Allam Çevrimi: Çevreye Zararsız(?) Doğal Gaz Santrali

Paylaş

Allam çevirimi doğal gaz ile çalışmasına rağmen karbondioksit ve ısı salınımı yapmayarak doğaya neredeyse zararsız yeni bir enerji üretim santrali.

Bugün Türkiye’yi geçtik dünyadan bile çok az sayıda insanın varlığından haberdar olduğu yeni bir teknolojiye göz atıyoruz. Allam Çevrimi, Rodney Allam amcamızın bu dünyaya armağan ettiği en büyük hediyesi. Peki nedir bu çevrimin olayı ne işe yarar? Yenir mi içilir mi? Neyi çeviriyoruz? Nasıl oluyor da doğal gaz ile çalışmasına rağmen neredeyse zararsız olabiliyor?

Allam’dan Önce

Allam çevrimi tamamen yeni bir termodinamik döngüsü yani daha basitçe anlatmak gerekirse yeni bir enerji üretim yöntemi. Allam çevrimine geçmeden önce şuan kullandığımız enerjinin nasıl üretildiğine kısaca bir bakalım. Günümüz enerji santralleri ister doğal gazla ister kömürle çalışsın hatta isterseniz nükleer enerji ile çalıştırın mantıkları 3 aşağı 5 yukarı aynıdır ve basittir. Elinizdeki yakıtı mümkün olan en verimli şekilde yakarsınız daha sonra ortaya çıkan ısı ile bir miktar suyu ısıtırsınız bu su buharlaşır ve su buharı ile bir türbini döndürürsünüz. Sonuç olarak elektrik emrinize amadedir. Türbini döndüren buhar sonra tekrar yoğunlaştırılır ve tekrar kullanılır. Bu sistemlerin en gelişmişlerinden olan son teknoloji ürünü IGCC (Integrated gasification combined cycle)’lerde bile aynı işlemler sadece daha verimli olması için birkaç farklı adımda gerçekleşir. Ama işin özeti elektrik santrali dediğiniz şeyler devasa su ısıtıcılarından ibarettir.

Allam Çevrimi Elektrik Santrali Şeması
Kaynak: science.sciencemag.org
Gelelim fasulyenin faydalarına bugün kullandığımız enerji santrallerinin 3 büyük sorunu var.

1) Suyu Soğutmak = Doğayı Isıtmak

Suyu ısıttık iyi güzel elektriğimizi de ürettik mis gibi ama sorun hiç bir zaman bir şeyleri ısıtmakta olmadı zaten ormana bir kibrit atarak da bütün şehri ısıtabilirsiniz. Asıl mesele o suyu soğutmak. Bir rivayete göre Einstein’ın ergen yıllarında hocasının sorduğu soruya verdiği cevabı geldi aklıma. Hocasının sen “Soğukta hiç üşümedin mi yavrum?” sorusuna büyük fizikçinin verdiği cevap: “Hocam, soğuk diye bir şey yoktur; biz insanlar sıcaklığın yokluğuna soğuk deriz.” olmuştur. Şimdi Einstein’a nereden geldik derseniz suyu soğuturken ihtiyacımız olacak. Suyu soğutmak için sudan enerji almamız lazım bu enerjide ısı olarak bir yerlere atmamız lazım. Sonuç olarak bir şeyi soğutmak için başka bir yeri ısıtmanız gerekli. Hala aydınlanmayanlar bir klimalarının dış ünitesinin çıkışına elini koysun çıkan sıcak havayı hissedebilirler. Dikkat edin bir yerlerinizi yakmayın bu arada! Bu da suyu soğuturken doğa ya ısı vermeniz anlamına geliyor. küresel “ısınma”nın adından da anlaşılacağı üzere ısınan bir küreye daha fazla ısı vermek hiç hoş değildir.

Yanma tepkimesi
İlkokuldan beri hepimize ezberletilmeye çalışılan meşhur yanma tepkimesi

2) Her şeyin Fazlası Zarar! Özellikle CO2’nin

Kömür, doğal gaz gibi fosil yakıtlar yakıldığında çok miktarda karbondioksit(CO2) gibi havada gereğinden fazla olduğunda doğaya zararlı olan sera gazları çıkarırlar. Bu gazları göremiyor olabilirsiniz ama etkilerini hissetmek için camdan dışarı bakmanız yeterlidir. Tarım ürünleri yanıyor, topraklar kuruyor, durup dururken 1 saatte yağan yağmurla sel oluyor, tam yağmur durdu diyorsunuz bu sefer de hava sıcaklığı 40 dereceyi görüyor. Ama neyse sera gazlarının zararlı etkileri başka günün konusu biz devam edelim. Enerji üretim sektörü ise CO2 salınımın %70’den sorumlu. Bakteriler kullanılarak veya özel filtreler ile bu gazların salınımı azaltılabilse de. Bu işlemler yüksek maliyetli yatırımlar gerektirir. Nedendir bilinmez(?) firmalar zaten zor ürettiğiniz enerjinin bir kısmını satmak yerine bu tür doğayı koruma faaliyetlerine yatırmayı tercih etmiyorlar.

CO2 sanlınım oranları grafiği
Kaynak: Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü

3) Henüz Başka Bir Dünya’mız Yok. Olanı da Hor Kullanmamak Lazım

Bu biraz bariz olacak, tahmin ettiğiniz gibi fosil yakıtlar bitiyor. Buna yapabileceğimiz çok da bir şey yok aslında daha az kullanmak ya da birilerinin uzay madenciliği araştırmalarına yatırım yapmasını beklemekten başka. Ama kim bilir Mars’a gitmeye son 10 yılda hiç olmadığı kadar çok yaklaştık, oraya kadar gitmişken yolluk biraz yakacak da getiriverirler belki.

Şimdi gelin asıl konumuza dönelim ve bu sorunların 2 sini tek çırpıda silelim. İşte Allam çevrimi bu yüzden önemli. Baştan söyleyeyim: fosil yakıtla çalışıyor olacağız, bunun çok hoş bir şey olmadığının ben de farkındayım ama biraz sabır. Ama sizin de bir şeyi kabul etmenizi istiyorum güneş, rüzgar, hidroelektrik gibi yenilenebilir kaynaklara geçiş bir süreçtir. Pat diye hadi biz yenilenebilir enerjiye geçiyoruz diyemezsiniz. Önce altyapınızın ona uyması lazım, sonra güneş enerjisinin dağıtım ve depolama sorunlarını çözmeniz lazım. Sanayinin enerjisini sağlayabilecek büyüklükte yatırımlar… kolay değil. Neyse var oğlu var yani anlayacağınız. Demem o ki geçiş süreci için mükemmel bir çözüm bulmuş olabiliriz.

Allam’dan Sonra

Allam çevirimini mevcut sistemlerden farklı kılan şey neredeyse hiç su kullanmaması, karbondioksit gibi zararlı gazları doğaya salmaması ve doğaya daha az ısı salması. Bir de şu anda kurulu en yeni enerji santralinden %5 daha verimli olacak olması olaya biraz heyecan katmak için yeter de artar bile. Bu kadar büyük farkları olmasını 3 farklı özelliğine borçlu ama gelin önce çok kısaca nasıl çalıştığına bakalım.

Nasıl Çalışıyor?

Doğal Gaz Elektrik Santrali Şeması
Kaynak: science.sciencemag.org

Süperkritik akışkanları buraya tıklayarak bilmek istediğinizden fazlasını öğrenebilirsiniz ancak bu yazıda ihtiyacımız olacak kadarı ile ve çok çok basitleştirilmiş bir şekilde anlatırsak: Süperkritik akışkanlar maddenin belirli bir sıcaklık ve basınç değerindeki özel bir halidir. Süperkritik haldeki CO2 yoğunluğunun yüksek olması sayesinde türbinin daha verimli çalışmasını sağlıyor ve daha küçük türbinlerin tasarlanabilmesini sağlıyor.

Aslında çalışma mantığı çok da karmaşık değil. Yukarı da görüldüğü üzere ilk önce yanmayı güçlendirmek için havadan elde edilen saf oksijen ile doğal gazı yakıyor açığa çıkan süperkritik akışkan halindeki CO2 ve çok az miktardaki su buharı ile özel tasarlanmış CO2 türbinini döndürüyor. Hala sıcak olan ama öncekine göre sıcaklığı düşmüş CO2 ve çok az su karışımından ısı alınarak soğutuluyor. Bu aşamada aynı zamanda sistemdeki az da  olsa üretilen su dışarı alınıp kullanılabiliyor. Daha sonra CO2 süperkritik değerlere getiriliyor yani Türkçe tabiri le CO2 az önce alınan ısı ile uygun sıcaklığa ve pompa yardımı ile uygun basınca getirilerek tekrar yanma bölümüne geri yollanıyor ki tekrar türbini döndürmede kullanılabilsin ve daha önemlisi doğaya salınması engellensin.

Şimdi gelin bu 3 bahsettiğim 3 özelliğe daha yakından bakalım:

CO2 ile çalışan türbinler

Klasik türbin ve CO2 türbini bouyt kıyaslaması

Az önce size bütün santrallerin su ısıtıcıları olduğunu söylemiştim. Allam’da ise işler değişti. Allam çevriminin en önemli özelliği fosil yakıtın yanması sonucu çıkan süperkritik haldeki CO2’yi doğaya salmak yerine direk türbine göndererek enerji üretmesi. Bu sayede su kullanılmasına gerek kalmamasını bırakın yanma tepkimesi sonucu çıkan suyu başka işlerde kullanabiliyorsunuz bile.

Daha Az Isı Salınımı

Kullanımdaki santrallerin aksine CO2’i tekrar kullanmak için sistemden çıkarılması gereken ısı da bu sistemde daha az. Aynı zamanda bu ısının bir kısmı türbin çıkışındaki hala sıcak CO2 den sağlanıyor.

Daha Verimli

Yakıtı saf oksijen ile yaktığı için standart tesislerden daha verimli olacağı tahmin ediliyor ve tek verimli olduğu alan elektrik üretimi de değil. Bu sistem için tasarlanan CO2 türbini rakiplerinden daha küçük olması sayesinde tesisin kurulma maliyetlerinin de düşmesini sağlıyor.

Hiç mi Eksisi Yok Bu Sistemin?

Maden İşçisiKusursuz insan olmadığı gibi kusursuz enerji santrali de yok tabiki. Henüz sadece daha az kusurlusunu yapabiliriz. Sonuç olarak bu sistem doğal kaynakları kullanarak çalışıyor ve doğal kaynaklar eninde sonunda bitecekler. Bunun yanında daha tasarımı yapılalı 10 yıldan az süre geçmiş bir sistemden bahsediyoruz kabul edilmesi için de bir süre geçmesi gerekcektir mutlaka. Öte yandan çok daha az da olsa hala bir ısı ve CO2 salınımı söz konusu. Tabi bunlara henüz test aşamasında olması ve başka sorunların da eklenebileceğini göz önünde bulundurmak lazım. Anlayacağınız eksikleri yok değil dolu ama burada vurgulanması gereken yer kötünün iyisi olduğu gerçeği ve en iyiye olan yolda mükemmel bir ara basamak olma potansiyeline sahip olduğudur.

Şimdiye kadar ne yaptığımıza bakalım isterseniz. CO2’imizi sistemde kullanarak doğaya salınımını engelledik, CO2’nin ısıtılıp soğutulma işlemini daha verimli hale getirdik, biraz su elde ettik ve saf oksijen kullanarak verimimizi yüksek tuttuk.  Peki biz kağıt üzerinde yaptık da kimse inşa etmez ise ne olacak.

Gerçek Hayatta Ne Durumdayız?

NET Power'ın Houston'daki Allam Çevrimi Enerji Santrali
NET Power’ın Houston’daki Protototip Tesisi

Buraya kadar her şey çok güzel ama kim yapacak bu işi. Birinin taşın altına elini sokması lazım elbette. Amerikalılar maalesef yine bizden bir adım öndeler bu konuda.  Hayatına yakın zamanda bir start-up olarak başlayan NET Power şirketi bu teknolojinin öncülüğünü üstlenmiş durumda ve şimdiye kadar topladığı $140 milyon gibi bir yatırım ile 2016 yılında yeni elektrik santralinin ilk prototipine Housten(ABD)’de kurmaya başladı. Toshiba gibi büyük teknoloji firmaları da NET Power ile yeni nesil CO2 türbininin üretilmesinde birlikte çalışmalar yürütüyor. Ancak gerek yatırımın azlığı gerek devlet desteği olsun gerek de insanların bu teknolojinin varlığından bile bir haber olması sürecin daha hızlı ilerlemesine katkı sağlamıyor.

Rodney Allam
Rodney Allam

Sonuç olarak Allam amca bize fosil yakıtlara başka bir açıdan bakmanın yolunu gösteren kapıyı araladı. Bende bugün kafamı o kapıdan sokup sizin için içeride neler olup bittiğini basitçe anlatmaya çalıştım. Bu yeni teknolojinin en önemli özelliği ise bence fosil yakıtlar ve nükleer enerjiden güneş ve rüzgar gibi yenilenebilir enerjilere geçişi çok daha yumuşak ve daha az direniş ile atlatabilmemizi sağlamak. Bu özelliği sayesinde yenilenebilir enerji için kritik bir basamak görevi yapacak teknoloji unvanını almayı fazlası ile hak ediyor. Peki sizce NET Power gibi şirketler, Allam çevrimi gibi yeni teknolojiler şuandaki enerji devlerine karşı gelip doğayla barış içerisinde bir geleceğe adım atmamıza bizi bir adım daha yaklaştırabilecek mi?

Konuyu Daha Ayrıntılı İncelemek İsteyenler İçin

Leave a reply

Please enter your comment!
Please enter your name here

Yazılar
Benzer