Enerjinin kullanıldığı her alanda istenmeyen yan ürün olarak ısı üretilmektedir. Örneğin; bu yazıyı okurken bile bilgisayar, telefon gibi elektronik cihazlar harcadıkları enerjinin bir kısmını ısı olarak dışarı vermektedir. Özellikle büyük çaplı proseslerde kaybedilen bu ısının geri dönüştürülerek kullanılması ekonomik açıdan önemli bir kazanç sağlamaktadır.
Çimento, demir çelik, cam sanayi, gaz türbini santrallerinde enerji tüketimi çok yüksek olduğu için atık ısının enerjisi de yüksek olmaktadır. Bu tip sanayi kuruluşlarında, atık ısıyı bacalarla dışarı vermek yerine elektrik üretiminde kullanmak fabrikalar için maliyeti azaltmaktadır. Daha küçük kuruluşlar için ise atık ısı enerjisi, su ısıtmasında kullanılabilmektedir.
Atık ısıdan elektrik üretimi rankine çevrimi denilen termodinamik bir çevrime dayanmaktadır. Rankine çevriminde su, sıcak baca gazlarıyla ısıtılarak buhar haline getirilir ve sistemdeki türbine gönderilir. Buharın türbin kanatlarını çevirmesiyle elektrik üretimi gerçekleşir. Sonrasında ise çevrimin son aşaması olarak buhar kondenser denilen kısma girerek soğutulur ve sıvı hale getirilerek tekrar ısıtma için kullanıma hazır hale gelir. Rankine çevrimi özellikle çimento, demir-çelik fabrikaları ve doğalgaz santrallerinde kullanılmaktadır.
Atık ısının geri dönüşümünde kullanılan bir diğer yöntem ise seebeck etkisidir (termoelektrik etki). Seebeck etkisinde, uçları birleştirilmiş iki farklı metalden, sıcaklık farkı ile doğrudan elektrik akımı ve dolayısıyla manyetik alan üretilebilmektedir. Bu yöntem daha düşük çaplı sistemlerde kullanılmaktadır. Örneğin; vücut ısısıyla çalışan kol saatlerinde kullanılan termopillerin çalışma prensibi seebeck etkisine dayanmaktadır [3].
Vücut ısısıyla çalışan kol saatine bir örnek.
Binalarda da atık ısı dönüşümünün gerçekleştiği uygulamalar mevcuttur. Örneğin; baca gazlarının veya odalardaki ısının enerjisinin su ısıtmasında kullanılması duş, bulaşık gibi gündelik işlerde ortalama bir hane için %18’lere kadar tasarruf sağlamaktadır.
Dolayısıyla bu yazımızda atık ısının geri dönüşüm örneklerine kısaca yer vermiş olduk. Atık ısıdan doğan enerji kaybının tekrar kazanılması enerji tasarrufu için günümüzde önemli çalışma alanlarından biridir.
Burak Kesayak
Ondokuz Mayıs Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
Kuark Bilim Topluluğu Popüler Bilim Yayın Grubu
Kaynaklar:
- http://www.turboden.eu/en/applications/applications-heat-recovery.php
- https://en.wikipedia.org/wiki/Water_heat_recycling
- http://www.popsci.com/gadgets/article/2013-01/ces-2013-perpetua-demos-watches-powered-body-heat
Görseller:
http://www.victoryenergy.com/ImgUL/images/WASTE%20HEAT%20RECOVERY%20UNIT-1.png
http://www.bitrebels.com/wp-content/uploads/2013/01/body-heat-electricity-watch-2.jpg
