İklim Krizi ve Pompalarda Enerji Verimliliği

Birkaç yıldır çevre aktivisti hareketler, hükümetler, enerji verimliliği uzmanı mühendisler ve bilim insanları iklim krizini tartışıyor. İklim krizi ne yazık ki kentleri, üretimi, yaşam alanlarını etkisi altına aldığında konuşulmaya başlandı.

Dünya Sağlık Örgütü, 2025-2050 yılları arasında yaşanacak yüzyılın ikinci çeyrek diliminde iklim krizinin sebep olacağı salgın hastalıklardan dolayı 250 bin insanın hayatını kaybedeceği öngörüsünde bulunuyordu. Bu yazının kaleme alındığı an itibariyle iklim krizinin sebep olduğu viral bir salgın hastalık olan Covid-19’un ne yazık ki 3 ay gibi kısa bir sürede 1,6 milyon insanda görüldüğünü ve 90 bin insanın ölümüne sebep olduğunu görüyoruz.

İklim Krizi Nedir?

İklim krizini kolay anlaşılması için bir benzetmeyle anlatmaya çalışalım. Yazın otomobilinize bindiğinizde otomobilin içinin dışarıdan çok daha sıcak olduğunu hissedersiniz. Çünkü otomobile giren güneş ışınları camlardan koltuklara, direksiyona, konsola yayılmış, absorbe olmuş ve otomobilinizin ısısını yükseltmiştir. Otomobilinizin camları ise giren güneş ışınlarının dışarıya çıkmasını engellemiş ve otomobilinizin içinde sera etkisi yaratmıştır. Yazın o otomobile binmek ne büyük eziyettir!* İşte 4,5 milyar yaşındaki dünyamızın sera gazları etkisi ile yaşadığı şey tam olarak budur. Fosil yakıtların yanması ile açığa çıkan sera gazları (CO2, CH4, N2O, O3, florlu gazlar, su buharı) dünyanın çevresinde bir sera etkisi yaratıyor. Sera etkisi ile küresel ısınma artıyor ve bölgeler arası sıcaklık farkları oluşuyor. Bu da atmosferdeki havanın dolaşım hızını artırarak şiddetli rüzgârlar ve kasırgalar yaratıyor. Yani hava akımları şiddetleniyor. Atmosferdeki ısı enerjisi, denizler, göller, okyanuslar vb. ile absorbe oluyor ve bu absorbsiyon buharlaşmayı artırarak şiddetli yağmurları yaratıyor. Yani iklim krizi sera gazları etkisiyle, sera gazları ise enerji verimliliği düşük endüstriyel tesisler ve onların lojistik ihtiyaçlarından oluşmaktadır.

Covid-19 salgınının etkisi gündemde yokken, iklim krizinin dünya ekonomisine verdiği zarar 1,2 trilyon dolar olarak hesaplanıyordu. Son 150 yılda dünyanın ortalama sıcaklığı 1 derece artmış ve maliyeti büyük olmuştur. Bu sıcaklık 2 derece artarsa bu maliyetin 10 kat artacağı düşünülmektedir. İstatistiki çalışmalara baktığımızda sera gazları içinde en fazla orana sahip olanın CO2 (%81) olduğu görülmektedir. CO2, %80 enerji sektöründe, %20 ise endüstriyel tesislerde oluşmaktadır. Enerji sektöründe üretilen enerjinin, önemli bölümünün endüstriyel tesislerde harcandığı düşünüldüğünde enerji verimliliği çalışmalarının hem santrallerde hem de endüstriyel tesislerde ne derece önemli olduğu görülmektedir.

İklim Krizi ve Covid-19

Yazının başında da ifade edildiği gibi Dünya Sağlık Örgütü, ikinci çeyrek yüzyılda 250 bin insanın iklim krizi sebebiyle yaşamını yitireceğini öngörüyordu. Bu ölümlerin temel sebebini ise salgın hastalıklar olarak belirlemişti. İnsan topluluklarından uzak bölgelerde görülen kimi hastalıklar artık dünyanın her noktasında öldürücü etkiye sahipler. Örneğin sıtma hastalığını yayan sinekler iklim krizinden dolayı artık kuzey bölgelerde de yaşam gösterebiliyorlar. Yine Corona ailesinden Covid-19 virüsü de vahşi hayvan kaynaklı bir virüs ve iklim krizinin oluşturduğu olumsuz koşullardan dolayı insanın vahşi doğaya yaklaşması sebebiyle mutasyon geçirerek bulaşıyor. İklim krizi ve salgın hastalıkların etkileri sera gazları salımlarının yüksek olduğu sanayi bölgelerinde ve sanayi kentlerinde daha şiddetli hissediliyor. Örneğin şimdiye kadar çıkan sonuçlar ile yapılan araştırmalarda sanayi bölgelerinde (İtalya’nın kuzeyi, Çin’in sanayi bölgeleri, Türkiye’de İstanbul, Kocaeli, Zonguldak havzaları…) Covid-19 virüs salgını sebebiyle ölümlü vakaların oranının çok daha yüksek olduğu gözlemleniyor.

İklim Krizine Karşı Mücadelede Enerji Verimliliği

İklim krizi senaryolarında küresel ısınma düzeyini 1,5°C ile sınırlandırmak hala mümkündür. Bunun için önümüzdeki 10 yılda CO2 gazı salımının %45 oranında düşürülmesi ve önümüzdeki 30 yılda da net sıfır emisyon değerinin yakalanması gerekmektedir. Birleşmiş Milletler Sınai Kalkınma Teşkilatı’nın hazırlamış olduğu bir önlem senaryosunda CO2 gazı salımı, karbon tutma teknolojisi kullanılması ile %19 oranında, tamamıyla yenilenebilir enerji kaynaklarına geçilmesi ile %17 oranında, tamamıyla nükleer enerji kaynaklarına geçilmesi ile %6 oranında, enerji verimliliği çalışmaları ve izleme sistemleri ile %58 oranında azaltılabilir. Nükleer enerji kaynakları özellikle yenilenebilir enerji statüsüne alınmamıştır. Çünkü nükleer enerjinin dünyanın ve toplumların geleceği için satın alınmaması gereken bir risk olduğu düşünülmektedir. Covid-19 salgını ile mücadele edilen şu günlerde iklim krizine karşı politika geliştirmenin ne kadar önemli olduğu bir kez daha anlaşılmıştır. Görüldüğü üzere iklim krizine karşı geliştirilecek politikalarda ise enerji verimliliği çalışmalarının payı oldukça yüksektir.

Enerji Verimliliği ve Pompa Sistemleri

Birleşmiş Milletler Sınai Kalkınma Teşkilatı UNIDO’nun verilerine göre dünyadaki elektrikli motorların sarf ettiği enerjinin %22’sinin pompalar tarafından harcandığı bilinmektedir. Pompa sistemleri kullandıkları yüksek enerji sarfiyatı nedeniyle enerji verimliliği çalışmalarında başlıca aday haline gelmiştir. Pompa sistemlerinde harcanan enerjinin %75’inin santrifüj pompalar için harcandığı düşünüldüğünde sektör olarak nereye odaklanmamız gerektiği açıktır.

Binalarda enerji verimliliği çalışmaları yapılırken öncelikle mevcut pompa sistemleri ele alınır. Endüstriyel tesislerde ise enerji verimliliği çalışmaları yapılırken öncelikle basınçlı hava ekipmanlarından başlanılması önerilir. Basınçlı hava üretmek oldukça pahalıdır ve üretilen enerjinin %94’ü ısı enerjisine dönüşür. Bu sebeple bir basınçlı hava prosesinde kayıp ve kaçaklar oldukça önemli bir yer tutmaktadır. Sonrasında en önemli enerji kullanıcısı olarak pompalar gelir. Dolayısıyla pompa sistemleri çok iyi dizayn edilmeli ve optimum çalışma noktası doğru tespit edilmelidir. Tesislerdeki pompa sistemleri performansının düşük olmasının ise genelde dört temel sebebi vardır.

• Kurulu sistem bileşenleri mevcut işletim koşullarında verimsizleşmiş olabilir. (Sistem bakımlarının çok sık yapılmasından anlaşılır.)
• Pompa bileşenlerinin verimleri azalmış olabilir. (Kavitasyon gürültüsü oluşması, pompa performansının düşmesi vb. ile anlaşılır.)
• Pompa sistemlerinin debi ve basınç değerleri ihtiyacın üzerinde seçilmiş olabilir. (Sistemde vanaların kısık çalıştırılması ve bypass hattının sürekli açık tutulmasından anlaşılır.)
• Pompalar tasarlandığı değerlerin dışında fazla çalıştırılıyor olabilir. (Zamanla talebin artması ile pompa çalışma noktasının değişmesinden anlaşılır.)

Pompa Sistemlerinde Enerji Verimliliği Çalışmaları

Pompa sisteminde performans düşüklüğünün sebebinin doğru anlaşılmasından sonra proses incelemesine geçilir. Pompaya bağlı çalışan ve etkileşim halinde olan tüm bileşenlerin dikkatli incelenmesi ve iyi anlaşılması gerekmektedir. Akışkanın geçtiği tesisatın çapı, uzunluğu, malzemesi, üzerindeki ısı değiştiriciler, vanalar, oransal kontrol sistemleri vb. tüm sistem bileşenleri incelendikten sonra sistemin akış şeması oluşturulmalıdır. Sistemin incelenmesi ve doğru anlaşılması bize debi ve basıncın sistemde nasıl değişeceğini gösterir. Pompa sistemlerinin gerektiğinden daha büyük tasarlanması bilinen en büyük hatadır. Genellikle işletmenin değişebileceği düşünülen debi ihtiyaçları ya da işletmelerdeki teknik personellerin ihtiyatlı davranmak istemesi bu hataya sebebiyet vermektedir. Pompa sistemlerinin gereğinden büyük tasarlanması aşırı basınç kayıpları oluşturur ve fazladan güç tüketimine sebep olur. Her sistemin kendine özgü bir çalışma noktası vardır. Önemli olan sistemin nominal yük talebini doğru belirlemek ve pompaları bu talebe göre seçmektir. Özellikle ısıtma/soğutma, kullanım suyu, arıtma prosesleri değişken yüklere sahiptir. Değişken yüklerin olduğu sistemlerde çalışma noktasını pompa eğrisinin içinde tutmak oldukça önemlidir. Burada basınç kaybı hesabı doğru yapıldıktan sonra sistemin değişen talepleri de hesaba katılmalı ve gerekiyorsa sürücü kontrolü sağlanmalıdır.

Debi, Akım, Basınç Ölçümleri ve Güç Denklemleri

Pompa sistemlerinde enerji verimliliği çalışmaları mutlaka ölçümlerle desteklenmelidir. Ultrasonik debimetreler, manometreler ve enerji analizörleri enerji verimliliği çalışmalarının önemli ekipmanlarıdır. Hatta takılan manometrelerden basınç değerleri okunur, aynı anda basma hattına takılmış olan transduserler yardımıyla debimetreden anlık debi alınır.  Enerji analizörü kullanılarak akım ve güç değerleri tespit edilir. Tüm bu değerler formüllere yerleştirilerek pompanın anlık hidrolik verimliliği hesaplanır. Burada transduserlerin koyulduğu noktalar önemlidir. Transduserler, tesisatın akış yukarı tarafında 10 çap uzunluğunda,  akış aşağı tarafında ise 5 çap uzunluğunda düz boru üzerinde yerleştirilmelidir.

Tüm ölçümler tamamlanıp değerler ortaya çıkartıldığında pompaların tesisatta verimli noktalarda çalışıp çalışmadığı belirlenir. Pompalar mevcut durumlarında verimsiz bir noktada çalışıyorlarsa, pompa yenileme için tasarruf değerleri ve yatırımın geri ödeme süreleri hesaplanarak rapor halinde sunulur.

Doğru noktalarda çalışacak verimli pompaların değişimi sonrasında enerji verimliliği durumu, sonuçları değerlendirmek için saha verilerinin kontrolü, sistem verimliliğine etkisi güç denklemleri kullanılarak yorumlanabilir. Ayrıca çalışmalar sırasında sistemde yeniden belirlenen debi ve basma yüksekliği değerlerinin enerji verimliliğine katkısı da analiz edilir.

Pompa sistemlerinde enerji verimliliği çalışmalarını aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz.

1. Tesisteki verimlilik çalışması yapılacak pompa grubu belirlenir.
2. Tesisteki pompa gruplarının kullanım sıklığı ve amacı belirlenir.
3. Pompaların yıllık çalışma süreleri çıkarılır, paralel ve seri çalışan pompalar belirlenir.
4. Pompalar çalışırken debi ve basınç değerlerinin gün içindeki değişimi incelenir.
5. Akış kontrolünün nasıl yapıldığı incelenir.
6. Pompaların hangi sıklıkta bakıma alındığı tespit edilir.

Endüstriyel tesislerde yaptığımız enerji verimliliği çalışmalarının yönetim sürecini sizlerle paylaştık. Yaptığımız bu çalışmalardaki en büyük motivasyonumuz dünyamıza ve canlıların geleceğine ciddi bir yatırım yaptığımıza olan inancımızdır. Enerji yöneticileri ve sektörde çalışan mühendislerin çabalarının ise tek başına yeterli olamayacağı kesindir. Enerji yöneticisi ve mühendislerin çalışmaları sahiplenmesi kadar hükümetlerin ve sanayicilerin strateji geliştirmesi, planlama yapılması, potansiyellerin belirlenmesi, uygulama ve operasyon kontrolü, izleme/ölçme ve kontrol sürekliliği, enerji verimliliği çalışmalarındaki olmazsa olmazlardır. Dünyanın sera gazı salımındaki hedef rakamlarına ulaşmak için sektörümüze önemli bir görev düşüyor. Bu görevi yerine getirmek için sektörde çalışan teknik personelin enerji verimliliği çalışmalarına odaklanması ise hayati önemdedir.  

Birtan Altan
Lowara Türkiye Distribütörü İlpa A.Ş Enerji Birimi Yöneticisi

Faydalanılan Kaynaklar

1. www.iklimadaleti.org
2. www.iklimin.org
3. www.enverportal.yegm.gov.tr
4. www.globalcarbonatlas.org
5. www.worldometers.info
6. UNIDO ve YEGM Kaynakları
7. Dünya Enerji Konseyi 2019 Durum Raporu

*Benzetmeyi ilk duyduğumuz enerji-etüt proje yöneticisi Sn. Ayhan Sarıdikmen’e saygılar sunarız.

Editör

See author's posts