Enerji ve Çevre Dünyası Dergisi 160. Sayı (Eylül 2020)

Enerji ve Çevre / Eylül 2020 25 enerji-dunyasi.com Organik Rankine Çevrimi Nedir? Rankine çevrimi adını İskoç Mühendis William John Macquorn Rankine’den almaktadır. Termodinamik bir çevrim olan rankine iş yapma elemanı olarak akışkan kullanılan bir çevrimdir. Genellikle enerji santrallerinde kullanılan çevrim akışkanın ısı kazanarak veya ısısının üzerinden alınarak yap- tığı hal değişimlerinden yararlanır. Çevrimin kritik noktası halihazırda ısı kazandırılarak sıvı+buhar karışımı olan akışka- nın sabit basınçta ısıtılmaya devam edilerek doymuş buhar (superheated steam) haline getirilmesidir. Müteakiben iş elemanında genişleyen akışkan dolaştığı çevrim içerisinde enerjisini bu elemana aktararak iş elde edilmesini sağlar, basıncını ve sıcaklığını düşürür. Verimli bir Rankine çevriminde kazanılan ısı iş yapma kapasitemizi belirlediğinden doymuş fazda fazlaca kalabil- mek sistem verimi için önem teşkil eder. İş yapma elemanı girişi ile çıkışı arasındaki enerji farkı kazanımlarımızı belirle- mektedir. Bu nedenle santral vb. tesislerde akışkan birkaç farklı türbinden geçirilebilmektedir. Bunun için ekstra ısıl değiştiriciler kullanılmakta sisteme tekrar ısı kazandırabilmek mümkün olabilmektedir. Organik rankine çevrimi ise tüm çevrimin ekstra bir ısı kazandırma işlemi olmadan akışkanın doğal olarak çevresin- den kazandığı ısı ile iş yaparak ilgili çevrimi tamamlaması ile oluşmaktadır. Bu çevrim daha düşük sıcaklıklarda hal değiş- tirebilen içerisinde karbon atomu bulunduran özel akışkanlar ile yapılabilmektedir. Akışkan olarak su kullanılan bir enerji santralinde defa- larca yüksek sıcaklık ve basınca tabi tutularak yüksek verimli kuru buhar eldesi tekrar sağlanabilirken, Orcan Efficiency Pack’in kapladığı 20 feet konteyner alanında bu işlem R245f gazı ile düşük sıcaklıklarda ve basınçta tek seferde yapılan ısı transferi ile gerçekleşebilmektedir. Elektrik üretimi, işin elde edilebildiği yüksek verimli expander sayesinde yapılmaktadır. Expander’ın mekanik olarak bağlı olduğu jeneratör üzerinden elektrik üretilmektedir. Sistem içerisinde kullanılan gazın superheat konumuna gelerek buharlaştırılması için gereken ısı tesiste bulunan tüm ısı kaynaklarından elde edilebilir. İlgili kaynak yüksek sıcak- lıkta bir buhar devresi, egzoz gazının geçtiği bir baca devresi veya bir yağlama yağı devresi olabilir. Modül başına 550 ile 1100 kW arasında ısıl enerjinin sistemde çevrilen akışkana transfer edilmesi yeterli olacaktır. Çevrimin tamamlanması için gereken soğutma sistemde bulunan fanlar ile sağlanmakta, gazın tamamen sıvılaşması ile çevrim tamamlanmaktadır. İlgili fanlar kendilerine gerekli olan enerjiyi sistemin ürettiği elektrikten almaktadır. Atık ısıdan elektrik üretimi sırasında kazanılan tasarruf bedeli, sistem ürün bedelini yaklaşık 2-4 yıl arasında geri kazandırabilmektedir. Resim 1. Orcan Efficiency Pack – 100 k W net elektrik üretimi- 20 feet container Şekil 2. Orcan Efficiency Pack sistem komponentleri Resim 2. Orcan Efficiency Pack – 215 k W net elektrik üretimi- 40 feet Container Resim 3. BASF Catalysts Germany GmbH Üretim Tesisi