Dünya Çapında En Büyük ve Yenilikçi Kojenerasyon Projeleri

Kojenerasyon (birleşik ısı ve güç üretimi), tek bir yakıt kaynağından hem elektrik hem de ısı enerjisi üreterek enerji verimliliğini maksimuma çıkaran bir teknolojidir. Geleneksel ayrı ayrı elektrik ve ısı üretimine kıyasla kojenerasyon sistemleri toplamda %80’i aşan verimliliğe ulaşabilir. Bu sayede daha az yakıtla daha fazla enerji elde edilir, maliyetler düşer ve sera gazı emisyonları azalır. Dünya genelinde pek çok ülke, sanayi tesislerinden şehir ısıtma ağlarına kadar farklı alanlarda kojenerasyon projelerine yatırım yapmaktadır. Aşağıda, ölçekleri ve inovatif özellikleriyle öne çıkan dünyanın en büyük kojenerasyon projelerinden bazılarını teknik ve ekonomik açılardan inceliyoruz.

VPI Immingham (Birleşik Krallık) – Dev Endüstriyel Kojenerasyon Santrali

İngiltere’deki VPI Immingham Kojenerasyon Santrali, 1.240 MW elektrik üretim kapasitesiyle Avrupa’nın en büyük kojenerasyon tesislerinden biridir. Doğal gaz yakıtlı kombine çevrim teknolojisi kullanan bu tesis, ConocoPhillips’in Humber ve Lindsey petrol rafinerilerine entegre olarak tasarlanmıştır. Ürettiği elektriğin yanı sıra saatte 930 ton buhar sağlayarak yakınlardaki rafinerilerin süreçlerinde kullanılan ısı ihtiyacını karşılar. Bu buhar, ham petrolün benzin gibi ürünlere dönüştürülmesinde kritik bir role sahiptir.

Teknik açıdan Immingham, bir gaz türbini ve atık ısısından güç üreten buhar türbini kombinasyonuyla çalışır. 2004 yılında 730 MW kapasiteyle devreye alınmış, 2009’da ek yatırımla 1.180 MW’a çıkarılmıştır. 2020’de onaylanan ilave bir gaz türbini ünitesiyle kapasitenin 1.539 MW’a yükseltilmesi planlanmıştır. %85-90 düzeyine varan toplam verimlilik ile tesis, Avrupa’nın en verimli enerji santrallerinden biri kabul edilmektedir. Yaklaşık Birleşik Krallık zirve elektrik talebinin %2,5’ini tek başına karşılayabilen Immingham, ürettiği elektrik ve ısı sayesinde yılda binlerce konuta eşdeğer enerji sağlamaktadır.

Ekonomik ve çevresel faydalar: Bu mega kojenerasyon projesi, rafineriler için önemli mali avantajlar getirmektedir. Kojenerasyon sayesinde rafineriler, ayrı bir buhar kazanı yakıt masrafına girmeden proses ısılarını karşılar ve elektrik ihtiyaçlarını daha düşük maliyetle temin eder. Yüksek verimlilik, her üretilen birim enerji başına daha az yakıt tüketildiği anlamına gelir; bu da hem işletme maliyetlerini hem de karbon emisyonlarını ciddi oranda düşürür. Immingham tesisi tam kapasite çalışırken, tek yakıtla çift enerji üretimi sayesinde yılda yüzbinlerce ton CO2 salımının önlenmesine katkı sağlamaktadır. Ayrıca elektrik şebekesine esnek bir şekilde enerji verebilmesi, yenilenebilir kaynakların dengelenmesine yardımcı olur.

Kazan Soda Elektrik (Türkiye) – Yüksek Verimli Soda Fabrikası Kojenerasyonu

Türkiye’nin başkenti Ankara yakınlarındaki Kazan Soda Elektrik Kojenerasyon Santrali, ülkenin en büyük kombine çevrim kojenerasyon tesisidir. Bu entegre enerji tesisi, dünyanın en büyük doğal soda külü üretim tesislerinden birine enerji sağlamaktadır. Santral, Siemens’in F-sınıfı gaz türbini ve çift kademeli buhar türbini teknolojisine dayalı olarak tasarlanmıştır. 375 MW’a kadar elektrik gücü üretirken aynı anda saatte 390 tona varan buhar çıkışı verebilmektedir. Bu buhar, soda külü üretim proseslerinde ve çevredeki diğer endüstriyel ihtiyaçlarda kullanılmaktadır.

Kazan Soda kojenerasyon santrali, %80’in üzerinde toplam enerji verimliliğine ulaşacak şekilde optimize edilmiştir. Bu üstün verimlilik, tesisin özel bir modda hem elektrik hem ısı üretirken elde edilmektedir. İhtiyaç halinde tesis, kojenerasyon modundan çıkıp sadece elektrik üretimine (yoğuşmalı mod) geçerek esnek operasyon kabiliyetine de sahiptir. Kullanılan ileri teknoloji ekipmanlar – bir SGT5-4000F gaz türbini, bir SST-800/600 buhar türbini ve jeneratörler – yüksek güvenilirlik ve performans sağlar.

Ekonomik ve çevresel faydalar: Kazan Soda Elektrik projesi, Türkiye’de sanayinin enerji maliyetlerini azaltarak rekabetçiliği artıran bir yatırımdır. Yüksek verimlilik sayesinde birim soda külü üretimi başına enerji giderleri düşmüş, böylece tesis hem ulusal ekonomiye büyük katkı sağlamış hem de ihracat potansiyelini yükseltmiştir. Kojenerasyon sayesinde yılda on milyonlarca metreküp doğal gaz tasarrufu sağlandığı ve buna bağlı olarak emisyonların da azaldığı belirtilmektedir. Ayrıca, fabrikada süreçlerden çıkan atık ısının da değerlendirilmesiyle çevresel sürdürülebilirlik desteklenmiştir. Ciner Grubu, bu projeyle kendi enerji ihtiyacını güvenilir biçimde karşılarken ülkenin enerji arz güvenliğine de katkı sunmaktadır.

Värtaverket KVV8 (İsveç) – Biyoyakıtla Çalışan Dev Kojenerasyon Tesisi

İsveç’in başkenti Stockholm’de 2016 yılında devreye alınan Värtaverket KVV8 kojenerasyon tesisi, biyoyakıt kullanarak elektrik ve ısı üreten dünyanın en büyük tesislerinden biridir. Stockholm Exergi şirketi (Fortum ve Stockholm şehri ortaklığı) tarafından işletilen bu tesis, orman endüstrisinin artıklarından elde edilen ağaç parçaları, dallar ve kabuklar gibi biyokütleyi yakıt olarak kullanmaktadır. Värtaverket, yıllık yaklaşık 750 GWh elektrik ve 1.700 GWh ısı üretim kapasitesine sahiptir. Bu muazzam üretim, yaklaşık 190.000 konutun ısıtma ihtiyacını karşılamaya ve 150.000 elektrikli aracı şarj etmeye yetecek düzeydedir.

Teknik olarak tesis, ileri teknoloji bir kazan ve buhar türbini sistemi kullanarak biyokütleden yüksek verimde enerji elde etmektedir. Stockholm şehrinin uzak mesafeli bölgesel ısıtma ağına entegre olan Värtaverket, kentin ısı enerjisi talebinin önemli bir bölümünü tek başına sağlayabilmektedir. Kesintisiz liman lojistiği avantajıyla, yakıt olarak kullanılan odun artıklarının büyük kısmı tesisin kendi iskelesine tren ve gemilerle taşınmaktadır). Bu lojistik çözüm, nakliyeden kaynaklı emisyonları ve maliyetleri azaltarak tesisin sürdürülebilirliğine katkı yapar.

Ekonomik ve çevresel faydalar: Värtaverket, Stockholm’ün karbon nötr olma hedeflerinin bel kemiğidir. Eski fosil yakıtlı ısı üretim tesislerini ikame ederek şehirde yıllık 126.000 ton CO₂ emisyonunu engellemektedir. Fosil yakıt kullanımının azaltılmasıyla hava kirletici emisyonlar (is, kükürt ve azot oksitler) da minimum seviyeye inmiştir. Şehir, bu sayede Avrupa’nın en temiz hava kalitesine sahip başkentlerinden biri olmuştur. Ekonomik açıdan bakıldığında, yerel biyoyakıtların kullanımı enerji ithalatını azaltarak yakıt maliyetlerinin yerel ekonomide kalmasını sağlamaktadır. Tesis, ayrıca bir biyokütleden enerji ve karbon yakalama (BECCS) pilot projesine ev sahipliği yaparak inovasyonda öncü rol üstlenmektedir. Bu proje kapsamında bacadan çıkan karbondioksitin yakalanarak depolanması planlanmakta, başarılı olursa Värtaverket’in ileride negatif emisyon dahi sağlayabileceği öngörülmektedir.

Amager Bakke “Copenhill” (Danimarka) – Atıktan Enerji: İkonik ve Süper Verimli Kojenerasyon

Danimarka’nın başkenti Kopenhag’da bulunan Amager Bakke, diğer adıyla Copenhill, atık yakıtlı yenilikçi bir kojenerasyon tesisi olarak dünya çapında ün kazanmıştır. 2017’de faaliyete geçen bu tesis, Kopenhag’ın 45 yıllık eski atık yakma tesisinin yerine inşa edildi. Yılda 400.000 ton kentsel atığı işleyerek yaklaşık 150.000 haneye elektrik ve ısı enerjisi sağlamaktadır. Amager Bakke’nin en dikkat çekici özelliklerinden biri, tesisin çatısına inşa edilen ve yıl boyu açık olan yapay kayak pisti ve rekreasyon alanıdır. Ünlü mimar Bjarke Ingels’in tasarladığı bu 85 metre yüksekliğindeki yeşil çatı, enerji tesisini aynı zamanda bir sosyal mekân haline getirmiştir.

Teknik performans açısından Amager Bakke, dünya çapındaki en verimli atık-enerji tesislerinden biri konumundadır. İleri teknoloji kazanlar ve çift fırın hattı sayesinde, atığın enerji potansiyelinin %100’ünü kullanacak şekilde tasarlanmıştır. Bunun sonucunda %107 oranında bir enerji verimliliğine ulaşılmıştır. Buradaki %107’lik değer, düşük ısıl değer baz alınarak atığın içerdiği enerjinin tamamının elektriğe ve kullanılabilir ısıya dönüştürüldüğünü, hatta yoğuşturma teknikleriyle ekstra ısının geri kazanıldığını göstermektedir. Eski tesise kıyasla %25 daha fazla toplam enerji çıktısı elde edilmektedir. Tesis, 440°C sıcaklık ve 70 bar basınçta buhar üretip elektrik jeneratörünü besleyerek önceki nesil atık yakma tesislerinin iki katı elektrik üretim verimliliğine ulaşmıştır. Üretilen enerji, 550.000 kişiye elektrik ve 140.000 haneye ısı sağlayacak düzeydedir.

Ekonomik ve çevresel faydalar: Amager Bakke, yaklaşık $670 milyon yatırım maliyetiyle hayata geçirilmiş bir mühendislik harikasıdır. Bu yüksek maliyet, tesisin çok yönlü getirileriyle kendini haklı çıkarmaktadır. İlk olarak, Kopenhag ve çevresinin atık yönetimi sorununa ileri düzeyde bir çözüm sunmakta; depolama sahalarına gidecek atıkları enerjiye çevirerek döngüsel ekonomiye katkı sağlamaktadır. İkincisi, ürettiği enerji düşük karbonlu olduğu için bölgenin fosil yakıt ihtiyacını azaltarak yıllık CO₂ emisyonlarını önemli ölçüde düşürmektedir. Tesis, en katı emisyon standartlarını karşılamakta; gelişmiş filtreleme ve temizleme sistemleri sayesinde neredeyse sıfır düzeyinde hava kirletici salmaktadır. Amager Bakke aynı zamanda yenilikçi karbon yakalama projeleriyle de öne çıkar: 2021’de başlayan bir pilot karbon yakalama ünitesiyle, 2025’e kadar yılda 500.000 ton CO₂ yakalanarak tesisin karbon ayak izinin %95 azaltılması hedeflenmektedir. Bu, 250 bin adet benzinli aracın trafikten çekilmesine eşdeğer bir emisyon azaltımı anlamına gelir. Son olarak, tesisin şehir planlamasına entegre edilmiş mimarisi, turistik çekim merkezi haline gelerek Kopenhag ekonomisine dolaylı faydalar sağlamaktadır.

Taiyanggong Doğalgaz Kojenerasyon Santrali (Çin) – Pekin’in Olimpiyat Mirası

Çin’in başkenti Pekin’de, 2008 Yaz Olimpiyatları öncesinde devreye alınan Taiyanggong Kojenerasyon Santrali, Asya-Pasifik bölgesindeki en büyük kentsel kojenerasyon projelerinden biridir. Doğal gaz yakıtlı kombine çevrim (CCGT) teknolojiye sahip olan tesis, 800 MW’lık kurulu gücüyle (dünyanın en büyük ısı da sağlayan gaz türbin ünitesi olarak) dikkat çekmiştir. Taiyanggong, Olimpiyat tesislerinin elektrik ihtiyacını karşılarken aynı zamanda Pekin’in geniş kentsel alanlarına ısı enerjisi sağlamak üzere tasarlanmıştır. Yaklaşık 10 milyon metrekarelik bir alanın ısıtma talebini karşılayarak, kentin merkezi ısıtma sistemine önemli bir katkı sunmuştur. Bu sayede Pekin’deki birçok eski bireysel kömür kazanı devre dışı bırakılmış, özellikle kış aylarında hava kalitesinin iyileştirilmesine yardımcı olunmuştur.

Tesisin elektrik üretim verimliliği, en son teknoloji gaz türbinleri sayesinde %58 gibi yüksek bir seviyeye ulaşmıştır (yalnız elektrik üretimi modunda). Klasik süperkritik kömür santrallerinin ~%45’lik verimiyle kıyaslandığında bu ciddi bir gelişmedir. Üstelik kojenerasyon modunda çalışırken atık ısı da kullanıldığı için toplam enerji verimliliği çok daha yukarılara çıkmaktadır. Taiyanggong, Çin’in batı bölgelerinden gelen uzun mesafe doğal gaz boru hatlarıyla beslenerek temiz bir yakıt kullanır; bu da özellikle Olimpiyat döneminde kentin karbondioksit ve zararlı emisyon profilini iyileştirmiştir.

Ekonomik ve çevresel faydalar: Pekin Taiyanggong projesi, Çin hükümetinin “Mavi Gökyüzü” girişimi çerçevesinde şehirlerdeki hava kirliliğini azaltma hedefinin bir parçasıdır. Ekonomik açıdan bakıldığında, doğal gazla çalışan bu yüksek verimli santral, aynı miktarda enerji için kömür yakıtlı santrallere kıyasla daha az yakıt maliyeti ve bakım ihtiyacı sunar. Kojenerasyon sayesinde Pekin’deki konutlar ve ticari binalar, bireysel ısıtma sistemlerine göre daha düşük maliyetli ve güvenilir bir merkezi ısıya kavuşmuştur. Ayrıca elektrik ve ısının birlikte üretilmesi, iletim-dağıtım kayıplarını azaltarak şebeke işletmecisi için de verimlilik kazancı getirmiştir. Çevresel tarafta, Taiyanggong’un devreye girmesiyle yıllık binlerce ton kömür tüketimi ve ilgili kül, SO₂ ve NOx emisyonu önlenmiştir. Bu proje, 2008 Olimpiyatları’nda Pekin’in dünyaya temiz enerji taahhüdünü sembolize etmiş ve sonrasında ülkedeki diğer kojenerasyon yatırımlarına da örnek teşkil etmiştir.

Sonuç ve Genel Değerlendirme

Yukarıda ele aldığımız projeler, kojenerasyon teknolojisinin ölçek ve uygulama çeşitliliğini ortaya koymaktadır. Petrol rafinerilerinden soda fabrikalarına, biyokütleden atık yönetimine ve kentsel ısıtmaya kadar farklı alanlarda kojenerasyonun benimsendiğini görüyoruz. Ortak payda, her bir projenin enerji verimliliğini en üst düzeye çıkararak çevresel ve ekonomik faydalar sağlamasıdır. Bu projeler sayesinde:

• Birleşik üretim sayesinde birincil enerji kaynaklarında ciddi tasarruflar elde edilmekte ve ithal yakıtlara bağımlılık azalmaktadır. Örneğin, Immingham ve Kazan Soda gibi tesisler %80-90 verimlilikle çalışarak yakıt tüketimini ve maliyetlerini düşürüyor.
• Karbon emisyonları ve kirletici gaz salımları düşmekte, Kyoto ve Paris Anlaşması hedeflerine ilerleme kaydedilmektedir. Stockholm ve Kopenhag örneklerinde görüldüğü gibi, fosil yakıt yerine biyoyakıt ve atık kullanımı yıllık yüzbinlerce ton CO₂ azaltımı sağlamaktadır.
• Şebeke stabilitesi ve enerji arz güvenliği artmaktadır. Yüksek kapasiteli kojenerasyon tesisleri, yenilenebilir kaynakların entegrasyonunu kolaylaştırmakta (örneğin Immingham ve Amager Bakke, dalgalı talep ve üretimi dengeleyebilmektedir) ve kritik altyapılara kesintisiz enerji desteği sunmaktadır.
• Bölgesel kalkınma ve istihdam desteklenmektedir. Bu mega projeler inşa ve işletme aşamalarında binlerce kişiye iş imkânı yaratmış, yerel tedarik zincirlerini canlandırmıştır. Ayrıca Kopenhag’daki Copenhill örneğinde olduğu gibi, inovatif tasarımlar kentlerin simgesine dönüşerek sosyal ve turistik değer de katmaktadır.