Enerji geri dönüşümü - Energy recycling
Enerji geri dönüşümü , normalde boşa harcanacak olan enerjiyi, genellikle elektrik veya termal enerjiye dönüştürerek kullanmanın enerji geri kazanım sürecidir . Üretim tesislerinde, enerji santrallerinde ve hastane, üniversite gibi büyük kuruluşlarda gerçekleştirilen bu çalışmalar verimliliği önemli ölçüde artırarak enerji maliyetlerini ve sera gazı kirliliğini aynı anda azaltmaktadır . Süreç, küresel ısınmayı karlı bir şekilde azaltma potansiyeli ile dikkat çekiyor . Bu iş genellikle birleşik ısı ve güç ( kojenerasyon olarak da adlandırılır ) veya atık ısı geri kazanımı şeklinde yapılır .
Enerji geri dönüşüm biçimleri
Atık ısı geri kazanım
Atık ısı geri kazanımı, normalde üretim tesislerinde boşaltılacak olan fazla ısıyı yakalayan ve bunu elektrik ve buhara dönüştüren veya enerjiyi üretim sürecine ısıtılmış hava, su, glikol veya yağ şeklinde geri döndüren bir süreçtir. Bir "atık ısı geri kazanım kazanı", ısının serbest bırakıldığı alana yerleştirilmiş bir dizi su dolu boru içerir. Yüksek sıcaklıktaki ısı kazanla buluştuğunda, buhar üretilir ve bu da elektrik üreten bir türbine güç sağlar. Bu işlem, diğer ateşlenen kazanlarınkine benzer, ancak bu durumda atık ısı, geleneksel bir alevin yerini alır. Bu işlemde fosil yakıt kullanılmaz. Metaller, cam, kağıt hamuru ve kağıt, silikon ve diğer üretim tesisleri, atık ısı geri kazanımının etkili olabileceği tipik yerlerdir.
Birleşik ısı ve güç (CHP)
Kombine ısı ve güç (CHP) de denir kojenerasyon göre, bir ABD Çevre Koruma Ajansı , “tek yakıt kaynağından elektrik ve ısı enerjisi üreten, etkin bir temizlik ve güvenilir bir yaklaşım. Bir tesisin termal ve elektriksel temel yüklerini karşılamak üzere tasarlanmış bir CHP sistemi kurarak, CHP tesisin operasyonel verimliliğini büyük ölçüde artırabilir ve enerji maliyetlerini azaltabilir. Aynı zamanda CHP, küresel iklim değişikliğine katkıda bulunan sera gazlarının emisyonunu da azaltıyor.” Bir CHP tesisi ile yerinde elektrik üretildiğinde, hem işlenmiş ısı hem de ek güç üretmek için fazla ısı geri dönüştürülür.
Klimadan atık ısı geri kazanımı
Klimadan atık ısı geri kazanımı da chiller tesislerinden atmosfere ısı israfına alternatif olarak kullanılmaktadır. Yazın chiller santrallerinden geri kazanılan ısı, yerdeki Thermalbank'lerde depolanır ve kışın bir ısı pompası aracılığıyla aynı binaya geri dönüştürülerek fosil yakıtları yakmadan ısıtma sağlanır. Bu zarif yaklaşım, yaz sıcağını kış kullanımı için geri dönüştürerek her iki mevsimde de enerji ve karbon tasarrufu sağlar.
Bazı firmalar HVAC Kondenser Ünitesi üzerine kurulacak, kondenserin havada tahliye etmesi gereken atık ısıyı toplamak, ısı üreten cihazı bir şofben gibi ısıtmak için ürünler sunmaktadır. Bu cihazlara ısı geri kazanım ünitesi (HRU) denir. Konut uygulamaları için mevcut bazı üniteler şunlardır: HotSpot Enerji Isı Geri Kazanım Ünitesi veya LG Isı Geri Kazanım Üniteleri
Endüstriyel uygulamalar için bu ünitelere genellikle atık ısı geri kazanım ünitesi (WHRU) denir .
Isı pompaları
Isı pompaları ve termal enerji depolama , kullanım için çok düşük bir sıcaklık veya enerjinin mevcut olduğu ve ihtiyaç duyulduğu zaman arasındaki zaman gecikmesi nedeniyle erişilemeyecek olan enerjinin geri dönüşümünü sağlayabilen teknoloji sınıflarıdır. Mevcut yenilenebilir termal enerjinin sıcaklığını arttırırken, ısı pompaları, düşük kaliteli bir kaynaktan (deniz suyu, göl suyu, zemin, hava veya bir prosesten kaynaklanan atık ısı).
Termal depolama
Termal depolama teknolojileri, ısının veya soğuğun saatlerce veya geceden mevsimler arası değişen sürelerde depolanmasına izin verir ve duyulur enerjinin (yani bir ortamın sıcaklığını değiştirerek) veya gizli enerjinin (yani bir ortamın faz değişimleri yoluyla ) depolanmasını içerebilir. , su ve sulu kar veya buz arasında). Kısa süreli termal depolar, bölgesel ısıtma veya elektrik dağıtım sistemlerinde tepe noktası tıraşı için kullanılabilir. Etkinleştirilebilecek yenilenebilir veya alternatif enerji kaynakları arasında doğal enerji (örneğin güneş-termal toplayıcılar veya kışın soğuğu toplamak için kullanılan kuru soğutma kuleleri aracılığıyla toplanan), atık enerji (örneğin HVAC ekipmanından, endüstriyel proseslerden veya enerji santrallerinden) veya fazla enerji (örneğin, hidroelektrik projelerinden mevsimsel olarak veya rüzgar çiftliklerinden aralıklı olarak). Drake Açılış Güneş Topluluk (Alberta, Kanada) açıklayıcıdır. sondaj kuyusu termal enerji depolaması , topluluğun yıl boyunca ısısının %97'sini garaj çatılarındaki güneş kollektörlerinden almasını sağlar ve bu ısının çoğu yaz aylarında toplanır. Duyulur enerji için depolama türleri arasında yalıtımlı tanklar, çakıldan ana kayaya kadar değişen alt tabakalardaki sondaj kümeleri, derin akiferler veya üstü yalıtılmış sığ kaplı çukurlar bulunur. Bazı depolama türleri, karşıt mevsimler arasında (özellikle çok büyükse) sıcağı veya soğuğu depolayabilir ve bazı depolama uygulamaları bir ısı pompasının dahil edilmesini gerektirir . Gizli ısı tipik olarak buz tanklarında veya faz değişim malzemeleri (PCM'ler) olarak adlandırılanlarda depolanır .
Mevcut sistem
Hem atık ısı geri kazanımı hem de CHP, bölgesel tesisler tarafından işletilen büyük enerji santrallerinde üretilen geleneksel "merkezileştirilmiş" gücün aksine, "merkezi olmayan" enerji üretimini oluşturur. “Merkezi” sistem ortalama yüzde 34 verimliliğe sahiptir ve bir birim güç üretmek için yaklaşık üç birim yakıt gerektirir. Hem ısıyı hem de gücü yakalayarak, CHP ve atık ısı geri kazanım projeleri daha yüksek verimliliğe sahiptir.
2007 Enerji Bakanlığı araştırması, ABD'de CHP'nin 135.000 megavat potansiyelini buldu ve bir Lawrence Berkley Ulusal Laboratuvarı çalışması, CHP'yi hesaba katmadan, endüstriyel atık enerjiden elde edilebilecek yaklaşık 64.000 megavat belirledi. Bu çalışmalar, ABD'de enerji geri dönüşümünden gelebilecek toplam güç kapasitesinin yaklaşık 200.000 megawatt'ının -veya %20'sinin- enerji geri dönüşümünün yaygın kullanımının bu nedenle küresel ısınma emisyonlarını tahmini olarak yüzde 20 oranında azaltabileceğini öne sürüyor. Nitekim, 2005 itibariyle, ABD sera gazı kirliliğinin yaklaşık yüzde 42'si elektrik üretiminden ve yüzde 27'si ısı üretiminden kaynaklanmaktadır.
Savunucular, geri dönüştürülmüş enerjinin mevcut kullanımdaki diğer enerji seçeneklerinin çoğundan daha düşük maliyetli olduğunu ve daha düşük emisyona sahip olduğunu iddia ediyor.
Şu anda RecyclingEnergy Int. Corp., ısı geri kazanımlı havalandırmada ve gizli ısı pompasında ve CHCP'de geri dönüşüm enerjisinden yararlanır .
Tarih
Belki de enerji geri dönüşümünün ilk modern kullanımı Thomas Edison tarafından yapılmıştır . Dünyanın ilk ticari elektrik santrali olan 1882 Pearl Street İstasyonu, komşu binaları ısıtmak için atık ısıyı kullanırken hem elektrik hem de termal enerji üreten bir CHP tesisiydi. Geri dönüşüm, Edison'un fabrikasının yaklaşık yüzde 50 verimliliğe ulaşmasını sağladı.
1900'lerin başlarında, bölgesel kuruluşlar tarafından yönetilen merkezi santrallerin inşası yoluyla kırsal elektrifikasyonu teşvik etmek için düzenlemeler ortaya çıktı. Bu düzenlemeler yalnızca kırsal kesimde elektrifikasyonu teşvik etmekle kalmadı, aynı zamanda CHP gibi merkezi olmayan elektrik üretimini de caydırdı. Hatta kamu hizmeti dışı kuruluşların elektrik satmasını yasa dışı kılacak kadar ileri gittiler.
1978 yılına gelindiğinde, Kongre, merkezi enerji santrallerindeki verimliliğin durgunlaştığını kabul etti ve kamu hizmetlerini diğer enerji üreticilerinden güç satın almaya teşvik eden Kamu Hizmeti Düzenleme Politikaları Yasası (PURPA) ile verimliliği artırmaya çalıştı . CHP fabrikaları hızla çoğaldı ve kısa süre sonra ABD'deki tüm enerjinin yaklaşık yüzde 8'ini üretti. Ancak yasa tasarısı, uygulama ve yürütmeyi tek tek eyaletlere bırakarak ülkenin birçok yerinde çok az ya da hiçbir şey yapılmamasına neden oldu.
2008'de Tom casten , başkanı Geri Dönüşümlü Enerji Geliştirme , "dedi Biz şu anda endüstri tarafından atılır ısı ile ABD elektriğin 19 ila 20 oranında yaklaşık yapabilir düşünüyorum. "
ABD dışında, enerji geri dönüşümü daha yaygındır. Danimarka, enerjisinin yaklaşık %55'ini CHP'den ve atık ısı geri kazanımından elde ederek muhtemelen en aktif enerji geri dönüştürücüsüdür. Almanya, Rusya ve Hindistan da dahil olmak üzere diğer büyük ülkeler de enerjilerinin çok daha yüksek bir kısmını merkezi olmayan kaynaklardan elde ediyor.