeki birincil enerji tüketimi 2007 yılı verilerine göre 107 MTEP olmuştur. Artan nüfusa ve gelişime bağlı olarak 2020 yılında bu miktarın 222 MTEP’e çıkması öngörülmektedir. Ancak enerji üretimimiz aynı yıl sadece MTEP olarak kalmış, geri kalan enerji ihtiyacımız yurt dışı kaynaklardan karşılanmıştır. Bu durumun ülke ekonomisi üzerindeki olumsuz etkisi inkar edilemez. Ülkemizde tüketimin sektörlere göre dağılımına bakıldığında, sanayinin birinci sırada olduğu görülmektedir (Tablo 8.1). İkinci olarak binalar gelmektedir ki, aslında sanayii ile oldukça yakın tüketim miktarlarına sahiptir. Tüketimin %30’u binalar tarafından yapılırken, özellikle binaların enerji performansı ile bağlantılı yapılacak düzenlemeler ile bu tüketimin %50’ye varan oranlarda tasarrufa çevrilebilineceği aynı tabloda verilmektedir. Tablo 8.1. Türkiye’de ana sektörlere göre enerji tüketimi ve tasarruf potansiyeli (İsa ve Onat, 2012) Türkiye’deki bina sayısının yaklaşık 8.5 milyon olduğunu, bununda %86’sının konut olduğu gözönüne alınırsa, bahsedilen tasarruf oranın maddi karşılığı yılda 7 milyar dolardır. Bu tasarrufun çevre korumasına ve sürdürülebilir kalkınmaya olduğu kadar, ülke ekonomisine yapacağı katkı da kayda değer miktarda olacaktır. Enerji Verimliliği Mevzuatı Enerji verimliliği politikaları ve önlemleri temelde 2 Mayıs 2007 tarihinde yürürlüğe konan sayılı Enerji Verimliliği Kanunu’na dayanmaktadır. Enerji verimliliği kanunu aşağıdaki bölümleri içermektedir: Enerji verimliliği çalışmalarının etkin olarak yürütülmesi, izlenmesi ve koordinasyonu konusunda idari yapının oluşumu, Enerji verimliliği hizmetlerinin yürütülmesi konusunda yapılacak yetkilendirmeler, Çeşitli kuruluşların görev ve sorumlulukları, Toplumun eğitim ve bilinçlendirilmesi, Yenilenebilir enerji kaynaklarının yaygınlaştırmasına yönelik ve sektörel uygulamalara ilişkin çeşitli destekleme mekanizmaları, Teşviklerle ilgili konuları ve yasal gerekleri yerine getirmeyenlere uygulanacak para cezaları.

156 Enerji verimliliği uygulamaları ve hizmetleri için uygun bir ortam yaratmak üzere yürürlüğe konulan kanun, aşağıda belirtilen hususlar için yasal zemin yaratmaktadır: Enerji Verimliliği Koordinasyon Kurulunun oluşturulması ve çalışması, EİE’nin (mülga) görev ve yetkisinin belirtilmesi, EVD’lerin ve yetkilendirilmiş kurumların yetkilendirilmesi ve çalışma esasları, Enerji Yöneticisi ve Etüt Proje kurslarının düzenlenmesi ve sertifika şartları, Yıllık enerji tüketimi 1000 TEP’in üzerinde olan sanayi kuruluşlarına, sanayi bölgelerine ve ayrıca m2 veya daha fazla inşaat alanına sahip ticari binalara veya yıllık enerji tüketimi 500 TEP olan ya da m2’den daha fazla inşaat alanına veya yıllık 250 TEP veya daha fazla enerji tüketimine sahip kamu binalarına atanacak olan Enerji Yöneticilerinin görev ve sorumluluklarının belirtilmesi, Enerji verimliliğinin teşvik edilmesi için destek sağlanması, Kamu kuruluşlarında uygulanacak enerji verimliliği programları, Uygulamalardaki aksaklık ve sorun olması halinde uygulanacak para cezaları, Kanunda belirtilen birçok hususu düzenlemek üzere çok sayıda yönetmelik ve tebliğ de yayımlanmıştır. Bu ikincil mevzuat, Enerji Verimliliği Kanunu çerçevesindeki farklı hükümlerin uygulanması için geniş kapsamlı yaklaşımları ve prosedürleri içermektedir. 8.3. Enerji Verimliliğinin Finansmanı Sanayi ve bina sektöründeki mevcut yapının iyileştirilerek enerji verimliliği potansiyelinin geri kazanılma süreci mali desteklerle kısaltılabilir. Birçok ülkede etkin miktarlar ve kapsamda desteklerle bu programlar yürütülerek sonuç alınmaktadır. Örneğin, İrlanda’da mevcut konut stokunun %6’sını teşkil eden binayı kapsayan program Mart 2009’da başlatılmıştır. Sadece 2010 yılına kadar konut 40 milyon € devlet teşvikiyle iyileştirilmiş, özel kesimde ayrıca 80 milyon € harcanmış, böylece 4000 tam zamanlı iş yaratılmıştır. İyileştirilen konutun tüm ömrü boyunca 300 milyon € karşılığında enerji tasarrufu sağlayacağı hesaplanmaktadır. Program kapsamında bugüne kadar hibe talebi onaylanarak adet enerji verimliliği önlemi için milyon € fonu vermek üzere hazırlık yapılmış ve bu ayrılan fonun milyon € bölümü 2010 yılı sonuna kadar konut sahiplerine aktarılmıştır. Bu çalışmalar için programa 4984 müteahhit kaydolmuştur ( adedi halen aktiftir) ve tüm müracaatların %80’i online sistem üzerinden yapılmıştır, uygulanan projeler için adet ödeme işlemi gerçekleştirilmiştir. Ülkemizdeki uygulanan programla bu açılardan kıyasladığında bizim programımızda birçok eksikliğin var olduğu kolayca görülebilecektir. EV Kanunu ile birlikte ülkemizde de ilk defa bir enerji verimliliği yatırım destek programı başlatılmıştır. Ancak program sadece 1000 TEP üzeri enerji tüketen büyük sanayi ve TEP enerji tüketen KOBİ’leri kapsamaktadır. Binalar ve özellikle sayıları milyon olan ve büyük tasaarruf potansiyeli konutlar bu desteklerden yararlanamamaktadır. Ayrıca teşviklere ve özellikle de halka ve küçük sanayiciye tasarruf yatırımlarında kaynak sağlamak için bir fon oluşturulmamıştır. Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü destekleri tarihli revizyonla değişikliğe uğrayan Enerji Kaynaklarının ve Enerjinin Kullanımında Verimliliğin Artırılmasına Dair Yönetmelik gereğince; sanayi kuruluşlarının en fazla TL proje maliyeti ve beş yıla

157 kadar veya daha kısa geri ödeme süresi bulunan enerji verimliliği iyileştirme projeleri için en fazla TL’ye kadar olmak kaydıyla proje maliyetinin %30’una kadar para desteği verilmektedir. Bu destek programında elektrik tüketimiyle ilgili olan enerji verimliliği projeleri, öncelikli olarak yararlanmaları için ilave değerlendirme puanı almaktadır yılında daha düşük destekleme oranı ve miktarıyla başlatılmış bulunan söz konusu programda sanayi kuruluşlarının enerji verimliliği projelerini desteklemek üzere 5 milyon TL’lik bir bütçe ayrılmıştı. Ancak, bu teşvikler sonuç vermemiştir. YEGM ile gönüllü anlaşma yaparak enerji yoğunluğunu düşürme taahhüdünü yerine getiren sanayi kuruluşlarının, anlaşmanın yapıldığı yıla ait enerji giderinin %20’si, YEGM ödeneklerinin yeterli olması durumunda ve TL’yi geçmemek üzere YEGM bütçesinden karşılanmaktadır. Sektörel Enerji Verimliliği Sanayi ve bina sektörleri EV iyileştirmesi için en fazla imkanı sunan sektörlerdir. Ayrıca, sektörler arasında potansiyel enerji verimliliği kazancında farklılıklar olmasına rağmen, sanayi sektöründeki büyük miktardaki enerji tüketimi bu sektörü EV yatırımlarının teşviki için hedef sektör haline getirmektedir. Bununla birlikte, bina sektörünün daha yüksek oranda verimlilik kazancı sağlama potansiyeli mevcuttur. Çünkü bu alanda bugüne kadar enerji verimliliğine yönelik önemli çalışma yapılmamıştır. 2000 öncesinde yapılmış binalar bugünkü yönetmeliklere göre iki misli enerji harcamaktadır. Bina mevzuatında önemli bazı revizyonlar yapılmış ve bir etiketleme yönetmeliği olarak “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği” yürürlüğe konmuş olmasına rağmen, mevcut enerji verimi düşük (bina stoku ve buzdolabı, klima, kazan gibi) kurulu cihazlar henüz elde edilmemiş büyük bir EV potansiyeli sunmaktadır. 6-7 milyon binanın enerji tüketimini yarı yarıya azaltacak kapsamlı bir rehabilitasyon hareketine ihtiyaç vardır. Bu girişimin yüz binlerce iş yaratabilme potansiyeline de sahip olabileceği yurt dışındaki birçok uygulamadan çıkan sonuçlarla değerlendirilmektedir. Ayrıca bugün geçerli olan yeni binaların tabi olacağı şartları belirleyen yönetmeliklerin öngördüğü şartlar, Avrupa’da benzer derece-gün şartlarına sahip ülkelere kıyasla %30 daha verimsizdir. Ulaştırma sektöründe ise; başta yakıt verimliliği yüksek taşıtlar olmak üzere, trafik düzenlemelerinden taşıma metotlarının değişimine kadar çok geniş yelpazede enerji verimliliği önlemleri konusunda ciddi bir inisiyatife ihtiyaç duyulmaktadır. Sanayide Enerji Verimliliği Sanayide enerji verimliliği uluslararası rekabet gücü açısından çok önemlidir. Sanayide enerji verimliliğini artırmak için, enerji muhasebesi, kontrol sistemleri, yalıtım, yeni teknolojiler ve endüstriyel süreçler, hammadde özellikleri, ürün çeşitleri ve özellikleri, iklim şartları ve çevresel etkiler, kapasite kullanımı gibi alanlarda çalışmalar yapılmalıdır. Ayrıca, elektrik tüketimini miktar ve zaman yönünden etkileyecek, uygulama ve değerlendirme çalışmaları da yürütülmelidir. Bu çalışmalar talep yönetimi olarak adlandırılmaktadır. Üç yöntemle yapılan talep yönetimi çalışmalarının herhangi biri veya birkaçı bir arada uygulanabilmektedir. Bu yöntemlerden birincisi olan teknik önlemler; yüksek verim sağlayan aydınlatma armatürleri, yüksek verimli motorlar, soğutma sistemleri, bina yalıtımı gibi alanları

158 içerir. İkinci yöntem bilgilendirme olup, hazırlanan teknik belgelerle tüketicilerin bilgi eksikliği giderilmektedir. Bilgilendirme; enerji verimlilik merkezlerinde enerji talebinin düşürülmesi ile ilgili çalışmaları yönlendirmek, danışmanlık yapmak, eğitim kursları ve seminerleri düzenlemek ve enerjiyi verimli tüketen donanım kullanımını özendirmek üzere tanıtım konularını içermektedir. Üçüncü ve en çok uygulanan yöntem ise, tarifelerde farklılığa gidip, tüketim yapısını değiştirmek, kullanma zamanına veya kullanma miktarına göre fiyatlandırmalar yapmaktır. Yapılan çalışmalar sanayi sektörünün enerji tasarruf potansiyelinin yüksek olduğunu göstermiştir. Rekabetin artması ve üretim maliyetlerinin düşürülmesi gerekliliğinin de sektörde baskı oluşturması sonucunda ülkemizdeki enerji verimliliği çalışmaları sanayide başlamış olup başarılı örneklerin sayısı her geçen gün artmaktadır. Ancak bu çalışmalara rağmen sektörde hala Mtep gibi bir değere sahip büyük bir tasarruf potansiyeli bulunmaktadır. Enerji yoğunluğu değeri de (Enerji yoğunluğu = yıllık birincil enerji tüketimi / yıllık gayrisafi milli hasıla) verimlilik açısından önemli bir göstergedir. Bir ülkenin enerji yoğunluğu hesaplanarak enerjiyi verimli veya verimsiz kullandığı söylenebilir. Ülkemizde enerji yoğunluğu, OECD ülkelerinin iki, Japonya’nın ise dört katıdır. Sanayideki toplam enerji tasarruf potansiyelinin %25 olduğu ve kullanılan toplam yıllık yaklaşık 27 Mtep enerjinin 20 Mtep’lik (%75’lik bölümü) kısmının demir çelik, çimento, cam, petrokimya ve petrol sektörlerinde tüketildiği göz önüne alındığında bu sektörlerde yapılacak tasarruf miktarlarının birinci derecede önem taşıdığı söylenebilir. Sanayide sektörel bazda yapılabilecek tasarruf uygulamaları, ilgili sanayi kuruluşunun prosesine ve proseste kullandığı enerji kaynaklarına doğrudan bağlıdır. Bazı prosesler de elektrik enerjisi ön plana çıkar. Bazı prosesler çok yüksek sıcaklıklarda olup, atık baca gazları da çok yüksek sıcaklıklardadır ve bu atık önemli bir enerji tasarrufu odağıdır. Sanayide kullanılan enerjinin kaynaklara göre dağılımı 2010 yılına göre Şekil 8.1’de gösterilmiştir. Sanayide doğrudan kullanılan enerji kaynaklarının aynı oranda ve %23 ile doğal gaz ve elektrik enerjisi olduğu görülmektedir. Şekil 8.1. Sanayi sektörü enerji tüketiminin kaynaklara dağılımı-2010

159 Sanayide enerji tüketiminde; demir-çelik ve metal dışı madenler (çimento, seramik, cam) gibi enerji yoğun sanayi alt sektörlerinin ağırlığı vardır verilerine göre, demir-çelik sektörü %22 ile sanayide enerji tüketiminin ağırlıklı bölümünü teşkil etmektedir. Demir-çelik sektörünü %19 ile metal dışı madenler toprak sektörü (çimento, cam, seramik, tuğla) alt sektörü takip etmektedir. Bir başka enerji yoğun sektör olan kağıt sektörü ise sanayi sektörü tüketiminde %3’lük bir tüketim payına sahiptir. Diğer önemli enerji tüketen sektörler arasında %12 ile kimya sektörü ve %9 ile gıda ve tekstil sektörleri yer almaktadır. Şekil 8.2’de sanayide enerji tüketiminin 2007 yılındaki dağılımını göstermektedir. Şekil 8.2. Sanayi sektörü enerji tüketiminin alt sektörlere dağılımı-2007 Ülkenin enerji yoğunluğunu önemli ölçüde etkileyen sanayi sektörüdür. Sanayi sektöründe enerji yoğunluğunun azaltılması; enerji verimliliğindeki iyileştirmelerin yanı sıra yapısal değişikliklerin de gerçekleştirilmesine bağlıdır. Enerji planlaması ve iklim değişikliğine yönelik çalışmalar için Teknoloji İhtiyaç Değerlendirmeleri (TNA) ve iklim değişikliği yörüngesinde prosesler ve teknolojiler arasında parametrik kıyaslama ve fayda/maliyet analizine dayanan bir teknoloji önceliklendirme çalışması yapılmalıdır. Türkiye sanayisinin enerji tüketiminde, enerji yoğun olan; yüksek proses sıcaklığına sahip demir çelik ve çimento, seramik, cam gibi toprak ham maddeli alt sektörler hakimdir ve bunların toplam üretim maliyetlerinin %20 (ark ocaklarında %10-12 civarında) ile %50’sini enerji maliyetleri oluşturmaktadır. Bu sektörlerdeki bazı tesisler son yıllarda yapılan çalışmalarla enerji verimliliği açısından dünya ile rekabet edecek enerji yoğunluğu değerlerine ulaşmıştır. Ancak yine bu sektörlerde hala toplam miktar anlamında en büyük enerji tasarrufu potansiyeli vardır ve bu durum onları EV yatırımlarının teşvikinde öncelikli sektörler olarak belirlemektedir. Sanayi tesislerinde gerçekleştirilen enerji etütleri Türkiye sanayisinde ortalama enerji tasarrufu potansiyelinin en azından %20 olduğunu göstermektedir. Bunun yaklaşık %50’si önemli yatırım gerektirmemekte veya geri ödeme süresi iki yıldan kısa olmaktadır.

160 Tablo 8.2. Sanayi alt sektörü enerji tasarrufu potansiyeli, 2011
Tablo 8.3. Sanayi sektörü enerji tasarrufu potansiyeli ve yoğunluğu Enerji yönetimi prosesinin geliştirilmesi için kullanılabilecek en önemli kılavuz 2011 yılında yayınlanmış olan TS ISO Enerji Yönetimi Standardı’dır. Bu standartlardaki prosedürler takip edilerek işletmede etkili bir enerji yönetimi için sistemler ve prosedürler belirlenebilir. Her durumda üretim tesislerinde daima geriye kazanılabilecek bir enerji tasarrufu potansiyeli vardır. Bunlar çoğu zaman ileri teknoloji gerektirmeyen ve herkesin aşina olduğu önlem veya uygulamalarla geriye kazanılabilir. Etkili enerji yönetimi bu fırsatların yakalanmasını sağlar. Türkiye’de 1000 TEP’in üzerindeki sanayi tesislerinin birçoğu enerji yöneticisi atanarak yasal yükümlülük yerine getirilmekle birlikte, işleyişinde önemli yetersizlikler sözkonusudur.

161 Enerji Verimliliği çalışmaları için; ülkemiz piyasasında kayıp alanlarının belirlenmesi amacıyla sıcaklık, basınç, debi, hava hızı gibi her çeşit parametreyi ölçen, kullanımı oldukça kolay olan çeşitli ölçüm cihazları ve akredite ölçüm şirketleri ve enerji verimliliği sağlayacak donanımlar mevcuttur. Yapılması gereken; ön enerji tasarrufu etüdü, enerji tasarrufu etüdü veya fizibilite olarak tanımlanan kapsamda çalışmalarla enerji verimliliğini arttırmak için potansiyel alanları belirlemek ve gerekli iyileştirmeleri yapmaktır. Ancak, bunu değerlendirmek çoğu zaman fabrika çalışanları için zordur. Bu amaçla, Enerji Verimliliği Danışmanlık Şirketleri oluşturulmuştur. İmalat sanayinde ürün maliyeti içindeki %6 ile %50 arasında değişen enerji maliyeti, alınacak önlemle düşürülebilir. Enerji verimliliğini arttırmak üzere yapılan çalışmaların sonuçları; sadece ürün maliyeti üzerinde etkili değildir. Enerji verimliliği çalışmaları sırasında, etkin bir Enerji Yönetimi ile tesis veya ünite üzerinde dikkatli bir izleme yapılması nedeniyle, ürün kalitesinde artış olmakta ve çevresel zararlar da azalmaktadır. Bunlar da ek yararlar olarak sanayi kuruluşunun rekabet edebilirliğini ve karlılığını arttırmaktadır. Ayrıca, önemli istihdam olanakları da ortaya çıkmaktadır. Tüm üretim tesislerinde işletme faaliyet alanına bakılmaksızın önlemler iki kategori altında değerlendirilmektedir; Basit İşletme Önlemleri Az veya hiç maliyet artışı getirmez. Kısa zamanda sonuç alınır. Rutin işler arasında yapılır. Önlemlerin bu şekilde derlenmesi işletmelere; kısa sürede, en az maliyetle ve en fazla enerji tasarrufu sağlayabilecek önceliklerini belirleyebilme olanağı vermektedir. Yatırım Gerektiren Önlemler (Proses İyileştirme Projeleri) Genellikle geri ödeme süreleri 1-3 yıl arasındadır. Nispeten yatırım gerektirirler. Sağlanan enerji tasarrufunun boyutu oldukça önemlidir. Ülkemiz sanayisindeki enerji tasarrufu potansiyelinin en az %20’si bu çeşit önlemlere dayandığı tahmin edilmektedir. Bu önlemlerin geri ödeme süresi bir yılın altındadır. Etkin bilinçlendirme, önlem kılavuzlarıyla bilgilendirme çalışmalarıyla bunların uygulanması hızlandırılmalıdır. Binalarda Enerji Verimliliği İnşaat sektörü sürdürülebilir gelişme açısından ana sektörler arasındadır; ancak alan kullanımından malzemelerin doğadan çıkarılmasına, enerji tüketimine kadar geniş bir aralıkta çevre ve doğal kaynaklar üzerinde olumsuz etkileri de beraberinde getirmektedir yılında küresel inşaat hacminin sektörlere göre dağılımında; konut inşaatları % 40 ile ilk sırayı almakta; bunu %32 ile alt yapı ve %28 ile konut dışı binalar izlemektedir. Ülkelerin gelişmişlik seviyesine göre değişmekle birlikte OECD ülkelerinde toplam enerji kullanımının %25-40’ı, AB ülkelerinde ’i binalarda gerçekleşmektedir. Ülkemizde 2010 yılı verilerine göre nihai enerji tüketiminin %32’si (28.3 milyon TEP) bina ve hizmetler sektöründe gerçekleşmiştir. Bina sektörü enerji tüketiminde, güneş, jeotermal, odun, bitki ve hayvan artıklarından oluşan yenilenebilir enerji, %21 pay almaktadır. Geleneksel olarak daha çok kırsal kesimde ısınma amacıyla kullanılan bitki-hayvan artıkları, sektör içinde ağırlığı olan konutlardan kaynaklı olmak 161

162 üzere %16 oranında kullanmaktadır ve yavaş yavaş yerini ithal doğal gaz ve kömüre bırakmaktadır. Binalarda ısınma yakıtlarla sağlanırken, elektrik, soğutma ve elektrikli cihazlarda, aydınlatma ve diğer hizmetlerde kullanılmaktadır. Doğal gaz (%22), elektrik tüketiminden ( %26) sonra en yüksek paya sahiptir (Şekil 7.3). Şekil 8.3. Binalarda tüketilen çeşitli enerji kaynaklarının payı Ekonomik büyümeye bağlı olarak yükselen yaşam standartları (elektrikli ev aletlerinin cihazların ve klimaların daha fazla kullanılması dahil olmak üzere) ve şehirleşmeyle birlikte, yılından bu yana yerleşim birimlerinin enerji talepleri üç katına çıkmıştır. Ülkemizdeki organize perakende sektörü büyüklük olarak, Avrupa Birliği’nde 7. ve dünyada sıraya ulaşmıştır yılı sonu itibarıyla Türkiye'de faal AVM sayısı 302'ye yükselmiştir. Yıllık cirosu 200 milyar ABD doları civarında olan organize perakende sektörü, AVM’ler, 2008 yılının ilk 11 ayının sonunda sadece satış alanı olarak 17,5 milyon m2 ye ulaşmıştır.19 Son birkaç yıldır % büyüyen bu sektör, özellikle soğutma ve aydınlatma yükleriyle enerji tüketimi açısından dikkat çeker hale gelmiş olup, yaz aylarında pik yük talebini etkilemektedir. Türkiye’de kullanılan enerjinin üçte birinden fazlası ısıtma ve soğutma amacıyla harcanmaktadır. Binalarda enerjinin tüketiminin ise %70-80’i ısınma, sıcak su üretimi ve soğutma amaçlıdır. Ülkenin değişik bölgelerindeki değişik iklim koşulları nedeniyle ısıtma enerji ihtiyacı kadar soğutma enerjisi de önemlidir. Türkiye’de bina ve enerji istatistiklerini birlikte değerlendiren bir çalışma henüz yapılmamıştır yılı “Bina Sayımı”na göre binaların %86’sı konut olarak kullanılmaktadır (Şekil 8.4). Şekil 8.4. Kullanım amacına göre binaların payları

163 2010 yıl bina sayımına göre, konut ve çoğunluğu konut amaçlı kullanılan bina sayısı ve tahmini kullanım alanı ise yaklaşık 1.8 milyar m2’dir yılları arasında inşa edilen konut dahil edildiğinde 2010 yılı itibarıyla mevcut konut amaçlı bina sayısı yaklaşık olarak 7.3 milyon ve kullanım alanı ise yaklaşık 2.2 milyar m2’dir. Aynı sayıma göre 1.1 milyon olan konut dışı bina sayısına arasında kullanım izni alan binalar ilave edildiğinde konut dışı bina sayısı 1.2 milyona ulaşmaktadır yılı itibarıyla mevcut toplam bina sayısı ise 8.5 milyona ulaştığı hesaplanmaktadır. Isınma amaçlı enerji kullanımında verimliliği artırmak üzere, yeni inşa edilecek ya da büyük ölçüde tadilat yapılacak konut ve ticari binalarda uygulanacak kuralları düzenleyen “TS Binalarda Isı Yalıtım Kuralları” standardı ve “Isı Yalıtım Yönetmeliği” 2000 yılında yürürlüğe girmiştir. Daha sonra AB’ye uyum çerçevesinde ve 2 Mayıs 2007 tarihinde yürürlüğe giren sayılı Enerji Verimliliği Kanunu gereğince 5 Aralık 2008 tarihinde “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği” yayımlanmış ve bir yıl sonra yürürlüğe girmiştir. Bu yönetmelik mevcut “Isı Yalıtım Yönetmeliği”nin yerini almıştır. Ancak 2000 yılındaki bu yasal düzenlemelerle, TS 825’e uygun olarak yapılan yeni binalarda en az %50 enerji tasarrufu elde etmek mümkün hale gelmiştir. 2000 yılı öncesinde inşa edilmiş binaların özellikle konut olan ve 1.8 milyar m2 alana sahip olan bölümü, eğer bölgelerindeki geleneksel mimari ile yapılmamış ise bugünün geçerli standart şartlarına göre en az iki misli enerji tüketmektedir. Yıllık olarak m2 başına 30 kWh tasarruf yapılabilecek önlem alınma öngörüsüyle bu 1.8 milyar m2 alandan yıllık olarak 5 milyon TEP civarında tasarruf sağlanabilecektir yılında yayımlanan “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği”nin getirdiği yeni düzenlemeler binalarda enerji verimliliğinin arttırılması için yeni bir adım olmuştur. 1 Nisan 2010’da esaslı revizyon gören Yönetmelik kapsamında, yeni binaların enerji kimlik belgesi alması zorunluluğu 01 Ocak 2011 tarihinden itibaren uygulanmaya başlamıştır. BEP Yönetmeliği’yle yeni binaların enerji tüketimine alt limit getirilmiştir. Yönetmelik kapsamında hazırlanmış olan ve halen sorunlu şekilde çalışan yazılım programına (BEP-TR) göre D sınıfı ve altında yeni binalar tasarlanamayacak ve inşa edilemeyecektir. BEP ile, binaların kullanacakları enerji miktarına bir limit getirilmiş olmakla birlikte benzer iklim şartlarına sahip AB ülkeleriyle bina bileşenlerinin Isıl Geçirgenlik Katsayısı (U W/m2K) bazında karşılaştırıldığında yeni binalar için öngörülmüş enerji verimlilik seviyesi halen düşüktür. Ülkemizde birinci iklim bölgesi hariç diğer iklim bölgeleri için azami enerji talebi ortalama kWh/m2 -yıl iken birçok AB ülkesi, 100 kWh/m2 -yıl değerinin oldukça altında düşük enerji talebini hedefleyen standartları yürürlüğe koymuştur. Bu sınır değer, Avusturya’da kWh/m², Çek Cumhuriyeti’nde 51–97 kWh/m2, Fransa’da iklim ve rakıma bağlı olarak yeni binalarda birincil enerji talebi kWh/m² ve mevcut binaların rehabilitasyonunda 80 kWh/m² dir. Ülkemizde mevcut mevzuatta öngörülmüş olan ısı yalıtımı seviyesi başka bir ifadeyle bina bileşenlerinde Minumum Isıl Geçirgenlik Değerleri diğer ülke standartlarına kıyasla yetersizdir, bu nedenle bir zaman çerçevesinde diğer ülkelerin standartlarına yaklaştırılmalıdır.

164 Tablo 8.4. Bazı ülkelerde minimum ısıl geçirgenlik değerleri (U)
İnşaat sektörü iklim değişikliğiyle mücadele için hemen hemen bütün ülkelerde yeşil dönüşüm diyebileceğimiz bir sürece girmiştir. Bu konuda sertifika standartları oluşturulmuştur. Dünyada gönüllü olarak kullanılan birçok yeşil bina standardı ve sertifikası mevcuttur. Bunlardan en fazla kullanılanlar GBC (Green Building Challenge), LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method)lldir. Sertifika sisteminden ayrı olarak optimum şekilde pasif güneş enerjisini kullanan mimari tasarıma sahip ve ısıtma enerjisi ≤ 15 kWh/m2 -yıl olan pasif binalar veya sürdürülebilir binalar dünyada yeni bina tasarımında yaygın şekilde dikkate alınmaya başlamıştır. Bu binalarda duvarlar, çatılar ve zemin için U değerini 0.10 – 0.15 W/m² K olarak sağlamak üzere yerel iklim şartlarına göre değişiklik gösteren üst seviyede yalıtım uygulaması yapılmakta, üç kat camlı kaplamalı ve gaz dolgulu camlar, yer ısısını kullanmak gibi bina maliyetini çok fazla arttırmayan özel önlemler alınmaktadır. 2010 yılı itibarıyla 8.5 milyona ulaşan mevcut bina stokunun %85 olarak tahmin edilen önemli bir oranı enerji verimliliği açısından yeterli şartlara sahip olmadığı sektörde sıkça dile getirilmektedir. Bunun bilinçsizlik, bilgisizlik, yetersiz yapı denetimi gibi bazı nedenleri olsa da en önemli nedeni finasman yetersizliğidir. Bu nedenle enerji verimliliği önlemlerinin daha etkin uygulanabilmesi için teşvik programlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Isı yalıtımının uygulanması için ülkemizde aktif bir ısı yalıtım pazarı ve hizmet sektörü bulunmaktadır yılı sonu itibarıyla yalıtım malzemeleri pazarı 11 milyon m3’e ulaşmıştır. Amerika’da kişi başına yalıtım malzemesi miktarı 1 m3/kişi iken, Avrupa’da 0,6 m3/kişidir. Yönetmelikler sonucu ısı yalıtım pazarının bir önceki yıla göre % 25 büyümüş olmasına rağmen, kişi başına düşen yalıtım miktarı 2011’de 0.15 m3/kişi olmuştur. Avrupa’ya göre daha az bir yalıtım malzemesi tüketimi binalarımızdaki enerji kaybının nedenini daha iyi açıklamakta ve aynı zamanda doğru bir politikayla istihdamı arttıracak potansiyel büyümeyi de işaret etmektedir.

165 Konutlar ve endüstriyel yapılarda farklı tip klima cihazları (mekanik soğutma) ile yazın soğutma işlemi giderek yaygınlaşmakta ve bu soğutma işlemi enerji tüketiminin en büyük kalemlerinden birini oluşturmaktadır. Dünyamızda enerjinin önemi ve değeri, enerji alanındaki yasal düzenlemeler ve enerji birim fiyatlarının sıkça değişmesi, enerji verimliliğini sistem seçimlerinde en önemli ölçütlerden biri haline getirmektedir. Bugünün enerji fiyatlarıyla, soğutma gruplarının ilk yatırım maliyetleri arasındaki ilişkiye kabaca baktığımızda; soğutma grubunun bir yılda tükettiği elektrik enerjisinin, yaklaşık olarak ilk alım fiyatının %20-30’larına denk geldiği görülmektedir. Enerji çağında yaşıyoruz ve son yıllarda alınan birçok karar ve kanunlar, enerjinin doğru kullanımına yöneliktir. Bu sebeple, özellikle kısıtlı enerji imkanlarına sahip olan ülkemiz için tasarruf, son derece önemli bir gerekliliktir. Soğutma sistemlerinde tasarruf; ilk olarak bina tasarımıyla başlamakta ve cihaz seçimiyle son bulmaktadır. Çünkü her ne kadar yüksek EER değerine sahip soğutucu cihazlarınız olsa da, binamızın konumunun doğru değerlendirilmemesi ve ısıl kazanımlarının önceden engellenmemesi gibi etkenler, soğutma kapasitesini yükseltecek, gereksiz yere ilk yatırım ve işletme maliyetlerinin artmasına neden olacaktır. Soğutma sistemi uygulamalarından önce enerji verimliliği açısından yapılması gerekenler aşağıda sıralanmıştır. Bina Soğutma Yükünün Azaltılması Yaz aylarında soğutma yüklerini; büyük oranda iç yükler ve güneşten olan ısı kazanımları oluşturmaktadır. Gün ışığının taşıdıgı enerji, yaz aylarında ortalama 0,7 kW/m² değerindedir. Bu enerjinin bir kısmı pencerelerden girerek iç hacimde hapsolurken, bir kısmı da duvarlar tarafından emilir ve iç mekanlara iletim ve taşınım yolu ile geçer. Aynı zamanda ortam havalandırması için iç ortama alınan dış ortam havası, içerisindeki duyulur ve gizli ısıyı da iç ortama taşımış olur. Bu durumları önlemek için; Direkt güneş enerjisinden gelen kazançların azaltılarak, güneşin neden olduğu soğutma yükü %20-%90 oranında tasarruf edilebilir. Bu; dış gölgeleme elemanları (panjur, vb), iç gölgeleme elemanları (perdeler.. vb.), özel renklendirilmiş ya da ayna özelliği verilmiş yansıtıcı camlar, bina izolasyonu gibi tedbirlerle sağlanmaktadır. Ancak bu süreçte iç ortamlara gün ışığı girişinin engellenmesi ile aydınlatma ihtiyacı doğabilir bu ise enerji tüketimini artırabilir. Bu nedenle pek çok faktörü bir arada değerlendirerek optimum çözümleri belirlemek gerekir. Havalandırma işlemlerini -eğer mümkünse- özellikle güneş ısı kazancının azaldığı saatlerde yapmak, havalandırma yolu ile güneşten gelen ısı kazancını büyük oranda azaltacaktır. Yaşam mahallerinde, verimli ve ısı oluşturmayan armatürleri kullanarak ve mümkün olduğunca doğal aydınlatmadan faydalanarak, elektrik tüketimi ve elektrikli aletlerin yaydığı ısı enerjilerinden tasarruf imkanı vardır. İstenen konfor şartı olarak; dış ortam sıcaklığı ile 6 ºC civarında sıcaklık farkı oluşturmak, yerinde bir tercih olacaktır. Sıcaklık farkının 1 ºC artması, yıllık soğutma enerjisi tüketimini %10 civarında artıracaktır. Bu sebeple dış ortam/iç ortam sıcaklık farkının biraz daha artması, enerji tüketimi açısından olumsuz yönde etkide bulunacağı gibi, aynı zamanda çok sık dışarı çıkılması durumunda, sıcaklık farkından dolayı hastalanma riskleri de artabilmektedir.

166 Soğutma sisteminin kurulumundan önce, yukarıda bahsedilen ön çalışmaların yapılması; ilk etapta hesaplanacak olan soğutma kapasitesinin yaklaşık olarak %20-40 arasında daha düşük kapasitelerde ekipman seçimine sebep olacaktır. Bu sayede ilk kurulum ve çalışma maliyetleri düşürülmüş olacaktır. Soğutma sisteminin kurulumundan önce yapılması gereken çalışmalar sonrasında, cihaz seçiminde de tasarrufu ön planda tutmak gerekir. Çünkü alınmış olan tüm tasarruf tedbirleri, yanlış ekipman ve cihaz seçimleri ile boşa gidebilmektedir. Özellikle klima santralleri için chiller cihazı seçimlerinde, tasarruf ve verimli çalışma adına bazı özellikler ön plana çıkmaktadır. Bunlar; Düşük elektrik tüketimi, Değişken ortam ve çalışma şartlarına çabuk ve sorunsuz bir biçimde uyum sağlama, Fan hız kontrol sistemi ile, kondenserlerde ihtiyaç duyulan debide hava sirkülasyonunun sağlanarak elektrikten tasarruf edilmesi, Yüksek hassasiyetli işlemci kontrolü ile istenen sıcaklık değerlerine daha çabuk ve verimli bir şekilde ulaşılması, Tüm ana komponentlerin, birbirleriyle uyum içinde çalışacak biçimde ve ihtiyaç anında olası servis ihtiyaçlarının, imalatçı firması tarafından en hızlı ve uygun biçimde giderilebilecek cihaz seçimleri yapılması gerekmektedir. Ulaşımda Enerji Verimliliği Ulaşım sektörü 2010 yılı itibarıyla toplam nihai enerji tüketiminin 15,3 milyon TEP ile %18’ini oluşturmuştur. %97 petrole dayanan bu sektör, ülkemizde nihai sektörlerdeki tüketilen petrolün %53’ünden sorumludur. Biyoyakıtın payı ise binde bir den azdır. Ulaştırma sektöründe enerji tüketiminin %87.6’sı kara yollarıyla ulaştırmadan kaynaklanmaktadır. Bunu %6 ile hava yolları takip etmektedir (Şekil 7.7). Türkiye’de özellikle büyük şehirlerimizde trafik problemi artmaktadır yılı itibarıyla yolcu taşımacılığının (yolcu-km olarak) %90’ı, yük taşımacılığının (tonkm olarak) %81’i kara yoluyla gerçekleşmektedir. Şekil 8.5. Ulaştırma sektöründe enerji tüketiminin dağılımı

167 Tablo 8.5. Kullanılan yakıt türüne göre motorlu kara taşıt sayısı
Şekil 8.6. Türkiye motorlu araç filosundaki taşıt tiplerinin payları 2006 yılında yayınlanan ve 2020 yılına kadar asgari %20 enerji tasarrufunu hedefleyen “AB Enerji Verimliliği Aksiyon Planı”nda ulaşım sektörü için, otomobillerden kaynaklanan CO2 emisyonlarının azaltılması ve 2012 yılına kadar 120 g CO2/km enerji verimliliğini temin etmek üzere gerekli yasal düzenlemelerin yapılması, tekerleklerin enerji verimliliğinin etiketlemesi için bir AB standardı veya uluslararası standardın hazırlanması gibi önlemler öngörülmüştür. Dünyada taşıtların yakıt tüketiminde 1975’den bu yana önemli düşüşler sağlanmıştır (Şekil 8.7). Bu inisiyatif hala devam etmektedir. Hedef özellikle hibrid araçlarla 100 km’de 1 litre yakıt tüketimlerine kadar inmektir.

168 Şekil 8.7. Yeni taşıtların yakıt tüketimindeki gelişmeler (l/100 km)
Enerji açısından dışa bağımlı olan ülkemizde enerjinin verimli kullanımı, çeşitli düzeylerde ulusal hedefleri olan bir politika haline getirilmelidir. Ülkemizde enerji verimliliği potansiyeli en az %25, bunun karşılığı da yaklaşık olarak 25 milyon TEP’dir. Bu potansiyel rakamı tam zamanlı işi tanımlamaktadır. 2–3 katı yan işlerle birlikte istihdamın ’lere ulaşabileceğini söylemek mümkündür. İşsizliğin özellikle yüksek öğrenimli teknik eğitim almış gençler arasında büyük sorun olduğu göz önünde bulundurulduğunda bu çok değerli bir istihdam kaynağıdır. Tesisatlarda Enerji Verimliliği Motorlarda Enerji Verimliliği Üretilen toplam elektriğin yaklaşık yarısı, sanayi sektöründe kullanılan elektriğin ise yaklaşık üçte ikisi motorlar tarafından tüketilmektedir. Sanayide motorlar; pompa (%29), fan (%22), kompresör (%7) ve üretim hattı ekipmanları (%42) gibi teçhizatın tahrikinde kullanılmaktadır. Bu nedenle motor verimliliği ve motor gücünün doğru yönetilmesi, sanayide elektrik enerjisi tasarrufunun başlıca bileşenidir. Sanayide yüksek verimli motor kullanımının enerji maliyetinin düşürülmesinde önemli payı vardır. Ayrıca sanayide çoğu kez toplam kapasitesinin altında çalışan ve fan ile pompalardaki basit debi kontrolü elemanları yüzünden de önemli kayıplar oluşmaktadır. Yüke göre alternatif akımın frekansını ve dolayısıyla motorun dönüş hızını ve elektrik gücünü kontrol ederek motoru uygun devirde tutan, değişken hız sürücüleri kendisini genellikle yılda geri ödemekte ve uygulandığı durumlara göre %50-60’a varan elektrik tasarrufu sağlayabilmektedir. Kağıt sektöründe, hız sürücü uygulamasıyla maliyeti dolar olan 1.3 milyon kWh tasarruf ve benzer olarak tekstilde karşılığı dolar olan 1.1 milyon kWh enerji tasarrufu imkanı vardır. Isıtma Sistemlerinde Enerji Verimliliği Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği ile yeni yapılan binalarda toplam kullanım alanının m²’den büyük olması halinde merkezi ısıtma sisteminin kullanılması zorunlu hale getirilmiş, merkezi sistem ısıtması olan binaların münferit sisteme geçirilmesi Kat Mülkiyeti

169 Şekil 8.8. Isıtma sistemleri (kazanlar)
Kanunu’nun 42. Maddesi çerçevesinde zorlaştırılmıştır. Yönetmeliğe göre kullanım alanı 250 m2 ve üstünde olan bireysel ısıtma sistemine sahip gaz yakıt kullanılan binalarda bağımsız bölümlerde veya müstakil binalarda; yoğuşmalı tip ısıtıcı cihazlar veya entegre ekonomizörlü cihazlar kullanılması öngörülerek bireysel ısıtmada da verimli sistemlerin kullanılması yönünde adım atılmıştır. Elektrikli aletlerde olduğu gibi soba, kazan ve kombi gibi tüm yakma cihazlarının verimlilik açısından etiketlenerek satış sırasında tüketicinin doğru bilgilendirilmesinin sağlanması, eski ve verimsiz cihazların periyodik kontrollerle belirlenerek verimlilikleri yüksek olanlarla değiştirilmesi teşvik edilmelidir. Ayrıca tüm yakma sistemlerinde ülkemizin elverişli koşulları nedeniyle güneş enerjisi desteğiyle ön ısıtma yapılması mutlaka sağlanmalıdır (MMO, 2012). Termik elektrik santrali atık ısısından yararlanmak üzere, ilk pilot uygulama olacak olan Soma B Termik Santrali’ndeki proje sonunda 5 km’lik iletim ve 254 km’lik dağıtım ve bağlantı hattı ile MWth enerjiye eşdeğer konutun ısıtılması hiçbir yakıt kullanılmadan sağlanacaktır. Şekil 8.8. Isıtma sistemleri (kazanlar) Soğutma Sistemlerinde Enerji Verimliliği 2010 yılı itibarıyla İSKİD envanterlerine göre Türkiyellde yaklaşık adet klima satılmıştır. Monte edilen klima sayısı ise bu rakamdan daha yüksektir. A ve üzerindeki klimaların satıştaki pazar payı hemen hemen %70lle ulaşmıştır. A sınıfı klimalar, standart D sınıfı klimalara göre %23 daha az enerji harcamaktadır. Türkiye’de halihazırda yaklaşık çoğu çok verimsiz 7 milyon ünitenin üzerinde klimanın olduğu ve bunların her yıl 6-7 milyar kWh civarında enerji tüketimine sebep olduğu tahmin edilmektedir. Özellikle yeni yapılacak binalarda etkin pasif mimari ve yalıtım önlemlerinin alınması, yer içindeki düşük sıcaklığın serinletme için kullanılması, nem oranının düşük olduğu Türkiye’nin iç kısımlarında evaporatif sistemlere dönülmesi, buz depolamalı sistemleri kullanan merkezi klima sistemlerinin kurulması gibi önlemlerle klimaların elektrik yükü üzerinde yarattığı baskının hafifletilmesi sağlanabilecek ve bu sorunun ileriki yıllarda daha da kötüleşmesinin önüne geçilecektir. Elektrikli Ev Cihazlarının Enerji Verimliliği Evlerdeki elektrik tüketiminin %70’i Beyaz Eşyalardan (Elektrikli Ev Aletleri) kaynaklanmaktadır. Bu cihazlardan da buzdolabı %31 ile tüketimde en ağırlıklı cihazdır (Şekil 8.9).

170 Şekil 8.9. Evlerde kullanılan elektrikli ev aletleri elektrik tüketiminin dağılımı
Bütün dünyada etiketleme düzenlemeleriyle etiket ve standart ürün bilgileri yoluyla enerjiyle ilgili ürünlerin kullanım sırasındaki enerji ve diğer temel kaynak tüketimleri konusunda nihai kullanıcıların bilgilendirilmesi ve bu şekilde daha verimli ürünleri tercih etmelerinin sağlanması amaçlanmaktır. Halkın doğru bilgilendirilmesini sağlamak üzere; “Ürünlerin Enerji ve Diğer Kaynak Tüketimlerinin Etiketleme ve Standart Ürün Bilgileri Yoluyla Gösterilmesi Hakkında Yönetmelik” 2 Aralık 2011 tarihli Resmi Gazete’de yayımlanarak yürürlüğe girmiştir. Ancak enerji verimli ev aletlerinin teşvik edilmesi ve bunların maliyet tasarrufu faydalarının tanıtılabilmesi için, pazarlama ve halk eğitimi çok önemlidir. Ülkemizde 22 milyon buzdolabının olduğu ve %70-75’inin B veya daha düşük enerji seviyesinde olduğu tahmin edilmektedir. A +++ buzdolabının yıllık elektrik tüketimi 180 kWh iken, B sınıfı buzdolabının tüketimi 616 kWh’dir. Son yıllarda enerji tasarruflu ev aletlerinin piyasaya girişi hızlanmıştır. BESD’in son istatistiklerine göre A ve A+ etiketli buzdolabı hemen hemen piyasasının % 9’dan fazlasına hakim pozisyondadır ve A++ ve A+++ etiketli buzdolabı da piyasaya girmeye çalışmaktadır. Benzer olarak verimli çamaşır makinasının penatrasyonu %85’e ulaşırken, bulaşık makinası de %45’e ulaşmıştır. Aydınlatmada Enerji Verimliliği Türkiye’de konutlarda tüketilen enerjinin, gelir guruplarına göre değişmekle birlikte, % ’si aydınlatma için kullanılmaktadır. Aydınlatmada verimli lambalar kullanarak %80'e varan tasarruf sağlanması mümkündür. Akkor telli normal lambalara göre, floresanlar 5-10 kat, kompakt floresanlar 4-5 kat daha verimlidir. Akkor telli normal lamba bir lamba ışık akısı açısından karşılaştırıldığında; 100 Watt gücündeki lamba 14 lm/Watt değeri verirken bir kompakt floresan lambadan, 70 lm/Watt değeri alınabilmektedir. Ancak floresan lambaların içerisinde bulunan cıvanın olumsuz etkisi nedeniyle bütün dünyada LED (Light Emitting Diode) temelli aydınlatma elemanlarının kullanımı teşvik edilmektedir. Diyanet İşleri Başkanlığının verilerine göre, 2008 yılında Türkiye’deki camide akkor flamanlı ampul enerji tasarruflu lambayla değiştirilmiştir ve camilerin elektrik maliyetlerinde yüzde 65’lik bir azalma sağlanmıştır. Ağustos 2008’de yayınlanan Başbakanlık Genelgesiyle resmi daireler daha verimli ampullere geçmiştir. Bu kapsamda 1.8 milyon akkor filamanlı ampul kompakt floresan lambayla değiştirilmiş enerji tasarrufu sağlanmıştır yılında Milli Eğitim Bakanlığı ve Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı arasında yapılan ortak bir

171 protokolle ilköğretim okullarına 2
protokolle ilköğretim okullarına 2.8 milyon enerji tasarruflu ampul sağlanmış ve 1.8 milyon akkor flamanlı ampul değiştirilmiştir. Enerji Verimliliği Yönetimi Enerji Yönetim Planı ABD’deki Çevre Koruma Ajansı (EPA), yöntemin her aşamasına yardım edecek araç ve kaynaklarla, üstün enerji yönetimi için kanıtlanmış bir strateji sunmaktadır. Enerji yönetimiyle ilgili bu politikalar, kuruluşları bir çevre lideri olarak görürken, enerji ve mali performanslarının artmasına yardım etmektedir. Enerji yönetiminin adımları (İsa ve Onat, 2012): Taahhütte bulunmak Performansı değerlendirmek Hedefler belirlemek Eylem planı oluşturmak Eylem planını uygulamak İlerlemeyi değerlendirmek Başarıları tanımak Kuruluşların ve enerji yöneticilerinin kendi yönetim usullerini yönetmelikte belirtilen usullerle karşılaştırmasına yardım etmek amacıyla tasarlanan Enerji Programı Değerlendirme Matriksi (Energy Program Assessment Matrix) yol gösterici olabilir. Şirket veya kurumsal düzeydeki enerji yöneticileri tesislerinin yönetimini değerlendirmelerine yardım etmek için Tesis Enerji Değerlendirme Matriksini (Facility Energy Assessment Matrix ) kullanabilir. Şekil Enerji verimliliği yönetimi adımları

172 Adım: Taahhütte Bulunmak
Mükemmel enerji yönetiminden önemli mali geri dönüşler elde eden kuruluşlar enerji performanslarını sürekli artırmaya çalışırlar. Bu kuruluşların başarıları enerji performansının sürekli olarak değerlendirilmesine ve enerji verimliliğini artıracak adımların uygulanmasına dayanır. Kuruluşun büyüklüğü ve şekli ne olursa olsun, başarılı enerji yönetiminin ortak unsuru taahhüttür. Kuruluşlar, sürekli gelişme kaydetmek için personel ve finansman tahsis etme taahhüdünde bulunurlar. Lider kuruluşlar kendi enerji programlarını oluşturmak için özel bir ekip kurarlar (bir enerji müdürü görevlendirirler ve enerji ekibi kurarlar) ve enerji politikası belirlerler. Adım: Performansı Değerlendirmek Günümüzdeki ve geçmişteki enerji kullanımının anlaşılması, kuruluşların enerji performansını artıracak ve finansal avantajlar kazandıracak fırsatlar için ilk adımdır. Performansın değerlendirilmesi; kuruluştaki bütün önemli imkanlar ve fonksiyonlar için enerji kullanımının değerlendirilmesi ve verimlilik çabalarının gelecekteki sonuçlarını ölçmek için bir referans oluşturulmasına yönelik periyodik bir süreçtir. Önemli hususlar, veri toplama ve yönetme, referans teşkil etme ve karşılaştırma, analiz ve değerlendirmeyi içerir. Enerji performansının değerlendirilmesi, Günümüzdeki enerji kullanımını yakıt türüne, işletme türüne, tesise, ürün hattına vs. göre kategorilere ayrılmasına, Tanıma ve yinelenen uygulamalar için yüksek performans gösteren tesisleri belirlenmesine, Hızlı gelişmeleri için yetersiz performans gösteren tesislere öncelik verilmesine, Enerji harcamalarının işletme maliyetlerine katkısının belirlenmesine, Gelecekteki eylem ve kararlar için tarihsel bir perspektif ve içerik geliştirilmesine, İyi performansı ölçüp, ödüllendirmek için referans noktaları oluşturulmasına yardım eder. Adım: Hedefler Belirlemek Performans hedefleri, enerji yönetimi çalışmalarını yönlendirir ve sürekli ilerlemeyi teşvik eder. Açık ve ölçülebilir hedefler belirlenmesi, düşünülen sonuçları anlamak, etkili stratejiler geliştirmek ve finansal kazançlar elde etmek için çok önemlidir. İyi ifade edilen hedefler, günlük karar alma, hedeflerin yayınlanması, ilerlemeyi takip etme ve ölçme sürecinin temelini oluşturur. İletişim ve haberleşme, personelin süreç boyunca enerji yönetimi çalışmalarına yardım etmesi için motive edebilir. Enerji yöneticisi enerji ekibiyle birlikte hedefleri belirler. Hedeflerin belirlenmesi enerji yöneticisinin; Kuruluştaki ilerlemenin ölçüsünü ayarlamasına, Enerji yönetimi programının başarısını ölçmesine, Enerji ekibine süreci ve tesis düzeyindeki aksaklıkların belirlenmesinde destek olmasına, Enerji yönetiminin sahiplenilmesine, bir amaç duygusu yaratmasına ve personeli motive etmesine, Çevre etkilerinin azaltılmasına yönelik taahhüdünü göstermesine, İyileştirme çalışmaları için programlar hazırlamasına ve kilometre taşlarının belirlemesine yardım eder.

173 Adım: Eylem Planı Oluşturmak
İşletme, yerinde hedeflerle bugün enerji performansını artırmak için bir yol haritası hazırlamaya hazırdır. Başarılı işletmeler, enerji performans tedbirlerini uygulayacak sistematik bir süreç sağlamak için ayrıntılı bir eylem planı kullanır. Eylem planı, enerji politikasından farklı olarak en son başarıları, performans değişikliklerini ve değişen öncelikleri yansıtmak için yılda bir defa düzenli olarak güncelleştirilmelidir. Eylem planının kapsamı ve ölçeği genellikle kuruluşa bağlıyken, adımları takip ederek bir plan oluşturmak için temel başlangıç noktası; teknik adımların ve hedeflerin görev ve kaynakların belirlenmesi olarak ifade edilebilir. Adım: Eylem Planını Uygulamak İnsanlar bir enerji programı yapabilir veya terk edebilirler. Kuruluşta farklı kademelerdeki yöneticilerin destek ve işbirliğini kazanmak, kuruluşlarda başarılı bir eylem planı uygulamak için önemli bir faktördür. İlave olarak, hedeflerinize ulaşmanız genellikle projeleri uygulayacak olan insanların bilincine, taahhüdüne ve kabiliyetine bağlıdır. Eylem planınızı uygulamak için şu adımlar izlenmeli; iletişime geçin, bilinci artırın, kapasite oluşturun, motive edin, takip edin ve denetleyin. Adım: İlerlemeyi Değerlendirmek İlerlemenin değerlendirilmesi, enerji kullanım verilerinin ve çalışanların performans hedefleri ile karşılaştırılan eylem planının bir parçası olarak yapılan çalışmaların biçimsel olarak gözden geçirilmesinden oluşur. Biçimsel olarak gözden geçirme sürecinde elde edilen değerlendirme sonuçları ve bilgileri birçok kuruluş tarafından yeni eylem planları oluşturmak, en iyi çalışmaları ve yeni performans hedefleri belirlemek için kullanılır. Gereken önemli adımlar; sonuçların ölçümü ve eylem planının gözden geçirilmesidir. Adım: Başarıları Tanımak Enerji yönetiminin başarılarının kabul edilmesi ve tanınmasının sağlanması, canlılığın oluşmasında ve programın desteklenmesinde kanıtlanmış bir adımdır. Kuruluşun bu sonuçlara ulaşmasına yardım edenlerin kabul görmesi personeli ve çalışanları motive eder, enerji yönetimi programına olumlu katkılar sağlar. Dış kaynaklardan onay alınması, enerji yönetimi programının hem iç hem dış pay sahipleri için önemini geçerli hale getirir ve kuruluşa bir bütün olarak olumlu katkılar sağlar. Onay verilmesi ve alınmasındaki önemli adımlar, içeriden onay verilmesi ve dışarıdan onay alınmasını içerir.

174 ENERJİ ANALİZİ Enerji Yönetimi Enerji kullanımının etkin bir şekilde kontrolü, programlı bir şekilde gerçekleştirilecek enerji yönetimi ile başarılabilir. Enerji Yönetimi; planlama, koordinasyon kontrol gibi birbirinden bağımsız olduklarında etkisiz kalabilecek işlevlerin, bir araya gelerek oluşan bir bütündür. Enerji yönetimi, ürün kalitesinden, güvenlikten ve çevresel tüm koşullardan fedakarlık etmeksizin ve üretimi azaltmaksızın enerjinin daha verimli kullanımı doğrultusunda yapılandırılmış ve organize edilmiş disiplinli bir çalışmadır. Enerji tasarrufu yönetimi uygun ve iyi tasarlanmış bir yönetim yaklaşımını gerektirir. Enerji yönetimi; Enerji verimliliğinin iyileştirilmesini Ekipmanların ayrıntılı incelenmesini Maliyetlerin azaltılmasını sağlar Enerji yönetimi çalışmalarında organizasyonunun odak noktası “Enerji Tasarrufu” kavramıdır. Buna göre, oluşturulan enerji yönetim sisteminin bileşenleri Şekil 5.12’de gösterilmiştir. Şekil 9.1. Enerji yönetim sisteminin bileşenleri Maliyetler Üretim maliyetleri ham madde,

175 işçilik, işletme ve enerji maliyetlerinin toplamını içerir. Genellikle enerji, basit bir şekilde toplam üretim maliyetlerine dahil edilir ve ayrı bir kalem olarak dikkate alınmaz. Enerji Maliyetleri Enerji maliyetleri işletme özelliğine bağlı olarak toplam üretim maliyetlerinin bir kısmını ve bazen de oldukça önemli bir kısmını teşkil etmekle beraber bu durum çoğu kere fabrika yöneticileri tarafından önemsenemez. Enerji maliyetleri sanayi sektörünün tipine göre değişir. İşletmelerde enerji, genellikle aşağıdaki iki ana şekilden biriyle söz konusu olur: Bir ürünün doğrudan imalatında (örneğin; bir buhar kazanında kazana enerji verilmesi; elektrik motorlarına güç verilmesi gibi ), İmalat işlemini destekleyen etkinliklerde (örneğin: ofislerin ve depoların ısıtılması; sıcak su hizmetleri; aydınlatma). Enerji yönetiminin amaçları; Süreçlerin optimizasyonu Birim maliyetlerin düşürülmesi Kaliteli ve yeteri kadar enerji kullanımı Rekabetçi koşulların sağlanması Tesis ömrünün arttırılması Bakım giderlerinin azaltılması Yaklaşan global enerji krizine hazırlık Yaşadığımız çevrenin korunması Organizasyonel Yapı Enerji yönetiminde yapılması gereken ilk iş, işletmenin ödediği enerji faturası ile enerji tüketen ekipmanlar ve üretim hattı arasında bağlantı kurmaktır. Bağlantı kurma işlemi: enerji tüketen ekipmanların işletimi ile maliyet yönetimi arasında ilişki kurabilecek bir enerji yöneticisine, teknik konularda yardımcı olabilecek danışanlara ve fabrikalardaki işçilerin işbirliğine ihtiyaç gösterir. Bu ihtiyaçlar bir enerji yönetimi programının esasını teşkil ederler. Üst Yönetimin Katkı ve Desteği Proje kesinlikle üst yönetim tarafından başlatılmalı ve işletme organizasyonunda yer alan en düşük seviyedeki çalışanda bundan haberdar edilmelidir. Üst yönetim, enerji yönetimi konusunda teşvik edici, denetleyici ve yönlendirici hatta birincil sorumlusu olarak hareket etmelidir.

176 Enerji Yöneticisi İşletme bünyesinde oluşturulacak enerji yönetim sistemi içerisinde kendi sorumluluğunda bulunan bölümlerde proje oluşturma ve uygulama süreçlerini yönetecek bilgi ve beceriye sahip olmalıdır. Mühendislik altyapısının olması teknik problem analizinde sonuç almayı hızlandıracaktır. Bunun yanında finansman konusunda da deneyimli olmalıdır. Enerji Komitesi İşletme içinde bulunan değişik birimlerden kişilerin katılarak çeşitli disiplinlerin temsil edildiği enerji komitesi, enerji ile ilgili tüm faaliyetleri aylık olarak gözden geçirmek üzere toplanır. Enerji tüketim değerleri, faturalar, mevcut projelerin son hali ve planlanan projelerin durumu incelenir. Gerekirse yeni projeler için yeni takımlar oluşturulur. Teknik Danışmanlar İşletme içindeki kaynakların yerinde ve verimli kullanılması, teknik gelişmeleri takip edebilmek amacı ile teknik danışmanlar kullanılır. Teknik danışmanlar ancak işletmenin katkısı ve yönlendirilmesi ile istenen hedefleri tam tutturabilirler. Enerji Yönetiminin Metodolojisi Veri toplama, Değerlendirme ve Planlama Uygulama Raporlama ve Değerlendirme Devamlılığı Sağlama Veri Toplama, Değerlendirme ve Planlama Enerji yönetimine başlarken ilk olarak aşağıdaki veriler/bilgiler toplanır: Tüketilen enerjinin proses veya işletme içindeki dağılımı? İşletmede tüketilen enerjinin parasal değeri nedir? Enerji maliyeti toplam üretim maliyetinin % kaçıdır? Enerji tüketimi, üretim maliyetlerini kim izler? İşletmenin büyüklüğü; işçi sayısı, bölümleri, fiziksel alanı? Ürün çeşitleri, Enerji tüketen ekipmanların sayıları, kapasiteleri ve tipleri? Enerji tüketimini izlemede gerekli ekipmanlar ve maliyetleri? Enerji tasarruf miktarı? İşletmenin enerji tüketimini ve maliyetini gözden geçirme, kaydetme ve değerlendirmeyi yapan?

177 İşletmenin organizasyon yapısı ve üretim işlemleri nasıldır, şirketin alt birimleri veya farklı sahalardaki enerji tüketimini izlemek için ne gibi güçlükler mevcuttur? Gerek duyulan ilave ekipmanların maliyeti? İşletmede enerjiyi izleme ve enerji verimliliğini iyileştirmede rol alacak kişi ve pozisyonu? Enerji tasarrufunun mevcut işletme kazancı ile karşılaştırılması? Enerji yönetimi için toplanan veriler aşağıdaki başlıklarda kaydedilir: Üretim prosesleri ve ürün kalitesi hakkında bilgi, Veri toplama, analiz ve yorumlama konusunda yetenek, Kazanlar, fırınlar, ısı eşanjörleri, buhar sistemi ekipmanı ve soğutma sistemleri gibi enerji tüketim ekipmanlarının teknik özellikleri, Mühendislik yetenekleri; örneğin ekipman seçimi, sistemi denetleme, bakım gereklerini yerine getirme gibi özellikler, Yönetim geliştirme, Enerji ve su tüketimi kayıtları, Tüm sayaç bilgileri, Ölçüm alet bilgileri, Üretimler ile ilgili spesifik enerji tüketimi endeksleri Enerji Yönetiminin Uygulama Safhaları Derlenen ve analiz edilen veriler ile tasarruf potansiyeli belirlenir Üst yönetimden onay alınır Ön enerji etütleri yapılır Detaylı enerji etütleri yapılır İşletme, bakım ve raporlama prosedürleri kurulur Sermaye yoğun yatırımlar için ön fizibilite yapılır Finansman temin edilir Ekipman seçimi ve alımı yapılır Sistem kurulur, devreye alınır ve izlenir. Raporlama ve Değerlendirme (Proje rapor formatı yönetmelikte belirlenmiştir) Rapor şu kısımlardan oluşmalıdır: Genel sonuçlar Mevcut durum için enerji ve kütle denklikleri Hedeflenen durum için enerji ve kütle denklikleri Akış şemaları Tasarruf tedbir ve projeleri Maliyet analizleri Geri ödeme süreleri Ölçümler Enerji Yönetimi Sürecinde Kişilerin Yaptıkları:

178 Aylık yakıt faturalarını gözden geçirilmesi
Faturaların birbirleriyle uygunluğunun takibi Optimum tarifelerin bulunması Yeni yakıt seçenekleri Yeni ikmal planları Yıllık enerji maliyet bütçeleri Devamlılığı Sağlama Sonuçlanan raporun işleyişinin denetimi ve eksiklerin giderilmesi. Enerji Analizi Aşamaları Diagnostik analiz Ön analiz Detaylı enerji analizi Fizibilite çalışması Diagnostik Analiz Enerji taraması ön bilgi formu şirket tarafından doldurulur, Formdan şirketin büyüklüğü, faaliyet alanı, enerji kullanımı, üretim bilgileri, mevcut enerji yönetimi sistemi ve nelerin ölçülmesi gerekebileceği hakkında genel bilgiler elde edilir, Gerekli görülürse fabrika ziyaret edilir, gerekli bölümler için detaylı bilgi ve proses açıklamaları istenir, Enerji verimliliği ölçüm cihazlarının bağlanacağı yerler belirlenir; ya da ilgili düzenlemeler talep edilir, Ön analiz için tarih belirlenir Diagnostik analiz sonucunda: Fabrikadaki etüt süresi Ölçüm cihazı ihtiyaçları İncelenecek fabrika bölümleri tespit edilir. Ön Analiz / Preaudit Ön enerji etüdü iki aşamadan oluşur; İlk aşamada; tesiste yatırım kararı ve mevcut enerji yönetimi faaliyetleri hakkında bilgi sahibi olmak, İkinci aşamada ise, enerji verimliliği ile ilgili çeşitli ekipmanların (kazanlar ve buhar sistemleri vb.) çalışmasının gözden geçirilmesi amacıyla bir teknik çalışma yapılır. Bu çalışmalar orta ölçekli bir tesis için birkaç gün sürebilir. Ön enerji etüdü sırasında portatif ölçüm aletleri kullanılarak, kısa vadede enerjiyi verimli kullanabilmemiz için alınacak önlemleri ile atık ısı kaynaklarının tespiti yapılır.

179 Çalışma sırasında enerji verimliliği açısından kuvvetli ve zayıf yönlerimizin tespitinin yapılmasının yanı sıra zayıf tarafları güçlendirmek için yapılacak ölçümler ve alınacak önlemler bu aşamada tespit edilir. Ön enerji etüdü sırasında basit işletme tedbirleri ile çok az bir masrafla veya hiç masrafsız geri ödeme süresi kısa olan uygulamalar belirlenir bunun için bir dış danışmana ihtiyaç duyulmayabilir. Ön Enerji Etüdü sırasında fabrikanın tüm bölümleri detaylı bir şekilde dolaşılarak enerjinin boşa harcandığı kaynaklar, kötü yalıtım, buhar, su, yakıt sızıntıları ve çalışmayan tüm ekipmanlar belirlenmeye çalışılır. Bu belirleme çalışmaları sırasında; Tüm kaçakların onarımı, Optimum yanma verimliliğinin sağlanması, Boruların bakımı ve ekipmanların yalıtımı, Buhar kapanlarının bakımı ve onarımı, Sık sık buhar kondensat dönüş kontrolü, Enerji tüketiminin üretimle birlikte izlenmesi gibi süreçlerden oluşur. Bu aşamada mevcut durum belirlenir ve enerji tasarrufu imkanları, projenin genel karakteristiği, tasarruf edilecek enerji miktarı ve basit geri ödeme süresi olarak ortaya çıkartılır. Bu imkânların fizibilite aşamasında tekrar incelenmesi gereklidir. Ayrıca, detaylı enerji etüdüne ihtiyaç olup olmadığı, yapılacaksa hangi bölümleri kapsayacağı bu aşamada tespit edilir. Enerji Tasarrufu Etüdü: Ön Enerji Etüdü (Preaudit), Detaylı Enerji Etüdü (Audit) ve Fizibilite çalışması olarak 3 aşamada yapılır. Ön etüt aşamasına neden ihtiyaç vardır? Ön enerji etüdünde; Fabrikada enerjinin boşa harcandığı kaynaklar, kötü yalıtım, buhar, su, yakıt sızıntıları ve çalışmayan tüm ekipmanlar belirlenir; gerekirse ölçümler alınır, Ön etüt sonucunda fabrikanın enerji yönetimi sistemi, enerji dönüşüm sistemleri, izolasyon, basınçlı hava ve elektrik sistemi konusundaki enerji tasarrufu imkanları belirlenir. Detaylı Enerji Analizi / Audit Belirlenen bölgelere cihazlar bağlanarak bir periyot boyunca ölçümler yapılır, Ölçümler ön analize göre daha uzun ve detaylıdır, Enerji tasarrufu açısından daha az önemli alanlarda da ölçümler yapılır, Genelde ön analizden sonra ya da bağımsız olarak yürütülür. Enerji Analizi Adımları Çalışmaların zamanlanması ve detaylı etüt yapılacak bölümlerin belirlenmesi, Standart veri toplama formları ile enerji tüketim verilerinin toplanması, Fabrikada enerji verimliliği ölçümlerinin yapılması,

180 Verimliliği iyileştirecek veya enerji tasarrufu sağlayacak basit işletme tedbirlerinin belirlenmesi.
Yatırım gerektiren enerji tasarrufu olanaklarının tespit edilmesi, Önemlilik dereceleri, yöntemleri, maliyetleri ve çalışma programlarını kapsayan bir uygulama planının hazırlanması. Enerji Analiz Sonuçları Enerji ve üretim verileri birleştirilebilir, Enerji tasarrufu olanakları veya tedbirlerinin detaylı analizleri elde edilir, Uygulama faaliyet planlarına ulaşılır. Fizibilite Çalışması Detaylı enerji analizi sonrasında belirlenen yatırım gerektiren enerji tasarrufu yöntemleri için fizibilite çalışmaları yapılmalıdır. Fizibilite çalışması, yatırılacak kaynaklar karşılığında elde edilecek faydaların tahmin edildiği standart mühendislik çalışmalarıdır. Fizibilite Çalışması Adımları Fizibilitesi yapılan enerji tasarrufu alternatifi detaylı olarak tanımlanır, İlgili alternatif için işletme verileri toplanır (Talep yapısı, enerji maliyetlerini de içeren üretim giderleri, proses parametreleri, mevcut işletme verimlilikler), Alternatifin uygulamasından sonra işletme faaliyetlerini tanımlayacak spesifik veriler belirlenmelidir (Üretim düzeyleri, gelecekteki enerji ihtiyaçları, ekipmanların ekonomik ömürleri vs). Mali analiz verileri (Geri dönüş oranları vs), Veri toplama ve analiz için organizasyon oluşturulmalı, Alternatifin hayata geçirilmesi maliyeti hesaplanmalıdır (Tasarım masrafları, işletme ve bakım masrafları vs), Enerji tasarrufu potansiyeli tahmin edilmelidir, Maliyet ve duyarlılık analizleri yapılmalı ve raporlanmalıdır. Enerji Taraması/Audit Enerji taraması enerji tasarruf potansiyelinin belirlenmesi ve verimliliğin geliştirilmesi için en önemli aşamadır. Sanayi sektöründe enerji yönetimlerince enerji tasarruf potansiyelinin belirlenmesi çalışmaları ve bunun için oluşturulmuş yöntemler proseslerin özelliklerine bağlı olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Ancak bina sektöründe enerji yönetim faaliyetleri istenilen kurumsal kimliğe kavuşamamıştır. Bu nedenle enerji yönetimlerince geliştirilmiş standart bir yöntem bulunmamaktadır. Bina sektöründe enerji türleri elektrik, ısıtma, soğutma enerjileri olarak görülür. Özellikle konut türü yapılarda enerji kimliği bu enerjilerin tüketimiyle tanımlanır. Ancak kamuya ait hizmet binalarında elektrik, ısıtma, soğutma, enerjilerinin günlük ihtiyaçlarda kullanımı yanında kurumun türüne bağlı olarak hizmet kısımlarının kullandığı ek enerji türleri de dikkate alınmalıdır. Enerji taraması bu değerlendirmelere bağlı olarak

181 çalışmada oluşturulan algoritmaya bağlı olarak oluşturulmuştur. Şekil 5.14’de enerji taraması akış şeması verilmiştir. Bina uygulamalarında da yapılacak enerji taramasının ilk ve önemli aşaması enerji tüketim türlerine bağlı olarak veri toplama sürecidir. Veri toplama süreci enerji yönetimlerince bir stratejik yaklaşım gerektirir. Çünkü veri toplama türü ve yapısı, verinin toplandığı her kurum için farklı bir yapı gerektirir. Buna göre bir bina için veri toplama stratejisi; Tablo 1’den de görülebileceği gibi enerji tüketim türleri, ölçüm türleri ve periyodları, ölçüm noktaları, ölçüm süreleri, veri toplama yerleri ve enerji türlerine ilişkin maliyet verilerinin saptanması gerekir. Enerji taramasında veri toplamasının sağlıklı olmasında, ölçülen veya veri alınan enerji ölçüm cihazlarının düzgün çalışması, kalibrasyonların yapılmış olması ve veri kayıtlarının düzgün yapılması zorunludur. Taramada enerji taramasına bağlı tasarruf potansiyelinin belirlenmesinde önemli bir detay olan ölçüm periyodlarının yapının özelliklerine ve enerji türüne göre yapılması, elde edilecek sonuçların gerçekçi olmasını sağlayacaktır. Enerji taramasında seçilecek periyodlarda en az set veri alınmalıdır. Veri toplama sürecinde en önemli süreçlerden biri de veri toplama şekli ile ölçüm sürelerinin belirlenmesidir. Toplama süresi olarak haftalık ölçümlerde en az 10 hafta, aylık ölçümlerde en az bir yıl aralıkta yapılması uygun olacaktır. Şekil 9.2. Enerji taraması akış şeması Enerji taramasında toplanan verilerin düzenli işlenmesi için enerji yönetimlerince bir yaklaşım oluşturulmalıdır. Bu amaçla toplanan verilerin öncelikle standart bir yapıya dönüştürülmeli ve birim analizleri yapılarak birim dönüşümleri sağlanmalıdır. Verilerin işlenmesi için bu çalışmada enerji tüketim standardı ile kümülatif toplam değerler yaklaşımı olmak üzere iki yöntemle enerji tasarrufu potansiyeli tespiti gerçekleştirilmiştir. Her iki yöntem sanayi sektöründe enerji tasarruf potansiyelinin tespitinde aktif kullanılmaktadır. Bu çalışmada bu yöntemlerin bina sektöründe de uygulanabilirliği incelenmiştir. Enerji tüketim standardı temelde enerji tüketimleri, hedef enerji tüketimleri ve enerji tasarruf potansiyellerinin belirlenmesi aşamalarından oluşur. Binalarda enerji tüketimi, birçok faktöre bağlı olarak günden güne, haftadan haftaya veya aydan aya değişebilir. Bu faktörler, spesifik

182 değişkenler, kontrol edilebilir değişkenler olmak üzere ikiye ayrılır
değişkenler, kontrol edilebilir değişkenler olmak üzere ikiye ayrılır. Spesifik değişkenler; yapının talep ettiği ihtiyaca göre enerji talebini belirleyen değişkendir. Enerji ihtiyacını hesaplamak için kullanılan standart denklemlerde bu değişkenler kullanılır. Kontrol edilebilir değişkenler ise; enerji sistemleri işletme uygulamaları, sistem kontrolü, bakım standardı gibi enerji tüketimini en aza indirebilmek için yönetim tarafından planlanan değişkenlerdir. Genelde standart denklem, enerji gereksiniminin spesifik değişkenlere bağlı olduğunu gösteren bir doğru denklemidir. Bu denklem; E = a + b (P) Burada a ve b sabitler, P ise spesifik değişkendir. Uygulamalarda genelde üç ayrı doğru denklemi kullanılsa da bu uygulamada enerji gereksiniminin spesifik değişkenlere bağlı olduğunu gösteren yukarıdaki doğru denklemi tercih edilmiştir. Enerji tüketim verilerine bağlı oluşturulan standart denklemden sonra tüketim süreçleri dikkate alınarak hedefler belirlenir. Yapının özelliğine göre bu işlem kısmi veya yapının bütünü için de ayrı ayrı hesaplanabilir. Enerji tüketim süreçlerine bağlı hesaplanan hedef denklemi de, standartla aynı formda bir doğru denklemidir. Hedef denklemi için oluşturulan veriler, standart doğrunun altında kalan veriler olarak sınıflandırılır ve tekrar bir hedef doğru oluşturulur. Bu doğrunun denklemi hedef tüketimi tanımlayan hedef denklemidir. Yapıda hedef belirlendikten sonra performansın değerlendirilmesi için, beklenen enerji kullanımı ile gerçek enerji tüketim değerlerinin düzenli olarak karşılaştırılması yapılmalıdır. Bunu yapabilmek için spesifik enerji tüketim (SET) değerleri kullanılabilir. Spesifik enerji tüketimi, birim ihtiyaç değerine bağlı kullanılan enerjinin birim zamandaki değeri olarak tanımlamak mümkündür. Örneğin; bir binanın spesifik değişken, birim zamanda ihtiyaç duyulan enerji ile tarif edilir. SET = Etük/saat olarak ifade edilir. Burada Etük E enerji tüketimidir. SET değeri, özellikle kurumun işletme koşullarının enerji tüketim performansına etkisini izleme açısından önemlidir. SET değerinin büyümesi, kötü performansı ve enerji tüketiminin gereksiz yere artmasını işaret eder. Enerji tasarruf potansiyelinin belirlenmesinde bir başka yöntem Kümülatif toplam değerler (CUSUM) yöntemidir. Bu yöntem temelde enerji verilerinin en küçük kareler yöntemiyle potansiyellerin toplam kümülatif toplamıdır. Bu toplam değer bir grafik yardımıyla bir yapının durumunun görülmesini sağlar. CUSUM yönteminde grafiksel çalışma ile incelenen sistemde hedef tüketimlere bağlı tasarruf potansiyelleri belirlenir. CUSUM grafiğini çizebilmek için kurulu güce bağlı enerji verileri ve gerçek enerji verileri arasında değerlendirme yapılır. Elde edilen verilere bağlı hedef tüketimleri hesaplanır ve kümülatif toplamda enerji tasarruf potansiyeli saptanır. Elde edilen verilere uygun CUSUM grafiği çizilir. Bu grafik incelendiğinde, eğimi negatif olan değerler ve negatif bölgede kalan alanlar tesisin iyi bir performansa sahip olduğu zamanları, pozitif olanlar ise kötüleşme olan zamanları göstermektedir. Bina sektöründe CUSUM grafiğinin oluşturulması için öncelikle enerji tüketim maliyetleri ile hedef enerji tüketim maliyetleri arasındaki farkın kümülatif toplamıyla hesaplanır. Veri toplama yöntemine bağlı olarak toplam tasarruf potansiyeli; n n n L Ctop = L Ctük − L Chedef i=1 i=1 i=1 Burada;

183 ∑n ∑n ∑n ∑n ∑n ∑n Ctop: birikimli toplam tasarruf potansiyeli
Ctük: toplam enerji tüketim maliyeti Chedef: hedef enerji tüketim maliyetidir. i=1 ∑n i=1 ∑n i=1 Kümülatif toplam tasarruf potansiyelini belirlemede hedef tüketimlerin ve maliyetlerin belirlenmesi çok önemlidir. Hedef enerji tüketimi potansiyeli; n n L Ehedef = L Etük − (1 − αs) i=1 i=1 Burada; ∑n Ehedef: hedef enerji tüketimi Etük: tüketilen enerji i=1 ∑n i=1 as: enerji tasarruf oranıdır. Birim enerji tasarruf oranı birim enerji tüketimi ile birim hedef enerji tüketimi arasındaki farktır. Buna göre CUSUM için önemli olan hedef enerji maliyeti; n n L Chedef = L Ctük − (1 − αs) i=1 i=1 Burada; ∑n Chedef; hedef enerji tüketim maliyetidir. i=1 CUSUM grafiği toplanan her bir veri için hem hedef enerji tasarrufu hem de enerji tasarruf maliyetleri yönüyle irdelenmesini sağlayabilecek önemli bir grafiktir. Enerji analizi, bir sisteme giren enerjinin nasıl dağıldığını görmek amacıyla termodinamiğin birinci yasası temeline göre yapılan bir analizdir. Bu analizde giren 100 birimlik enerjinin hangi amaçlarla kullanıldığı hesaplanarak sistemin verimli çalışıp çalışmadığı hakkında bir yorum yapma olanağı ortaya çıkmaktadır. Bu analiz sonuçlarına bakılarak sistemin hangi noktalarında iyileştirmeler yapılabileceği hakkında yorum yapılabilir. Enerji Akış Diyagramları Enerji analizi çalışmasından önce, çalışması yapılan sistem kontrol hacmi ile birlikte şematik olarak gösterilir. Giriş ve çıkış noktalarından enerji akışlarının oluştuğu, belirli sınırlar tarafından çevrelenmiş bir sistem kontrol hacmi olarak adlandırılmaktadır. Enerji analizi, belirlenen kontrol hacmine giren ve çıkan enerji miktarlarından yararlanılarak hesaplanır. Bu hesaplamaların yapılabilmesi için çeşitli ölçüm değerlerine ihtiyaç bulunmaktadır. Bunlar; giriş ve çıkış noktalarına ilişkin sıcaklık, basınç, yoğunluk, debi gibi değerlerdir. Debi birim zamanda belli bir kesitten geçen akışkan miktarıdır. Sanayide Enerji Analizi Uygulamaları başlıklı bu üniteyi daha iyi anlamak ve öğrenmek için Termodinamiğin I. Yasası’nın çok iyi bir şekilde bilinmesi gerektiğini unutmayınız. Enerji analizi çalışmaları ile birlikte, enerji ve kütle denklikleri oluşturulması gerekmektedir. Enerji analizi çalışmalarının sonucunda, enerji giriş ve çıkışı ile enerji miktarlarını şematik

184 olarak gösteren diyagramlar hazırlanır
olarak gösteren diyagramlar hazırlanır. Bu diyagramlar Sankey diyagramları olarak anılmaktadır. Sankey Diyagramı, enerji analizi ile elde edilen sonuçların bir diyagram üzerinde gösterilişidir. Bir fabrikanın veya herhangi bir işletmede yer alan, ısı ve elektrik ihtiyacını karşılayan kojenerasyon (herhangi enerji üreteci) tesisinin Sankey diyagramı çıkarılarak sistemin analizini yapmak kolaylıkla mümkündür. Burada bahsedilen kojenerasyon, enerjinin hem elektrik hem de ısı formunda aynı sistemden beraberce üretilmesidir. Sanayide Enerji Taraması Sanayide enerji tasarrufu çalışmaları yapılırken öncelikle enerji tasarrufu sağlanacak noktaların tespit edilmesine ihtiyaç vardır. Sanayide enerji tüketimindeki ve fiyatlarındaki artış, ürün maliyetlerini de birinci derecede etkilemektedir. Sanayide ihtiyaca bağlı ortaya çıkan üretim artışı enerji talebini dolayısıyla enerji maliyetlerini de artırmıştır. Özellikle enerji tasarruf ve verimliliğe yönelik yapılan çalışmalar sanayide tüketimlerinde düşüşler ortaya çıkarmıştır. Sanayideki rekabet koşulları firmaları daha az çalışmalarını artırmıştır. Makro düzeyde de yoğun enerji tüketen sektörlerin enerji enerji ile benzer ürün ortaya çıkarma bakıldığında da ekonomik büyümenin sağlanmasında enerji kayıplarının minimuma indirilmesi ve enerji tasarrufu çalışmalarının önemli bir payı olduğu açıktır. Sanayide enerjinin etkin kullanımı, enerji verimliliği ve enerji tasarrufu amacıyla çalışmalar yapılması firmalar için kaçınılmaz hale gelmiştir. Sanayide enerji tasarrufu gerçekleştirebilmek için mevcut durumun en iyi şekilde analiz edilmesi gerekmektedir. Bunun en iyi yolu giren ve çıkan enerjilerin tespit edilip analizinin yapılmasıdır. Enerji analizi; sisteme giren ve çıkan enerji miktarlarının tespiti ile bunlar arasında bir denklik kurulması esasına dayanır. Enerji analizinin her adımında termodinamiğin birinci yasası göz önünde tutulur. Enerji analizinin amacı ve buna yönelik değerlendirmeler kısaca şöyle yapılabilir: Enerji analizine başlarken sisteme enerji giriş ve çıkış noktaları tespit edilir. Daha sonra bu noktalardan giren ve çıkan enerji miktarlarının hesabı yapılır. Bunun amacı mevcut durumda gerçekte kullanılan ve tüketilen enerji miktarının ortaya çıkarılmasıdır. Bu işlem iki adımda gerçekleştirilir. Birinci adımda enerji giriş noktalarıyla bu noktalardan giren enerji miktarı tespit edilir. Amacımız enerji tüketimini azaltmak olduğuna göre önce hangi noktadan ne kadar enerji girişinin olduğunun tespiti gerekmektedir. Enerji tüketimini azaltma çalışmalarını yapabilmek için sisteme enerji giriş noktalarını tespit etmek ve bu noktalardaki enerji miktarlarını belirlemek önemlidir. Eğer ne kadar enerji girişi yaptığımızı bilmiyorsak bunu benzer sistemler karşılaştırma ve azaltma çalışmalarını da yapamayız. İkinci adımda enerji çıkış noktalarıyla bu noktalardan çıkan enerji miktarlarının tespiti yapılır. Enerji tasarrufu yapabilmemiz için enerji çıkış noktalarındaki enerji miktarlarının bilinmesi gerekmektedir. Aslında bu çalışma enerji tasarruf potansiyeli olan noktaların tespiti amacına yöneliktir. Eğer enerji tüketim noktaları ve miktarları bilinmezse tasarruf olanakları da değerlendirilemez. Örneğin sanayi tesislerinde bacadan atılan sıcak gaz ile bunun debisin hesabı, atılan bu gazdan yararlanma olanaklarını ortaya çıkarmamızı sağlar. Bu tür uygulamalarda baca gazı çıkışına yerleştirilecek bir

185 atık ısı kazanı ile bacadan atılan sıcak gaz kullanılarak, sıcak su elde edilebilir. Bu sıcak su da ısıtma sisteminde ve işçilerin soyunma odasında sıcak su ihtiyacı olarak değerlendirilebilir. Bu olanakların değerlendirilebilmesi için enerji analizi çalışması yapılmalıdır. İşletmenin verimli çalışıp çalışmadığı da giren ve çıkan enerji miktarlının hesaplanması ve bunların sürekli izlenmesiyle ortaya çıkarılabilmektedir. İşletmelerde enerji analizi yapmanın diğer bir yararı da mümkün olan en düşük enerji tüketimiyle maksimum enerji üretimi sağlama hedefine ulaşmaktır. Bu amaçla enerji giriş ve çıkış noktaları ile enerji miktarları hesaplanarak tek tek incelenir. Bu inceleme sonunda enerji tüketim noktalarında ne kadarlık enerji tasarrufu yapılabileceği hesaplanır. Bu durum giren enerjinin de azaltılması anlamına gelir. Bu çalışma sonunda minimum enerji tüketimiyle maksimum üretim yapma hedefine ulaşılmaya çalışılır. Aslında bu çalışma birim üretim başına enerji tüketiminin hesabı anlamına da gelmektedir. Bu çalışma özgül enerji tüketimi olarak da anılmaktadır. Özgül enerji tüketimi birim ürün başına kullanılan enerji olarak da tanımlanmaktadır. Bu kavram, çoğu zaman sanayi tesislerinin enerji tüketimi için bir karşılaştırma ve performans ifadesi olarak kullanılmaktadır. Özgül enerji tüketimi birimi için örnek olarak kj/kg çimento verilebilir. Bunun anlamı bir kilogram çimento için tüketilen enerji miktarıdır. İşletmeler sürekli olarak yeni önlemler alarak birim üretim başıma tükettikleri enerji miktarlarını azaltmaya çalışırlar İşletmelerde enerji analizi yapılması çeşitli noktalarda yenileme ya da modifikasyon gibi planların uygulanma olanağını da ortaya çıkartır. Bazı durumlarda cihazı tamamen yenilemeye yönelik yatırım yapmak, özellikle uzun süre çalışmış olan ve eski teknoloji ile işletilen cihazlarda çok iyi sonuçlar verebilmektedir. Bu noktada elektrik motorlarıyla bunların tahrik ettiği ünitelerin kapasitelerinin uygun olarak belirlenmiş olması büyük önem arz etmektedir. Bazı tesislerde elektrik cihazı çalıştıran elektrik motorunun gücü emniyet faktörü gerekçesiyle ihtiyacın çok üstünde seçilebilmektedir. Bu durum cihazın yıllar ve yıllar boyu düşük verimle işletilmesi anlamına gelmektedir. Böyle durumlarda elektrik motorunu daha düşük kapasiteli yeni bir motorla değiştirilmesi başlangıçta ciddi bir yatırım yapılmasını gerektirse bile bu yatırım sağlayacağı enerji tasarrufu ile kendisini kısa zamanda geri ödeyebilmektedir. Böyle bir tespitin yapılabilmesi ancak enerji analizi çalışmasıyla mümkündür. İşletmeler, uzun süreli çalışmalar sonunda işletmedeki hata ve eksikleri göremez hale gelebilirler. Enerji ve verimlilik konusunda da durum böyledir. İşletmeler, kendi sistemlerini en iyi olduğunu, başka türlü çalışma şeklinin söz konusu olamayacağını ve verimlilik açısından yeni çalışmalara ihtiyaç olmadığını düşünebilirler. Bu nedenle enerji analizi çalışmalarının işletme dışından enerji konusunda uzman, profesyonel bir danışmanlık kuruluşuna yaptırılması önerilmektedir. Son yıllarda tüm sektörlerde finansal tasarrufun yanında enerji tasarrufuna da yönelik olarak çalışmaların sürekli olarak arttığı görülmektedir. Enerji analizine yönelik çalışmaların belirli aralıklarla tekrarlanarak yapılması yeni iyileştirmeler yapma olanaklarını yanı sıra varsa kötüye gidişleri de ortaya çıkarabilecektir. Şekil 9.3’de görülen Sankey diyagramını incelediğimizde 100 birim olarak giren enerjinin nasıl dağıldığı görülmektedir. Bu dağılıma baktığımızda 100 birim giren enerjinin 48 birimi üretimde kullanılmakta diğerleri bir şekilde atılmaktadır. Atılan enerji miktarlarına baktığımızda giren

186 enerjinin %20’si bacadan atılmakta %9’u kondensat ve flaş buhar kaybı olarak ortaya çıkmaktadır. Daha sonra %8’lik kaybı kısmi yük kaybı %7’si ise hat kaybı olarak görmekteyiz. Giren enerjini %5’i blöf kaybı, %9’u kondensat ve flaş buhar kaybı olarak %3’ü ise radyasyon kaybı olarak ortaya çıkmaktadır. İşletici olarak öncelikle baca gazından yararlanma olanakları değerlendirilip daha sonra kondensat ve flaş buhar kaybının nasıl azaltılabileceği üzerinde durulacaktır. Sırasıyla kısmi yük kayıpları hat dengeleme ve blöf kaybının nasıl azaltılacağı tek tek incelenerek burada alınacak önlemler ortaya çıkartılır. Örneğin bacadan atılan sıcak gaz ile yakma havası ısıtılarak giren enerjide azaltma sağlanabilir. Ya da kazana giren suyun ön ısıtılması baca gazı enerjisiyle sağlanarak yine girişteki enerji azaltılabilir. Bu durum kg buhar başına tüketilen enerji miktarını da azaltacaktır. Diğer noktalardan atılan enerji miktarında her azalma, giren enerjinin üretimde kullanılan kısmının artmasını sağlayacaktır. Sonuçta üretimde kullanılan buhar yüzdesi artacaktır. Aslında yukarıdaki örnekte %48 olarak belirtilen üretimde kullanılan buhar bir bakıma sistemin verimliliğini de göstermektedir. Diğer noktalarda azalan her bir kayıp üretimde kullanılan buhar miktarının artışını sağlayacaktır. Şekil 9.3. Buhar kazanı için örnek Sankey diyagramı Çimento sanayi, yoğun enerji tüketen sektörlerin başında yer almakta olup, enerji analizi çalışmalarının bu sektörde önemi büyüktür. Çimento üretim sürecin kısaca aşağıdaki gibidir: Kil, kalker ve diğer hammadde kırılarak hammadde silolarına gönderilir. Belli oranlarda karıştırılan hammadde farin değirmeninde öğütülür. Farin, buradan ön ısıtıcı üniteye gönderilerek hammaddenin ön kalsinasyonu sağlanır. Kalker, kil ve demir cevherinin belli oranlarda karıştırılan ham madde değirmenlerde öğütülür. Öğütülmüş bu hammaddeye farin adı verilir. Bir maddenin nemini ve karbondioksit gibi uçucu maddelerini uzaklaştırmak için o maddeyi erime noktasının altında ısıtma (kavurma) işlemine kalsinasyon denir. Ön kalsinasyon ünitesinden çıkan hammadde, pişirilmek üzere döner fırına gönderilir. Döner fırından çıkan klinker, soğutma ünitesine gönderilir. Soğutmadan çıkan klinker, belli oranlarda alçı taşı ve diğer katkılar eklenerek karıştırılır ve öğütülmek üzere çimento değirmenine yollanır Çimento değirmeninden çıkan ürün, pazarlamak üzere paketlenir. Şekil 9.4’de örnek bir çimento fabrikası için çizilen bir Sankey diyagramı görülmektedir. Şekil 9.4’de görüldüğü gibi giren enerjinin ancak %46’lık bir kısmı klinker oluşum ısısı olarak kullanılmaktadır. Sankey diyagramından görüldüğü gibi giren enerjinin %15’i bacadan atılan kuru baca gazı kaybı olarak ortaya çıkmakta, % 6’sı farindeki nem ile birlikte atılmaktadır. Sonuç olarak giren enerjinin yaklaşık %21’i bacadan dışarı atılmaktadır. Soğutma ünitesinden çıkan

187 gazla atılan enerji ise %15 olarak ortaya çıkmaktadır
gazla atılan enerji ise %15 olarak ortaya çıkmaktadır. Yüzey ısı kaybı %9 iken Sızıntılardan kaynaklı kayıp ise %9 olarak ortaya çıkmaktadır. Döner fırın etrafına yerleştirilebilecek panellerle bu ısının değerlendirilmesi ayrı bir araştırma konusu olarak ortaya çıkabilir. Örnek olarak verilen bu tesiste sonuç olarak yapılabilecek pek çok enerji tasarrufu önlemi mevcut olup bunlar anacak enerji analizi yapılması ve bu analizin sonuçlarını değerlendirilmesi ile ortaya çıkabilir. Yapılan Sankey diyagramı enerji girdisinin nerelerde hangi yüzdelerde kullanıldığını açıkça gösterilmektedir. Bu bilançolardan yararlanıla kayıp ısı miktarlarını azaltılması böylece de enerjinin daha büyük bir kısmının klinker oluşunda kullanılmasına yönelik çalışmalar yapılabilir. Ayrıca bu bilançonun sonuçlarından yararlanılarak klinker oluşu ısısı dışındaki atık ısılardan çeşitli yollara yararlanılması olanakları araştırılabilinir. Şekil 9.4. Bir çimento tesisi için Sankey diyagramı Şekil 9.5’de ise bir tav fırınına ait örnek bir Sankey diyagramı görülmektedir: Şekil 9.5. Tav fırınına ait bir Sankey diyagramı Tav fırınları metal ve diğer malzemelerin ısıl işlem uygulanarak değişik sıcaklıklarda işletildiği endüstriyel fırınlardır. Şekil 9.5’de görüldüğü gibi giren enerjinin hangi noktalarda dağıldığı açık bir şekilde yerleştirilir. Daha sonra bu noktalar tek tek gözden geçirilerek sağlanabilinecek enerji tasarrufu olanakları değerlendirilir. Şekil 9.6’da net enerji tüketiminde çeşitli kullanım yerleri gösterilmiştir.

188 Şekil 9.6. Sankey diyagramı
9.7. Binalarda Enerji Taraması Binalarda enerji verimliliğinin faydaları: Enerji giderlerinin düşürülmesi Emisyon değerlerinin azaltılması Dışa bağımlığın azaltılması Sürdürülebilir gelişim Türkiye’de tüketilen toplam enerjinin %35’i binalarda, %40’ı endüstri ve imalatta, %20’si ulaştırmada ve %5’, diğer alanlarda kullanılmaktadır. Şekil 9.7. Bina ömründe enerji dengesi

189 Binaların kullanım sürecinin verimliliği tasarıma ve inşa işlerinde kullanılan malzemelerin niteliklerine bağlıdır. Binaların inşasından itibaren harcanan enerjinin %83’ü kullanım sürecinde tüketilmektedir. Binalarda kullanım döneminde tüketilen enerji binanın kullanım amacı ile ilişkilidir. Şekil 9.8. Bina kullanımında enerji tüketimi Şekil 9.9’da görüldüğü gibi, binalarda enerjinin tüketimi alanları ve bunların kontrolleri enerji taraması ve verimlilik açısından önemlidir. Enerji verimliliği çalışmalarında enerji yöneticileri ve enerji verimliliği danışmanlarından profesyonel destek alınmalıdır. Aynı zamanda, güvenlik ve temizlik görevlileri, bina kullanıcıları ve bina yöneticileri verimlilik çalışmalarına katılımlarını sağlamak üzere eğitilmeli ve bilinçlendirilmelidir. Enerji etüdü, enerjinin nerede, ne kadar ve ne şekilde kullanıldığını, enerji ve tasarrufu potansiyellerinin ne olduğunu belirlemeye yarayan bir çalışmadır. Enerji etüdü, ön etüt ve detaylı etüt aşamalarından oluşur. Şekil 9.9. Bina enerji tüketim ve kontrol sistemleri Bina enerji etüdü çalışmasında yapılacak işler:

190 Bina bilgilerinin toplanması
Enerji tüketimine ve varsa enerji üretimine ait verilerin tablolarla dökümü Veri toplama (sıcaklık, aydınlatma, debi, vb.) Enerji tüketiminin spesifik ölçüm aletleriyle ölçümü, toplanması, örneklenmes ve modellenmesi Sistem çalışma senaryolarının değerlendrilmesi Toplanan verilerin değerlendirilmesi Tasarruf fırsatlarının belirlenmesi Verimlilik Projelerinin Geliştirilmesi Cihaz veya sistem bazında çözümler Bina kabuğu Isıtma, soğutma sistemleri veya ekipmanları İklimlendirme ve havalandırma sistemleri veya ekipmanları Aydınlatma sistemleri veya ekipmanları Otomasyon sitemleri veya ekipmanları Çözümlerin uygunluğu Önerilen çözümler, yatırım veya devreye alma dahil geri ödeme süresi en fazla 2 – 3 yıl olan projeler Türkiye koşullarında uygun bulunmaktadır. Verimlilik projeleri aşağıdaki gibi olabilir; Hiç maliyetsiz Ekipman maliyetsiz Düşük maliyetli Orta ve yüksek maliyetli Verimlilik İçin Yapılabilecekler; Yeni teknik veya teknolojilerin uygulanması Sistem otomasyonlarının kurulması Detaylı enerji izlenmesi Eski ve ekonomik ömrünü dolduran verimsiz sistem ve cihazların yüksek verimli ve cihazlarla değişimi Kayıp ve kaçak enerjilerin belirlenmesi ve giderilmesi Sistem çalışma senaryolarının sürekli güncellenmesi Planlı kontrol, planlı ve kayıtlı bakım Verimlilik Çalışmalarında Karşılaşılabilecek Problemler; Enerji tüketiminde bilinçsizlik ve ilgisizlik Kiracı – mal sahibi ilişkisi Ekonomide yaşanan belirsizlikler Gerekli yasal düzenlemelerin eksikliği Teşvik ve finansman modellerinin geliştirilmemesi Gerekli ceza mekanizmalarının oluşturulmaması Bina sahiplerinin yaşadığı finansman eksikliği veya yokluğu Güvensizlik Enerji Yönetiminin Kuralları; Sistemlere mutlaka hakim olmak

191 Mekanik otomasyon Aydınlatma otomasyonu Enerji izleme sistemleri Periyodik ve düzenli bakım yapmak Planlı bakım Mekanik tarama Elektriksel tarama Planlama ve disiplin Enerji yönetim programlarının belirli planlar ve disiplinler içerisinde uygulanması ve takibi Eğitim Yönetimden alt kademeye kadar tüm personelin bilinçlendirilmesi Güncelleme Çalışma senaryolarının değişen sistem ve ihtiyaca göre revize edilmesi Enerji yöneticisi Günlük işlerden arındırılmış enerji yönetimi, enerji etüdü. Binalarda enerji tasarrufu amacıyla Enerji ve Tabi kaynaklar Bakanlığı tarafından Binalarda enerji performansı yönetmeliği (Resmi Gazete Tarihi: Resmi Gazete Sayısı: 27075) yayınlanmıştır. Enerji Verimliliği Kanunu ile yürürlüğe giren ve toplam inşaat alanı en az m2 veya yıllık enerji tüketimi 500 TEP olan binalarda ve yıllık enerji tüketimi 1000 TEP’ten fazla olan işletmelerde, bulundurulması zorunlu hale getirilen enerji yöneticilerinin verimliliğe yönelik çalışmalar yapmaları yükümlülük haline getirilmiştir. Bir kuruma yönelik yapılacak enerji taramasında ilk aşama, enerji türleri ile bu enerjilerin tüketim verilerinin toplanmasıdır. Verilerin toplanması aşamasında öncelikle veri toplama stratejilerinin belirlenmesi gerekir. Bu amaçla; Veri toplanacak enerji türlerinin belirlenmeli, Ölçülecek enerji tüketim noktaları belirlenmeli, Ölçüm türleri (ölçü aletleri gibi) ve periyotlar (en az set veri alınmalı) tespit edilmeli, Verilerin toplanma şekli ve yeri ile ölçüm süreleri (Haftalık ölçümlerde en az 10 hafta, aylık ölçümlerde en az bir yıl) saptanmalıdır. Çalışmada enerji verileri türlerine göre kurum tüketim sayaçlarından yararlanılarak, aylık tüketim ortalamaları referans alınmıştır. Enerji tüketimi, birçok faktöre bağlı olarak haftadan haftaya veya aydan aya değişebilir. Bu faktörler, spesifik değişkenler, kontrol edilebilir değişkenler olmak üzere ikiye ayrılır (Kedici,1993). Spesifik değişkenler, kurumun talep ettiği ihtiyaca göre enerji talebini belirleyen değişkendir. Enerji ihtiyacını hesaplamak için kullanılan standart denklemlerde bu değişkenler kullanılır. Kontrol edilebilir değişkenler ise; enerji sistemleri işletme uygulamaları, sistem kontrolü, bakım standardı gibi enerji tüketimini en aza indirebilmek için yönetim tarafından planlanan değişkenlerdir. Genelde standart denklem, enerji gereksiniminin spesifik değişkenlere bağlı olduğunu gösteren bir doğru denklemidir. Uygulamalarda genelde üç ayrı doğru denklemi kullanılsa da bu

192 uygulamada enerji gereksiniminin spesifik değişkenlere bağlı olduğunu gösteren doğru denklemi tercih edilmiştir (Söğüt, 2006). Bulunan standart denklemden sonra hedefler belirlenmelidir. Enerji tüketiminin olduğu her bir bölüm ve tüm sistem için standart belirlenirken aynı anda hedefte belirlenmelidir. Bu hedef standartla aynı formda bir doğru denklemidir. Hedeflerin tespiti için standart doğrunun altında kalan verilerle tekrar bir hedef doğru oluşturulmalı ve bu doğrunun denklemi belirlenmelidir. Kurumda hedef belirlendikten sonra performansın değerlendirilmesi için, beklenen enerji kullanımı ile gerçek enerji tüketim değerlerinin düzenli olarak karşılaştırılması yapılmalıdır. Bunu yapabilmek için spesifik enerji tüketim (SET) değerleri kullanılabilir. Spesifik enerji tüketimi, birim ihtiyaç değerine bağlı kullanılan enerjinin birim zamandaki değeri olarak tanımlamak mümkündür. Örneğin; bir kurumda spesifik değişken, birim zamanda ihtiyaç duyulan enerji ile tarif ediliyorsa; SET= Enerji tüketimi/ saat olarak ifade edilir. SET değeri, özellikle kurumun işletme koşullarının enerji tüketim performansına etkisini izleme açısından önemlidir. SET değerinin büyümesi, kötü performansı ve enerji tüketiminin gereksiz yere artmasını işaret eder. Kümülatif toplam değerler (CUSUM) grafiğinin çizilmesi de bir tesisin durumunun görülebilmesi için uygun olan bir başka değerlendirme yöntemidir. Bu grafiksel çalışma ile incelenen sistemde hedef tüketimlere bağlı tasarruf potansiyelleri belirlenir. CUSUM grafiğini çizebilmek için kurulu güce bağlı enerji verileri ve gerçek enerji verileri arasında değerlendirme yapılır. Bunun için en küçük kareler yöntemi ile standart denklem hesaplanır (Kedici, 1993). Elde edilen verilere bağlı hedef tüketimleri hesaplanır ve kümülatif toplamda enerji tasarruf potansiyeli saptanır. Elde edilen verilere uygun CUSUM grafiği çizilir. Bu grafik incelendiğinde, eğimi negatif olan değerler ve negatif bölgede kalan alanlar tesisin iyi bir performansa sahip olduğu zamanları, pozitif olanlar ise kötüleşme olan zamanları göstermektedir (Söğüt, 2005).

193 Egiren − Eç;kan = ∆Esistem [J]
ISI GEÇİŞİ VE ISI YALITIMI Isı Geçişi Termodinamik, bir sistemin bir işlem sırasında, bir denge konumundan diğer bir denge konumuna geçerken meydana gelen toplam ısı transferi miktarıyla ilgilenir. Isı transferi (heat transfer) bilimi ise ısı transferi hızıyla (rate of heat transfer) ilgilenir. Isı transferi hızı, ısı transferi donanımlarının tasarımı ve değerlendirilmesindeki en temel niceliktir. Bir sistemdeki bütün enerji biçimlerinin toplamı sistemdeki toplam enerjiyi verir ve toplam enerji iç, kinetik ve potansiyel enerjileri içerir. İç enerji bir sistemdeki moleküler enerjiyi temsil eder ve duyulur, gizli, kimyasal ve nükleer enerji biçimlerinden oluşur. İç enerjinin duyulur ve gizli enerji biçimleri, sıcaklık farkı sonucunda bir ortamdan diğerine aktarılabilir. Bu enerji biçimleri ısı veya ısıl enerji olarak bilinir. Yani, ısı transferi iki ortam arasındaki sıcaklık farkından dolayı transferi gerçekleşen duyulur ve gizli enerji biçimleridir. Birim zamanda gerçekleşen ısı transferi miktarı, ısı transfer hızı olarak adlandırılır ve “Q̇ (W)” ile gösterilir. Birim alandan olan ısı transferi hızı ise, ısı akısı "q̇(W/m2)" olarak adlandırılır. Sabit bir kütleden oluşan bir sistem kapalı sistem olarak adlandırılır. Sınırlarından kütle geçişi olan bir sistem ise açık sistem veya kontrol hacmi olarak adlandırılır. Bir işleme tabi olan herhangi bir sistem için “Termodinamiğin Birinci Yasası” veya enerji dengesi aşağıda verildiği gibi ifade edilebilir: Egiren − Eç;kan = ∆Esistem [J] Eğer hareketsiz, kapalı bir sistem yalnızca ısı transferi içeriyorsa ve sınırlarından bir iş transferi yoksa enerji dengesi sadeleşerek aşağıda verilen duruma gelir: Q = m Cv ∆T [J] Burada; m [kg] kütle, Cv [J/kg℃] sabit hacimde özgül ısı, ∆T (℃) sıcaklık farkı, Q [J] sisteme doğru gerçekleşen veya sistemden gelen toplam (net) ısı transferidir. Eğer ısı transferi sabit bir Q̇ hızıyla gerçekleşiyorsa, Δt zaman aralığında gerçekleşen ısı transferi miktarı Q = Q̇ ∆t [J = Ws] ile bulunabilir. Bir giriş ve çıkışa sahip ve bu giriş ve çıkışı arasında ihmal edilebilir kinetik ve potansiyel enerji değişimi olan bir kontrol hacmi için sürekli rejimde ve iş etkileşiminin olmadığı koşullarda enerjinin korunumu bağıntısı aşağıda verildiği gibi ifade edilebilir: Q̇ = ṁ Cp ∆T [W] Burada ṁ = p V Ac [kg/s] kütlesel debi ve Q̇ kontrol hacmine gerçekleşen net ısı transferi hızıdır. Isı, üç farklı şekilde transfer edilebilir: İletim (kondüksiyon), Taşınım (konveksiyon, Işınım (radyasyon).

194 ∑ Li L1 + L2 + ⋯ … + Ln 10.1.1. Isı İletimi
İletim birbirine komşu olan parçacıklar arasındaki etkileşim sonucunda, daha olanlardan az olanlara doğru ısının transferidir. enerjetik Şekil 9.1. Düz duvarda ısı iletimi Bu transfer şekli “Fourier Isı İletim Kanunu” ile aşağıda verildiği gibi ifade edilir: Q̇ = −k A dT [W] ; dx Burada, k [W/mk = W/m℃] malzemenin ısıl iletkenliği, A [m2] ısı transfer yönüne dik olan alan, dT/dx [K/m = ℃/m] sıcaklık değişimidir. L kalınlığına sahip düzlemsel bir tabakadan gerçekleşen iletim (hızı) aşağıda verildiği gibidir: Q̇ = −k A ∆T [W] ; L Burada ∆T [℃ = K] tabakanın iki yüzeyi arasındaki sıcaklık farkıdır. dA kesit alanından dt zamanında geçen ısı miktarı aşağıdaki gibi yazılır. dQ = −k dA dT dt dx Şekil 9.2’deki çok katlı düz levhada ısı transferi gösterilmiştir. Tek katlı düz levhada ısı iletimi Q = k (T − T ) A L 2 1 Çok katlı düz levhada ısı iletimi 1 1 K = = ∑ Li L1 + L2 + ⋯ … + Ln k1 k2 eşitliği ile ifade edilir. kn ki

195 Şekil 9.3. Boruda ısı iletimi
Şekil 9.2. Çok katlı düz levha Şekil 9.2’de görüldüğü gibi, tek katlı silindirik bir duvardan geçen ısı miktarı Q = T2-T1 [W] 2TCkL d1 farklı malzemelerden yapılmış çok katlı silindirik duvar için ısı iletimi 1 ln d2 Q = T1-T2 [W] ∑n lndi+1 i=12TCkiL di eşitliği ile ifade edilir. Şekil 9.3. Boruda ısı iletimi Silindirik bir duvarın (tek veya çok katlı) çapları oranı d2/d1 >2 ise, silindirik duvarın ısı iletkenliği bir düz duvar gibi hesaplanabilir. Böyle bir durumda dort = d1+ d2 şeklinde tanımlanan ortalama çap kullanılır İçi boş kürede ısı geçişi 2 Q = T -T r2-r1 4TCkr1r2 1 2 [W] olarak hesaplanır. Bu eşitlik benzer şekilde

196 olarak ifade edilebilir.
Q = T1-T2 [W] 1 - 1 r1 r2 4TCk olarak ifade edilebilir. Isı Taşınımı Taşınım, katı bir yüzey ve ona komşu olan hareket halindeki sıvı veya gaz (akışkan) arasında gerçekleşen ısı transferi şeklidir. Taşınım, içinde hem iletimden hem de akışkan hareketinden gelen bileşik etkileri içerir. Taşınımla ısı transferi hızı “Newton Soğuma Yasası” ile aşağıda verildiği gibi ifade edilir: Q̇t = ℎ As (Ts − Too) [W] Burada h [W/m2℃ = W/m2K] ısı taşınım katsayısı, As [m2] taşınımın gerçekleştiği yüzeyin alanı, Ts [℃] yüzey sıcaklığı ve Too [℃] yüzeyden yeteri kadar uzakta akışkanın sıcaklığıdır. Şekil 9.4. Isı taşınımı Isı Işınımı Işınım bir maddeden, yapısındaki atomların veya moleküllerinin elektronik şekillerinde meydana gelen değişimler sonucunda enerjinin elektromanyetik dalgalar (veya fotonlar) halinde yayılmasıdır. Ts mutlak sıcaklığına (K) sahip bir yüzeyin yayabileceği maksimum ışınım miktarı “Stefan-Boltzmann Yasası” ile verilir. Buna göre Q̇r = σ A T4 [W] s s yazılabilir. Burada σ Stefan-Boltzmann sabitidir, σ = 5.67 x 10-8 [W/m2K4] Şekil 9.5. Işıma etkisi

197 |Ts − Too| ≪ Ts için; ℎr = 4 E a T3
Eğer E (−) yayma katsayısına ve As [m2] alanına sahip Ts [K] sıcaklığında bir yüzey çok daha büyük (veya siyah) Tsr [K] sıcaklığına sahip bir yüzey tarafından tamamıyla sarılmışsa ve aralarında ışınımı engellemeyen bir gaz (hava gibi) varsa bu iki yüzey arasındaki net ışınım transferi aşağıda verildiği gibidir: Q̇r = ε σ As (T4 − T4 ) [W] s sr Bu durumda küçük yüzeyi saran yüzeyin yayma katsayısının ve alanının net ısı transferine etkisi yoktur. Bir yüzeyin ne kadar ışınım yuttuğunu Qẏut − a Qġ e denklemi belirler. Burada Qġ e yüzeye gelen ışınım miktarı ve a [−] yüzeyin yutma katsayısıdır. Siyah cisim yayma gücü: Es = a T4 [W/m2] s Gerçek cisimlerin yaydığı ısı akısı: s As/Aoo → 0 için net ışınım akısı q̇ = E a T4 [W/m2] q̇ = E a (T4 − T4 ) [W/m2] s oo As/Aoo → 0 için net ışınım miktarı Q̇ = ℎr As (Ts − Too) [W] hr [W/m2K] ısı ışınım katsayısı ℎr = E a (Ts + Too) (T2 + T2 ) s oo |Ts − Too| ≪ Ts için; ℎr = 4 E a T3 s İki gri cisim arasında ışıma ile ısı transferi Q12 = E12 a A (T4 − T4) 1 2 Burada yayma katsayısı 1 = − 1 E12 E1 E2 eşitliğinden hesaplanır. Yüzey alanları farklı levhlarda (silindir veya küre gibi) yayma katsayısı E12 = 1 E E2 bağıntısı ile ifade edilir. Siyah cisimler için E = 1 olduğundan Q12 = a A (T4 − T4) 1 2 eşitliği geçerlidir.

198 Şekil 3.12. Çok tabakalı levha
Toplam Isı Geçişi Taşınım + Işınım: q̇ = h (Ts − Too) + hr (Ts − Too) [W/m2] h [W/m2K] ısı taşınım katsayısı, hr [W/m2K] ısı ışınım katsayısı, Ts: yüzey sıcaklığı, Too: akışkan sıcaklığı Çok katlı bir duvarda toplam ısı geçiş katsayısı K = 1 [W/m2℃] 1 + ∑n Li+ 1 h1 h2 i=1ki Çok katlı silindirde toplam ısı geçiş katsayısı: K = 1 1 +∑n lndi h1d1 di i=12ki dn+1 Şekil Çok tabakalı levha Isı Yalıtımı Giriş Isı, bir enerjidir ve farklı sıcaklıklara sahip mekanlarda; sıcaklığın yüksek olduğu ortamdan düşük olduğu tarafa doğru geçme eğilimi gösterir. Isı, bu geçiş sırasında, mekanlar arasındaki malzemelerin ısı iletkenlik katsayılarına ve kalınlıklarına bağlı olarak bir dirençle karşılaşır. En genel anlamda ısı yalıtımı, ısı geçişini azaltan bir dirençtir. Isı geçişi; iletim, taşınım ve ışıma yolu ile 3 şekilde meydana gelmektedir. Isı yalıtımının avantajları; Uygulanan yalıtım kalınlığına ve kullanılan malzemenin ısı iletkenliğine bağlı olarak, ısı kaybı % oranında azaltılır. Yoğuşma riski azaltılarak küflenme vb. olaylar önlenir.

199 Dış duvarlarda ısıl gerilmeler azalır, böylece sıcaklık sebebi ile oluşan çatlaklar engellenir ve yapı ömrü uzar. Yakıt tasarrufuna bağlı olarak ısıtma tesisatı ilk yatırım ve işletme masraflarında düşüşler elde edilir. Daha az yakıt kullanımı sonucunda hava kirliliği azalır. Mekanda düzenli dağılımda bir iç sıcaklık oluşturarak ısıl konfor elde edilir. Duvar kalınlığında incelme ile birim alandan kazanç sağlanır. Binalarda ısı yalıtımı yapılırken, ısının en çok kaybolduğu yerlere özellikle önem verilmeli ve yalıtım bir bütün olarak ele alınmalıdır. Yapılarda ısı kayıplarının gerçekleştiği, dolayısıyla yalıtılması gereken yapı elemanları şöyledir: Dış duvarlar (Pürüzlü-oluklu) Dış yüzeyden (Mantolama) İç yüzeyden Sandviç (pürüzsüz) Çıkmalar Çatılar (Pürüzsüz) Düz teras çatılar Eğimli çatılar - Mertek üzerinden - Mertek arasından - Mertek altından Döşemeler (Pürüzsüz) Zemine oturan döşemeler Döşemeden ısıtmalı döşemeler Isıtılmayan ortama bitişik döşemeler Dış duvarlar 3 ayrı tip ısı yalıtım uygulaması yapılabilir, ancak bunlar içerisinde yapı fiziği açısından en doğru çözüm; binanın tüm dış yüzeyine sürekli bir yalıtım imkanı sağlayan, kolon ve kiriş gibi elemanlarda oluşması muhtemel ısı köprülerini engelleyen, yaz/kış sıcaklık farklarından ötürü duvarın ısıl gerilmelerini asgari ölçülere indiren dış yüzeyden sürekli ısı yalıtım uygulamasıdır. Duvarların Dışarıdan Isı Yalıtımı- Mantolama Bu sistemde duvar, kolon ve kirişlerin tümü bina dışından her iki yüzü pürüzlü ve oluklu; imal edilen ekstrude polistren veya diğer cins ısı yalıtım levhaları ile kaplanır. Sistemin avantajları: Kolon, kiriş gibi yapının taşıyıcı sistemindeki tüm ısı köprülerini, dış mekanla temasını önleyerek, ortadan kaldırır. Yalıtımsız binalarda yoğuşma sonucunda oluşan rutubet, küf vs. önlenir. Bina dış yüzeyini sıcaklık farkının olumsuz etkilerinden korur. Yapı fiziği açısından ideal olan sistemdir. Mantolama uygulamasında yalıtım yapılacak yüzey temizlendikten sonra ilk olarak ısı yalıtım levhaları yatayda düzgün olarak dizilmeleri için zemin kat döşemesi alt kotuna su basman profilleri yerleştirilir. Isı yalıtım levhalarının varsa oluklu yüzeyine kenarlar boyunca ve 5 noktadan da öbek öbek yapıştırıcı sürülür. Böylece her noktadan yüzeye tam bir yapışma sağlanır. Isı yalıtım levhaları kenarları binili ise binisi üste gelecek şekilde su basman profillerine oturtularak duvar yüzeylerine yapıştırılır. Levhalar şaşırtmalı olarak ve terazisinde yapıştırılmalıdır. Levhalardan taşan harçlar temizlenerek, bu noktalarda ısı köprüsü oluşumları

200 engellenir. Dubelleme için matkapla delme işlemi levhaların terazisini bozmaması için yapıştırmadan en az 24 saat sonra gerçekleştirilir. PVC dubellerle m2’ye 6 adet gelecek şekilde dubelleme yapılır. Dubelleme levhaların köşelerine birer, ortasına iki adet olacak şekilde gerçekleştirilmeli ve levhaların birleşim noktaları tercih edilmelidir. Sıva filesi yatayda ve düşeyde ek yerlerine 10 cm bindirilerek sabitlenir. Kullanılacak olan sıva filesi en az 140 gr/m2 ağırlığında olmalıdır. File tamamen sıva ile kaplanacak şekilde üzerine mala ile ilk kat sıva kg/m2 /mm sarfiyatla uygulanır. İlk kat sıva, ikinci kat sıvaya göre daha kalın yapılmalıdır. Pencere kenarlarına ve köşelere köşe profilleri yerleştirilir. Böylece hem darbelere maruz kalma ihtimali yüksek olan köşelerin takviyesi hem de sıva filesinin kilitlenmesi sağlanır. İkinci kat sıva, sıva filesi ile takviye edilmiş donatılı birinci kat sıva üzerine, düzgün bir yüzey elde edilecek şekilde uygulanır. Uygulama, son kat kaplamanın yapılması ile bitirilir. Kaplamanın dış darbelere karşı dayanımı arttırması sebebiyle akrilik esaslı ve tekstürlü bir kaplama olması tavsiye edilmektedir. Boya uygulamasının iyi sonuç vermesi, kalıcı olabilmesi için yüzey hazırlığı işlemleri çok önemlidir. Yüzey, uygulanacak kaplama malzemesinin cinsine göre hazırlanmalı, mimari detay hataları giderilmeli, su yalıtımı ile ilgili gerekli önlemler alınmalıdır. Uygulama yapılacak olan yüzeyler, aderans düşürücü toz, kir ve yağdan arındırılmalı, eski ve kabarmış boya tabakalarından tümüyle temizlenerek kuru, sağlam ve temiz hale getirilmelidir. Gerekiyorsa uygun tamirat malzemesiyle yüzeydeki çatlaklar doldurulmalı ve yüzey düzeltilmelidir. Son kat kaplama malzemesinin uygulamasına geçmeden önce yüzeyi sağlamlaştırarak tutunmasını arttırmak ve üzerine uygulanacak kaplama malzemesinin dayanıklılığını arttırmak için, astarlama işlemi yapılmalıdır. Düzgün görünümlü ve kalıcı bir boya uygulaması elde edebilmek için yüzey hazırlığı uygun şekilde yapılmalıdır. Hava koşulları Çok sıcak havalarda, direkt güneş altında kuvvetli rüzgar, sis, yüksek bağıl nem veya yağmur beklentisi olan havalarda dış cephede uygulama yapılmamalıdır. Uygulama sırasında ise uygulama yapılacak yüzeyin ve ortamın sıcaklığı minimum + 5 oC olmalıdır. Yüzey temizleme Uygulama yapılacak yüzeylerdeki, aderans düşürücü toz, kir ve yağdan arındırılmalı, eski ve kabarmış boya tabakalarından tümüyle temizlenerek kuru, sağlam ve temiz hale getirilmelidir. Uygulamaya başlamadan önce gerekiyorsa tüm alanlar zımparalanmalıdır. Yüzeydeki yağı temizlemek için deterjanlı su kullanılabilir. Aşırı tozlu yüzeyleri, tozdan arındırabilmek için basınçlı su püskürtülerek yıkanabilir. Yüzeyin tamamen kuruduğundan emin olmadan boyama işlemine geçilmemelidir. Nem Aşırı nem, boyanın duvara yapışmasını engeller, kabarma, dökülme ve küf oluşmasına neden olur. Bazı durumlarda nem, yapısal bir problemden kaynaklanıyor olabilir. Sızıntı yapan su boruları veya topraktan gelen nemin duvarlara ulaşması gibi problemlerin de boya veya sıva uygulamaya başlamadan önce mutlaka giderilmesi gerekmektedir. Aksi halde uygulaması yapılan son kat kaplama malzemesi bir süre sonra kabarmaya başlayacaktır. Yetersiz su yalıtımından kaynaklanan bu tür problemler, hoş olmayan bir görünüm yaratmasının yanında yapı için de zararlı olacaktır.

201 Eski boyalı yüzeyler Boyada kabarma, dökülme olmuş ise sağlıklı bir uygulama için kabaran kısımlar zımparalanmalıdır. Yüzeydeki çatlaklar doldurulmak ve yüzeyi düzeltmek için akrilik macun kullanılabilir. Eski boyalı ve çok kirli yüzeyler astarlandıktan sonra boya uygulamasına geçilmelidir. Eski boyalı, küflü yüzeyler üzerine yapılacak uygulamalarda, yüzeydeki üreme ve kir, ıslak bir bez ile silinerek temizlenmelidir. Duvarların İçeriden Isı Yalıtımı Bu sistemde yapının dış yüzeyini oluşturan duvar, kolon ve kirişlerin tümü bina içinden, her iki yüzü pürüzlü-oluklu üretilen ekstrude polistren veya benzeri diğer ısı yalıtım levhaları ile kaplanır. Sistemin avantajları: 265 cm uzunluğundaki ısı yalıtım levhaları düşeyde ek yerlerinin sayısını en aza indirir. Uygulama kısa sürede tamamlanır. Şayet binayı dışarıdan mantolama yapmak mümkün olmuyorsa, bu sistem ile kullanıcı sadece kendi katına ısı yalıtım yaptırabilir. İçeriden Isı Yalıtımının Uygulama Aşamaları: Pürüzlü XPS levhaları; bina iç yüzeyine, organik polimer katkılı çimento bazlı yapıştırma harcı ile uzun kenar döşemeye dik olacak şekilde yapıştırılır. Metrakare’de 6 adetten az olmayacak biçimde plastik başlı dübeller ile mekanik sabitleme yapılır. Levhaların birleşim noktalarına, yani düşey doğrultuda en az 5 cm genişliğinde derz bandı çekilir. 4-5 mm kalınlığında alçı sıva ve boya yapılarak detay tamamlanır. Dış duvarların ısı yalıtımında içten yalıtım, özellikle mevcut binaların ısı yalıtımında ve dıştan ısı yalıtım tercih edilmeyen durumlar için önerilebilir. Ancak bu uygulamada döşemelerin, kolon kiriş ve perdelerin dış duvara bağlandığı kısımlarda meydana gelen ısı köprülerini ortadan kaldıracak önlemler alınmalıdır. Dış duvarların içten ısı yalıtımında ekstrüde polistren levhalar ile sıvalı ve kuru sıva olmak üzere iki farklı sistem uygulanmaktadır. Ekstrüde polistren levhalar çimento bazlı yapıştırma harcı ile iç duvar yüzeyine yapıştırılır. Levha ek yerlerinin aralık kalmamasına kenarlar binili ise tam intibak etmesine özen gösterilir. Duvar yüzeyinin yapışmaya uygunluğuna ve kat yüksekli- ğine bağlı olarak kullanılması zorunlu olmamakla birlikte dübelleme gerektiğinde m2’ye 6 adet gelecek şekilde uygulanır. Levhaların ek yerlerine file bandı yapıştırıldıktan sonra üzerine alçı sıva yapılarak uygulama tamamlanır. Boya yapılacaksa ince bir kat saten alçı uygulaması tavsiye edilir. Kuru Sıva Sistemi Bir yüzü alçı plaka kaplı ekstrüde polistren levhalar, çimento bazlı yapıştırma harcı ile iç duvar yüzeyine yapıştırılır.

202 Sandviç Duvar Yalıtımı
Bu sistemde binaların dış cephe duvarları çift sıra tuğla ile örülüp, arasına pürüzsüz ekstrüde polistren levhalar konarak ısı yalıtım yapılır. Çatılarda Isı Yalıtımı Konvansiyonel Teras Çatı: Konvansiyonel teras çatı yalıtımında su yalıtım malzemesi ısı yalıtım malzemeleri sıkça kullanılır. Isı yalıtım malzemesinin altına da buhar kesici yerleştirilir. Amaç, dış ortamdaki yağıştan ve iç ortamdaki sıcak havanın dışarıya doğru geçişi esnasında meydana gelebilecek yoğuşmadan ısı yalıtım malzemesini korumaktır. Ancak bu sistemde su yalıtım malzemesi, üzerindeki kaplama tabakasının ve dış ortamdaki hava sıcaklığının değişimi sebebiyle mekanik gerilmelere maruz kalmaktadır. Dolayısıyla, kısa sürede tahrip olan su yalıtım malzemesi; hemen altında bulunan ısı yalıtım ürününün, çeşidine bağlı olmakla beraber, ıslanma sebebiyle ısı yalıtım değerini kaybetmesine neden olur. Ters Teras Çatı Sistemi: Konvansiyonel teras çatılarda yaşanan sorunlara çözüm üretilmesi amacıyla, ters teras çatı sistemi sert köpük levhalar, çift kat uygulanan su yalıtım malzemesi bitümlü membranlar üzerine serilerek; hem ısı yalı- tımı sağlanmış, hem de su yalıtım malzemesi korunmuş olur. Eğimli çatıların ısı yalıtımında; ahşap kırma çatılarda çatı tahtası kullanmadan, merteklerin veya betonarme eğimli çatılarda ise doğrudan döşemenin üzerine pürüzsüz ekstrude polistren ısı yalıtım levhaları ve su yalıtım örtüleri döşenmektedir. Döşemelerde Isı Yalıtımı Katları birbirinden ayıran, zemine oturan, altında bodrum gibi yaşam mekanları bulunmayan tüm döşemelerde pürüzsüz ekstrude polistren ısı yalıtım levhaları kullanılır. 10.3. Isı Yalıtım Malzemeleri ISO ve CEN Standartlarına göre yapılan sınıflandırmada: λ (Isı iletkenlik katsayısı) > W/mK ise “yapı malzemesi” λ (Isı iletkenlik katsayısı) < W/mK ise “ısı yalıtım malzemesi” olarak değerlendirilir. Isı yalıtım malzemeleri, bitişik yapı malzemelerinin ısı iletim direncini artırmak veya dışarıya kaçan ısı miktarını azaltmak amacı ile kullanılırlar. Isı yalıtım malzemelerinin seçiminde bazı özellikler aranmaktadır. Bu özellikler şöyledir: Isı iletkenlik katsayısı-λ (W/mK) Su buharı difüzyon direnci-µ - Yangın sınıfı DIN 4102, BS 476’e göre Sıcaklık dayanımı (oC) Basınç dayanımı (kPa) Yoğunluk (kg/m3 ) Hacimce su emme (%)

203 Cam Yünü İnorganik hammadde olan silis kumunun 1200 oC – 1250 oC de ergitilerek elyaf hale getirilmesi sonucu yerli olarak üretilen bir ısı ve ses yalıtımı malzemesidir. Kullanım yeri ve amacına göre farklı boyut ve yoğunlukta değişik kaplama ve katkı malzemesi ile şilte, levha, boru ve dökme şeklinde üretilmektedir. Isı iletkenlik hesap değeri λ = 0,040 W/mK olup su buharı difüzyon direnç faktörü µ = 1 dir. Kullanım sıcakılğı -50/+250 oC arasındadır. Bağlayıcısız cam yünü ürünler 500 oC ye kadar kullanılabilmektedir. Ayrıca -200 oC/+450 oC aralığında kullanılan özel cam yünü ürünlerde üretilmektedir. Zamanla bozulmaz, çürümez, küf tutmaz, korozyon ve paslanma yapmaz, böcekler ve mikro organizmalar tarafından tahrip edilmez. A sınıfı yanmaz malzemedir. Çatı şiltesi olarak her türlü ahşap oturtma çatılarda, metal çatılar ve sandviç çatılarda kullanılır. Taşyünü İnorganik hammadde olan bazalt taşının 1350 oC – 1400 oC’de ergitilerek elyaf haline getirilmesi sonucu olarak üretilen bir ısı ve ses yalıtımı malzemesidir. Kullanım yeri ve amacına göre farklı boyut ve yoğunlukta değişik kaplama malzemeleri ile şilte, levha, boru ve dökme şeklinde üretilmektedir. Isı yalıtımı, ses yalıtımı, akustik düzenleme ve yangın yalıtımı maksadı ile kullanılır. Isı iletkenlik hesap değeri λ = W/mK dir. Su buharı difüzyon direnç faktörü µ = 1’dir. Kullanım sıcaklığı -50/ oC aralığındadır. Sıcağa ve rutubete maruz kalması halinde dahi boyutlarında bir değişme olmaz. Zamanla bozulmaz, çürümez, küf tutmaz, korozyon ve paslanma yapmaz. Böcekler ve mikro organizmalar tarafından tahrip edilmez. Higroskopik ve kapiler değillerdir. Yanmaz malzemeler olan A sınıfındandır. Ekspende Polistren Levha Expanded Polistiren Sert Köpük (EPS Genleştirilmiş Polistiren Sert köpük), petrolden elde edilen, köpük halindeki, termoplastik, kapalı gözenekli, tipik olarak beyaz renkli bir ısı yalıtım malzemesidir. Polistren hammaddesinin su buharı ile teması sonucu hammadde granüllerinin içinde bulunan pentan gazının granülleri şişirmesi ve birbirine yapıştırması suretiyle blok olarak üretilip daha sonra rezistans teli ile istenilen kalınlıkta kesilerek üretilen ısı yalıtım levhalarıdır. Malzemenin %98’i hareketsiz ve kuru havadır. Hareketsiz ve kuru hava, bilinen en ekonomik, çevre dostu ve mükemmel ısı yalıtım malzemesidir. EPS ısı yalıtım levhalarının ekonomik ve üstün ısı yalıtım özellikleri bu şekilde sağlanır. EPS istenilen yoğunluklarda üretilir. Yalıtım amacıyla genellikle kg/m3 yoğunluklarda kullanılan EPS levhalar, çok hafiftirler, diğer malzemelerle kaplanarak bitmiş kompozit elemanlar halinde de üretilebilirler. EPS ürünler, levha, boru veya önceden şekil verilmiş elemanlar halinde, yapıların ısı ve ses yalıtımında ve ambalaj sanayiinde yoğun bir şekilde kullanılırlar. Isı yalıtım levhası ve ambalaj maksadı ile kullanılır. Isı iletkenlik hesap değeri λ = W/mK’dir. Su buharı difüzyon direnç faktörü µ = ’dir. Kullanım sıcaklığı -50 / + 75 oC aralığındadır. Kapiler emiciliği yoktur.

204 Ekstrüde Polistren Levha
Polistiren hammaddesinden, ekstrüzyon yolu ile meydana getirilen ve yerli olarak da üretilen ısı yalıtım malzemesidir. Kullanım yeri ve amacına göre farklı boyut ve yoğunlukta değişik kenar ve yüzey şekillerinde levha olarak üretilmektedir. Isı iletkenlik hesap değeri λ – – W/mK, su buharı difüzyon direnç faktörü µ = , kullanım sıcaklığı -50/+75 oC aralığındadır. %100 kapalı gözenekli homojen hücre yapısına sahip olup bünyesine su almamaktadır. Kapiler emiciliği yoktur. Boyut stablizesi ve basma dayanımı oldukça yüksektir. Ekstrüde polistren köpük ısı yalıtım levhalarının yoğunlukları kg/m3 arasındadır. Cam Köpüğü Cam köpüğü levhalar çok sert, basınca çok dayanıklı, kolay kırılabilen, sürtünmeye dayanıksız, yüzeyi sürtünmeyle kolay tozlaşabilir, buharı hiç geçirmeyen (µ = ∞) yegane yalıtım malzemesidir. Kapalı gözenekli olan cam köpüğü su almaz, sadece yüzeyindeki girintilere su dolabilir, Higroskopik ve kapilar değildir. Ancak devamlı olarak suya maruz kalması halinde malzemeyi az miktarda korozyona uğratır. Çürümez, küflenmez ve haşarat barındırmaz. Malzemenin gözenek yapısı % dolayındadır. Levhalar küçük boyutlu olabildiği gibi büyük panolar şeklinde de üretilebilmektedir. Levhalara çeşitli malzemeler kaplanarak (Alüminyum folyo, cam, Alçı-karton levha vs.) kullanılabilir. Kalsiyum Silikat Kalsiyum silikat, mineral esaslı bir yalıtım malzemesi olup levha, boru, sprey veya form verilmiş özel parçalar halinde kullanılmaktadır. Aynı zamanda su ilavesi ile sertleşen toz halinde de bulunmaktadır oC ye kadar dayanan türleri mevcut olduğundan genellikle yüksek sıcaklık yalıtımlarında kullanılır. Yoğunlukları kg/m3 arasındadır. Basınç dayanımı çok yüksektir kg/cm2 Isı iletkenilk katsayısı 0 oC’de W/mK, 100 oC’de W/mK’dir. Melamin Köpüğü Melamin köpüğü yüksek ses yutuculuğu ve mükemmel ısı yalıtım özelliğine sahip bir malzemedir. Hafif ve kolay uygulanabilmesi, dekoratifliğiyle günümüzde yapılarda çok kullanılan bir malzemedir. Melamin köpüğünün yoğunluğu 11 kg/m3, ısı iletkenlik katsayısı W/mK, ses yutma (a) katsayısı 0.30 – 1.20 arası, kullanım sıcaklığı -60 oC oC’dir. PVC Köpük Köpük, Polivinilklorid esaslı termoplastik bir malzemedir, sert, yarı sert veya yumuşak olarak üretilebilir. Isı iletkenliği 40 kg/m3 için λ = W/mK, 130 kg/m3 için λ = W/mK’dir.

205 Yoğunluk 30-300 kg/m3 arasında ayarlanabilir
Yoğunluk kg/m3 arasında ayarlanabilir. Yapı sektöründe genellikle kg/m3 olanı kullanılır. Sert levhalar kırılgan olup, yumuşak olanlar elastiktir. PVC Köpüğün dayanıklılığı ince kaplamalarla önemli ölçüde arttırılabilir. Suya duyarlılığı: µ değeri 40 – 80 arasında olup, kapalı gözenekliler su almaz. Korozyon ve çürümeye karşı dayanıklıdır oC de yumuşamaya başlar. Fenol Köpüğü Fenol köpüğü, fenol formaldehit bakalitine anorganik şişirici ve sertleştirici maddeler katılarak elde edilir. Fenol köpüğü levhaları muhtelif yoğunluklarda, sert fakat kırılgan, küçük gözenekli ve yüzeyi sürtünmeyle tozlaşan bir yapıya sahiptir. Daha çok açık gözenekli olup kapalı gözeneklere de sahiptir. Polietilen Köpük Polietilen esaslı malzemeler etilen ve propilenden hazırlanan polimerlerden imal edilen esnek ve yarı esnek, gözenekli, plastik esaslı malzemelerdir. Polietilen köpükten mamul, kalıptan ektrüzyon yöntemiyle çekilerek boru ve levha halinde üretilmektedir. Dış yüzeyi düzgün olarak elde edilebilmekte, borular 10 ile 139 mm iç çapında, 2 m boyunda ve 5-30 mm yalıtım kalınlığında üretilmektedir. Elastomerik Kauçuk Köpüğü Kauçuk köpüğü esaslı, elastomerik yalıtım ürünleri ülkemize 9-10 yıl önce gelmiş ve kullanımı gittikçe yaygınlaşmaktadır. Tamamen esnek, kapalı hücreli, genleştirilmiş siyah sentetik siyah boru ve levhalardır. Bünyesindeki yüksek orandaki sentetik kauçuğun sayesinde farklı uygulama alanlarında kullanılacak elastikiyet ve esnekliği sağlar. Sıcak borularda ısı kaybını, soğuk borularda ise ısı kazancını önemli miktarda azaltır. Elastomerik kauçuk köpüğü için, kullanıldığı sıcaklıklara bağlı olarak, ısı iletim katsayısı değerleri -20 oC<2de W/mK, 0 oC’de W/mK, 20 oC’de W/mK’dir. Yoğunluğu kg/m3 arasında olup, mükemmel bir esnekliğe sahiptir. Elastomerik kauçuk köpüğü yalıtım malzemeleri arasında buhar geçirimsizliği yüksek malzemelerdendir. Poliüretan Köpük Poliüretan iki kimyasal maddenin (poliol ve izosiyanat) karışımları sırasında havanın yardımı ile köpürüp sertleşmesinden elde edilen plastik esaslı bir köpüktür. Genellikle levha halinde bulunmakla beraber, prefabrik boru şeklinde olduğu gibi form verilmiş şekillerde de bulunabilir, Bundan başka yerinde püskürtme metodu ile de uygulanmaktadır. Poliüretan sarı renklidir. Hücreleri % 95 kapalı gözeneklidir kg/m3 arasında çeşitli maksatlar için üretilirler. Yapı yalıtımları için kg/m3 yoğunluklarda olanı kullanılır. Levhaların tek taraflı ısınması durumunda şekil deformasyonu görülür. Bu nedenle her iki yüzünün başka bir malzeme ile (kağıt, bitümlü kağıt, PVC, aluminyum folyo) kaplanması doğru olur.

206 Poliüretanın ısı iletkenliği çok düşüktür
Poliüretanın ısı iletkenliği çok düşüktür. Ortam sıcaklığı ve yoğunluğa göre ısı iletkenlik değeri 0.016 ile W/mK arasında değişir. Kullanım sıcaklık aralığı -180 ile 110 oC dir. Seramik Yünü Seramik yünü çok yüksek sıcaklıklarda kullanılan lifli bir malzemedir. Taşyününün kullanılamadığı oC sıcaklıklar için kullanılır. Rulo, levha, dökme şekillerinde bulunur. Beyaz renklidir. Yoğunluğu malzemenin şekline göre kg/m3 arasında değişir. Yumuşak bir malzeme olup, levha tiplerinin dahi basınca dayanımı fazla değildir. En önemli özelliği yüksek sıcaklığa dayanabilmesidir. 160 kg/m3 yoğunluktaki rulo tiplerinin ısı iletkenlikleri oC sıcaklık aralığında W/mK arasında değişir. Seramik yünü yanmaz. Hidroflorik asit ve fosforik asit dışında diğer asitlerden etkilenmez. Ülkemizde üretimi olmayıp ithal edilmektedir. Seramik yünü diğer lifli malzemelerde olduğu gibi rulo, levha, halat vs. şekilde bulunur. Prefabrik boru şeklinde üretilemez. Doğal Mantar Akdeniz kıyıları ve Sardunya adalarında yetişen bir tür ağacın kabuklarından elde edilir. Eskiden ısı yalıtımı amacı ile kullanılırken bu gün daha ziyade dekoratif amaçla ve şişe mantarı olarak kullanılmaktadır. Ham mantarın yoğunluğu kg/m3 arasındadır. Isı iletkenliği W/mK olup, homojen gözenekli bir yapıya sahiptir. Kimyevi maddelere dayanıklıdır. Halojenlere, amonyağa, eter yağlarına dayanıksızdır. Yanıcı olup is çıkararak yanar. Tanelenmiş hali dökme mantarı oluşturur. Dökme mantar higroskopiktir. Haşarat barındırmaya müsaattir, küflenebilir. En çok 80 oC ye kadar kullanılabilir. Vermikülit Vermikülit doğal bir Aluminyum-Magnezyum Silikatı olup, mika madeninden elde edilir. Mika artıkları ısıtılarak genleştirilir. Genleşmeden önce yoğunluğu kg/m3 iken sonradan kg/m3’e düşer. Tane çapları 0-15 mm arasında değişir. Isı iletkenlik değeri yoğunluğa göre değişir. 300 kg/m3 yoğunluktaki hafif betonun ısı iletim katsayısı 0.08 W/mK iken, 600 kg/m3 yoğunluktakinin değeri 0.15 W/mK’e ulaşır. Vermikulit nem alır. Asit ve alkalilere dayanıklı olup, yanmaz. Poliüretan Sprey Köpük Sprey poliüretan sert köpük, reaksiyon süresi hızlandırılmış A komponent (poliol) ve B komponent (difenilmetan ‘di izosiyanat/MDI)’in yüksek basınç altında birleştirilerek sprey tabancası ile uygulama zemininde püskürtülmesi ile oluşur. Çatıya ek yeri olmayan, ısı köprüsü oluşturmayan ve sızdırmaz bir yalıtım uygulamasıdır. Poliüretan sert köpüğün ısı iletim katsayısı – w/mK dir. Sıcaklığa dayanıklılığı -180/+100 oC dir.

207 Elastomerik Kauçuk Isıtma ve soğutma sistemlerinde kullanılan elastomerik kauçuk, kapalı gözenekli, düzgün hücre yapısına sahip boru ve levha şeklinde üretilen ısı yalıtım malzemesidir. Çok esnek ve uzun ömürlüdür. Isı yalıtım değeri yüksek, suya ve rutubete karşı dirençlidir. Elastomerik kauçuk boru ve levha yalıtım malzemesi, sıcak ve soğuk su devrelerinde ısıtma sistemlerinde, iklimlendirme ve soğutma ekipmanlarında kullanılır. Kullanım sıcaklığı genellikle – 60 /85 oC’dir. Isı iletkenlik değeri W/mK civarındadır. Plastik Boru ve Levha Yalıtım Malzemeleri Polietilen köpük İzole Borular: Çok ince kapalı hücre yapılı köpük polietilendir. Yoğunluğu kg/m3 arasında olup – 80 oC ile 95 oC arasında uygulanabilir. Isı yalıtım değeri W/mK olup bu değeri tesisat ömrü boyunca korur. Polietilen Köpük Yalıtım Levhaları: -80 oC ile 95 oC arasında split ve merkezi havalandırma sistemlerinin klima kanallarında iç ve dış yalıtımında Su ve sıvı soğutma sistemlerinde, Büyük ve ekstra çaplı borularda, Tank, vana ve flanşlarında kullanılır. Yoğunluğu 30 – 40 kg/m3, ısı iletkenlik değeri w/mK’dir. Yapı ve Endüstriyel Yalıtım Levhaları: Havalandırma kanallarında, mertek altı çatı yalıtımında, duvar barası ısı yalıtımında, şap altı ses ve ısı yalıtımında, parke altı ses ve ısı yalıtımında, soğuk oda yalıtımında kullanılır. Kapalı gözenek yapısına sahip, ısı ve ses yalıtımını sağlayan, nem geçirmeyen, yapı kimyasallarından etkilenmeyen, ısı ile şekillendirilebilir, kg/m3 arası istenilen yoğunlukta üretilen, tek yüz ve çift yüz folyo, film, bant ve kumaş laminasyonlu bir yalıtım malzemesidir. Boru Yalıtımı: Split klima iç ve dış üniteler bakır boru yalıtımında, her türlü tesisat boru yalıtımında, kalorifer tesisatları yalıtımında, güneş enerji sistemleri yalıtımında kullanılır. Uzun ömürlü polietilen malzemeden istenilen yoğunluk ve et kalınlığında, film ve folyo laminasyonlu olarak üretilebilen bir yalıtım malzemesidir. Levha ve Bant Yalıtım Malzemeleri: Havalandırma kanalları, mertek altı çatı yalıtımı, duvar arası ısı yalıtımı, şap ve parke altı ısı ve ses yalıtımı, asma tavan ve bölme duvar ses ve ısı yalıtımında, geniş çaplı boruların yalıtımında kullanılan polietilen malzemeden ürün yalıtım levhalarıdır. Lifli Yalıtım Malzemeleri Lifli yalıtım malzemesi, organik ve inorganik liflerden imal edilen, ısı iletimini azaltmak amacı ile kullanılan bir maddedir. Lifli yalıtım malzemeleri, çıplak veya madeni yağlar veya kimyasal bağlayıcılar ile bağlanmış ya da kartona veya kağıda veya taşıyıcı bir gerece dikilmiş organik veya inorganik liflerden imal edilmiş, dökme olarak, plaka, keçe veya şilte halinde piyasaya arz edilen ısı yalıtım malzemesidir. Lifli yalıtım malzemelerinin ısı iletkenliği inorganik türde W/mK, oraganik türde W/mK’dir. Odun talaşı levhası; odun talaşının mineral bağlayıcılarla uygun olarak karıştırılması ve basınç altında biçimlendirilmesi ile oluşan levhadır. Odun talaşı; odun, kereste ve artıkların özel makinelerde rendelenmesi ile elde olunan belli boyutlarda, ince uzun şerit biçiminde odun

208 parçalarıdır. Mineral bağlayıcılar; çimento, alçı ve magnezitdir
parçalarıdır. Mineral bağlayıcılar; çimento, alçı ve magnezitdir. Odun talaşı levhaların kalınlıkları 15, 25, 35, 50, 75 ve 100 mm’dir. Odun talaşı levhaların ısı iletim değerleri kalınlığa göre değişir. 15 mm için 0.14 W/mK, mm için 0.09 W/mK, mm için 0.08 W/mK’dir. Cephe Kaplamaları Doğal lifli çimento levhalar: Selüloz elyaf takviyeli çimento ve silikat esaslı otoklavlı levha olup her türlü iklim şartlarına dayanıklıdır. Sert ahşap işleme aletleri ile kolaylıkla işlenebilir. Tamamen doğal maddelerden üretilmiş olup çevre ve doğa dostudur. Uzun ömürlüdür, fakat bakım gerektirmez. Ağaçlara karşı zarar veren haşerelerden etkilenmez. Haşere barındırmaz. Sudan etkilenme değeri çok düşüktür. Yapısındaki çimento ve silika sebebiyle normal binalarda uygulanan akrilik dış cephe boyası ve plastik iç cephe boyası ile boyanabilir. Deniz suyu neminden etkilenmez, su geçirmez, ayrıca sıva gerektirmediğinden yapılarda ekonomi sağlar. İyi bir ses ve ısı yalıtımı sağlar. Yapısındaki maddeler ve otoklavlanmış olması nedeni ile atmosfer şartlarına karşı çok dayanıklıdır. Muhtelif ısı yalıtım malzemelerine (Polistren köpük vb.) çok iyi bağlanır ve çeşitli amaçlara yönelik sandviç panel olarak kullanılabilir. Doğal lifli çimento levha düz ve sedir ağacı desenli olup prefabrik bina üretiminde, Hazır konut üretiminde, betonarme ve çelik yapılarda, dış ve iç duvar paneli, tavan kaplaması, taban döşemesi, çatı örtüsü alt kaplaması, dış cephe kaplamalarında ve giydirme cephelerin altında kullanılır. Magnezit bağlayıcılı ahşap yünü levhalar: Magnezit bağlayıcılı ahşap yünü levhalar, daha kalın sıva uygulamasına olanak verir. Böylece dış duvarları darbeye karşı dayanıklı hale getirir. Yapılarda ısı yalıtımı sağladığı için ısıl konfor sağlar. Duvarlarda sıcaklık değişimini önlediği için termik hareketlerden kaynaklanan çatlakların oluşmasını engeller. Yoğuşmayı önler, yapının nefes alıp vermesini sağlar. Nem, küf ve mantar oluşmasını engeller. Magnezit bağlayıcılı ahşap yünü plakalar arasında taşyünü veya ekspanded polistren ısı yalıtım plakaları ile kompozit bir yalıtım levhası oluşturulmuş panellerde üretilip kullanılmaktadır. Kompozit ısı yalıtım levhaları, binaların dış cephelerinin yanı sıra tavanlarda, kolonlarda ve binalarda ısı köprüsü oluşturulabilecek yerlerde kullanılır. Yüzer döşemelerde, yerden ısıtmalı alanlarda, ahşap ve karkas sistemlerin döşemelerinde kullanılır. Kullanım alanlarına göre cam tülü, alüminyum, folyo, kraft kağıdı vb. kaplama malzemeleri uygulanabilir. İnorganik lifli çimento levhalar: Çatı kaplama sektöründe çok kullanılan malzemelerden olan krizolitli çimentodan mamul düz veya genellikle oluklu levhalardır. Çimentodan üretildiği için her türlü forma girebilen levhalar, üç kat boya ile kaplanarak renkli olarak üretilir. Renkli oluklu levhalar renk solmasına ve boya kabarmasına karşı dayanıklıdır. Buhar geçirimsizliğine uygun olması nedeniyle duvarların nefes almasını sağlar. Kenarları binili (lamba profilli) olduğu için ısı köprülerinin oluşumuna engel olmaktadır. Isı yalıtımlı lifli çimento levhalar, duvarların içten ve dıştan yalıtımında, toprak altı duvar yalıtımında, teras çatı yalıtımında kullanılır. 10.4. Tesisatta Isı Yalıtımı Bina içerisindeki mevcut tesisatın ısı yalıtımı da en az yapı bileşenlerinin yalıtımı kadar önemlidir. Bu bağlamda tesisat yalıtımında kullanılan malzemelerin de bu konu dahilinde belirtilmesi uygun görülmüştür.

209 Tesisatta ısı yalıtımı; sıcak hatlarda ısı kayıplarını, soğuk hatlarda ısı kazancını önlemek için yapılır. Tesisatta yapılan ısı yalıtım uygulamalarında, en yüksek performansın elde edilmesinde, Uygun yalıtım malzemesi seçimi, Uygun yalıtım kalınlığının belirlenmesi göz ardı edilemeyecek noktalardır. Söz konusu her iki konu da akışkan sıcaklığına göre; soğuk hatlarda, ılık hatlarda, ve sıcak hatlarda olmak üzere ayrı ayrı ele alınmalıdır. Tesisat akışkan sıcaklığına göre 3’e ayrılır: Soğuk hatlar: Akışkan sıcaklığı +10 oC’den düşük hatlar Ilık hatlar: Akışkan sıcaklığı +10 oC ile +100 oC arasındaki hatlar Sıcak hatlar: Akışkan sıcaklığı +100 oC’den daha yüksek hatlar Bu grupların kullanılması önerilen yalıtım malzemeleri ise aşağıdaki gibidir: Soğuk hatlarda; buhar difüzyonuna gösterdiği yüksek direnç nedeniyle elastomerik kauçuk köpüğü, Ilık hatlarda; tüm yalıtım malzemeleri kullanılabilecek olmasına karşın genellikle polietilen köpük, kauçuk Köpüğü Sıcak hatlarda; yüksek sıcaklık dayanımı nedeniyle camyünü ve taşyünü kullanılmaktadır.

210 11. ATIK ISI GERİ KAZANIMI 11.1. Atık Isı Geri Kazanımının Tanımı ve Faydaları Hızlı sanayileşme ile birlikte dünyanın ısı kullanım teknolojileri de giderek gelişmiştir. Birçok proseste kullanılan ısı, kullanıldıktan sonra atık ısı halini alır. Bu atık ısıyı yeterli teknolojilerle elektriğe çevirmek veya tekrar sisteme kazandırmak mümkündür. Atık ısı, makinelerde ve diğer ihtiyaç duyulan tüm proseslerde sisteme verilen ısının o ekipmanda veya bölgede iş yapması sonucu oluşan, enerjisi düşük ısıdır. Makinalar, fırınlar, elektrik lambaları ve sobalar ısı yayarlar. Kullandığımız enerjinin çoğu ışık, elektrik, kimyasal enerji, mekanik enerji sonuçta ısıya dönüşür. Her gün kullandığımız enerjiden arta kalan ısıdır. Bu ısının çoğu kaybedilir. Isı önce atmosfere oradan da uzaya gider. Havadaki atık ısı, bazı şehirlerdeki havayı değiştirmiştir. Bu şehirlerde eskisine göre daha az yağmur ve kar yağar. Ayrıca, çevredeki yerler kışın kadar soğuk olmazlar. Örneğin fosil yakıta dayalı enerji üretim santrallerinde su kullanılarak buhar elde edilir daha sonra çeşitli sistemlerle elektrik üretilir. Fosil yakıtın yanması sonucu açığa çıkan ısı sistemde kullanıldıktan sonra soğutma amacıyla denizlere, akarsulara veya atmosfere verilir. Bu ısı özellikle verildiği bölgede deniz suyunun ısınmasına ve oradaki canlı populasyonu olumsuz yönde etkileyebilir. Bu gibi olayların önüne geçmek için atık ısı geri kazanım sistemleri geliştirilmektedir. Proses sonrası kullanılmış ısı verildiği çevreye lokal düzeyde zararlar vermektedir. Bu atık ısının verimli bir şekilde geri kazanımı için elektrik üretimde kullanılması oldukça caziptir. Yüksek miktardaki kullanılmış proses ısıları egzoz gazı üretir. Örneğin doğalgaz enerji santrallerindeki gaz türbinleri egzoz gazı üretir. Daha sonra oluşan bu gaz buhar üretmesi için buhar türbinlerine gönderilir. Doğalgazla çalışan enerji santrallerinde genellikle oluşan atık ısı değerlendirmek amacıyla atık ısı kazanları bulunur. Böylece oluşan kullanılmış ısı çevreye verilmeden değerlendirilmiş olur ayrıca sisteme ekstra verimlilik sağlar. Avantajları: Geri dönüşüm prosesi öncelikle yakıt tasarrufu ve verimlilikte oldukça etkili olup maliyet düşürücüdür. Açığa çıkan atık ısı enerjisi geri dönüşümlü olduğu için hava kirliliğini ve termal kirliliği önemli ölçüde azaltılır. Dezavantajları: Çok yaygın olmadığı için bir atık ısı geri kazanım sistemi oldukça maliyetlidir. Diğer yandan proses sonucu oluşan ısının kalitesinin sistemi zora sokması büyük dezavantajlardandır. Isı geri kazanım yöntemleri önemli ölçüde tasarruf sağlamakta, kalite ve üretim seviyesini artırmaktadır. Geri kazanılan ısı ise ya ortaya çıktığı proses için tekrar kullanılmakta, ya da çevre veya başka bir işlem için ısıtmada kullanılabilmektedir. Isı geri kazanımının faydaları (Uçak, 2010); Çevresel faydaları - Daha az yakıt tüketimi olması sebebi ile hava kirliliğinin azalması sağlık, İşletmeye Faydaları - Azalan yakıt tüketimi sebebi ile karlılık.

211 Azalan boyama süresi sebebi ile birim zamanda daha fazla üretim karlılık.
Sıcak su ile işletmeye başlanması sebebi ile makina içi termal gerilimin azalması, bakım giderlerinin düşmesi, kar ve zaman tasarrufu. Ulusal Ekonomiye Faydaları Maliyetleri düşürebilmemiz sebebi ile dünyada rekabet şansımızın artması, karlılık. İş gücü ve öz kaynaklarımızın ekonomik kullanımı sebebi ile sağlanacak kazanç. Enerji kaynaklarını ekonomik kullanım sebebi ile döviz kazancı, Sektörde karlı şirketlerin artması ile yatırımcıyı teşvik etmek ekonomik canlılık. 11.2. Atık Isı Kaynakları Elektrik elde edilebilecek atık ısıların kaynakları: Kojenerasyon motorları Doğal gaz motorları Çöp gazı motorlar İşlenmiş atık ısı Biyogaz motorları Atık gaz yakıcıları Gaz türbinleri Kazanılan atık ısı, kullanma suyunun ısıtılması, proses için sıcak su elde edilmesi vb. amaçlarla tekrar kullanılır. 11.3. Atık Isı Geri Kazanım Sistemlerinin Seçimi Termodinamik hesaplamalara göre uygun olsa bile, uygulamada ısı geri kazanım sistemi konusunda kara vermeden önce değerlendirilmesi gereken bazı noktalar vardır. Bunlar: Isı geri kazanım sisteminin tasarım ve malzeme olarak mevcut prosese uyumluluğu, İlk yatırım maliyeti, Elde edilecek ekonomik artı değer, Isı geri kazanım sisteminin ekonomik kullanım ömrü, Bakım ve temizlik gereksinim sıklığı, Kolaylıkla kontrol edilebilir olması Üretim zorluğu veya üretilebilir olması Toplam ağırlığı ve kullanılan malzeme miktarı, Tesiste kapladığı hacım, Mevcut proses sahasında çevresindeki ekipmanlarla şekil olarak uyumluluk Yoğuşmalı doğalgaz kazanları dışında tüm yakma sistemlerinde baca gazı sıcaklığı elde edilen sıcak su, buhar, kızgın yağ sıcaklığının 50 oC-100 oC üzerinde olması proses gereğidir; Demek ki baca gazı sıcaklıkları 180 oC-400 oC arasında değişmesi kaçınılmazdır. Bu enerji israfıdır. Enerji tasarrufu, enerji ekonomisi, ülkemizdeki toplam enerji tüketiminin % 40’ından fazlasını tüketen sanayimiz için mutlaka ele alınması gereken konuların başında gelmektedir. Burada bacadan atılan enerjilerin geri kazanımı için kullanılan bazı sistemlere değineceğiz.

212 Baca gazlarında her 20 °C’lik sıcaklık düşüşünün % 1 verim artışı sağladığı öngörülmektedir (1). Bacadan atılan “Atık Isı” kullanılabilir bir enerjidir. Burada “kalite” miktardan çok daha önemlidir çünkü kullanılan yakıttan çok ciddi tasarruf yapılabilmektedir. Genel olarak tesislerde baca gazı (atık gaz) sıcaklıkları Metal ve cam üretim tesislerinde 1000 °C – 1500 °C, Çimento sanayinde 700°C, Yakma tesislerinde 650 °C – 1000 °C, Buhar tesislerinde 230 °C – 480 °C, Gaz türbinlerinde 370 °C-540 °C, Gaz motorlarında 230 °C – 600 °C, Kurutma fırınlarında 230 °C – 650 °C olmaktadır (2). Atık Isı Geri Kazanım Yöntemleri Atık ısının geri kazanılmasında reküperatif ve rejeneratif olmak üzere iki ana gruba ayrılan ısı degiştiricileri kullanılmaktadır. Reküperatif ısı degiştiricilerinde farklı sıcaklıklardaki iki akışkan, ince bir boru veya levha yüzeyi ile ayrılırlar ve ısı değiştiricisi içerisinde karışmadan hareket ederler. Bu tip ısı değiştiricisinde akışkanları birbirinden ayıran yüzeyler hareketsizdir ve buradaki ısı transferi dolaylı olarak gerçekleşmektedir. Sıcak akışkanın geçtiği kanallarda, ısı önce taşınımla kanal duvarlarına, daha sonra iletimle kanal duvarının bir yüzeyinden diğer yüzeyine ve buradan da yine taşınımla soğuk akışkana aktarılır. Rejeneratif ısı degiştiricilerinde ısının depolanarak bir akışkandan diğerine aktarılması söz konusudur. Bunlarda önce sıcak akışkan belirli bir zaman süresince bir yüzey üzerinden geçirilerek bu yüzey ısıtılır. Daha sonra ısınan bu yüzey üzerinden soğuk akışkan geçirilerek, soğuk akışkanın ısınması sağlanır. Bu tür ısı değiştiricilerine rejeneratör adı da verilmektedir. Öncelikle dikkat edilmesi gereken atık gaz, ısı geri kazanımı için kullanılabilir değeri olmasıdır. Kullanılabilir olma değeri baca gazı miktarından daha önemlidir. Reküperatörler Bu sistemlerde baca gazı ile hava ısıtılması metal ya da seramik ayırıcılar üzerinden ısı değişimi ile gerçekleşmektedir. İç içe geçirilmiş metal malzemeler kullanılarak ışınım yoluyla havanın ısıtılması sağlanmaktadır. İmalatı ve uygulanması kolaydır. Bu sistemlerde parçacıklar içermeyen atık gaz mümkün olan en küçük çaplı borulardan geçirilerek ısı transfer yüzey alanı arttırılır; ısıtılacak akışkan yönlendirici plakalar yoluyla birden fazla geçiş yaparak ısı transfer süresi artırılmış olur. Yüksek verimli ısı transferi için tercih edilen bu sistemler hacimsel sıkıntı olmayan tesislerde tercih edilmektedir. Şekil Reküperatör

213 Şekil 11.2. Reküperatör çalışma sistemi
Rejeneratörler Yüksek sıcaklık ve büyük kapasiteli sistemlerde, demir- çelik vb. büyük tesislerde tercih edilmektedir. Toz ve parçacık birikimleri nedeniyle zamanla verimlilik düşüşü görülür ve gazların karışması önlenemez. Rejeneratif ısı degiştiricileri sabit ve döner matrisli olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır. Döner tip rejeneratörler de disk ve tambur şeklinde sınıflandırılabilir. Sabit matrisli rejeneratörlerde, sıcak ve soğuk akışkan ardışık olarak rejeneratör kanallarından geçer. Belli bir süre sıcak akışkan rejeneratör kanallarından geçtikten sonra, sıcak akışkanın geçişi kesilir ve aynı kanallardan soğuk akışkan gönderilir. Böylece sıcak akışkandan rejene-ratör duvarlarına depolanan ısı, tekrar rejeneratör duvarından soğuk akışkana aktarılır. Döner tip reje- neratörlerde ise ısının depolandığı matris dönmek tedir. Matrisin bir bölümünden sıcak akışkan, bir bölümünden de soğuk akışkan geçmektedir. Matris içindeki her kanal önce belirli bir süre sıcak akışkan bölgesinde kalmakta, daha sonra soğuk akışkan bölgesine geçmektedir. Böylece matriste depolanan ısı periyodik olarak sıcak akışkandan soğuk akışkana aktarılmış olmaktadır (Varol ve Türkbay, 2004). Şekil Rejeneratör

214 Şekil 11.4. Rejeneratör çalışma sistemi
Isı Boruları Isı boruları vakum altında çalışma sıvısı doldurulmuş iki ucu kapalı metal borudur. Sıcak kesimde kaynayıp buharlaşan çalışma sıvısı, soğuk bölgeye doğru hareket eder. Soğuk bölgeye geldiğinde taşıdığı ısıyı boru cidarlarından dışarı vererek yoğuşur ve yoğuşma ısısının ısıtılacak akışkana geçmesini sağlar. Hiçbir mekanik katkı olmadan düşük basınç altında düşük sıcaklıklarda da buharlaşarak-yoğuşarak doğal ısı pompası olarak çalışır. Isı geri kazanım verimliliği % 80’e kadar çıkar. 30 °C – 1500 °C baca gazı sıcaklıklarına kadar çalışabilir. Bakırın ilettiğinden 100 kere daha fazla ısı transferi sağlar. Çok hafif bir yapısı vardır. Mekanik bakım, ilave güç kullanımı, soğutma suyu ve yağlama gerektirmez. Dış yüzey kirlenme oranı düflük olduğu için daha düflük fan/pompa motor gücü ile sistem verimliliği yükseltilmiş olur. Boruları birbirlerinden bağımsız çalıfltığı için bir-iki boru da çıkabilecek sorun sistem verimliliğini ve çalıflmasınıetkilemez. Şekil Isı boruları

215 Ekonomizerler Besi suyu ısıtıcıları düz borulu veya kanatlı borulu olarak imal edilirler. Genellikle kazan besi suyu ön ısıtılmasında kullanılırlar. Besi suyunun 60 °C arttırılması yaklaşık olarak kazanın yakıt giderini %1 azalmaktadır. Gaz tarafında ısı transfer alanının ısı transferine yeterli düzeyde olması için genellikle kullanılan kanat seçiminin doğru olarak yapılması şarttır. Doğru yapılmayan kanat seçimleri ısı transferine karşı direnç oluşturabilmektedir. Bu seçim yapılırken kanatlı halde elde edilen ısı transferi kanatsız halde elde edilen ısı transfer oranına bakmak gerekir. Bu oran “Kanat Etkinliği” olarak tanımlanmaktadır ve Ek>>2 değerinde olması gerekir. = qk E k K Atk ΔTt Ek = Kanat etkenliği Qk = Kanatlı halde ısı transferi Atk = Kanat taban alanı ΔTt = Kanat taban sıcaklık farkı K = Isı iletim katsayısı Kanat malzemesinin yüksek ısı iletim katsayısı olarak seçilmesi kanat iletkenliğini önemli oranda artırmaktadır. Kanat etkenliği kanadın çevre uzunluğunun kesit alanına oranının artırılmasıyla doğru oranda artmaktadır. Kanat aralıklarının düşük olması (birim uzunlukta daha fazla kanat sayısı) kanat etkenliğini arttırmaktadır. Ancak gaz akışında tıkanmalara sebep olduğu için baca gazı kirlilik oranlarına göre geniş aralıklı (birim uzunlukta da düşük kanat sayısı) seçilmelidir (3-5 mm). Şekil Ekonomizer

216 Şekil 11.7. Ekonomizer uygulaması (Buhar kazanında)
11.5. Atık Isı Geri Kazanım Uygulama Alanları Hızlı sanayileşme ile birlikte dünyanın ısı kullanım teknolojileri de giderek gelişmiştir. Birçok proseste kullanılan ısı, kullanıldıktan sonra atık ısı halini alır. Bu atık ısıyı yeterli teknolojilerle elektriğe çevirmek veya tekrar sisteme kazandırmak mümkündür. Şekil Doğalgaz santrallerinde kullanılan atık ısı kazanı Atık Isıdan Enerji Geri Kazanımı (WHR – Waste Heat Recovery), başta çimento, demir-çelik, cam sanayi gibi yüksek ısıl işlemlere sahip olan proseslerde kullanılmayan ısıl enerjiden, elektrik enerjisi üretimi teknolojisidir. 1970’lerde Japonya’da popüler olmaya başlayan, 1990’ların sonlarına doğru devlet teşvik ve yaptırımları sayesinde Çin’de de önemsenen bu sistemler günümüzde dünya çapında rağbet görmektedir. WHR sistemleri ile üretilen enerji ekonomik ve çevre dostudur. Enerji fiyatlarının ve enerji verimliliği bilincinin artması ile WHR sistemlerinin sanayide kullanımı gün geçtikçe artmaya devam etmektedir. Çimento, demir-çelik ve cam sanayi gibi ısıtmanın söz konusu olduğu proseslerde genellikle kullanılan ısının ancak belli bir bölümü, prosesin gerçekleşmesi için kullanılabilmektedir. Kalan bölüm ise, değişik yollarla ve çoğunlukla da baca gazları vasıtasıyla atılmaktadır. WHR sistemi ile, atmosfere atılan bu sıcak gazlar kullanılmak suretiyle elektrik üretimi mümkün olmaktadır. Böylece, hem ücretsiz yakıt kullanılarak elektrik üretilip ekonomik fayda temin edilmekte hem de çevre duyarlılığı açısından önemli katkı sağlanmaktadır.

217 Şekil 11.9. Tipik bir atık ısı geri dönüşüm sistemi
Atık ısıdan enerji dönüşümü (WHP), enerji kaynakları arasında en ekonomik olanlardan biridir. WHP üniteleri, atık ısıyı elektriğe dönüştürerek yakıt maliyetlerini ve enerji tüketimini azaltır. Atık ısının bulunduğu her yerde uygulanabilir ve sera gazı emisyonlarının ve fosil yakıtlara bağımlılığın azaltılmasına yardımcı olur. Atık ısı geri kazanım uygulamaları özellikle endüstriyel tesislerde büyük oranlarda enerji tasarrufu sağlamaktadır. Endüstriyel tesislerde kullanılan kazan, fırın, kojenerasyon tesisleri vb. makinalarda atmosfere atılan bacadaki atık ısı enerjisi bir ekonomizer veya reküperatör sistemiyle geri kazanılarak sıcak su veya sıcak hava elde etmede kullanılarak enerji tasarrufu elde edilebilir. Şekil yılından günümüze kadar doğaya salınan atık ısı artışı Elektrik elde edilebilecek atık ısılar: Kojenerasyon motorları Doğal gaz motorları Çöp gazı motorları İşlenmiş atık ısı Biyogaz motorları Atık gaz yakıcıları Gaz türbinleri

218 Şekik 11.12. Soğutma havası (temiz hava) atık ısı geri kazanım sistemi
Bacadan çıkan atık gazlar genellikle üretilen buharın sıcaklığından 40°C ila 80°C daha yüksek sıcaklıkta bacadan atılır. Atık ısının bir kısmının yeniden kazanılması kazan verimini yükseltecek ve yakıt tasarrufu sağlayacaktır. lsı geri kazanımı ya kazan besi suyu ön ısıtılması için bir ekonomizer veya yanma havası ön ısıtıcısı kullanılarak gerçekleştirilebilir. Normal olarak, kullanılan kazanlarda ekonomizer olmasının tercih edilmesi yanında yeni kazanlarda hava ön ısıtıcısı daha ekonomik olacaktır. Birçok ülkede 2 ton/saat buhar üretimi kapasitesi olan küçük kazanlara, ekonomik olarak ekonomizer takılması olanaklıdır. Baca gazı sıcaklığının çok yüksek olduğu durumlarda ısı geri kazanım prosesi, besi suyunun buharlaşmadan önce absorbe edebileceği ısı miktarı ile sınırlıdır. Bu sınırlama. sistem basıncına göre değişir. Grafikte çeşitli basınçlara göre sınır değerIeri gösterilmiştir. Eğer kazanınızın bacagazı sıcaklığı, sistem basıncı sınırlamalarından daha büyük miktarda bir geri kazanım gösteriyorsa, o zaman kazanınıza buharlaştırıcı ekonomizer gibi özel tasarlanmış tipte ekonomizer monte edilmesi gerekecektir. Grafikte Iinyit için verilen doğru dikkatle kullanılmalıdır. Burada linyit ifadesiyle ısıl değeri kcal/kg olan örnek bir kömürden söz edilmektedir Düşük ısıl değerdeki kömürlerle elde edilecek sonuçlar oldukça farklı olabilir. Aynı zamanda yakıtın nem içeriği de büyük ölçüde önemlidir. Şekil Ekonomizer baca gazı uygulaması Şekik Soğutma havası (temiz hava) atık ısı geri kazanım sistemi

219 EKONOMİK ANALİZ YÖNTEMLERİ
Giriş Enerji verimliliğini artırıcı yöntemler tespit edildikten sonraki adım, bu projelerin şirketlere maliyetlerini ve sağlayacağı maddi tasarrufları hesaplamaktır. Ancak bu şekilde bu projelerin işletmeler için gerçek katkısı ortaya çıkmış olur. Projelerin ekonomik analizlerinin yapılabilmesi için bilinmesi gereken parametreler; yatırım tutarı, yatırım ömrü, yatırımın hurda değeri, iskonto oranı ve paranın zaman değeridir. Bu parametreler kullanılarak aşağıdaki ekonomik analiz yöntemler ile projenin karlılık ve zararlık durumu tespit edilir (İsa ve Onat, 2012); Geri ödeme süresi yöntemi Bugünkü değer yöntemi Gelecekteki değer yöntemi Net bugünkü değer yöntemi Net gelecekteki değer yöntemi İç karlılık oranı yöntemi Fayda/masraf oranı yöntemi Net fayda/masraf oranı yöntemi Yıllık eşdeğer hasıla yöntemi Yıllık eşdeğer masraf yöntemi Bu yöntemler arasında şirketler tarafından en çok tercih edilenler ve kullanılanlar; Geri ödeme süresi yöntemi, Net bugünkü değer yöntemi, İç karlılık oranı yöntemi ve Fayda-masraf oranı yöntemidir. 12.2. Geri Ödeme Süresi Yöntemi Geri ödeme süresi, en basit tanımıyla yatırımın kendini ne kadar hızlı geri ödeyebileceğini gösterir. Bu yöntemde, bir yatırımın sağlayacağı net nakit girişlerinin, yatırım tutarını karşılayabilmesi için gerekli süre veya yıl sayısı hesaplanır. Yapılan yatırımlar için tahsis edilen fonların sağlayacağı gelirleri ile ne kadar sürede karşılanacakları geri ödeme süresi yöntemi ile belirlenir. Yatırım alternatifleri arasından, geri ödeme süresi en kısa olan seçilir. Geri ödeme süresi, yatırımın yıllık gelirleri ile amortisman toplamının başlangıçtaki yatırım tutarına eşit oluncaya kadar geçmesi gereken süredir. Bu yöntem yatırımın karlılığını ölçmez. Ayrıca, yatırımın geri ödeme süresinden sonraki gelirleri ile yatırımın hurda değerleri de hesaba katılmaz. Geri ödeme süresinin belirlenmesi maksadıyla, yıllık gelirler yatırım tutarına eşit oluncaya kadar toplanır. Yıllık gelirler toplamının yatırım tutarına eşit olduğu yıl geri ödeme süresini verir.

220 Yapılan değerlendirme sonucuna göre, geri ödeme süresi 1 yıl ile en düşük olan C proje alternatifi birinci öncelikle seçilir. Ancak, işletme kendini 2 yılda ödeyecek yatırımlara fon tahsis edecekse B projesini de yatırım alternatifleri arasında düşünmelidir. Geri ödeme süresi yönteminin bazı yararlı yanları şunlardır: Uygulanması ve anlaşılması basit bir yöntemdir. Yatırılan sermayeyi en kısa sürede geri ödeyen projelerin seçimine imkan verdiği için risk ve belirsizliği azdır. Fon yetersizliği olan işletmelerin fonlarının kısa süre içerisinde geri dönmesini sağlar. Yani kısa sürede kendilerini ödeyen projelere öncelik verilerek faaliyetlerin devamı için gerekli fonların yaratılmasını sağlar. Geri ödeme süresinin yararlı yanlarına karşılık sakıncalı yanları da vardır; Statik bir yöntem olan geri ödeme süresi yöntemi paranın zaman değerini dikkate almaz. Geri ödeme süresi yönteminde, yatırım gelirlerinin yıllar itibariyle sabit ve değişken olmasına göre iki şekilde hesaplama yapılır. Toplam masraf Geri ödeme süresi = Yıllık net nakit girişi Toplam masraf I ve yıllık net nakit girişi K olmak üzere, geri ödeme süresi (n) aşağıdaki gibi ifade edilir. n = I K Yatırım projelerinin geri ödeme süresi kısaldıkça, yatırımın daha az riskli olacağı ve likiditesinin artacağı düşünülür. Yöneticiler, bu yöntemle, ayrıntıya girmeden, yatırımların rasyonel olup olmadıklarını anlayabilirler. Geri ödeme dönemi, bir zaman kavramıdır, kârlılık ölçüsü değildir. Yatırım kendini geri ödedikten sonraki nakit akımları dikkate alınmaz. Bu nedenle, geri ödemeden sonra meydana gelen nakit girişleri ve hurda değer, hesaplamalarda ihmal edilir. Ayrıca, geri ödeme dönemi yönteminde paranın zaman değeri de dikkate alınmaz. 12.3. Bugünkü Değer (NBD) Yöntemi Bu yöntemde, projenin nakit girişlerinin şimdiki değeri ile nakit çıkışlarının arasındaki fark belirlenir. Yöntemin uygulanabilmesi için net nakit girişlerinin iskonto edilmiş tutarları, projenin maliyeti ve iskonto oranının bilinmesi gerekir. NBD sıfırdan büyükse proje faydalı olarak değerlendirilir. Birden fazla yatırım projesinin değerlemesi sözkonusu ise, bu projeler arasındaki en büyük pozitif değeri veren proje seçilir. NBD yönteminde önce projenin yatırım tutarı belirlenir. Yatırım projesinin net nakit girişleri, hurda değeri ve ekonomik ömrü tespit edilir. Daha sonra nakit akışlarını bugüne indirgemede kullanılacak iskonto oranı belirlenir ve belirlenen iskonto oranı kullanılarak, net nakit girişlerinin bugünkü değerleri bulunur. Eğer, yatırım süresi bir yıldan uzun ise, yıllık yatırım harcamalarının da bugünkü değerleri bulunur. Net nakit girişlerinin bugünkü değerleri toplamından, yatırım harcamalarının bugünkü değerleri toplamı çıkarılarak, yatırım projesinin net bugünkü değeri bulunur. Yatırımın net bugünkü değeri, sıfırdan büyük ise proje kabul edilir,net bugünkü değer sıfırdan küçük ise proje kabul edilmez. Nakit girişlerinin belirlenen iskonto oranı ile başlangıç dönemine indirgenmesi

221 A1 A2 An H A      (1  r)1 (1  r)2 (1  r)n (1  r)n 1 eşitliği ile hesaplanır. Yıllar itibariyle projeden sağlanacak nakit girişleri eşit ise, toplam nakit girişinin bugünkü değeri n A   Ai  H i1 (1  r)i (1  r) n1 eşitliği ile bulunur. Burada; A nakit girişlerinin bugünkü değerleri toplamını, n yatırımın faydalı ömrünü, Ai yatırımdan sağlanacak nakit girişlerini, r faiz oranını, H yatırımın faydalı ömrü sonundaki hurda değerini ifade etmektedir. Yatırım harcamaları birden fazla dönemde gerçekleşiyorsa, indirgeme işlemi C1 C2 Cn C     (1  r)1 (1  r)2 (1  r)n eşitliği ile yapılır. Yıllar itibariyle yapılacak harcamalar eşit ise, toplam nakit çıkışlarının bugünkü değeri n C   Ci i 1 (1  r)i eşitliği ile hesaplanır. Burada; C nakit çıkışlarının bugünkü değerleri toplamını, Ci yatırım için yapılması gereken nakit çıkışlarını ifade etmektedir. Net bugünkü değer NBD  A  C şeklinde veya daha açık ifadesiyle NBD   n Ai H   n Ci  i1 (1  r)i (1  r)n1 i1 (1  r)i eşitliği ile ifade edilir. Eğer A  C ise yatırım kararı alınır. Net bugünkü değer yönteminin önemli özellikleri aşağıda ifade edilmiştir: Net bugünkü değer yöntemi paranın zaman değerini dikkate alır. İskonto oranı nakit girişlerini etkiler. Büyük iskonto oranlarının belirlenmesi halinde, başlangıç yıllarında büyük nakit girişleri sağlayan yatırımlar tercih edilir. Oranın düşük tutulması halinde ise, daha çok son yıllarda yüksek gelir sağlayan yatırım projeleri seçilir. İskonto oranının belirlenmesini etkileyen kaynak maliyeti, karlılık oranı, ekonomideki faiz oranı gibi faktörler zaman içinde değiştiğinden sözkonusu oranın belirlenmesinde güçlükler vardır. Yatırım tutarı büyük olan projenin karlılığı yatırım tutarı küçük olan projeye göre daha düşük olduğunda da bazen tercihte öncelik kazanabilir. 12.4. İç Karlılık Oranı Yöntemi İç karlılık oranı (İKO) yöntemi, paranın zaman değerini gözönüde bulunduran, projenin sağlayacağı verimi bulmak için kullanılan bir değerleme yöntemidir. İç karlılık oranı, yatırımın

222    C  A Ci  Ai  H FMO  A C
faydalı ömrü boyunca sağlayacağı nakit girişlerinin bugünkü değerinin yatırım için yapılacak harcamaların bugünkü değerine eşitliğini sağlayan faiz oranıdır. İç karlılık oranı yöntemi indirgenmiş nakit akımları, sermayenin marjinal etkinliği, gerçek verim usulü gibi değişik isimlerle de ifade edilmektedir İç karlılık oranı, projenin nakit giriş ve çıkışlarını birbirine eşitleyen iskonto oranıdır. Bu yöntem, NBD yöntemine çok benzeyen bir yöntemdir. Net bugünkü değer yönteminden sadece iskonto oranı açısından farklılık gösterir. Net bugünkü değer yönteminde belli bir iskonto oranı kullanılarak nakit giriş ve çıkışları bugünkü değere indirgenmeye çalışılır. İç karlılık oranı yönteminde ise, nakit giriş ve çıkışlarının bugünkü değerlerini birbirine eşitleyen oran aranmaktadır. Yatırımın iç karlılık oranının hesaplanmasında aşağıdaki eşitlikler kullanılır. C  A n  Ci n  Ai  H i1 (1 r)i i1 (1  r)i (1 r) n1 Buna göre, yatırım harcamalarının bugünkü değerini yatırımdan sağlanacak nakit girişlerinin bugünkü değerine eşitleyen faiz oranı yatırımın iç karlılık oranını verecektir. Yatırımdan beklenen iç karlılık oranı, eğer yatırımcının beklentilerini karşılamıyorsa yatırım kararı alınmaz. 12.5. Fayda Masraf Oranı Yöntemi Yatırımın faydalı ömrü boyunca sağlayacağı nakit girişlerinin bugünkü değerinin yatırım harcamalarına oranına fayda masraf oranı (FMO) veya karlılık indeksi yöntemi denir. Bu yöntemin hesaplama tekniği de net bugünkü değer yöntemine benzer. Nakit girişleri ile harcamalar bugünkü değer indirgenip, nakit girişlerinin bugünkü değeri yatırım harcamalarının bugünkü değerine bölünerek fayda masraf oranı bulunur. Fayda masraf oranı (FMO), nakit girişlerinin bugünkü değeri (A), yatırım harcamalarının bugünkü değeri (C) olmak üzere FMO  A C eşitliği ile ya da daha açık ifadeleriyle n  Ai  H i 1 (1  r)i (1 r)n 1 FMO  n  Ci i 1 (1  r)i eşitlikleri ile hesaplanır. Projeler FMO yöntemine göre yüksek FMO değerinden düşük olana doğru sıralanır. Bu sıralamanın yapılabilmesi için FMO değerlerinin 1’den büyük olması gerekir. Net bugünkü değer yöntemi ile proje değerlemesinde projelerin karlılıklarına göre sıralama yapılamazken, FMO yöntemi ile karlılık sıralaması yapılabilmektedir.

223 ENERJİ ANLİZİ UYGULAMALARI
Enerji Analizinin Önemi Değişik sektörlerde yapılan enerji denetleme çalışmalarında ortaya çıkan tablo sonucunda sanayi tesislerinin ve endüstriyel işletmelerin % 95’inde % 5 ila 40 arasında enerji tasarrufu yapılmasının mümkün olduğu görülmektedir. Sanayi tesislerinde ve endüstriyel işletmelerde hiç yatırımsız veya az yatırımlı önlemlerin uygulanması ile asgari % 10 oranında enerji tasarrufu sağlamak mümkündür. Bu oran enerji tüketimine ve enerji tasarrufuna verilmesi gereken önemi gözler önüne sermektedir (Ünlü, 2010). Türkiye hızla kalkınmakta olan ve nüfusu artan bir ülke olması nedeni ile enerji tüketimi de hızla artmaktadır. Ortalama yıllık % 5.5 büyüme hızı olan Türkiye’de, enerji tüketiminin % 40 oranındaki kısmı sanayi tesislerinde ve endüstriyel işletmelerde yapılmaktadır. Elde edilen veriler ışığında son 5 yıllık enerji tüketim artış hızı devam ettiği takdirde 2020 yılında sanayide enerji tüketimi 2006 yılının 2.5 katı olacaktır. Endüstriyel istihdamın üçte birini barındıran tekstil endüstrisinin başı çektiği Türkiye’de yüksek enerji tüketen ve gelişmekte olan demir-çelik ve çimento sektörleri, gelişen ihracatta büyük pay sahibi olan otomotiv ve elektronik sektörleri ile yerel ve uluslararası firmaların yeni yatırımları ile gelişmekte olan gıda, kimya ve kağıt sektörleri en önemli sektörlerdir (Ünlü, 2010). Enerji Tasarrufu Çalışmalarının Oluşturulması Çalışanların Katkısı Enerji tasarrufu çalışmaları iyi organize edilmesi gereken ve bütün çalışanların üst düzeyde motivasyonu ile katkı sağlayacağı disiplinli bir çalışma gerektirir. Enerji tasarrufu çalışmalarının başarıya ulaşması için üst yönetimden alt düzeyde çalışanlara kadar tüm organizasyonda enerji tasarrufu bilinci oluşturulmalıdır. Enerji tasarrufu ile ilgili bilgi ve ilgi eksikliğinin giderilerek, bunun bütün işletme tarafından bir felsefe olarak benimsenmesi gerekmektedir. Ancak bu şekilde işletmenin bütün kaynaklan enerji tasarrufu çalışmalarına dahil edilebilir ve her kademedeki çalışanların bu çalışmalara daha fazla bağlılık duyması sağlanabilir. İnsan faktörü herhangi bir işi başarmak için çok önemli bir elementtir. Sadece teknoloji değil, insanlar da enerjiyi kontrol eder, kullanır ve tasarruf ederler. Bağımsız Danışmanın Önemi Sanayi tesisi ya da endüstriyel işletmenin her kademesinin enerji tasarrufu çalışmalarına yapacağı katkının yanı sıra, özgün ve pratik tasarruf olanaklarının belirlenmesine deneyimli, bağımsız, objektif ve işletme körlüğü olmayan profesyonel danışmanın yardımı da hayati önem taşımaktadır. Çalışanlara verilecek eğitimleri pratik uygulamalarla destekleyecek şekilde organize edecek olan danışman, verilerin toplanmasında ve yorumlanmasında da sahip olduğu güncel bilgiler ışığında enerji tasarrufu çalışmalarına önemli katkı sağlayacaktır. Enerji Tasarrufu Çalışmalarının Adımları Öncelikli olarak yapılması gereken sanayi tesisi ya da endüstriyel işletmenin ne oranda enerji tükettiğinin tespitidir. Lord Kelvin’in belirttiği gibi “bahsetmekte olduğunuz maddeyi ölçebiliyor

224 Şekil 13.1. Genel sistem kayıp diyagramı
ve bir birimle ifade edebiliyorsanız hakkında bir şey biliyor ve onu yönetebiliyorsunuz demektir”. Aksi takdirde bilginiz zayıf ve yetersizdir. Dolayısı ile enerji tasarrufu çalışmalarına başlamadan önce her türlü enerji tüketiminin tespit edilmesi gerekmektedir. Bunun için de doğru seçilmiş ölçüm aletleriyle ölçüm yapmak ve ölçümleri kaydetmek gerekmektedir. Enerji tüketim değerleri belirlendikten sonra sırasıyla aşağıdaki adımlar gerçekleştirilmelidir. Enerji tasarrufu çalışmaları öncesinde ön enerji auditi gerçekleştirilmesi Ön enerji auditi sonuçlarının yorumlanarak gerçekçi hedef tespiti Hedefe ulaşmak için gerekli strateji ve etkin iş planının belirlenmesi Enerji tasarrufu çalışmaları için uzman ekibin oluşturulması Doğrudan üst yönetime bağlı enerji yöneticisi Bağımsız profesyonel bir danışman İşletmenin her önemli bölümünden birer yönetici Detaylı enerji auditi çalışması ile çalışma planının güncellenmesi ve müdahale planının oluşturulması Gerekli finansal kaynak ve insan gücünün temin ve tesis edilmesi Enerji tasarrufu çalışmalarının sürekli denetimi ile elde edilen sonuçların yorumlanması Enerji tasarrufu çalışmalarının fayda maliyet analizleri ile desteklenerek konulan hedeflerin revizyonun yapılması Sanayide Enerji Analizi Buhar Enerjinin Üretim, Dağıtım ve Tüketimi Sırasında Oluşan Kayıplar Genel Sistem Görünüşü Tipik bir buhar kullanan işletmede, kazanda yakıtın yanmasıyla elde edilen ısı enerjisi ile buhar üretilir. İyi bir ısı enerjisi taşıyıcısı olan buhar, dağıtım hatları ile enerjinin tüketileceği proses ekipmanına sevk edilir. Buharlaşma ısısını, ısı transfer yüzeylerinden prosese aktaran buhar, aynı basınçta kondens (su) fazına geçerek kazan dairesine geri gönderilir. Buharın üretilmesi, dağıtılması ve tüketilmesi sırasında Şekil 13.1’de görüldüğü gibi kayıplar meydana gelmekte ve genellikle 1 birim enerji ihtiyacı olan proses için 1.67 birim enerji tüketilmektedir. Şekil Genel sistem kayıp diyagramı Kazan Kayıpları Bir kazanın yakıt israf edip etmediğini anlayabilmek, iyi ile kötü performansı karşılaştırabilmek için ortak bir parametre belirlemek gerekmektedir. Bu parametre kazan verimi olarak

225 Kazan verimi = Elde edilen ısı enerjisi x 100 [%]
adlandırılır. Termodinamik olarak kazan verimi, kazandan elde edilen ısı enerjisinin kazana yakıt formunda verilen ısı enerjisine oranıdır. Kazan verimi = Elde edilen ısı enerjisi x 100 [%] Verilen ısı enerjisi Her kazan üreticisi firma, kazanının genel verimini ve buna bağlı olarak muhtemel yakıt tüketimini beyan eder. Ancak, beyan edilen bu değerler, hava-yakıt oranı, yakıt özellikleri, baca gazı sıcaklığı, besi suyu TDS (Toplam erimiş katı madde) değeri (mg/l), kazan yükleme oranı, izolasyon vb. parametrelerin kabul edilmesine dayanılarak tespit edilir. Zaman içerisinde değişim gösteren parametrelere bağlı olarak kazan verimi dolayısı ile yakıt tüketim miktarı da değişir. Neticede verim düşer, bir başka deyişle kayıplar artar. Buhar kazanlarında kayıplar 5 ana kategoride toplanabilir. Bunlar: Baca kaybı (% 4-12): Bacadan atılan gazın sıcaklığına bağlı olan duyulur ısı enerjisi kaybı Entalpi kaybı (% 7-9): Bacadan atılan gazın içerisinde bulunan su buharı ile taşınan gizli ısı enerjisi kaybı Çeper kaybı (% 1-2) : Kazanın dış yüzeyinden ortama atılan ısı enerjisi kaybı Blöf kaybı (% 2-5): Kazandan yapılan yüzey ve dip blöflerle atılan ısı enerjisi kaybı Yanma kaybı (% 0-6): Brülörden yanmamış olarak atılan yakıtın sahip olduğu ısı enerjisine bağlı kayıp Genellikle bu kayıpların toplamı % 15 oranında olmaktadır. Bu oranın üzerinde olduğu durumlarda kazanda ciddi bir problem olduğu dikkate alınmalı ve gerekli düzeltici faaliyet ivedi olarak yapılmalıdır. Dağıtım Kayıpları Kazanda üretilen buhar, dağıtım şebekesi boruları ile enerji gereksinimi olan proseslere taşınır. Dağıtım hatları boyunca boru izolasyon durumuna bağlı olarak çeper (yüzey) kayıpları oluşur. Ayrıca, hatlarda bulunan vana, pislik tutucu, çek vana, basınç düşürücü vb. ekipmanlarda da izolasyon durumlarına bağlı olarak çeper (yüzey) kayıpları oluşur. Bu kayıpların yanı sıra, hatlarda bulunan armatürlerin bağlantı noktalarından, sızdırmazlık elemanlarından ya da iç mekanizmalarından kaynaklanan ısı enerjisi kayıpları oluşabilir. Ayrıca, dağıtım hatlarındaki kondenstopların buhar kaçırması ile oluşacak ısı enerjisi kayıpları da çarpıcı boyuttadır. Tipik bir işletmede dağıtım hattı kayıplarının oranı yaklaşık % 5-7 mertebesindedir. Flaş Buhar ve Kondens Kayıpları Buharlaşma ısısını, ısı transfer yüzeylerinden prosese aktaran buhar aynı basınçta kondens (su) fazına geçer. Sahip olduğu basınca bağlı olarak doymuş su entalpisi ve sıcaklığına sahip kondens, kazan dairesine geri döndürülür. Kondens toplama hatlarının izolasyon durumuna bağlı olarak çeper (yüzey) kayıpları oluşur. Ayrıca, proses çıkışındaki kondenstopun buhar kaçırması ya da yeterince tahliye yapamaması ile oluşacak ısı enerjisi kayıplarının da oranı yüksektir. Kondensin, kazan dairesindeki atmosfere açık kondens tankına boşaldığı noktada, üzerindeki basıncın kalkmasıyla açığa çıkan enerji ile bir kısmı buharlaşır. Bu buhara flaş buhar denilir ve atmosfere atılır. Bazı işletmeler de ise, mesafeler uzak olduğundan ya da proses gereksinimlerinden dolayı kondens kazan dairesine geri döndürülmemekte, sokağa atılmaktadır. Kondens toplama 225

226 hatlarında ve atmosfere atılan flaş buhar ile birlikte oluşacak kayıplar tipik bir işletmede % 20 oranındadır. Enerji Tasarrufu Uygulama Örnekleri Atık Baca Gazı Isısından Enerji Tasarrufu Uygulaması Uluslararası bir kimya firmasının üretim işletmesinde, enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında yapılan ön audit çalışmasının sonucunda, mevcut buhar kazam bacalarından atılan atık gazların duyulur ısısından istifade ederek kazana verilen besi suyunun ısıtılması ile ciddi enerji tasarrufu sağlanacağı tespit edilmiştir. Yapılan detaylı audit çalışmasında işletmenin 2 adet aynı ısıl kapasite de buhar kazanın olduğu, bu kazanlardan birinin yedek, diğerinin ise aktif olarak çalıştığı tespit edilmiştir. Buhar kazanlarının teknik verileri: Isıl kapasite Buhar üretim kapasitesi Buhar işletme basıncı Baca gazı sıcaklığı Besi suyu sıcaklığı : kCal/h : kg/h : 8 bar : 200 °C : 80 °C Kazanı terk eden duman gazlarının sıcaklığının kazandaki suyun doyma sıcaklığından daha yüksek olması ısı geçişi için şarttır. Isı geçişinin pratik ve ekonomik olarak makul seviyelerde olabilmesi için su ile duman gazı sıcaklıkları arasındaki fark eski yaklaşımda 100 – 150 °C mertebelerinde iken, günümüzde bu fark 50 ile 75°C mertebelerine kadar indirilmektedir. Bu durumda hiçbir önlem alınmazsa buhar kazanlarında duman sıcaklıkları 200 – 350°C arasında bir değerde dışarı atılmaktadır. Özellikle bazı tip kazanlarda bu baca sıcaklıkları çok yüksektir. Hâlbuki duman gazları asit yoğuşma sıcaklık değerlerine kadar soğutulabilir. Bu değer yakıtın kükürt içeriğine bağladır. Aradaki bu sıcaklı farkından faydalanabilmek ve enerji tasarrufu sağlama için baca gazı ekonomizeri kullanılır. Baca gazı ekonomizerine giren ve ısıtıcı akışkan olan yüksek sıcaklıktaki duman gazları ile brülör yakma havasını, besi suyunu ya da make-up suyunu ısıtmak mümkündür. Uluslararası kimya firmasındaki enerji tasarrufu çalışması için yapılan gerekli ölçüm ve hesaplamaların ardından, 2 buhar kazanı hiçbir zaman aynı anda çalışmadığından otomatik klape kontrol sistemine sahip tek bir ortak baca gazı ekonomizeri uygulaması yapılmasına karar verildi. Bu şekilde yatırım maliyeti ciddi oranda düşürülürken, tek bir ekonomizer uygulaması ile hangi kazan çalışırsa çalışsın enerji tasarrufu sağlanabilecekti. Yapılan uygulamanın ardından baca gazı sıcaklığı 200 °C’den 120 °C’ye düşürüldü. Baca gazı ekonomizerinden çıkış sıcaklığının seçiminde kritik faktör, yakıt olarak yüksek su ve hidrojen oranına sahip doğalgazdı. 120 °C’nin altına düşürüldüğü takdirde bacada yoğuşma başlayacak ve yoğuşma neticesinde asit oluşumu teşekkül edecekti. Böyle bir durumda hem baca hem de kullanılacak baca gazı ekonomizerin zarar görmesi durumu ortaya çıkacaktı. Böylesi bir durumun oluşmaması için baca gazı çıkış sıcaklığı 120 °C sınır değerinde tutulmasına karar verildi. Sonuç olarak, enerji tasarrufu kapsamında yapılan yatırımın ardından sağlanan değerler aşağıdaki gibidir: Tasarruf edilen enerji miktarı : kCal/h Tasarruf edilen enerji oranı : % 4 Besi suyu çıkış sıcaklığı tasarruf edilen enerjinin bedeli: TL/Yıl (7.200 h/yıl çalışma için) Yatırımın amorti süresi : 7 ay

227 13.3.2.2. Buhar Kazanı Otomasyonu İle EnerjiTasarrufu Uygulaması
Ülkemizin önemli tekstil firmalarından birinin üretim işletmesinde, enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında yapılan ön audit çalışmasının sonucunda, mevcut buhar kazanlarının kazan otomasyon sistemleri uygulaması ile daha verimli çalışacağı tespit edilmiştir. Yapılan detaylı audit çalışmasında işletmenin 2 adet aynı ısıl kapasite de buhar kazanın olduğu, bu kazanlardan birinin yedek, diğerinin ise aktif olarak çalıştığı tespit edilmiştir. Buhar kazanlarının teknik verileri: 1 Nolu Buhar Kazanı: Isıl Kapasite : kCal/h Buhar üretim kapasitesi : kg/h Buhar işletme basıncı : 6 bar Besi suyu iletkenliği : 70 pS Kazan içi iletkenlik değeri : 910 pS 2 Nolu Buhar Kazanı: Isıl kapasite : pS Bu enerji tasarrufu çalışması için yapılan gerekli ölçüm ve hesaplamaların ardından buhar kazanlarında manuel yapılan yüzey blöfünün gereğinden fazla yapıldığı ve bunun sonucunda işletmenin hem yakıt, hem su ve hem de kimyasal israf ettiği ortaya çıkartılmıştır. Kazan içerisinde bulunan su tamamen saf değildir. Kimyasal işleme uğrayan ham su katı partiküller içerir. Bu katı maddeler gerek erimiş, gerekse süspansiyon halinde bulunurlar. Kazan buhar ürettiğinde, suyun içerisindeki maddelerin yoğunluğu giderek artar ve bu maddeler kazan ısıtıcı yüzeylerinde birikir ve bir tabaka oluşturarak ısı transferini engeller ve sistemin ömrünü kısaltır. Su yüzeyinde köpük şeklinde birikir ve buhar ile taşınarak kontrol cihazlarının arızalanmasına, ısı eşanjör yüzeylerinde birikim yapmasına ve kondenstoplarm tıkanarak arızalanmasına neden olur. Isıtıcı yüzeylerdeki kireç taşı birikiminin etkisi önemlidir. Kazanlar için verilen ısıl verim değerleri herhangi bir kireç tabakasının oluşmadığı, temiz yüzeyli yeni kazanlar içindir. Kazan alev -duman boruları etrafında oluşacak kireç taşı, kazanda yanma ile ortaya çıkan ısının tamamının suya iletilmesini engeller. Aynı zamanda bu tabakalar dolayısıyla su ile teması engellenen borularda yeterli soğutmanın yapılamadığı sıcak noktalar ortaya çıkar. Bu noktalarda yüksek sıcaklıkların etkisiyle bir süre sonra delinmeler meydana gelir. Bu tabakaların temizlenmesi zordur. Dolayısı ile kireç oluşmaması için, kazan içerisindeki iletkenlik değerleri belirli mertebelerde tutulmaya çalışılır. Dışarı atılan (yüzey blöf) yüksek derişiklikte kirletici içeren su yerine, çok daha düşük derişiklikte yabancı madde içeren taze besi suyu kazana otomatik olarak alınır. Böylece kazandaki yabancı madde derişikliği kontrol edilir. Kazan ısıtıcı yüzeylerinde biriken kireç taşı kalınlığına bağlı olarak, kazanda tüketilen yakıt miktarı artacaktır. Örneğin; 2 mm kireç tabakasından dolayı kazanda tüketilen yakıt miktarındaki artış yaklaşık %14 olacaktır. Bu tür bir durumun oluşmaması için yapılacak olan yüzey blöfü gerektiği kadar kontrollü olarak yapılmalıdır. Gereğinden fazla blöf yapıldığı takdirde, kazana ilave edilen

228 su için fazla enerji harcanacak, ayrıca ilave suyun kimyasal katkı maddeleri de işletmeye ek maliyet getirecektir. Modem buhar kazanlarda istenilen TDS değeri 3000 ppm’dir. PPM, milyonda parça anlamını taşır ve 1 ppm 0.7 µS değerine eşittir. Bir kazanda yapılması gereken yüzey blöf miktarı hesaplanırken aşağıda belirtilen formülden yararlanılır. F Blöf miktarı = x S B − F Bu eşitlikte; F besi suyu TDS değeri (ppm), B istenen kazan suyu TDS değeri (ppm), S kazan kapasitesi (kg/h). Bu formülde değerler yerine konulduğunda, enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında buhar kazanlarına otomasyon iyileştirmesi yapılmadan önce işletmenin yaptığı yüzey blöfü miktarları: Nolu buhar kazanında: kg/h Nolu buhar kazanında: kg/h Buhar kazanlarına yapılan otomasyon uygulaması sonucunda, otomatik yüzey blöf sistemi sahip olduğu iletkenlik duyargası ile kazan suyunun iletkenliğini eşzamanlı olarak ölçerek kazanın gerektiği kadar blöf yapmasını otomatik olarak sağlamaktadır. Bu sistemin kontrol ünitesi ppm değerine ayarlanmış ve sistemin buhar kazanının TDS değerini modem kazanlar için tavsiye edilen bu seviyede sabit tutması sağlanmıştır. Bu uygulamanın ardından işletmenin yaptığı yüzey blöf miktarları: Nolu Buhar Kazanında: kg/h olarak gerçekleşmiştir. Enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında yapılan otomasyon yatırımı sonucunda işletmenin sağladığı tasarruf miktarları: Tasarruf edilen enerji miktarı : kCal/h Yakıt tasarrufu Su tasarrufu Kimyasal tasarrufu Toplam tasarrufun parasal değeri (7200 h/yıl çalışma için) Yatırımın amorti süresi : Nm3/h : kg/h : 120 g/h : TL/Yıl : 5 ay Flaş Buhar Geri Kazanım Sistemi İle Enerji Tasarrufu Uygulaması Ülkemizin en önemli döviz girdi kaynaklarından birini oluşturan ve her geçen gün daha da önem kazanan turizm sektöründe faaliyet gösteren bir otelde, enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında yapılan ön audit çalışmasının sonucunda, kazan dairesine geri döndürülen kondensin atmosfere açık bir tanka boşaldığı tespit edilmiştir. Yapılan detaylı audit çalışmasında işletmenin toplam buhar ihtiyacının kg/h olduğu ve kondens dönüş oranın % 87 olduğu ortaya çıkartılmıştır. Buhar kazanlarının 8 barg işletme basıncında çalıştığı bu işletmede, kondens dönüş sıcaklığının °C ve basıncının ise 4 barg olduğu ölçülmüştür. Detaylı audit çalışması kapsamında toplanan değerler ve yapılan hesaplamalar sonucunda, işletmeye flaş buhar geri kazanım sistemi kurulması kararlaştırılmıştır.

229 152 °C’de ve 4 barg basınçtaki kondensin sahip olduğu ısı enerjisinin 153,28 kcal/kg olduğu buhar tablolarından bulunmuştur. Flaş buhar basıncını 0,2 barg olarak seçtiğimiz işletmede elde edilen flaş buhar miktarı aşağıdaki gibi hesaplanmıştır: Kondens miktarı 4 bar basınçtaki suyun entalpisi 0.2 bar basınçtaki suyun entalpisi 0.2 bar basınçta buharlaşma gizli ısısı = 1914 kg/h = kCal/kg = kCal/kg = kCal/kg 4 bar basınçtaki kondens 0.2 bar basınçta serbest bırakıldığında açığa çıkan enerji miktarı kCal/kg – kCal/kg = kCal/kg Açığa çıkan bu enerji kondensin bir kısmını : 200 °C buharlaştırır. Buharlaşma oranı: [47.83 kCal/kg : kCal/kg] x 100 = % 8.91 Geri dönen kondensin % 8.91’i 0.2 bar basınçta buharlaşacağına göre elde edilen buhar miktarı: 1914 kg/h x = kg/h olacaktır. Atmosfere atmak yerine flaş buhar geri kazanım sistemi ile elde edilen 170,54 kg/h buhar ile otel odalarında kullanılmakta olan sıcak suyun ön ısıtması yapılmıştır. Enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında yapılan flaş buhar geri kazanım sistemi yatırımı sonucunda işletmenin sağladığı tasarruf miktarları: Tasarruf edilen enerji miktarı = kCal/h Yakıt tasarrufu Su tasarrufu Kimyasal tasarrufu Toplam parasal tasarruf Yatırımın geri ödeme süresi = Nm3/h = kg/h = 15 g/h = TL/yıl (5000 h/yıl çalışma için) = 4 ay Proses Fırınlarının Bacalarından Atılan Gazlardan Enerji Tasarrufu Uygulaması Türkiye'nin en büyük gıda üretim işletmelerinden birinde, enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında yapılan ön audit çalışması sonucunda, işletmenin pişirme fırınlarının bacasından atmosfere yüksek sıcaklıkta baca gazı atıldığı tespit edilmiştir. Doğalgaz yakan brülörlerle çalışan fırının baca gazlan ile dışanya atılan ısı enerjisinden faydalanılarak, işletmenin ihtiyacı olan sıcak su üretiminin gerçekleştirilmesi düşünülmüştür. Bu tür bir enerji tasarrufu sistem yatırımının hesaplamalarını ve tasarımını gerçekleştirmeden önce güncel bilgileri toplamak için detaylı audit çalışması yapılmıştır. Detaylı audit çalışması sonucunda baca gazı debileri ve sıcaklıkları ile işletmenin ne miktarda ve kaç derecede sıcak su ihtiyacı olduğu tespit edilmiştir. Yapılan hesaplamaların ardından elde edilen sonuçlar aşağıda belirtilmiştir. 1 Nolu Baca: Baca gazı debisi : 4155 Nm3/h Baca gazı sıcaklığı : 200 oC 2 Nolu Baca: 3 Nolu Baca: : 3462 Nm3/h 4 Nolu Baca:

230 Baca gazı O2 (Oksijen) miktarı
Baca gazı debisi : 3462 Nm3/h Baca gazı sıcaklığı : 200 oC 5 Nolu Baca: : 6871 Nm3/h 6 Nolu Baca: : 2074 Nm3/h 7 Nolu Baca: : Nm3/h İstenen sıcak su debisi : kg/h Su giriş sıcaklığı : 20 oC İstenen su çıkış sıcaklığı : 80 oC Bu firmadaki enerji tasarrufu çalışması için yapılan gerekli ölçüm ve hesaplamaların ardından, her bir bacaya ayrı ayrı baca gazı ekonomizeri uygulaması yapılmasına karar verilmiştir. Baca gazı ekonomizerlerinin su giriş çıkışları seri bağlı olarak tasarlanmış olup, saatte kg su, 20 °C’de ilk ekonomizere girecek ve 80 °C olarak son ekonomizerden çıkacaktır. Fırın bacalarından atılan baca gazı sıcaklıkları ise 200 °C'den, doğalgaz yakan sistemlerde kritik değer olan 120 °C’ye kadar düşürülerek atmosfere bırakılacaktır. Hem çevre duyarlılığı hem de enerji tasarrufu açısından bakıldığında işletmenin kazancı büyük olmaktadır. Enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında yapılan fırın bacalarına baca gazı ekonomizeri uygulaması neticesinde elde edilen sonuç aşağıdaki gibidir. Tasarruf edilen enerji miktarı : kCal/h Tasarruf edilen enerji oranı Tasarruf edilen enerji bedeli Yatırımın geri ödeme süresi : %4 : TL/yıl (6400 h/yıl çalışma için) : 9 ay Kazan Teşhis ve Tanı Sistemi ile Enerji Tasarrufu Uygulaması Uluslararası bir gıda firmasının üretim işletmesinde. enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında yapılan ön audit çalışmasının sonucunda, işletmenin buhar tüketiminin kazan verimini olumsuz etkileyecek şekilde olduğu tespit edilmiştir. Bu durumun net bir biçimde ortaya konulabilmesi için detaylı audit çalışması dışında enerji tasarrufu faaliyetleri kapsamında buhar kazanma kazan teşhis ve tanı sistemi uygulanmasına karar verilmiştir. Kazan teşhis ve tanı sistemi, kazanın verimini, kazanda oluşan kayıplan, buhar üretim ve yakıt tüketim değerleri ile yük modellemesini yapmaktadır. Sistem eşzamanlı olarak; Baca gazı O2 (Oksijen) miktarı Hava fazlalık katsayısı Baca gazı sıcaklığı Besi suyu sıcaklığı Kazan suyu iletkenliği (TDS) Yapılan yüzey blöf miktarı Buhar debisi Yakıt debisi

231 Buhar sıcaklığı değerlerini ölçmek ve ara yazılım programı ile göstermekle kalmayıp ayrıca; Kazan verimi (Direkt ve endirekt olarak) Buhar-yakıt oranı Baca duyulur ısı kaybı Baca gizli ısı kaybı (Entalpi kaybı) Yanma kaybı kazan yüzey kaybı (Çeper kaybı) Blöf kaybı hesaplamalarını yapmakta, bütün ölçtüğü ve hesapladığı değerleri grafiksel olarak göstermekte ve yine bütün bilgiyi ileride yorumlayabilmek için kaydetmektedir. Kazan teşhis ve tanı sisteminin buhar kazanma uygulanması neticesinde, işletmede buhar çeken ana 3 prosesin, aynı anda buhar çekmesine bağlı olarak, kazanların dur kalk çalışmasına (On -Off) yol açtığı görülmüştür. Buhar kazam baca gazı kaybını azaltmak ve enerji tasarrufu sağlamak için baca gazı ekonomizeri bile bulunan ve yakıt olarak doğalgaz kullanan işletmede kazan veriminin % aralığında değiştiği gözlemlenmiştir. Düşük kısmi yük çalışmasında on-off brülör kullanıldığında yıllık şalt sayıları çok yüksek olmaktadır. Her çalışma konumuna geçişte öncelikle saniye süren bir ön süpürme yapılır. Bu standartlar tarafından patlama riskine karşı alman bir önlemdir. Durma sırasında bir yakıt sızması söz konusu olduğunda, bu ön süpürme sırasında sızan yakıt ocaktan uzaklaştırılacaktır. Bu durum sıvı ve gaz yakıt yakan bütün brülörler için bu geçerlidir. Ön süpürme süresince dışarıdan alman soğuk hava kazanda ısıtılarak bacadan dışarı atılır. Ayrıca brülörün her kalkışında bir süre kararsız ve kötü yanma meydana gelir. Yakıt tam yanmadan dışarı atılır. Son olarak da durma periyodundaki ilave soğuma kayıpları yakıt tüketimini arttırır. Kazan teşhis ve tanı sisteminin sağladığı bilgiler sonucunda, üretim planı yeniden planlanarak, işletmede buhar çeken ana 3 prosesin peş peşe devreye girmeleri ile buhar kazanından sürekli buhar çekimi olması sağlanmış, dur-kalk çalışma minimize edilmiş ve kazan verimi % aralığına çıkartılmıştır. Enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında yapılan kazan teşhis ve tanı sistemi yatırımı sonucunda işletmenin sağladığı tasarruf miktarları: Buhar kazanı verim artışı Yakıt tasarrufu Toplam tasarrufu bedeli Yatırımın geri ödeme süresi : %13 : 66.9 Nm3/h : TL/yıl (6000 h/yıl çalışma için) : 5 ay Atık Boyalı Sudan Geri Kazanım Sistemi İle Enerji Tasarrufu Uygulaması Ülkemizdeki istihdamın % 30’unu barındıran tekstil sektöründe faaliyet gösteren bir firmanın, enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında yapılan ön audit çalışmasının sonucunda, firmanın boyahanesinden yüksek debide ve sıcaklıkta kirli suyun atıldığı gözlemlenmiştir. Boyahaneden atılan kirli su yerine temiz su alınmakta ve doğalgaz yakan buhar kazanından elde edilen buhar ile istenilen sıcaklığa ısıtılmaktadır. Enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında, atılan kirli suyun sahip olduğu ısı enerjisinden faydalanılarak boyahaneye alınan temiz suyun ön ısıtmasının yapılabileceği tespit edilmiştir. Böyle bir yatırım ile sadece enerji tasarrufu sağlanmayacak aynı zamanda sıcak atıkların doğaya atılması engellenerek ekolojik dengenin bozulması azaltılacaktır. Aynı zamanda atık su sıcaklığı aşağıya çekilerek işletmenin arıtma sisteminin daha verimli çalışmasına olanak verilecektir. Yapılacak yatırımın boyutu ve elde edilecek kazançlar ile

232 sistemin tasarımı için atık su ve temiz su ile ilgili bilgileri tespit edebilmek için yapılan detaylı audit çalışması sonucunda aşağıdaki bilgiler elde edilmiştir. Atık sıcak kirli su debisi Atık sıcak kirli su sıcaklığı Temiz (soğuk) su debisi Temiz (soğuk) su sıcaklığı : kg/h : 65 oC : 20 oC Bu noktadan hareketle sistem tasarımı yapılmıştır. Drenaja gönderilen atık sıcak kirli su, kanallar vasıtası ile atık su dengeleme havuzuna yönlendirmiştir. Atık su dengeleme havuzuna girmeden önce ön filtreden geçirilerek içerisinde bulunan parçacıkların tutulması sağlanmıştır. Atık su dengeleme havuzuna boşalan kirli sıcak su, pompalar yardımı ile serbest akışlı plakalı eşanjörlere yönlendirilmiştir. Pompaların basma hattına ise parça ve elyaf tutucu filtre yerleştirilmiştir. Bu filtrenin amacı ısı transferi sırasında atık suyun içerisinde olması muhtemel parça ve elyafların tutularak eşanjör ısı transfer yüzeyine yapışmasını ve ısı transferine engel olmasının önüne geçmektir. Eşanjörde sahip olduğu ısı enerjisini, temiz soğuk suya aktaran atık kirli su drenaja verilerek arıtmaya yönlendirilmiştir. Isınan temiz su ise, temiz su depolama tankına alınarak buradan da hidrofor grubu ile proseslere gönderilmiştir. Enerji tasarrufu çalışmaları sonucunda işletmenin sağladığı tasarruf miktarı aşağıda belirtilmiştir. Temiz (soğuk) su debisi Temiz (soğuk) su giriş sıcaklığı Temiz (sıcak) su çıkış sıcaklığı Tasarruf edilen enerji miktarı Tasarruf edilen enerji bedeli Yatırımın geri ödeme süresi : kg/h : 20 oC : 58 oC : kCal/h : TL/yıl (7200 h/yıl çalışma için) : 8 ay Yatırım bedeline sadece atık kirli sudan geri kazanım sistemi değil ayrıca kirli su dengeleme havuzu ve temiz su depolama havuzu da dahildir. Baca Gazı Analizi İle Enerji Tasarrufu Uygulaması Ambalaj sektöründe faaliyet göstermekte olan bir endüstriyel işletme buhar kazanında yakıt olarak Fuel-oil No:6 kullanılmaktadır. İşletmede kullanılan buhar kazanlarının teknik özellikleri aşağıdaki gibidir. Isıl kapasite Buhar üretim kapasitesi Buhar işletme basıncı Buhar kazanı çalışma oranı İşletmenin tükettiği buhar miktarı : kCal/h : 6400 kg/h : 10 bar : %63 : 4000 kg/h İdeal durumda, yanma olayı oksijen ve yakıt elemanlarının teoride istenen tam oranlarda karıştırılması ile meydana gelir. Ancak, yanma olayında her zaman teorik ihtiyaçtan daha fazla hava verilir. Birim miktarda yakıtı yakmak için verilen gerçek hava debisinin, teorik hava debisine oranına Hava Fazlalık Katsayısı (k) denir. Optimum yanma, hava fazlalık katsayısının l’e yakın değerde olmasıdır. Fazla hava, alevin yanma sıcaklığını, dolayısıyla ocak sıcaklığını düşürür. Bu da kazanın kapasitesini düşürür. Kazan da aynı kapasitenin sağlanabilmesi için daha fazla yakıt harcanır. Az hava ile yanmada yetersiz oksijen (02)sebebi ile karbon (C) moleküllerinin karbondioksit (C02) yerine karbonmonoksit (CO) oluşur. Karbon partikülleri is ve

233 kuruma dönüşerek ısı transferini azaltır
kuruma dönüşerek ısı transferini azaltır. Duman borularının aşırı islenmesi ve kurumla dolması, karşı basıncı arttırıp, alevin oluşmasını engeller ve kazan verimini düşürür. Yapılan araştırmalarda +20°C dış hava sıcaklığındaki brülör ayarı yapıldığında ve bu kazan aynı brülör ayarıyla sıfırın altında 20°C dış sıcaklık değerinden çalıştığında, daha fazla çekilen hava dolayısıyla hava fazlalık katsayısı 1.1 değerinden 1.2 değerine yükselmekte; baca gazı sıcaklığı da 222°C değerinde 230°C değerine yükselmektedir. Bu durumda ısıl verim % 85.1 değerinden % 83.9 değerine düşmektedir. Görüldüğü gibi dış sıcaklık değişimi kazan veriminde % 1 mertebesinde bir değişime neden olabilmektedir. Tam tersi bir durumda, aynı brülör ayarının soğuk havada yapılması ve dış sıcaklığın artması halinde, hava miktarı azalacak ve hava fazlalık katsayısı düşecektir. Bu durumda yanma kötüleşecek, kurum oluşacak ve yakıtın bir kısmı yanmadan dışarı atılacaktır. Çevre açısından ortaya çıkan olumsuz durum yanında, yanma veriminde düşme meydana gelecektir. Kayıplar bu halde % 1 mertebesinin çok üzerinde olmaktadır. Teorik olarak hesap yapıldığında ele alınan bu örnekte kayıpların % 9 mertebesine kadar çıkabileceği görülmüştür. Ambalaj üretimi gerçekleştiren ve örnek olarak verilen bu işletmede yapılan detaylı audit çalışması sonucunda, tedarik edilen fuel oil no:6 yakıtının her bir ikmalinde farklı kimyasal değerlere sahip olduğu ölçülmüştür. Dolayısı ile, optimum yanmayı sağlamak için yapılan brülör ayarları, yeni yakıt ikmali sırasında, farklı özelliklere sahip yakıt gelmesiyle değişim göstermiştir. Bu noktadan hareketle, işletmenin 6 ayda bir yaptırdığı brülör yanma ayarlarının sürekli olmasının gerekliliği ortaya konulmuştur. Verimli yanma denetiminde bu günkü teknoloji ile en iyi yöntem baca gazlarında oksijen (02) ölçümüdür. Hava fazla verildiğinde oksijen (02) miktarı artar. Bu sebeple ileri teknoloji yakma sistemlerinde oksijen (02) kontrollü yanma sistemleri uygulanmaktadır. Bacaya yerleştirilecek bir duyarga ile yanma ürünlerindeki oksijen (02) yüzdesi sürekli izlenir. Emisyondaki oksijen (02) değerine göre hava damperi ayarlanır ve yanma havasındaki oksijen (02) miktarı kontrol altına alınmış olur. Bu sistem ile hava fazlalık katsayısı sürekli minimum değerde sabit tutularak, maksimum performans elde edilir. Ancak işletmedeki kazanda kullanılan brülör bu tür bir sistemi desteklemediğinden daha basit bir çözüm olan taşınabilir baca gazı analiz cihazı yatırımı yapılmış, ve her gün baca gazı değerleri ölçülerek optimum yanma oluşması için gerekli brülör yanma ayarlarının yapılması sağlanmıştır. Enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında yapılan taşınabilir baca gazı analiz cihazı yatırımı sonucunda işletmenin sağladığı tasarruf miktarları: Buhar kazanı verim artışı Yakıt tasarrufu Toplam tasarrufun parasal değeri Yatırımın geri ödeme süresi : %7 : 20.3 kg/h : TL/yıl (6000 h/yıl çalışma için) : 1 ay Buhar Dağıtım Hatlarının Yalıtımı İle Enerji Tasarrufu Uygulaması Enerji tasarrufu çalışmalarına başlamak isteyen fakat nereden başlaması gerektiğini bilemeyen bir tekstil firmasında yapılan ön audit çalışması sonucunda, buhar hatlarının ve bu hatlarda kullanılan vanaların izolesiz olduğu gözlemlenmiştir. Bu durumun ve gözlemlenen diğer tasarruf noktalarının ne boyutta enerji kaybına yol açtığının tespiti için yapılan detaylı audit çalışmasının ardından, yatırım maliyeti açısından ucuz ancak enerji tasarrufu açısından etkin bir çözüm olan izolasyon kullanımı ile enerji tasarrufu çalışmalarına başlanmasına karar verilmiştir. Yapılan

234 ölçüm ve gözlemlerin ardından, işletmede izolasyonsuz boru uzunluğunun 224 m olduğu ve bu hatlar boyunca 44 tane armatürün izolesiz olduğu tespit edilmiştir. Hatlarla ilgili detaylı bilgi şu şekilde ortaya konmuştur. 1 Nolu Buhar Hattı: Buhar basıncı : 6 bar Buhar sıcaklığı : 165 oC Boru hattı çapı : DN50 Boru hattı uzunluğu : 118 m Hattaki armatür sayısı 2 Nolu Buhar Hattı: : 8 : DN32 : 60 m 3 Nolu Buhar Hattı: : 8 bar : DN25 : 28 m : 16 4 Nolu Buhar Hattı: : 18 m : 12 Ortam sıcaklığının 20 °C ve ortamdaki hava akış hızının 2 m/s olarak yapılan hesaplamalar neticesinde, boru hatlarının kaya yünü ile izolasyonuna ve armatürlerin ise özel üretilen ceketler ile izolasyonuna karar verilmiştir. Hatlara uygulanan kaya yünü izolasyonun üstü alüminyum sac ile kaplanarak izolasyon malzemesi sudan korunurken ayrcıa kısmen darbelere karşı da dayanıklılığı artırılmıştır. Enerji tasarrufu çalışmaları kapsamında yapılan izolasyon yatınım sonucunda işletmenin sağlamış olduğu tasarruf değerleri şu şekildedir. Tasarruf edilen enerji miktarı : kCal/h Tasarruf edilen enerji bedeli : TL/yıl (7200 h/yıl çalışma için) Yatırımın geri ödeme süresi : 6 ay Örnek olarak verilen tekstil işletmesinde doğalgaz yakan buhar kazanından elde edilen buharın maliyeti 39 TL/ton buhardır. Binalarda Enerji Analizi Giriş Diğer ülkelerde olduğu gibi, yapı, sanayi ve ulaştırma, başlıca nihai enerji tüketim sektörleridir. Ülkemizde ise, nihai enerji tüketiminin % 92’si bu sektörlerde tüketilmektedir. Enerji

235 tüketimimizin sektörel dağılımı incelendiği zaman, bu üç sektörün enerji tüketim artışının yıllara göre değişik hızlar gösterdiği ortaya çıkar. Bu çerçevede, 1980 ile 1986 yılları arasında, sanayi ve ulaşım sektörlerinde enerji tüketimi yaklaşık olarak aynı hızla (% 5.2) artarken, yapı sektöründe ortalama yıllık artış % 2 olmuştur. Bunun yanı sıra, elektrik tüketimi bakımından ele alındığı zaman, sanmayi sektörü tekrar ağırlıklı sektör olmakla birlikte, konut ve hizmetler sektöründe daha fazla artış eğilimi ortaya çıkmıştır. Günümüzde, yeni binaları enerji verimliliği bakımından tasarlamanın, gider açısından etkin olduğu bilinir. Çünkü; işletme ve bakım giderlerinden elde edilen tasarruflar, birçok durumda yatırımın geri ödeme süresinin mantıklı bir düzeyde olmasını sağlayacaktır. Son zamanlarda, binaları emniyetli ve konforlu işletmek için gerekli olan enerji kullanımında önemli düşüşlere neden olan birçok teknolojik ilerlemeler gerçekleştirilmiştir. Bu gelişmelerin önemli bir yararı da, daha az enerji üretimine yol açması sonucu, hava kirliliğindeki azalmadır. Yüzlerce bina tipi vardır ve binalar; kullanım, yapım türü, boyut veya ısıl karakteristiklere göre, çok çeşitli şekillerde sınıflandırılabilir. Basitleştirme amaçları nedeniyle, genellikle, konut ve konut dışı binalar olarak iki grupta ele alınabilir. Konut grubuna, tek ailelik evler, apartmanlar ve hoteller girer. Ofis binaları, mağazalar, hastahaneler, restorantlar ve çamaşırhaneler ise, konut dışı grubuna girer. Performans göstergeleri, bir yapıda kullanılan enerjinin derecesini, başka bir deyişle; enerjinin ne denli verimli kullanıldığını göstermek için kullanılır. Bu çerçevede; öncelikle her yapı türü için standard kıyaslama değerleri belirlenir. Bu standard kıyaslama değerleriyle yapılan karşılaştırmalar sonucunda, yapı için olası potansiyel gelişmeler/iyileştirmeler ortaya çıkarılabilir (Hepbaşlı, 2000). Binalarda Enerji Yönetim Programı Binalarda enerji yönetimi dendiği zaman, başka bir deyişle etkin bir enerji yönetimiyle, konfor, servis ve verimlilik standardları sağlanırken veya geliştirilirken, enerji kullanımının ve enerji giderlerinin mümkün olduğunca düşük tutulması akla gelmelidir. Bu da, ancak enerji verimliliğinden sorumlu olan bir kişinin (enerji yöneticisinin) varlılığı ile mümkün olabilir. Bunun yanı sıra, üst yönetimin kesin kararı, desteği kaçınılmazdır. Bu bağlamda, binalarda enerji yönetim sisteminin kurulması için çok farklı akış şemaları söz konusudur. Ancak, Şekil 13.2’de gösterildiği gibi, uygulamada beş aşama genel bir yöntem olarak karşımıza çıkar. Şekil Enerji yönetim programı akış şeması

236 Geçmişe Yönelik Enerji Kullanımını Gözden Geçirin.
Geçmiş yıllara yönelik olarak, yakıt, elektrik, su ve benzerlerine ait tüketim değerleri kaydedilir. Daha sonra, bu tüketimler, yıllık değişimlerin ve eğilimlerin değerlendirilmesi amacıyla, aylık bazda grafiksel olarak çizilir. Birkaç yıla ait değerlerin (örneğin; geçen yıl, bu yıl ve planlanan gelecek yıl) forma konulmasıyla, geçmiş eğilimler gözden geçirilebilir ve gelecekteki enerji tüketimleri hedefler ile kıyaslanabilir. Seçenek olarak, belirlenen üretim ile ilgili birkaç enerji şekilleri veya enerji tüketimleri (bir restaurant için servis yapılan yemekler; bir çamaşırhane için kg olarak yıkanan çamaşırlar) kıyaslanabilir. Enerji Auditleri Yapın Enerji auditinin yapılmasına girişmeden önce, bu sözcüğün farklı isimler ile kullanıldığını hatırlatmakta büyük yarar vardır. Bunlar; enerji incelemesi, enerji taraması, enerji değerlendirmesi, enerji analizi, enerji tasarruf etüdüdür. Tablo 13.1 ve 13.2’de bir binada enerji auditinin yapılmasında kullanılan veri formları gösterilmektedir. Tablo 13.1’ de verilen “Bina Enerji İnceleme Formu”, binada enerjinin nasıl kullanıldığını brüt olarak göstermede yardımcı olur. Bu form, tek ailenin oturduğu konutlarda kullanılmaz. Bununla beraber, apartmanlarda kullanılabilir. Aslında, ticari binalar için de tasarlanabilir. Binada bulunan her bir ekipmanla kullanılan enerji ile ilgili bilgiyi toplamak için Tablo 13.2’ de gösterilen formdan yararlanılabilir. Bunlar toplandıktan sonra, audit sonuçları geçmişe yönelik enerji kayıtları ile kıyaslanır. Enerji auditi sonuçları, geniş kapsamlı bir analiz çalışması olup, her bir ekipmanla kullanılan ana enerjinin belirlenmesini mümkün kılar. Enerji auditlerinin yapılmasının diğer bir yolu da bilgisayar kullanmaktır. Böylece, veriyi kaydetmek ve hesapları yapmak için ticari olarak mevcut bir veri tabanından yararlanılır. Şayet iş yükü fazla ise, veri tabanı; sık sık kullanılan elektrik yüklerini, enerji fiyatlarını (su, yakıt, elektrik) ve prosesi otomatik hale getirmek için diğer önemli bilgileri kapsayabilir. Bunun yanı sıra, mobil bilgisayarları olan mühendislik araçları, hızlı bir şekilde tarama yapılmasında ve büyük ticari ünitelerden enerji verisini toplanmasında yardımcı olabilir. Enerji auditi yapmanın başka bir yolu da, boyut, tip, iklim bölgesi ve diğer belirleyici parametrelere dayalı olarak tipik binada oturanlar için enerji kullanımlarını bulmaya yarayan ticari olarak mevcut bilgisayar programlarını kullanmaktır. Bu programlar, aslında gerçek bir tarama kadar hassas değildir. Ama, binaların seçilmesinde ana ön kriter olarak işe yararlar. Enerji auditinin yapılmasında karşılaşılan sorunlardan biri, her bir ekipmanda kullanılan enerjinin belirlenmesidir. Birçok durumda, örneğin elektrik tüketimleri ile ilgili olarak, yayınlanmış veri vardır. Bazı durumlarda ise, mühendislik tahminleri yapılmalı, imalatçılara danışılmalı veya enerji ölçümünü hassas olarak yapmak için gerekli ölçme düzenekleri kurulmalıdır.

237 Tablo 13.1. Binalar için enerji inceleme formu
Tablo Enerji auditi veri formu

238 3) Enerji Yönetim Olanaklarını Belirleyin
Tesiste enerji kaynaklarının ne denli verimli kullanıldığını belirlemek için bir hesaplama yapılmalıdır. Ancak, bunu birçok durumda yapmak güçtür. Bununla beraber, benzer iklimlere sahip binaların kıyaslanması ile genel bir fikir edinilebilir. Daha sonra, en fazla enerjinin kullanıldığı alanlar veya ekipman incelenmelidir. Her bir eleman gözden geçirilmeli ve aşağıdakiler sorulmalıdır: Bu gerçekten gerekli midir? Aynı ekipman daha fazla verimli olarak nasıl kullanılabilir? Aynı amaca daha az enerji kullanılarak nasıl ulaşılabilir? Daha az enerji kullanmak için ekipman iyileştirilebilir mi? Yeni, daha fazla verimli ekipman gider açısından etkin olabilir mi? Enerji Tasarrufu Sağlamak İçin Değişimleri Yapın Enerji tasarrufu sağlamak amacı ile belirli faaliyetler belirlendiği zaman, ekonomik yararları ortaya koymak ve faaliyetin giderini doğrulamak için bir ekonomik analiz yapmak gerekecektir. Daha sonra, bina sahibinin (veya binada oturanın) ekonomik kriterini sağlayacak olası değişimler ele alınacaktır. Ekonomik kriterde, minimum bir geri ödeme yüzdesi (örneğin; % 25), minimum bir geri ödeme süresi (örneğin; 2 yıl) veya minimum bir kar-gider oranı (örneğin; 2) göz önüne alınabilir. Enerji Yönetim Programını İzleyin, Hedefleri Koyun, Gelişmeyi Gözden Geçirin Bu, enerji yönetim programının son aşamasıdır ve belki de en önemlisidir. İşletme personelinin işletmenin eski şekline dönmesi, cihazların kalibrasyolarının bozuk olması, gerekli bakımın ihmal edilmesi ve diğerleri gibi nedenlerden ötürü tasarrufların kademe kademe ortadan kalkmaması için programın sürekli olarak izlenmesi gereklidir. Aynı zamanda, programların başarısını ve performansını gösteren gerçekçi hedefler de konulmalıdır.

239 Tablo 13.3. Ev sahibi veya apartman yöneticisi için enerji yönetim planı

240 Tablo 13.4. Ticari bina işleticisi için enerji yönetim planı

241 13.5. Kereste Kurutma Tesisinde Enerji Analizi
Enerji analizi termodinamiğin birinci kanununu, ekserji analizi ise termodinamiğin ikinci kanununu kullanarak enerjinin maksimum kullanılabilirliğini ifade eden bir analiz yöntemidir. Enerji analizi, ısı ve iş arasındaki farkı önemsemeden tüketilen enerji miktarını hesaplayan bir analiz olup, mühendislik sistemlerinin tasarımı ve analizlerine yeterli cevabı vermez. Bunun için, ikinci yasa olarak bilinen ekserji analizi ile termodinamikte önemli bir yeri olan tersinmezliklerden kaynaklanan ekserji kayıpları hesaplanabilmektedir. Bu nedenle, ekserji analizine dayalı sistem değerlendirmeleri daha uygun bir yaklaşım olmaktadır. Enerji ve ekserji analizinden elde edilen sonuçlara göre, tersinmezliklere bağlı olarak meydana gelen kayıplar tespit edilerek sistemde yapılması gereken iyileştirmeler belirlenebilmektedir. Enerji analizi, termodinamiğin birinci kanunu, yani enerjinin korunumu ile ifade edilir. Bu özelliği ile ısıl denge denklemi geçerlidir. Buna göre, enerji analizinde giren enerji ile çıkan enerjiler toplamı birbirine eşitlenir. Qg = Qç Örnekleme kereste kurutma sistemi üzerinde değerlendirilmiştir. Kereste kurutma sisteminde buhar kazanında üretilen su buharı kereste kurutma fırınına taşınarak fırın havasının ısıtılması sağlanır. Buhar kazanında üretilerek kurutma fırınına taşınan su buharı aynı anda iki şekilde kullanılır. Isıtma amacıyla kullanılan su buharı; buhar devresi kapalı olup, ısıtma sonunda yoğuşan buhar tekrar buhar kazanına geri döner. Buharlama amacıyla kullanılan su buharı; buhar devresi açık olup, düşük basınçlı su buharı kurutma fırınına sevk edilir. Şekil 13.3’de buhar kazanında buhar üretimi ve kurutma fırınında kullanımına ilişkin sistem şeması gösterilmiştir. Şekil Kereste kurutmada buhar üretimi ve kullanımı sistem şeması Sistemin işleyiş süreci şu şekildedir:

242 Sistemde yakma ünitesine yakma hava fazlalık katsayısına uygun miktarda hava verilir.
Sistemde talep edilen güce uygun miktarda yakma hücresine yakıt gönderilir. Buhar kazanına besleme suyu gönderilir. Sistemden ısıl kapasitesine ve kayıplara bağlı olarak belirli miktarda buhar çıkar. Yanma sonucu oluşan baca gazları (duman) bacadan dışarı atılır. Buhar kazanında üretilen buhar kurutma fırınına giderken akış borusunda ısı kayıpları oluşur. Kurutma fırınında kurutma sonucu içeride oluşan nemli buhar belirli miktarda dışarı atılır. Kurutma fırınında ısının belirli bir miktarı fırından dışarı çıkar. Kurutma fırını duvarlarında depolanan ısı Enerji analizi ile ilgili veriler sistemde yapılan ölçümlerden elde edilir. Bu amaçla hesaplamalara esas veriler uygun ölçüm cihazları kullanılarak ölçülür. Örneğin; Yakma havası; debisi, sıcaklığı, basıncı Yakıt; debisi, ısıl değeri Besleme suyu; debisi, sıcaklığı, basıncı Baca gazı; debisi, sıcaklığı, basıncı Su buharı; debisi, sıcaklığı veya basıncı Buhar borularının ısı yalıtım değerleri Fırından çıkan nemli havanın çıkış sıcaklığı, debisi Fırın duvarlarının ısı yalıtım değerleri Sisteme (buhar kazanı) giren ısılar: Yakıt ısısı: Qy = B Hu Burada; B yakıt miktarı (kg/s), Hu yakıt alt ısıl değeri (kj/kg) Hava ısısı: Qh = mh hh Burada; mh hava kütlesel debisi (kg/s), hh hava entalpisi (kJ/kg) Besleme suyu ısısı: Qs = ms hs Burada; ms besleme suyu kütlesel debisi (kg/s), hs besleme suyu entalpisi (kj/kg) Sistemden (buhar kazanı) çıkan ısılar: Baca gazı ısısı: Qbg = mbg (hbg,g − hbg,ç) Burada; mbg baca gazı kütlesel debisi, hbg,g baca gazının giriş sıcaklığındaki entalpisi, hbg,ç baca gazının çıkış sıcaklığındaki entalpisi Su buharı ısısı (buhar kazanından çıkan): Qb = B (hb,1 − hs,1)

243 Burada; B buhar kütlesel debisi (kg/s), hb,1 buhar kazanından çıkan buharın entalpisi (kJ/kg),
hs,1 suyun buhar kazanına giriş entalpisi (kJ/kg) Kurutma fırınında ısıl değişimler: Boru tesisatında ısı kaybı: Qbt = Kbt Abt (Ti − To) Burada; Kbt boru ısı transfer katsayısı (W/m2K), Abt boru toplam yüzey alanı (m2), Ti boru içinde buhar sıcaklığı (oC), To dış ortam sıcaklığı (oC) Nemli hava ısısı: Qnh = mnh (hnh) Burada; mnh kurutma fırınında çıkan nemli havanın kütlesel debisi (kg/s), hnh kurutma fırınında dışarı atılan nemli havanın entalpisi (kj/kg) Kurutma fırını duvarlarında ısı kaybı: Qfd = Kfd Afd (Tf − To) Fırın tasarım malzemelerine bağlı olarak fırın duvarlarında ısı depolanıyor olabilir. Bu durumda; Fırın duvarlarında depolanan ısı: Qd = md Cd (Tfm − To) t Burada; md ısıtılan ağırlığı (kg), Cd ısıtılan duvar malzemesinin özgül ısısı (kJ/kgoC), t ısıtma süresi (saat, saniye), Tfm ortalama sıcaklık (oC) olup, aşağıdaki gibi hesaplanır. = Tf + To T fm 2 Kurutma fırınına giden buharın enerjisinin kayıplar dışındaki kısmı kerestenin kurutulmasında (Qk) kullanılır. Fırın için enerji denge denklemi: Qy + Qs + Qh = Qb + Qbg Buradan çıkan buhar kurutma fırınına gönderilir. Kurutma fırını için enerji denge denklemi: Qb = Qbt + Qnh + Qfd + Qk Not: Bu işlemlerde su, su buharı, baca gazı, nemli hava için ilgili özellikler (entalpi, özgül ısı gibi) sıcaklık ve basınç değerlerine göre ilgili tablolardan okunur.

244 KAYNAKLAR Acuner, E. Erkin, E., Onaygil, S Bina Sektöründe Enerji Verimliliği ile ilgili Yasal Düzenlemeler: Binalarımızı neler bekliyor?”, EVK2009 Enerji Verimliliği ve Kalitesi Sempozyumu, Mayıs 2009, Kocaeli. Akpınar, S., Yazıcı R Ölçme Tekniği, Karadeniz Teknik Üniversitesi Genel Yayın No: 157, Trabzon. ASHRAE TC Instruments and Measurements (1998), ASHRAE Temel El Kitabı (Fundamentals) Bölüm: 13 Ölçme Tekniği, TTMD Teknik Yayınları No:2. Bach, H. ve Schlapmann, D., Isıtma Sistemlerinde Enerji Tasarrufu İçin Atık Isı Kullanılması, Çev.: Sunaç, B., Tesisat Mühendisliği Dergisi, Bayram, M. Binalarda Enerji Verimliliği Ön Etüdü, Binalarda Enerji Verimliliği Şubesi, Ankara. Bilgin, A Kazanlarda Baca Gazı Analizlerinin Değerlendirilmesi, İç Soğutma Kayıplarının İrdelenmesi, Binalarda Enerji Yöneticisi Eğitimi Cilt: II, Isıtma Sistemleri, EİEİ. BP p.i.c Statistical Review of World Energy 2011, BP p.i.c., London, UK. Çakmanus, İ., Enerji Verimli Bina Tasarım Yaklaşımı, Tesisat Mühendisliği Dergisi, 84, Çalıkoğlu, E Enerji Yönetimi ve Enerji Verimliliği Kanunu, VIII. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi Bildiriler Kitabı, Ekim 2007, , İstanbul. Çelik, S Ölçme ve Kontrol, MEB Yayınları Öğretmen Kitapları Dizisi: 161. Çengel Y. A., Boles M.A., Thermodynamics: An Engineering Approach, 6th Edition, McGraw-Hill, New York. Çengel, A. Y. ve Boles, M. Çev.: Pınarbaşı vd., Mühendislik Yaklaşımıyla Termodinamik, Beşinci Baskı, Güven Kitabevi, İzmir. Dağsöz, A. K Teknikte Sıcaklık Ölçülmesi, İstanbul Teknik Üniversite Matbaası. Dağsöz, A. K Sıcak Sulu Kalorifer Tesisatı, DemirDöküm Teknik Yayınları 6. Dağsöz, A.K Sanayide Enerji Tasarrufu, Alp Teknik Kitaplar, İstanbul. Dünya Bankası, Türkiye’de Enerji Tasarrufu Potansiyelini Kullanmak, Dünya Bankası Sürdürülebilir Kalkınma Bölümü Avrupa ve Orta Asya Bölgesi. EİEİ, Ölçme Aletleri ve Ölçüm Teknikleri, EİEİ Sanayide Enerji Tasarrufu Serisi 8. Ertürk, F., Akkoyunlu, A. ve Varınca, K.B Enerji Tüketimi ve Çevresel Etkileri, TASAM Yayınları, Stratejik Rapor No: 14, İstanbul. ETKB, Dünya ve Ülkemiz Enerji Doğal Kaynaklar Görünümü, Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı, Strateji Geliştirme Başkanlığı, Ankara. ETKB, Nükleer Güç Santralleri ve Türkiye, Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı, Nükleer Enerji Proje Uygulama Daire Başkanlığı No: 2, FEBEL, Enerji Terminolojisi, Febel Ltd. Şti., İstanbul.

245 Genceli, O. F Ölçme Tekniği (Boyut, Basınç, Akış ve Sıcaklık Ölçmeleri), Birsen Yayınevi. Güngör, A. ve Özbalta, N Bazı Isı Değiştiricilerle Geri Kazanım Sistemleri, Tesisat Mühendisliği Dergisi, Hepbaşlı, A Binalarda Enerji Verimliliği Nasıl Sağlanabilir?, TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası Bilgi Belge Merkezi Yayınlanmış Makaleler Kataloğu Kayıt No: 225. İsa, K., ve Onat, A İklimlendirme ve Soğutma Sistemlerinde Enerji Verimliliği, Doğa Yayıncılık, Ltd. Şti., İstanbul. Kanoğlu, M Enerji Verimliliği Örnek Projeleri, Gaziantep Üniversitesi makine Mühendisliği Bölümü, Gaziantep, Karakoç, H., Tanışlı, M. ve Ergün, Y. (Editör) Enerji Analizi ve Yönetimi, Anadolu Üniversitesi Yayınları No: 2486, Eskişehir. Karakoç, T. H Enerji Ekonomisi, DemirDöküm Teknik Yayınları. Karakoç, T. H. ve Turgut E. T., Gaz Türbinli Motor Sistemleri, Anadolu Üniversitesi Yayınları, Eskişehir. Karakoç, T. H., Enerji Ekonomisi, DemirDöküm Teknik Yayınları No 2, Demir Döküm Teknik Yayınları, İstanbul. Karakoç, T. H., Doğalgaz Tüketici El Kitabı (4. Baskı), Demir Döküm Teknik Yayınları No: 4, İstanbul. Karakoç, T. H., Kalorifer Tesisatı Hesabı, Teknik Yayın No: 9, Demir Döküm Teknik Yayınları, İstanbul. Karakoç, T. H., Doğal Gaz Tesisatı (2. Baskı), Teknik Yayın No: 10, Demir Döküm Teknik Yayınları, İstanbul. Karakoç, T. H., Gaz Türbinli Motorların Yakıt Sistemleri (Gözden Geçirilmiş 2. Baskı), Anadolu Üniversitesi Yayın No: 984, Sivil Havacılık Yüksekokulu Yayın No: 6, Anadolu Üniversitesi Yayınları, Eskişehir. Karakoç, T. H., Gökşin, A. H NT: Nemlendirme Tekniği, HAVAK Teknik Yayınları. Kavak, K.,2005. Dünyada ve Türkiye’de Enerji Verimliliği ve Türk Sanayinde Enerji Verimliliğinin İncelenmesi, DPT İktisadi Sektörler ve Koordinasyon Genel Müdürlüğü, Uzmanlık Tezi, DPT Yayın No: 2689, Ankara. Kaya, D. ve Güngör, C., Sanayide Enerji Tasarrufu Potansiyeli –II, Mühendis ve Makine Dergisi, Sayı: 515. Kedici, Ö., Enerji Yönetimi, Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü Enerji Kaynakları Etüt Dairesi Başkanlığı, Ankara. Kedici, Ö., Enerji Yönetimi, Elektrik İşleri Etüd İdaresi Genel Müdürlüğü Enerji Kaynakları Etüd Dairesi Başkanlığı, Ankara. Koç, E. ve Şenel, M.C Dünyada ve Türkiye’de Enerji Durumu – Genel Değerlendirme, Mühendis ve Makina, 54, 639, Kuvel, A., Baca Gazlarından Atık Isı Geri Kazanımının Deneysel Olarak İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi.

246 Milutiene, E. , Marsalka, A. , Staniskis, J. K. et Augliene, V. 2010
Milutiene, E., Marsalka, A., Staniskis, J. K. et Augliene, V Investigation of energy saving possibilities in buildings, Environmental Research, Engineering and Management, 51, 1 : 40 – 46. MMO, Dünyada ve Türkiye’de Enerji Verimliliği, 3. baskı, Makine Mühendisleri Odası No: MMO/589, Ankara. Moeller, A. and Rolf, A., Methodische Ansaetze zur Erstellung von Stoffstromanalysen, In Stoffstromanalysen in Oekobilanzen und Oeko-Audits, edited by M.Schmidt and A.Schorb. Berlin: Springer-Verlag. Norton, B. W Humidification Handbook, DriSteem. Özata, E., Türkiye’de Enerji Tüketimi ve Ekonomik Büyüme Arasındaki İlişkilerin Ekonometrik İncelemesi, Dumlupınar Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 26, 14s Öztürk, H. H., Tarımda enerji kullanımı ve yenilenebilir enerji kaynakları, Türk Tarım Dergisi, Pamir. N., Dünyada ve Türkiye’de enerji, Türkiye’nin Enerji Kaynakları ve Enerji Politikaları, Metalurji Dergisi, 134, 40s. Roth, R Revive Energy Audits with Today’s Cost Management, Journal of Corporate Accounting & Finance, 17(3) 3–11. Schimidt, M. 2008a. The Sankey Diagram in Energy and Material Flow Management, Part I: History, Journal of Industrial Ecology, 12, 1, Schimidt, M. 2008b. The Sankey Diagram in Energy and Material Flow Management, Part II: Methodology and Current Applications, 12, 2, Söğüt, Z Çimento Fabrikasında Enerji Taraması ve Üretim Hattı Isı Proseslerinde Enerji ve Ekserji Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir. Örs, Y. ve Üçüncü, K., ° Kuzey Paralelinde Güneş Enerjisi İle Kereste Kurutma Olanakları Üzerina Araştırmalar, Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 16, 2, Söğüt, Z Binalarda Enerji Taraması ve Örnek Uygulama, Savunma Bilimleri Dergisi, 8(1) Söğüt, Z. ve Oktay, Z Sanayi Sektöründe Enerji Taramasının Etkisi ve Örnek Uygulama, Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10, Söğüt, Z., Güremen, İ. C. ve Kabalar, H Bir Yerleşkede Enerji Yönetimi ve Enerji Tasarruf Potansiyelinin İncelenmesi, Isıtma, Soğutma, Havalandırma, Klima, Yangın ve Sıhhi Tesisat Dergisi, Sayı 85, ss TMMOB/MMO, Otomatik Kontrol Tesisatı, MMO No: United Nations, Department of Social and Economic Affairs World Population Prospects: 2010 Revision, Population Division. United Nations, World population prospects: 2010 revision, population division, Department of Social and Economic Affairs, New York. Üçüncü K. ve Ayhan T., Güneş Enerjili Kereste Kurutma ve Çevre Kirliliğinin Önlenmesine Katkıları, III. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu, İstanbul, Türkiye, Kasım 2000, 113- 120.

247 Üçüncü, K. ve Ayhan, T., Türkiye’nin Güneş Enerjisi Potansiyelinin Kereste Kurutma Bakımından Değerlendirilmesi, II. Çevre ve Enerji Kongresi, Kasım 2001, Ünlü, O, Sanayide Enerji Tasarrufu Çalışmalarının Önemi ve Buhar Sistemleri ile İlgili Uygulama Örnekleri, IX. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 6-9 Mayıs 2009, Tepekule Sergi ve Kongre Merkezi, İzmir, Ünlü, O Sanayide Enerji Tasarrufu Çalışmalarının Önemi ve Uygulama Örnekleri, Türk Tesisat Mühendisliği Dergisi, 66, Varol, Y. ve Türkbay, İ., Karşıt Akışlı Rejeneratör Etkinliğinin Sonlu Farklar Yöntemiyle Çözümü, Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları, Yılmaz, Z., Akıllı Binalar ve Yenilenebilir Enerji, Tesisat Mühendisliği Dergisi, 91, 7-15.