Depo gazı enerji üretim tesisi baca gazı atık isısının seralarda değerlendirilmesi: istanbul örneği

Evsel atık düzenli depolama sahaları kullanım ömrü dolduktan sonra yararlı kullanım alanları sınırlı sahalardır. Çoğunlukla yesil alan olarak kullanılan bu yerler ekonomik ve çevresel anlamda atıl durumda bulunmaktadır. Depolama sahalarının İstanbul gibi arazi sıkıntısı çeken bir sehirde yararlı amaçlar için kullanılması elzemdir. Depolama sonrası sahalarda metan gazı olusmakta ve farklı yöntemlerle kontrol altına alınmaktadır. Bu gazların toplanması, tasınması ve özel motorlarda yakılması ile elektrik enerjisi üretilmektedir. Tesislerde gazın yakılması, depo gazı içerisinde bulunan CH4 (metan) gazının CO2'e indirgenmesini sağlayarak sera etkisini azaltmakta, elektrik enerjisi üreterek ekonomiye katkı sağlamaktadır. Çevresel ve ekonomik yarar göz önüne alındığında, depo gazından enerji üretim tesislerinde, enerji üretiminde mümkün olabilecek maksimum verime ulasılmalıdır. Bu düsünce ile bakıldığında, depo gazı enerji üretim tesisinde olusan atık ısının değerlendirilemeden atmosfere verilmesi önemli bir sorun olarak ortaya çıkmaktadır. Oldukça yüksek debi ve sıcaklığa sahip bu ısı, enerji bakımından önemli bir potansiyele sahiptir. Bu sıcaklıktaki ve debideki ısının değerlendirilmeden atmosfere verilmesi, çevreyi olumsuz etkilemesinin yanında ekonomik kayıplara yol açmaktadır. Seralarda mevsimlik çiçek üretimi, maliyeti yüksek bir faaliyettir. Maliyetlerin önemli bir kısmını sera ısıtılması ve gübre kullanımı olusturmaktadır. Isıtma islemi için Türkiye'nin büyük bir bölümünde kömür ve doğalgaz kullanılmaktadır. Kısın seraların ısıtılması için kullanılan fosil yakıtların hem maliyeti yüksek, hem de çevresel standardı düsüktür. Bu çalısma, İstanbul Kalkınma Ajansı (İSTKA) tarafından desteklenen "Depo Gazı Enerji Üretim Tesisi Atık Isının ve Kompostun Seralarda Kullanımı Projesi" kapsamında yürütülmüstür. Bu kapsamda; çevre, tarım ve enerji sektörü için, atık ısı ve atık maddelerin değerlendirilmesini içeren çevresel ve ekonomik açıdan sürdürülebilir eko yenilikçi bir sistemin olusturulması amaçlanmıstır. Bu çalısmada İBB Odayeri Düzenli Depolama Sahasında depo gazından elektrik enerjisi üretim tesisinden çıkan baca gazının değerlendirilmesine ve mevsimlik çiçek üretim serasının kurulmasına iliskin süreçler yer almaktadır. Kurulması düsünülen seranın ısıl hesaplamaları yapılmıstır. Yapımda kullanılacak her malzemenin sebep olduğu ısı kayıpları ve hacim kaynaklı hava değisimine bağlı ısıl kayıplar göz önüne alınarak gerekli ısı miktarı belirlenmistir. Depo Gazı Enerji Üretim Tesisinden elektrik üretim faaliyeti sonucu egzoz gazı atmosfere verilmektedir. Bu gazın değerlendirilmesi için baca gazı emisyon ölçümü ve analizi yapılmıstır. Analiz sonuçlarına göre yaklasık 470 °C sıcaklıktaki gazın geri kazanımı için gerekli ısıl hesaplamalar yapılmıstır. Egzoz gazının emisyon ölçümü için CO, CO2, O2, SO2, NO, NO2 ve NOx Tayini Elektrokimyasal Hücre Metodu ile, Bacada Hız ve Debi Tayini ise S Tipi Pitot Tüpü ile gerçeklestirilmistir. Bacalarda olusan atık ısının kullanımı için sistem alternatifleri arastırılmıstır. Proje ile ilgili olarak hava-su ısı değistiriciler incelenmistir. Analiz sonuçları ve seranın ihtiyacı olan enerji miktarına göre ekonomizer ya da esanjör ölçüleri hesaplanmıs, malzeme çesidi tespit edilmis, sistemin dizaynı ve imalatı yapılmıstır. Atık ısı geri kazanım ünitesinde ısıtılan su, pompalar vasıtasıyla seraya iletilecektir. Isı İletim sistemi ısı kayıpları minimuma düsürecek sekilde dizayn edilecek, sera içinde bulunan otomasyon sistemi vasıtasıyla ihtiyaç duyulan zaman dilimlerinde seraya sıcak su beslemesi yapılacaktır. Odayeri Düzenli Depolama Sahasında uygun alan tespiti ve yetistirilecek ürün tespiti yapıldıktan sonra sera kurulumuna geçilmistir. Seralarda yetistirilecek ürünler için uygun kosulların sağlanması için iklimlendirme, sulama ve gübreleme sistemi dizayn edilmis ve sistemlerin tamamı tam otomasyonlu yapılmıstır. Depo gazı Enerji Üretim Tesisinde depo gazı yakılarak elektrik enerjisi üretiminde kullanılmakta, çok yüksek sıcaklıkta baca gazı atmosfere verilmektedir. Bu gazın değerlendirilmesinin önemli ekonomik faydalar sağlayacağı tespit edilmistir. Seracılık, ülkemizde ve dünyada önemli bir tarım faaliyeti olmakta ve bu sürecin gelisimde ısıtma maliyeti önemli bir kısıt olarak karsımıza çıkmaktadır. Ülkemizde ısıtmaya bağlı olarak seracılık sıcak iklim bölgelerinde ve jeotermal enerjiye sahip bölgelerde yapılabilmektedir. Kıs ısıtması genel itibari ile yetersiz kalmakta ya da hiç yapılamamaktadır. Proje sonucunda ortaya konan sistem, atık yönetiminin önemli sıkıntılarına çözümler getirmektedir. Belediyeler ve çok farklı sektörlerden isletmeler için problem teskil eden atıl durumdaki depolama sahaları, değerlendirilemeyen atık ısı, seracılık alan sıkıntısı, sera ısıtma giderleri ve issizlik gibi konular proje sayesinde bütüncül bir sekilde ele alınmıstır.

Depo Gazı ,

Atık Isı ,

Sera ,

Enerji ,

After the lifetime of regular landfill ended, the rest of useful field becomes very limited. This areas used for green field are inactive in terms of environmental respect. The usage of the storage fields is critical for Istanbul where the empty lands are limited. Methane comes out from landfill and is controlled with different methods. Electricity is generated after the process of collecting, transferring, and burning of methane gas. Consuming methane gas in the plants leads to reduce the amount of greenhouse gases by conversion of methane to carbon dioxide, and increase economic benefits by energy generation. Considering the environmental and economic benefits, maximum efficiency of the production plant should be aimed. Therefore, exposition of waste heat created in the plant to air is a serious problem. This high capacity heat has a potential. Otherwise, it will cause environmental problems in addition to economical lose. Seasonal flower raise in greenhouse is a high cost business. The biggest portion of this cost is caused by heating and use of fertilizer. Coal and natural gas are used to heat the greenhouses. Fossil fuels used for this goal are costly and not environmentally friendly. This work is involved in the project of "Use of waste heat produced at energy production plant in greenhouses" supported by the "Istanbul Development Agency". Goal of this project is to create a system that has environmental and economic benefits based on the utilization of waste material and heat in agriculture and energy sectors. In this project, the process of utilization of waste gas emerged in the "IBB Odayeri Landfill", and establishment of seasonal flower greenhouses. Heat calculations of proposed greenhouse have been performed. The required amount of heat has been determined considering the heat loss of each material, and volume based heat loss caused by air change. Flue Gas emission has been as a result of electricity generation from landfill gas. Flue Gas emission measurement and analysis are done for the evaluation of landfill gas. Thermal calculations for the recovery of gas at 470 ° C are done. Exhaust gas emissions of CO, CO2, O2, SO2, NO, NO2 and NOx are determined with Electrochemical Cell Method while Speed and Flow Determination in chimney was carried out with the S-Type Pitot Tube Method. System alternatives for the use of the waste heat from chimneys and Air-water heat exchangers are investigated. Economizer, heat exchanger dimensions and material types are determined by considering the results of the analysis and the amount of the energy needed. Water which is heated by waste heat recovery unit will be delivered to the greenhouse by pumps. Heat transmission system designed to minimize the heat losses. The optimal hot water supply will be provided by the automation system in the greenhouse. After identification of product which will be grown and installation area of the hothouse, the installation has started. Fully automated air conditioning, irrigation and fertilization system have been designed to ensure the proper conditions for products proposed to grown in greenhouse. High temperature flue gas emission is provided from Landfill Gas Energy Production Plant. Significant economic benefits will be gained with evaluation of this gas. Greenhouses, in our country and around the world become an important agricultural activity and heating costs appears to be the biggest constraint for the development of this sector. Considering the heating process greenhouse are installed in geothermal areas and hot climate regions of our country. In winter heating generally inadequate or cannot be done at all. This project brings many solutions for the waste management problems. Unused landfill areas, unvalued waste heat, greenhouse area shortages, and unemployment issues of municipalities and businesses are discussed in a holistic manner in this project.

Landfill Gas, ,

Waste Heat, ,

Green House, ,

Energy ,