Kompresör Sistemlerinde Enerji Geri Kazanımı

Compressor Installations Compressed Air Wiki Energy Recovery Compressors

Basınçlı hava üreten çoğu sistemde, enerji geri kazanımı yoluyla elde edilebilecek son derece büyük ve genellikle yararlanılmayan enerji tasarruf fırsatları vardır. Büyük sektörlerde enerji maliyetleri toplam basınçlı hava üretimi maliyetinin %80'ine karşılık gelebilir. Ancak bu enerjinin büyük kısmı geri kazanılabilir ve bu da size büyük tasarruf sağlar.

Kompresör sistemlerinde atık enerji geri kazanımı nedir?

Kompresör sistemlerinde ısının geri kazanılması, şema

Hava sıkıştırıldığında ısı üretilir. Basınçlı havayı boru sistemine dağıtmadan önce ısı enerjisi dışarı çıkar ve atık ısı haline gelir. Tüm basınçlı hava sistemlerinde, sistem için yeterli ve güvenilir soğutma kapasitesi olmalıdır. Soğutma işlemi dışarıdaki hava ile veya belediye su şebekesi, akar su kaynakları, açık veya kapalı bir sistemdeki proses suyunu kullanan bir soğutma suyu sistemi ile gerçekleştirilebilir.

 Büyük bir sanayi şirketindeki yılda 8.000 saat boyunca 500 kW güç tüketen bir merkezi kompresör tesisi, yılda 4 milyon kW saat enerji tüketir. Sıcak hava veya sıcak su olarak büyük miktarda atık ısıyı geri kazanmak son derece mümkündür. Kompresöre verilen enerjinin %94'üne kadarı geri kazanılabilir. Örneğin yağsız vidalı kompresörlerde 90°C sıcaklıkta su elde edilebilir. Bu da tasarruf önlemlerinin hızla büyük bir geri dönüş sağlayabildiğini göstermektedir.

Enerji geri kazanımı sistemlerinde, yatırımın kendi kendini karşılaması 1-3 yıl kadar kısa bir sürede gerçekleşir. Ayrıca, sıcaklık seviyesinin eşitlenmesi ve soğutma suyu kalitesinin yüksek olması gibi avantajlar sayesinde kapalı bir soğutma sistemi ile geri kazanılan enerji kompresörün çalışma koşullarını, güvenilirliğini ve kullanım ömrünü iyileştirir. İskandinav ülkeleri bu alanda öncülük etmektedir ve enerji geri kazanımı kompresör sistemlerinde bir süredir standart bir uygulama haline gelmiştir. Büyük tedarikçilerin çoğu orta-büyük boy kompresörlerine artık atık ısıyı geri kazanmak için standart ekipmanlar takılabilmektedir.

Geri kazanma potansiyelini nasıl hesaplarız?

Fizik kanunlarına göre bir kompresör sistemine temin edilen enerjinin neredeyse tamamı ısıya dönüştürülür. Ne kadar fazla enerji geri kazanılır ve diğer proseslerde kullanılırsa sistemin genel verimliliği de o kadar yüksektir.

kW saat/yıl cinsinden geri kazanılan enerji:
Yıllık tasarruf: (€)
TR = Geri kazanılan enerji talebinin süresi (saat/yıl)
K1 = Kompresör yükte çalışırken TR kısmı (saat/yıl)
K2 = Kompresör boşta çalışırken TR kısmı (saat/yıl)
Q1 = Kompresör yükte çalışırken mevcut soğutma suyu gücü (kW)
Q2 = Kompresör boşta çalışırken mevcut soğutma suyu gücü (kW)
ep = Enerji fiyatı (€/kW saat)
η = Normal ısı kaynağı verimliliği (%)

Çoğu durumda, kompresör sistemini soğutarak kazanılan enerji verimli bir şekilde kullanılabiliyorsa ısı geri kazanma seviyesi %90'ı aşabilir. Soğutma sisteminin işlevi, tüketim noktasına uzaklık ve ısı ihtiyacı seviyesi ve sürekliliği sonucu etkileyen unsurlardır. Büyük ısı akışı olduğunda, geri kazanılan enerjiyi satmak da göz ardı edilmeyecek bir fırsattır. Elektrik enerjisi tedarikçisi de müşteriniz olabilir ve yatırım, alt siparişler ve teslimat konusunda pazarlık yapılabilir. Birden fazla prosesten geri kazanılan enerjiyi yöneterek tasarruf da yapılabilir.

Hava soğutmalı sistemlerde enerji nasıl geri kazanılır?

Basınçlı hava sistemlerinden enerji geri kazanımı, her zaman ihtiyaç duyulan ısıyı üretmez veya genellikle yetersiz miktarda üretir. Geri kazanılan enerji miktarı, kompresörün değişken bir yükü varsa zaman içinde değişkenlik gösterecektir. Geri kazanım sisteminin makul olabilmesi için buna karşılık gelen ve nispeten dengeli bir ısı enerjisi ihtiyacı olmalıdır. Geri kazanılan ısı enerjisini kullanmanın en iyi yolu, sisteme temin edilen enerjiyi desteklemektir. Böylece kompresör çalışırken mevcut enerjiden her zaman yararlanmış olursunuz. Nispeten düşük sıcaklıkta yüksek sıcak hava debisi üreten hava soğutmalı kompresörler için de bina ısıtma veya mevcut bir ön ısıtma bataryasına ısı aktarımı seçenekleri bulunmaktadır. Ardından ısınan soğutma havası bir fan ile dağıtılır.

Binaların ekstra ısı ihtiyacı olmadığında, sıcak hava termostat kontrolü ile otomatik olarak veya hava klapesini manuel olarak kontrol ederek atmosfere atılır. Bunu sınırlandıran etkenlerden biri, kompresörler ile ısıtılması gereken bina arasındaki uzaklıktır. Bu uzaklık çok fazla olmamalıdır (tercihen yan yana bulunan binalar arasındaki mesafe kadar olmalıdır). Havadaki enerjinin geri kazanımı, küçük ve orta büyüklükte kompresörler için daha yaygındır. Kompresör hava soğutma sistemlerinden geri kazanılan atık ısı, dağıtımda yalnızca küçük kayıplara neden olur ve düşük bir yatırım gerektirir.

Su soğutmalı sistemlerden nasıl enerji geri kazanılabilir?

90°'ye kadar sıcaklığı olan bir su soğutmalı kompresörden gelen soğutma suyu, bir sıcak su ısıtma sistemini destekleyebilir. Yıkama, temizlik veya duşlar için sıcak su kullanılıyorsa yine temel seviyede yükü kaldırabilen bir sıcak su kazanı gerekecektir. Basınçlı hava sisteminden geri kazanılan enerji, kazan üzerindeki yükü azaltan destekleyici bir ısı kaynağı olarak görev yapar. Isıtma için kullanılan yakıttan tasarruf sağlar ve daha küçük bir kazan kullanmanızı mümkün kılabilir.

Basınçlı hava kompresörlerinden enerji geri kazanımı için ön koşullar, kısmen kompresör tipine bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Standart yağsız kompresörleri enerji geri kazanımı için modifiye etmek kolaydır. Bu tip kompresörler verimli enerji geri kazanımı için gereken su sıcaklığını (90°C) sağlayabildiği için sıcak su ısıtma sistemlerine entegrasyon için idealdir. Yağ ile yağlanan kompresörlerde, sıkıştırma sürecine dahil olan yağ yüksek soğutma suyu sıcaklığı imkanını sınırlandıran bir etkendir. Santrifüjlü kompresörlerde, sıkıştırma kademesi başına basınç oranı daha düşük olduğu için sıcaklık seviyeleri genellikle daha düşüktür. Bu da geri kazanım seviyesini sınırlandırır.

Sudaki enerji israfının geri kazanımı, en iyi şekilde 10 kW üzerinde elektrik motoru gücü olan kompresörlerde yapılabilir. Sudaki enerji israfını geri kazanmak, havadaki enerji israfını geri kazanmaya göre daha karmaşık bir sistem gerektirir. Temel ekipman sıvı pompaları, ısı eşanjörleri ve regülasyon valflerinden oluşur.

Isıyı sudaki enerjiyi geri kazanma yöntemi ile büyük ısı kaybı olmadan nispeten küçük çaplı (40-80 mm) borular kullanarak uzaktaki binalara dağıtmak da mümkündür. İlk su sıcaklığının yüksek olması, bir sıcak su kazanından dönen suyun sıcaklığını artırmak için israf edilen enerjinin kullanılabilmesini sağlar. Bu nedenle, normal ısıtma kaynağı düzenli olarak kapatılabilir ve yerine kompresörün atık ısı geri kazanım sistemi kullanılabilir.

Proses sanayisindeki kompresörlerden alınan atık ısı, proses sıcaklığını artırmak için kullanılabilir. Ayrıca sudaki enerji israfını geri kazanmak için hava soğutmalı, yağ ile yağlanan vidalı kompresörler kullanılabilir. Bunun için yağ devresinde bir ısı eşanjörü olması gerekir ve sistem yağsız kompresörlere göre daha düşük sıcaklıkta (50-60°C) su temin eder.

İlgili yazılar

Dimensioning Compressor Installations

A number of decisions must be made when dimensioning compressed air installation for it to suit different needs, provide maximum operating economy and be prepared for future expansion. Learn more.

Kompresör Kurulumu

Kompresör kurulumu, eskisine göre daha kolaydır. Yine de hala dikkate almanız gereken bazı şeyler vardır. Bunlardan en önemlisi kompresörün nereye konacağı ve kompresör etrafındaki odanın nasıl düzenleneceğidir. Burada daha fazla bilgi alabilirsiniz.