​

Mehmet KÖSE - Makine Mühendisi / Lupamat Kompresör

Enerji yeterliliği, gelişmekte ve artmakta olan sanayinin en önemli gündem maddelerinden biri haline gelmiştir. İşletmelerin kapasite artırımı ve yeni yatırımları ile birlikte, artan enerji tüketimine paralel, enerji üretim kaynaklarının da bu enerjiyi karşılayabilme yeteneklerinin artması gereklidir. Artan bu enerji tüketim taleplerini karşılamak için, ülkeler çevreye zararı olmayan çevre dostu, daha temiz yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmektedirler. Bu yenilenebilir; rüzgar enerjisi, güneş enerjisi, jeotermal, hidrolik ve hidrojen gibi çevre dostu enerji kaynakları; son yıllarda devlet tarafından desteklenen teşvikler sayesinde ön plana çıkarak, yatırımcı işletmelerin yöneldiği önemli bir iş kolu haline gelmiştir.

Petrol, doğalgaz ve kömür gibi fosil yakıtlarla çalışan enerji üretim santrallerinin çevreye saldığı sera gazlarının atmosferi olumsuz etkileyerek iklim değişikliklerine sebebiyet verdiği bilinmektedir. Bu olumsuz etkiler sıfırlanmadığı ya da minimize edilerek belirli bir sınırda tutulmadığı zaman dünyamızı gelecekte çok ciddi iklimsel tehlikeler bekliyor olacaktır. Bu nedenle, Türkiye’nin de içinde yer aldığı 191 dünya ülkesinin, küresel sıcaklık artışını 1.5 derece ile sınırlandırmayı amaçlayan enerji politikalarının uygulanacağı Paris İklim Anlaşması devreye alınmıştır. Bu anlaşma ile küresel karbon salınımı, 2030 yılına kadar %50 azaltılması, 2050 yılına kadar da sıfıra düşürülmesi hedeflemektedir. 

Kompresörler, atmosferik koşullardaki havayı belirli bir hacime ve basınca sıkıştırarak belirli bir hacimsel debi üreten makinelerdir. Vidalı kompresörlerdeki bu sıkıştırma prosesinde enerji girdisinin %80'i ısı enerjisine dönüşerek kaybolmaktadır. Endüstriyel işletmelerde pnömatik enerjinin oldukça yaygın bir şekilde kullanıldığını, kompresörün 10 yıl gibi bir çalışma ömrü maliyetinin %76'sının elektrik enerjisi olduğunu düşündüğümüzde; kaybolan bu enerjinin geri kazanılarak kullanılabilir hale getirilmesi, küresel bir enerji krizinin yaşandığı günümüzde üzerinde düşünülmesi gereken önemli bir konu haline gelmelidir. Pnömatik enerji kullanan her işletme, bu çerçevede kendi enerji politikalarını oluşturarak; başta kompresör sistemi ve basınçlı hava sisteminden kaynaklanan enerji kayıplarını önleyebilecek ya da minimalize edebilecek çalışmaları uygulayabilir hale gelmelidir. Böylece, kaybolan enerjiyi geri kazanılabilir bir enerjiye dönüştürerek hem enerji ve bakım maliyetlerimizi düşürebilen hem de çevre dostu, düşük karbon ayak izi kimliğine sahip bir işletme olabiliriz.

Vidalı kompresörlerde, elde edilebilecek önemli iki türlü enerji kazanımı vardır. Bunlar; yağ ısısı enerjisi ve soğutma sistemi hava ısısı enerjisidir.

# Yağ Isısı Enerjisi
Sıkıştırma prosesinde yağ önemli bir rol oynar; sıkıştırılan havanın ısısını soğutur ve sızdırmazlığını sağlar. Bu esnada yağın sıcaklığı, sıkıştırma kaynaklı yüksek ısınmadan dolayı artarak 80’-90’C gibi bir sıcaklığa ulaşır. Bu potansiyel oluşan ısı, geri kazanılmaz ise dış ortama atılarak kaybolur. Bunun için, potansiyel ısının geri kazanılması için yağ sistemine entegre edilen bir plakalı eşanjör ve optimal su akış hızını sağlayabilecek bir su pompası yeterli olacaktır. Bu sayede, kaybolan ısının %90'ı geri kazanılabilir.

Bu ısı geri kazanım prosesi, termodinamiğin ısı transferi prensibi ile çalışır. Eşanjör üzerinden geçirilen sıcak yağ ısısı, karşıt akışta geçirilen suya aktırılarak suyun ısıtılması sağlanır. Kompresör tam yükte çalışırken sıkıştırma verimliliği ve yağ sıcaklığı yüksek olacağından maksimum su sıcaklığı elde edilir. Bunun aksine, yüksüz çalışırken sıkıştırma verimliliği ve yağ sıcaklığı düşük olacağından su sıcaklığı da düşük olacaktır. Bu nedenle su sıcaklığının istenilen değerin altına düşmemesi için kompresörün tam yükte çalıştırılıyor olması gereklidir. Birden fazla vidalı kompresörün olduğu sistemlerde, sürekli tam yükte çalışan kompresörlerde bu geri kazanım sisteminin uygulanmasına dikkat edilmelidir. 

Bu ısı geri kazanımı sayesinde elde edilen sıcak su, personel ısınma, personel temizlik, üretim prosesleri gibi bir çok önemli uygulamalarda kullanılarak enerji tasarrufu sağlayacaktır. Isı geri kazanım uygulamalarında LUPAMAT ENERGYBOX ısı geri kazanım modülleri verimli bir su sıcaklığı sağlamaktadır.

Tablodaki 8.000 saat tam yükte çalışan 250 kW kompresörü ele alalım. Kompresör tam yükte çalışırken maksimum 203 kW yağ ısısı enerjisi verecektir. Dolayısıyla bu enerjiyi geri kazanmak; fuel yakıt ile ısınmada yılda 3.276.234 ₺ ,doğalgaz ile ısınmada 1.310.568 ₺ eşdeğer enerji tasarrufu sağlayacaktır.

Aynı zamanda eşdeğer doğalgaz yakıtı ile ısıtma sırasında açığa çıkacak 321.752 kg CO2 gazının atmosfere salınımı önlenmiş olacaktır. Böylece, yetişkin bir ağacın yılda ortalama 22,5 kg CO2 gazını emdiğini ve bir dönüme yaklaşık 33 adet ağaç ekiminin yapılabileceğini düşürsek, yaklaşık 0,5 km2‘lik bir ağaçlandırılmış bölgenin verebileceği faydayı sağlamış oluruz.

Şimdi bu ısıyı geri kazanalım; yağ sistemine bu ısı yükünü karşılayabilecek LUPAMAT ENERGYBOX ısı geri kazanım modülü (ısı eşanjörünü) yerleştirelim. Su sıcaklığı farkının ΔT 25°C sağlanabilmesi için, su hattına yerleştirilecek bir su pompası ile suyun akış hızını 7,03 m3/h olacak şekilde ayarlanması gerekecektir. Sonraki adım, optimal su sıcaklığını sağlayabilmek için kompresörün mümkün olduğunca tam yükte çalıştırılması olacaktır. Bu nedenle işletmenizin hava tüketim kapasitesinin iyi hesaplanarak optimal kapasitede bir kompresör seçimi kompresör sistemi verimliliği, enerji ve bakım maliyetleri açısından önemlidir.

# Soğutma Sistemi Hava Isısı Enerjisi
Hava soğutmalı vidalı kompresörlerin sıkıştırma prosesinde, yüksek sıcaklıklara ulaşan yağın ve havanın soğutma siteminde ısısı alınarak sıcaklığı düşürülür. Bu soğutma sistemindeki, eşanjörden geçen sıcak hava ve yağın oluşturduğu ısı bir fan yardımıyla atmosferik ortama taşınarak, istenilen soğutma sağlanmış olur.

Soğutma fanının üflediği bu sıcak hava enerjisini geri kazanarak yarar sağlayacak proseslerde kullanabiliriz. Bunun içi soğutma sistemine eklenecek ısı yalıtımlı ve ilave fanlarla takviye edilmiş kanal tesisatı sayesinde bu sıcak hava ihtiyaç duyulan noktalara taşınabilir. Sıcak havanın taşındığı kanal sistemi, oda termostatı ile kanal klapelerinin kontrol edildiği otomasyon sistemine dönüştürülebilir. Böylece, ısıtılan ortamdaki sıcaklık ayarlanan değere ulaştığında klapelerin açılıp-kapatılmasıyla sıcak havanın dış ortama atılması sağlanabilir. Böylelikle ortam istenilen sıcaklıkta sabit tutulabilir. Bu şekilde kompresörden sağlanan sıcak hava enerjisi ortam ısıtmalarında kullanılarak, eşdeğer elektrik enerjisi kadar enerji tasarrufu sağlanmış olur.

Küresel bir enerji krizinin yaşandığı günümüzde, enerji kaynaklarının tasarruflu kullanılması ve enerji verimliliği politikaları gittikçe önem kazanmaktadır. İşletmelerin büyük bir çoğunluğunda sıkıştırılmış hava enerjisine kaynak sağlayan vidalı kompresörlerin kullanıldığını düşünürsek, sıkıştırma prosesinde kaybolan bu ısı enerjisinin geri kazanılması işletmenin enerji maliyetlerini düşürerek enerji verimliliği politikalarının yayılmasına önemli katkı sağlanmış olacaktır. 

O zaman işletmenizdeki vidalı kompresörden sağlayacağınız bu ısı enerjisi geri kazanımlarını düşünmeye ne dersiniz!