Kompresör Sistemlerinde Enerji Geri Kazanımı

 Büyük bir sanayi şirketindeki yılda 8.000 saat boyunca 500 kW güç tüketen bir merkezi kompresör tesisi, yılda 4 milyon kWh enerji tüketir. Sıcak hava veya sıcak su olarak büyük miktarda atık ısıyı geri kazanmak son derece mümkündür. Kompresöre verilen enerjinin %94'üne kadarı geri kazanılabilir. Örneğin, yağsız vidalı kompresörlerde 90°C sıcaklıkta su elde edilebilir. Bu da tasarruf önlemlerinin hızla büyük bir geri dönüş sağlayabildiğini göstermektedir. Enerji geri kazanımı sistemlerinde, yatırımın kendi kendini karşılaması 1-3 yıl kadar kısa bir sürede gerçekleşir. Ayrıca, sıcaklık seviyesinin eşitlenmesi ve soğutma suyu kalitesinin yüksek olması gibi avantajlar sayesinde kapalı bir soğutma sistemi ile geri kazanılan enerji kompresörün çalışma koşullarını, güvenilirliğini ve kullanım ömrünü iyileştirir. İskandinav ülkeleri bu alanda öncülük etmektedir ve enerji geri kazanımı kompresör sistemlerinde bir süredir standart bir uygulama haline gelmiştir. Büyük tedarikçilerin birçoğu tarafından temin edilen orta-büyük boy kompresörler, artık atık ısıyı geri kazanmak amaçlı standart ekipmanlar takılabilmesi için uyarlanmaktadır.

Fizik kanunlarına göre bir kompresör sistemine temin edilen enerjinin neredeyse tamamı ısıya dönüştürülür. Ne kadar fazla enerji geri kazanılır ve diğer proseslerde kullanılırsa sistemin genel verimliliği de o kadar yüksektir.

Çoğu durumda, kompresör sistemini soğutarak kazanılan enerji verimli bir şekilde kullanılabiliyorsa ısı geri kazanma seviyesi %90'ı aşabilir. Soğutma sisteminin işlevi, tüketim noktasına uzaklık ve ısı ihtiyacı seviyesi ve sürekliliği sonucu etkileyen unsurlardır. Büyük ısı akışı olduğunda, geri kazanılan enerjiyi satmak da göz ardı edilmeyecek bir fırsattır. Elektrik enerjisi tedarikçisi de müşteriniz olabilir ve yatırım, alt siparişler ve teslimat konusunda pazarlık yapılabilir. Birden fazla prosesten geri kazanılan enerjiyi yöneterek tasarruf da yapılabilir.

Basınçlı hava sistemlerinden enerji geri kazanımı, her zaman ihtiyaç duyulan ısıyı üretmez veya genellikle yetersiz miktarda üretir. Geri kazanılan enerji miktarı, kompresörün değişken bir yükü varsa zaman içinde değişkenlik gösterecektir. Geri kazanım sisteminin makul olabilmesi için buna karşılık gelen ve nispeten dengeli bir ısı enerjisi ihtiyacı olmalıdır. Geri kazanılan ısı enerjisini kullanmanın en iyi yolu, sisteme temin edilen enerjiyi desteklemektir. Böylece kompresör çalışırken mevcut enerjiden her zaman yararlanmış olursunuz. Nispeten düşük sıcaklıkta yüksek sıcak hava debisi üreten hava soğutmalı kompresörler için de doğrudan bina ısıtma veya mevcut bir ön ısıtma bataryasına ısı aktarımı seçenekleri bulunmaktadır. Ardından ısınan soğutma havası bir fan ile dağıtılır.Binaların ekstra ısı ihtiyacı olmadığında, sıcak hava termostat kontrolü ile otomatik olarak veya hava damperini manuel olarak kontrol ederek atmosfere atılır. Bunu sınırlandıran etkenlerden biri, kompresörler ile ısıtılması gereken bina arasındaki uzaklıktır. Bu uzaklık çok fazla olmamalıdır (tercihen yan yana bulunan binalar arasındaki mesafe kadar olmalıdır). Ayrıca, geri kazanım ihtimali yılın soğuk dönemleriyle sınırlı olabilir. Havadaki enerjinin geri kazanımı, küçük ve orta büyüklükte kompresörler için daha yaygındır. Kompresör hava soğutma sistemlerinden geri kazanılan atık ısı, dağıtımda yalnızca küçük kayıplara neden olur ve düşük bir yatırım gerektirir.

90°'ye kadar sıcaklığı olan bir su soğutmalı kompresörden gelen soğutma suyu, bir sıcak su ısıtma sistemini destekleyebilir. Yıkama, temizlik veya duşlar için sıcak su kullanılıyorsa yine temel seviyede yükü kaldırabilen bir sıcak su kazanı gerekecektir. Basınçlı hava sisteminden geri kazanılan enerji, kazan üzerindeki yükü azaltan destekleyici bir ısı kaynağı olarak görev yapar. Isıtma için kullanılan yakıttan tasarruf sağlar ve daha küçük bir kazan kullanmanızı mümkün kılabilir. Basınçlı hava kompresörlerinden enerji geri kazanımı için ön koşullar, kısmen kompresör tipine bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Standart yağsız kompresörleri enerji geri kazanımı için modifiye etmek kolaydır. Bu tip kompresörler, verimli enerji geri kazanımında gereken su sıcaklığını (90°C) sağlayabildiğinden sıcak su ısıtma sistemlerine entegrasyon için idealdir. Yağ enjeksiyonlu kompresörlerde, sıkıştırma prosesine dahil olan yağ yüksek soğutma suyu sıcaklığı imkanını sınırlandıran bir etkendir. Santrifüjlü kompresörlerde, basınç oranı daha düşük olduğu için sıkıştırma kademesi başına sıcaklık seviyeleri genellikle daha düşüktür. Bu da geri kazanım seviyesini sınırlandırır. Sudaki atık enerjinin geri kazanımı, en iyi şekilde 10 kW üzerinde elektrik motoru gücü olan kompresörlerde yapılabilir. Sudaki atık enerjiyi geri kazanmak, havadaki atık enerjiyi geri kazanmaya göre daha karmaşık bir sistem gerektirir. Temel ekipman sıvı pompaları, ısı eşanjörleri ve regülasyon valflerinden oluşur. Isıyı sudaki enerjiyi geri kazanma yöntemi ile büyük ısı kaybı olmadan nispeten küçük çaplı (40-80 mm) borular kullanarak uzaktaki binalara dağıtmak da mümkündür. İlk su sıcaklığının yüksek olması, bir sıcak su kazanından dönen suyun sıcaklığını artırmak için atık enerjinin kullanılabilmesini sağlar. Bu nedenle, normal ısıtma kaynağı düzenli olarak kapatılabilir ve yerine kompresörün atık ısı geri kazanım sistemi kullanılabilir. Proses sanayisindeki kompresörlerden alınan atık ısı, proses sıcaklığını artırmak için kullanılabilir. Ayrıca sudaki atık enerjiyi geri kazanmak için hava soğutmalı, yağ enjeksiyonlu vidalı kompresörler kullanılabilir. Bunun için yağ devresinde bir ısı eşanjörü olması gerekir ve sistem yağsız kompresörlere göre daha düşük sıcaklıkta (50-60°C) su temin eder.