Bir enerji yönetim sistemi iyileştirmesi olarak RM/A istasyonlarında LED aydınlatma dönüşümü

 

 

Fadime Kocatorun

Anadolu Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Eskişehir

 

 

ÖZET

Üretim veya hizmetin sağlanması için gerekli enerji tüketiminin herhangi bir şart gözetmeksizin azaltılması enerji tasarrufu, mevcuttaki kalite ve konfor seviyesinden ödün vermemek şartıyla azaltılması enerji verimliliği olarak tanımlanmaktadır. Doğru bir enerji yönetim sistemi uygulaması ile sağlanan enerji verimliliği tasarrufa dönüştürülebilir.

Aydınlatma amaçlı elektrik tüketiminin, ülke genelinin toplam elektrik tüketimindeki payı göz önüne alındığında aydınlatma sistemindeki enerji verimliliğinin önemi ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada, sürdürülen bir enerji yönetim sistemi uygulamasının gerekli bir iyileştirmesi olarak iletim şebekesinden doğal gaz çekilen çıkış noktalarındaki yüksek kapasiteli A tipi basınç düşürme ve ölçüm istasyonlarında kullanılan aydınlatmaların LED armatürlere dönüştürülmesiyle amaçlanan enerji verimliliği incelenmektedir.

               Anahtar Kelimeler: Enerji verimliliği, LED aydınlatma, basınç düşürme ve ölçüm istasyonu

ABSTRACT

While energy conservation is defined as a reduction of the energy consumption required for the production or provision of service without any conditions, energy efficiency is defined as its reduction of the energy without compromising the current level of quality and comfort. With a correct application of energy management system provided energy efficiency can be turned into energy conservation.

Considering the share of electricity consumption for the purpose of illumination across the country, the importance of energy efficiency in the lighting system reveals. In this study, energy efficiency that is aimed by changing the lightning, which is used in high capacity A-type regulation and metering stations located at the exit points where natural gas drawn from the transmission network, to the LED armatures as an improvement of a sustained energy management system observed.

Key Words: Energy efficiency, LED illumination, pressure regulating and metering station

  1. GİRİŞ

Günümüzde ülkelerin gelişmişlik düzeyiyle paralel olarak seyreden sanayileşme ve ekonomik büyüme ile birlikte enerji talebi giderek artmaktadır. Bu doğrultuda, enerjinin ülkelerin ekonomik ve sosyal kalkınmalarında önemli bir bileşen haline geldiği açıkça görülmektedir. Enerji arzının sürekli ve kaliteli hale getirilmesi sayesinde sürdürülebilir bir kalkınma sağlanabileceği öngörülmektedir. Ülkemizde de devam eden sanayileşme ve nüfus artışı sebebiyle enerjiye olan talep günden güne artmaktadır.

  • Enerji kaynakları ve sınıflandırması

Enerji kaynakları kullanılışlarına ve dönüştürülebilirliklerine göre iki ayrı grupta sınıflandırılmaktadır. Kullanılışlarına göre enerji kaynakları yenilenebilirliği ile birbirinden ayrılmaktadır. Enerji talebindeki artışın sürekliliği göz önüne alındığında; hidrolik, jeotermal, güneş, rüzgâr vb. gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının yenilemeyen fosil yakıtlara bir alternatif olarak kullanılması için teknolojik gelişmelere öncülük edilmektedir.

Dönüştürülebilirliklerine göre enerji kaynakları ise; birincil, yani enerjinin herhangi bir değişim veya dönüşüme uğramamış formunda ve ikincil, yani birincil enerjinin dönüşümü formunda olarak birbirinden ayrılmaktadır. Kömür, petrol, doğal gaz, nükleer enerji kaynakları en bilinen birincil enerji kaynakları iken çalışmaya konu olan elektrik ise en bilinen ikincil enerji kaynaklarından biridir.

  • Enerji tüketimi ve yoğunluğu

Enerji kaynaklarının tek bir birim ile ifade edilmesini sağlamak amacıyla TEP yani ton eşdeğer petrol birimi kullanılmaktadır. 10 milyon kcal eşdeğerindedir.

Ülkemizde, Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı (ETKB) tarafından yayınlanan enerji denge tablolarına göre toplam enerji tüketiminin 1990 yılında 52,5 MTEP, 2005 yılında 88,7 MTEP ve 2018 yılında 143,7 MTEP olduğu görülmektedir. 2018 yılındaki toplam enerji tüketiminin 1990 yılına kıyasla %174, 2005 yılına kıyasla ise %62 arttığı görülmektedir. Gelişmekte olan bir ülke olarak enerji tüketiminde yaşanan bu hızlı artış; tüketilen enerjinin, kaynağı ne olursa olsun, verimli bir şekilde tüketilmesi gerektiğini göstermektedir.

Sıklıkla enerji verimliliğinin göstergelerinden biri olarak nihai enerji yoğunluğu terimi kullanılmaktadır. Nihai enerji yoğunluğu, nihai enerji tüketiminin GSYH(Gayri Safi Yurt İçi Hasıla)’ye oranlanması ile hesaplanır. Birimi TEP/bin $’dır. Enerji yoğunluğundaki düşüş enerji verimliliğindeki artış olarak yorumlanmaktadır.

  • Enerji verimliliği

Enerji verimliliği, üretim veya hizmetin sağlanması için gerekli enerji tüketimini mevcuttaki kalite ve konfor seviyesinden ödün vermemek şartıyla azaltarak enerjiyi doğru şekilde kullanmak olarak tanımlanabilir. Enerji tasarrufu ise enerjinin verimli kullanılması ile elde edilebileceği gibi enerji verimliliğinden bağımsız olarak doğrudan doğruya enerji sarfiyatının azaltılması olarak gerçekleştirilebilir.

Enerji verimliliğini sağlayarak enerji yoğunluğu azaltılabilir ve enerjiden tasarruf edilebilir.  Enerjinin verimli bir şekilde kullanılması için uygun teknolojilerin kullanımının yaygınlaştırılması, alternatif yöntemlerin izlenmesi ve tüm bu faaliyetler için gerekli bütçenin planlanması gibi çalışmalar gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde her sektörde küçükten büyüğe her işletmede gündeme getirilen konulardır.

  1. ENERJİ YÖNETİM SİSTEMİ

TS EN ISO 50001 enerji yönetim sistemi, enerjinin verimli kullanılabilmesi için işletmelerde tek başına veya diğer yönetim sistemleriyle entegre olarak yürütülen bir sistemdir. Enerji yönetim sistemi ile birlikte işletmelerde enerji maliyetlerinin azaltılması, enerji kaynaklarının verimli kullanılması ve çevresel etkinin azaltılması amaçlanmaktadır.

Enerji yönetim sisteminde öncelikle,işletmelerde gerekli enerji politikasının belirlenmesi ile politikanın gerekliliklerini sağlamak amacıyla ele alınacak enerji faaliyetleri tespit edilir. Bu enerji faaliyetlerinin gerçekleştiği önemli enerji tüketim noktaları belirlenip faaliyet bazında enerji referans çizgileri ve performans göstergeleri oluşturulur.

Enerji yönetiminde ulaşılmak istenilen hedefleri gerçekleştirmek için planlanan gerekli uygulamalar faaliyete geçirilir ve sonuçlar devamlı kontrol edilir. Enerji performansını aksatacak durumlarda gerekli aksiyonlar alınır.

Enerji yönetim sisteminde iyileştirme faaliyetleri ve bu faaliyetlerin sürekliliği çok önemlidir. İyileştirme faaliyetlerinin ise hangi alanda ve nasıl geçekleştirileceği ise işletmelerin önemli enerji tüketim noktalarındaki tüketilen enerjiye göre şekillenir.

  1. ELEKTRİK TÜREKTİMİNDE ENERJİ VERİMLİLİĞİ

Elektrik enerjisinin yüksek maliyeti göz önüne alındığında, gelişen teknolojiler ile birlikte enerjinin daha verimli kullanılarak sarfiyatının azaltılması işletmelerde sıklıkla tercih edilen iyileştirmeler arasındadır. Yapılan araştırmalar sonucunda işletmelerdeki toplam elektrik tüketiminde aydınlatma amaçlı elektrik tüketiminin payı ısıtma-soğutma amaçlı elektrik tüketiminin payından sonra en büyüktür. Aydınlatma sistemlerinde verimli ve ekonomik çözümlerin gerekliliği bu şekilde anlaşılmaktadır.

Aydınlatma sistemlerinde mevcut sistemdeki aydınlık düzeyini değiştirmeden sağlanan enerji tasarrufu aynı zamanda bir enerji verimliliği örneğidir. Aydınlatmada amaç görme koşullarının en iyi şekilde sağlanmasıdır. Bunun için kalite ve görsel konfordan ödün vermeden ihtiyaç duyulan minimum aydınlık seviyelerinin sağlanması gerekir.

Enerji yönetim sistemi iyileştirmelerinde aydınlatmada alternatif çözümlere sıklıkla yer verilmektedir. Işık kaynağının aydınlatma gücü, teknik anlamda birim zamanda yaydığı toplam ışık miktarı ışık akısı olarak nitelendirilmekte olup lümen birimi ile ifade edilmektedir. Etkinlik faktörü ise, aydınlatma verimi olup ışık kaynağının yaydığı görünür ışığın kalitesini ifade eder. Birim watt başına tüketilen lümendir. Aydınlatmada gerçekleştirilecek verimlilik çalışmalarında temel prensip etkinlik faktörü yüksek aydınlatma armatürlerinin tercih edilmesidir. Bu bağlamda LED aydınlatma teknolojileri enerji verimliliğinde oldukça önemli bir rol oynamaktadır.

  1. LED AYDINLATMA TEKNOLOJİLERİ

Light Emitting Diode, LED, Türkçeye ışık yayan diyot olarak çevrilen bu elektronik devre elemanı 1960’lı yıllardan itibaren aydınlatma teknolojisinde etkin bir rol oynamaya başlamıştır. Bu etkin rolde enerji sarfiyatlarının düşük, verimliliğinin yani etkinlik faktörünün(lm/W)  yüksek olmasının büyük payı vardır.

1920’lerde icat edilmesine rağmen pratik hale getirilip elektronik bir bileşen olarak kullanımı 1960’lardan sonra yaygın hale gelmiştir. Aydınlatma teknolojisindeki yolculuğuna zayıf kırmızı bir ışık olarak başlayan LED’ler sonrasında çeşitli dalga boylarında, istenilen parlaklıkta ışık verebilir hale gelmiştir. Aydınlatmadaki bu renk çeşitliliği kullanılan yarı iletken maddenin özelliğine ve üretim prosesine bağlıdır.

Gelişen teknolojiler ile birlikte LED’lerin etkinlik faktörleri giderek artırılmaktadır. Ancak optimum çalışma sıcaklıklarının aşılmasıyla birlikte LED’lerde verimi düşüren faktörler ortaya çıkabilir. Bozulma, devre dışı kalma, ışık akılarında düşme ve renklerinde bozulma yaşanabilir. LED ışık kaynaklarının armatür formunda etkinlik faktörü bu gibi etkenlere bağlı olarak azalabilir.

LED armatürlerinin performansı ışık kaynağını oluşturan optik elemanlara, elektriksel elemanlara, mekanik ve ısıl elemanlara bağlıdır. Konvansiyonel ışık kaynaklarında üretilen ısı radyasyon ile çevreye verilirken LED armatürlerde üretilen ısı beraberindeki elektronik soğutucu elemanlar vasıtasıyla dışarı transfer edilir. Bu yüzden LED armatürlerin verimli bir şekilde çalışabilmesi için optik ve elektriksel elemanlar sebebiyle meydana gelen ısınma ile başa çıkabilecek, optimum sıcaklıkta çalışmasını sağlayabilecek iyi bir soğutucu mekanizmaya ihtiyaçları vardır.

LED armatürlerin ömürleri diğer aydınlatma seçeneklerine kıyasla oldukça uzundur. Ömürleri üzerinde açma-kapama sayıları, sürücü özellikleri, çalışma sıcaklıkları ve ortam koşulları oldukça etkilidir.

  1. LED AYDINLATMA TEKNOLOJİLERİNİN RM/A İSTASYONLARINDA UYGULANMASI

Doğal gaz dağıtım şebekesinde, A tipi basınç düşürme ve ölçüm istasyonları dağıtım yapılmadan önce doğal gazın işletme şartlarına uygun hale getirildiği, yani doğal gazın basıncının istenilen basınç aralığına düşürülerek, gazın analizinin yapılıp faturaya esas ölçümlemenin gerçekleştirildiği istasyonlardır. Bu istasyonlar, iletim şebekesinden gazın teslim alındığı çıkış noktalarıdır.

RM/A istasyonlarının yerleşkesine ve yerleşke içerisindeki hangar, kazan dairesi, kontrol binası gibi düzenlemelerine bağlı olarak aydınlatma ihtiyacı değişiklik göstermektedir. Ayrıca istasyon kontrolünün sağlanması amacıyla görevli personelin bulunup bulunmaması da aydınlatma ihtiyacını etkileyen faktörler arasındadır.

Klasik bir istasyon yapısı göz önüne alınarak örnek bir fizibilite çalışması yapılmak istenirse; saha aydınlatmasında, hangar ve kazan dairesi aydınlatmasında, kontrol binasının aydınlatmasında kullanılan farklı çeşitlilikteki aydınlatmaların uygun özellikteki LED armatürler ile değiştirilmesiyle aydınlatmada enerji tüketiminin verimli hale getirilerek tasarrufa kapı araladığı görülebilir.

Saha aydınlatmaları için bakıldığında; standart olarak kullanılan metal halide projektörlerin yerine eşdeğer ışık akısına sahip LED projektörlerin kullanılmasıyla verimlilik sağlanabilir. Aynı ışık akısında daha az enerji tüketen LED projektörler ile birlikte etkinlik faktörü de artırılmış olur. Metal halide projektörler ile birlikte kullanılan ateşleyici, balast gibi yardımcı elemanların da gerekliliği ortadan kalkar, böylece arıza sıklığı düşürülerek bakım maliyetlerinde de tasarrufa gidilmiş olur.

Hangar ve kazan dairesi için bakıldığında; exproof armatürler içerisinde kullanılan civa ya da sodyum buharlı lambalar yerine eşdeğer ışık akısına sahip exproof LED aydınlatmaların kullanılmasıyla birlikte etkinlik faktörü artırılarak, verimlilik sağlanmış olur. Civa ya da sodyum buharlı lambaların exproof ortamın bir gerekliliği olarak dayanıklı, temperli camlı, koruma kafesli armatürlerin içerisinde kullanılmasıyla ışığın yayılımında meydana gelen kayıplar da ortadan kaldırılmış, aydınlatma kalitesi de artırılmış olur.

Resim1: LED aydınlatma dönüşümü öncesinde ve sonrasında hangar içindeki görünüm

Kontrol odası için bakıldığında; iç aydınlatmada sıklıkla karşılaşılan floresan aydınlatma yerine eşdeğer ışık akısına sahip LED tüp etanj armatürler ya da LED panel armatürler tercih edilerek verimlilik sağlanmış olur. Bu değişim yalnızca etkinlik faktörünün artırılmasıyla tasarruf sağlamakla kalmayıp uzun ömürlü bir aydınlatmanın tercih edilmesiyle bakım maliyetlerini de düşürmüş olur.

  1. LED AYDINLATMA DÖNÜŞÜMÜ İLE ELDE EDİLEBİLECEK SONUÇLAR

Enerji yönetim sisteminin bir iyileştirmesi olarak elektrik enerjisinin verimli kullanılabilmesi için mevcut aydınlatma sisteminde yapılabilecek LED aydınlatma dönüşümü ile artırılan etkinlik faktörü sayesinde enerji tasarrufu yapılabilir. Bunun yanı sıra LED aydınlatmaların uzun ömrü sayesinde bakım maliyetlerinde de bir düşüş elde edilebilir. Yapılmak istenen iyileştirmelerde uygun yaklaşımlar teknolojinin doğru kullanılması ile birlikte değer kazanmaktadır. LED aydınlatma teknolojisinin sağladığı imkanlar enerji verimliliği çalışmalarında, aydınlatmanın elektrik enerji sarfiyatındaki rolü göz önüne alındığında, doğru uygulamalar ile yarar sağlayabilir.

  1. VERİ KAYNAKLARI:

https://cevreselgostergeler.csb.gov.tr/sektorlere-gore-toplam-enerji-tuketimi-i-85800

http://www.eigm.gov.tr/tr-TR/Denge-Tablolari/Denge-Tablolari