Tüm dünya hala enerji üretiminde çoğunlukla fosil yakıtları aktif bir şekilde kullanıyor. Doğal gaz da bu kaynaklar arasında en çok kullanılanlardan birisidir. Doğal gaz enerji santrallerinden hem elektrik hem de ısı üretildiği için günümüzde kullanımı her geçen gün artıyor. Bu içeriğimizde de doğal gaz enerji santrali, çeşitleri ve çalışma prensibini sizler için derledik.
Doğal Gaz Enerji Santrali Nedir, Nasıl Çalışır,
Doğal gaz güç santralleri, doğal gazı yakıt olarak yakarak elektrik üretimini gerçekleştirirler. Doğal gaz güç santralleri kullanım amaçlarına göre çok çeşitlidir. Tüm doğal gaz santralleri bir gaz türbinine, yanma odasına, jeneratöre ve kompressöre sahiptir. Doğal gaz sıkıştırılmış hava ile birlikte yakılarak, açığa çıkan yüksek enerjili sıcak gaz ile türbin-jeneratör sistemi ile elektrik üretilir. Termodinamiğin 2. yasasının bir sonucu olarak bu işlemden atık ısı açığa çıkar. Kombine doğalgaz çevrim santrallerinde ise bu ısı da kullanılır.
Doğal gaz enerji santrali ucuzdur ve kurulumu hızlıdır. Ayrıca diğer güç santrallerine kıyasla çok yüksek termodinamiksel verimliliğe sahiptir. Doğal gaz yakıldığında kömür ve petrole göre daha az NOx, SOx ve parçacılar gibi kirleticiler açığa çıkarır. Tabi nükleer güç santralleri ile kıyaslandığında doğal gaz santralleri hava kirliliğine sebep olur.
Doğal gaz santralleri her ne kadar kömür santrallerine göre çevreci gibi gözükse de, küresel ısınmanın büyümesine katkı sağlayan faktörlerden birisidir. Doğal gaz ısınmak ve elektrik üretimi için kullanıldıkça sera gazı salınımı yapmaya devam edecek.
Aşağıdaki şema basit çevrime sahip doğal gaz santraline aittir. Birleşik ısı ve güç santrallerinde türbinden çıkan atık gaz ile de bir ısı değiştiricisi ile su buhar haline getirilip, buhar türbini ile elektrik üretilir.
Basit çevrimli doğal gaz enerji santrali şeması
-
Dışarıdan alınan hava kompresörde sıkıştırılır.
-
Sıkıştırılan hava yanma odasına iletilir.
-
Yanma odasına doğal gaz verilir.
-
Yanma odasında yakılan sıcak yüksek enerjili yakıt-hava karışımı gaz türbinine iletilir.
-
Bu gaz karışımı enerjisini türbinde mekanik enerjiye dönüşürerek dış ortama atılır.
Doğal Gaz Enerji Santralleri Sistem Bileşenleri
Doğal gaz enerji santrali de bir termik santraldir ve diğer termik santrallerde bulunan bazı bileşenler doğal gaz santrallerinde de yer alır. Doğal gaz enerji santrallerinin temel bileşenleri şu şekildedir:
-
Yanma Odası
-
Gaz Türbini
-
Buhar Türbini (Birleşik ve ısı güç santrallerinde bulunur.)
-
Yoğuşturucu
-
Buhar Üreteci
-
Kompressör
-
Jeneratör
Doğal Gaz Enerji Santrali Çeşitleri
Doğal gaz santrallerini basit çevrimli doğal gaz santrali ve birleşik çevrimli doğal gaz santrali olmak üzere iki gruba ayırabiliriz.
Basit Çevrimli Doğal Gaz Enerji Santrali
Basit çevrim, doğal gaz ve hava karışımının yanma odasında yakılarak yüksek enerjili sıcak gaz haline getirildiği ve bu sıcak gaz ile de gaz türbini vasıtasıyla elektrik üretilir. Basit çevrime sahip doğal gaz enerji santrallerinde buhar türbini bulunmaz sadece gaz türbini vardır. Bu sebeple de elektrik üretildikten sonra türbinden çıkan sıcak gaz tekrar elektrik üretiminde kullanılmamaktadır. Basit çevrimli santrallerin verimi atık ısının geri elektrik üretiminde kullanılmaması sebebiyle daha düşüktür.
Bu santraller görece basit bir çalışma mekanizmasına sahip olduğu için kömür veya nükleer santrallere göre çok daha kolay ve hızlı devre dışı bırakılabilir. Yani elektrik talebindeki dalgalanmayı dengelemek adına hızlı bir şekilde açılıp kapanabilir.
Birleşik Doğal Gaz Isı ve Güç Santrali (CHP),
Hem gaz hem de buhar türbininin bulunduğu bir santral türüdür. Basit çevrime göre çok daha verimlidir. Bu sistemde sıcak gaz ile elektrik üretildikten sonra türbinden çıkan atık gaz ısı geri kazanım buhar üretecine gider. Bu üreteç aslında bir içerisinden su geçen bir ısı değiştiricisidir. Bu ısı değiştiricisi içerisindeki su ise gaz tübininden çıkan atık gaz ile ısıtılır. Basınçlı su, kızgın buhar fazına kadar ısıtılır ve buhar türbini ile elektrik üretimi sağlanır. Bu sayede birleşik doğal gaz ısı ve güç santralinin verimliliği yüksektir. Bu santrallerin ısıl verimi %60’a kadar çıkabilir. Atık ısının 3’te biri kadar üretim yapar bu da %33’lük bir verime tekabül eder.
CHP santralleri ayrıca açığa çıkardığı atık ısı da endüstriyel veya evsel ısıl uygulamalar için kullanılır. Endüstriyel ısıtma, kurutma ihtiyacı, hanelerin ısıtılması gibi amaçlar ile kullanılır. Kısacası hem elektrik hem de ısının üretilip kullanıldığı bu işleme kojenerasyon adı verilir.
EIA verilerine göre basit çevrimli doğal gaz santrallerinin maliyeti 389 $/kW iken, CHP santrallerinin maliyeti 500-550$/kW arasındadır.
Doğal Gaz Türbini Bileşenleri
Doğal gaz enerji santrallerinin en önemli parçası olan gaz türbini de kendi içerisinde bazı temel bileşenler barındırır. Bunlar, kompresör, yanma odası ve türbindir.
Kompresör: Havayı basıncını arttırarak dışarıdan içeriye alır.
Yanma Odası: Yakıtı yakar ve yüksek basınçlı ve hızlı gaz üretir.
Türbin: Yanma odasından gelen gazın enerjisini alır.
