Enerji dönüşüm için doğal gazla çalışan birsantral

Almanya’nın enerji dönüşümündeki paradoksu her ne kadar rüzgar ve fotovoltaikler gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı muazzam ölçekte yaygınlaşıyor olsa da karbondioksit salımlarının planlandığı kadar düşürülememesinde yatıyor. Bunun bir nedeni asgari yükün büyük bir kısmı için kömürle çalışan enerji santrallerine ihtiyaç duyulması, çünkü rüzgar ve güneş enerjisi kaynaklarınca üretilen enerji miktarı önceden kestirilemiyor. Bir diğer faktör de yaşlı ve amortisman süreleri uzun olan kömürle çalışan santrallerden piyasa mekanizmalarının sonuna kadar faydalanmak istemesi. Bu faktörler göz önüne alındığında teknoloji şaheseri kombine çevrim enerji santrallerinin son derece düşük salımları olmasına ve elektriği esnek ve güvenilebilir bir şekilde üretmesine rağmen genellikle rekabet edecek güce sahip olmadıkları ortaya çıkıyor.

Dünya rekorları
Ancak Siemens teknolojilerinden faydalanan bir enerji altyapı hizmetleri şirketi olan Stadtwerke Düsseldorf AG bu kategoride yer almıyor. Bu şirkete ait Lausward Elektrik Santrali’nin Fortuna ünitesi, doğal gazdan elektrik üretmenin ekonomik ve çevreci anlamda oldukça mantıklı olduğunu ispatlıyor. Fortuna, dünyanın en verimli çalışan kombine çevrim enerji santrali olarak biliniyor. Bu tesiste yer alan son teknoloji ürünü HSınıfı Siemens gaz türbini bugüne kadar üç dünya rekoru kırdı. Tesiste birkaç ay önce enerji üretimindeki en yüksek enerji dönüşümü verimlilik oranı olan yüzde 61,5 rakamı yakalandı. Aynı anda merkezi ısıtmasından da faydalanıldığında kilowatt-saat başına sadece 230 gram karbondioksit salımı yapılıyor. Faaliyete geçtiği ilk yılında doğal gazla çalışan enerji santrali ve Düsseldorf merkezi ısıtma sistemi toplamda 600 bin ton civarında CO2 salımı tasarrufu yapmıştı. Bu rakam her biri trafiğe yeni çıkmış ve yılda 15 bin kilometre yapan yaklaşık 250 bin özel arabanın çıkardığı karbondioksit miktarına eşit. Bu miktarda CO2’yi temizlemek için 160 bin hektar büyüklüğünde (Londra kadar) bir ormanlık alana gereksinim duyulurdu. Bu enerji santrali 2025 yılında bir milyon tondan fazla CO2 salımı tasarrufu yapmış olacak. Fortuna’nın ikinci önemli özelliği ise üretim kapasitesinin 603,8 megawat gibi rekor seviyelere çıkabilmesi. Üstelik bu ünite Düsseldorf’un merkezi ısıtma dağıtım sistemi için yaklaşık 300 megawat’lık termal enerji de sunabiliyor. Bu da sadece bir gaz ve buhar türbini olan elektrik santrali için bir başka dünya rekoru. Hepsi üst üste eklendiğinde Fortuna’nın olağanüstü bir çevresel performansı olduğu görünüyor.Ancak bu ünite Almanya’nın muhalif piyasa mekanizmalarının bakış açısından ekonomik bakımdan anlamlı mı? Bunun cevabı evet, çünkü Fortuna, kombine bir ısı ve enerji santrali olarak çalıştırılıyor. Bu da onun sadece elektrik üretmekle kalmadığı aynı zamanda kendi atık ısısını altyapı hizmetleri şirketinin yaygın merkezi ısıtma dağıtım sistemine kanalize ettiği anlamına geliyor. Bu gaz türbinin ürettiği 1.500 °C’yi bulabilen yanma sıcaklığından çıkan atık ısı, buhar türbininde yer alan ısı geri kazanımı buhar jeneratöründe enerji üretmek için yeniden kullanılıyor. Buhar türbini, gaz türbini ile jeneratördeki şaftların aynısını kullanıyor. Buhar, buhar türbininden çıkarılıp üç tane kanal aracılığıyla yan binadaki ısı eşanjörlerine kanalize ediliyor ve merkezi ısıtma için suyu ısıtıyor. Dışarıdaki hava sıcaklığına bağlı olarak Ren Nehri’nin altından, yalıtılmış bir boru içinden geçerek Bölge’ye ulaşan suyun ısısı örneğin 95 santigrat derece olabiliyor. Fortuna, rüzgar ve güneş enerjisinden yeterince elektrik üretilebildiği günlerde ısı-kontrollü konumda çalıştırılıyor. Bu da enerji santralinin merkezi ısıtma amaçlı atık ısısının kullanımını maksimumlaştırması anlamına geliyor. Altyapı hizmetleri şirketi 2016 yılının sonundan itibaren 54 metre yüksekliğinde ve 35 bin metre küp hacminde su tankını da faaliyete geçirmeye başlayacağını bildirmişti. Tank, içindeki sıcak suyu birkaç gün boyunca muhafaza ederek altyapı hizmetleri şirketine Fortuna’nın hangi oranda elektrik ve ısı karışımı sağlaması gerektiğine karar vermesi konusunda ekstra bir esneklik daha kazandırmış olacak.

Hızlı devreye girme
Kombine çevrim tesisinin çabuk devreye alınma özelliği tesisin esnekliğine müthiş bir katkıda bulunuyor. “Birliktebaşlama” işlevi sayesinde enerji ünitesi devreye alındıktan sadece 25 dakika sonra maksimum çıktıya ulaşmayı başarabiliyor. Bu ise diğer kombine çevrim enerji tesisleriyle kıyaslandığında iki kat hız anlamına geliyor. Üstelik Fortuna ilk çalıştırılma esnasında daha az yakıt tüketiyor ve çok daha az miktarda CO2 salımı yapıyor. Bunun nedeni ise buhar türbininin arada hiçbir gecikme olmaksızın gaz türbiniyle aynı anda çalıştırılabilmesi. Bunun dışında buhar türbini de tam kapasitesine ulaşıncaya kadar çıktısını mümkün olduğunca hızlı artırabiliyor. Eskiden Fortuna biriminde Siemens’in SGT5-8000H gaz türbinlerinin program direktörlüğü görevini icra eden Siemens Proje Mühendisliği Başkanı Willibald Fischer, bunun dünyada bir ilk olduğunu söylüyor. Tıpkı bu ünitenin çıktısını dakikada 55 megawat’a kadar çıkarılmasını sağlayan Flex-Ramp teknolojisinin yaptığı gibi birlikte başlama işlevi sayesinde enerji santralinin tamamı ciddi bir oranda esneklik kazanmış oluyor.

Mısırlı mega proje
Kombine çevrim enerji santralleri dünyada çok büyük bir talep görüyor. Buna bir örnek de Siemens’in şimdiden 8 tane H-Sınıfı gaz türbinini çalıştırdığı ve ayrıca 7 tanesinin de montaj aşamasında olduğu Güney Kore. Bu türbinlere şimdiye kadar verilmiş en büyük sipariş ise her birinde 8 tane gaz türbini olan 3 adet büyük enerji santralinin inşasının sürdüğü Mısır’dan geldi. Bu türbinler Lausward’dakilerle aynı boyutta ve her enerji santraline 4.8 gigawat kapasite sağlıyor. Mısır bu yeni enerji santrallerini elektrik sorununu rahatlatmak ve salımları azaltmak için kuruyor. 2016 Mayıs ayında ilk dört gaz türbini, bu tesislerin kendi çıktılarını 2018 ortasında 14,4 gigawat’lık tam kapasitelerine kademeli olarak çıkartacakları Beni Suef’e gönderilmişlerdi. Mısırlı mega proje fosil yakıtlardan ve yenilenebilir kaynaklardan aynı anda birlikte enerji üretiminin herhangi bir tezatlık yaratmadığını gözler önüne seriyor. Aksine, bu iki enerji kaynağı türü birbirini mükemmel bir şekilde tamamlıyor. Üç adet büyük doğal gazla çalışan enerji santralinin dışında, Mısır ayrıca toplam çıktısı iki gigawat’ı bulacak birkaç tane de rüzgar çiftliği kurmayı planlıyor. Bu yüzden bu projenin toplamda 16.4 gigawat’lık bir kombine kapasitesi olacak ve Mısır’ın enerji üretimi kapasitesini de yüzde 50 oranında artıracak.