Çimento sektörü ve alternatif enerji kaynakları

Semih COŞKUN
İş Geliştirme Direktörü
Sintek
Dünyada Enerji Verimliliğinin Önemi
Dünya nüfusunun hızla arttığı ve bu nedenle verimli kaynak kullanımının gerekliliğinin arttığı bu dönemde, enerji verimliliği insanlığın geleceği için büyük ölçüde önem kazanmıştır. Fosile dayalı yakıtların birincil enerji kaynağı olduğu çağımızda, insanlığın ihtiyacı olan enerji %87 oranında kömür, doğalgaz ve petrolden sağlanmaktadır (Milena Gonzalez, 2013).Ancak insanlık tarihi genel olarak ele alındığında, 19. yüzyıldaki sanayi devrimine ve kömüre dayalı buhar teknolojilerinin yaygınlaşmasına kadar, insan, enerjisini ya ateş yakarak ya da rüzgâr ve su gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından elde etmiştir (Bithas, 2016). Tarım toplumuna geçiş ve dünya nüfusunun hızla artması ile insanoğlunun enerji ihtiyacı dramatik oranda artmış, yanma verimliliği yüksek fosil yakıtların kullanımı yaygınlaşmıştır (Krausmann, 2011). Fakat, oluşumu uzun yıllar alan ve kısıtlı kaynağa sahip olan fosil yakıtlara bağımlılık insanoğlu için sürdürülebilir değildir. Bu sebeple, alternatif enerji kaynaklarının kullanımı teşvik edilerek, fosil yakıt kullanımı azaltılmaya çalışılmaktadır. Gelişmiş devletlerin teşviklerle ve Ar-Ge çalışmalarıyla desteklediği alternatif ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı bir anlamda ülkelerin gelişmişlik oranını da göstermektedir. Avrupa Birliği ülkeleri arasında, alternatif enerji kaynaklarının kullanımının genele oranı %27 seviyesindedir (Eurostat, 2017) .Değişen çağa ayak uydurmak ve gelişmiş toplumlarla aynı seviyede rekabet edebilmek açısından enerji verimliliği ve alternatif enerji kaynakları ülkeler açısından hayati önem taşımaktadır.
Çimento Sektöründe Enerji Kullanımı
Ülkemizde çimento sektörünün sanayi üretimindeki payı %3 olarak ölçülmektedir (TOBB, 2012) ve bu oranla ülkemiz, sanayinin lokomotif sektörlerinden biri olarak göze çarpmaktadır. Sektörün toplam enerji sanayi tüketimindeki payı ise %17,5 olarak ölçülmüştür ve bu değerler demir çelik sektöründen sonra en çok enerji tüketen ikinci sanayidir. Enerjiyoğun bir sektör olarak nitelenen çimento sektöründe, bir ton çimento üretmek için yaklaşık 100-110 kWh arasında elektrik ve 2,5-4,0 GJ yakıt enerjisi gereklidir. Sektörün maliyet bileşenleri incelendiğinde ise %38’lik bir dilimle yakıt gideri, çimento sektörünün temel harcama kalemini oluşturmaktadır. Başlıca kullanılan yakıtlar ise %70 oranında petrokok ve %28 oranında kömür olarak öne çıkmaktadır. Bu açıdan bakıldığında çimento sektörü, mevcut durumda fosil yakıtlara bağımlı olarak tanımlanabilir. Diğer bir maliyet bileşeni ise %21 pay ile elektrik maliyetidir. Toplam olarak değerlendirildiğinde ise enerji maliyetleri toplam işletme maliyetlerinde %60 pay ile en büyük dilimi temsil etmektedir. Sektörün Türk sanayisindeki yeri ve kendi içerisindeki enerji maliyeti düşünüldüğünde, enerji alanında yapılacak olan verimlilik çalışmaları ve iyileştirmeler doğrudan doğruya ülkemiz açısından önem taşımaktadır.
Alternatif Enerji Kaynaklarının Çimento Sektöründeki Kullanımı
Ülkemizde kullanılan teknolojilerde ve proseslerde öncü olan çimento sektörünün, enerji verimliliği alanında motivasyonunun sürdürülebilirliği sağlanmalıdır. Bu bağlamda yapılan çalışmalar, alternatif yakıtların ikamesi ile teknolojilerde, proseslerde yapılacak iyileştirmeler ve enerji tüketiminin azaltılması olarak ikiye ayrılmaktadır. Alternatif yakıtların ikamesi olarak, çimento fabrikalarında birincil yakıtlar olan; kömür ve doğalgaz yerine kullanılan yakıtlar, atıktan türetilmiş yakıtlar, ahşap, tekstil, plastik gibi bileşenler içeren çeşitli evsel veya farklı türlerde uygun kalorifik değere sahip arıtma çamurlar, atık yağlar, sintine atıklar, ömrünü tamamlamış lastikler ve solventler olarak sıralanabilir. Bu yakıtların yerine kullanılan petrokok ile kıyasla ısıl değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Ülkemizde çimento sektöründe %2 seviyesinde olan alternatif yakıtların ikamesi dünyada %12 olup ülkemizin çok üzerindedir. Atıkların alternatif yakıt olarak değerlendirilmesi sayesinde hem fosil yakıtların kullanımı azaltılarak tasarruf sağlanmakta hem de 1400°C fırınlarda yakılan atıklar arkasında bir artık bırakmadan tamamen yok edilmekte ve CO2 salınımı azaltılmaktadır.
Çimento fabrikalarında atık yakmanın avantajları, genel hatlarıyla aşağıdaki gibi özetlenebilir.
1. Atıklardan tekrar ekonomik değer üretilmesi,
2. Fosil yakıt kullanımının azaltılması ile CO2 salınım değerlerinin azaltılması,
3. Yüksek ısılarda gerçekleştirilen yanma sorunu, kül artığı bırakılmaması ve doğaya herhangi bir emisyon salınmaması.
Atıklardan elde edilen ısının yanında alternatif enerji kaynaklarına bir başka örnek ise; sistemde dışarıya salınan gazın, atık ısıdan enerji üreten sistemlerde enerji olarak geri kazanılmasıdır. Isı enerjisinin bir gereklilik olduğu çimento sektöründe, üretilen ısının yalnızca belli bir kısmı proseste kullanılabilmekte olup geri kalan kısmında ise kayıp yaşanmaktadır. Bu kayıp genellikle bacadan salınan gazlar vasıtasıyla sistem dışına çıkmaktadır. WHR sistemi ile bacadan atılan sıcak gazdan kazanlarda buhar üretilebilmekte ve bu yolla tekrar enerji üretilebilmektedir. Sistemin genel prensibi, bacadan atılan gazdan boylerde buhar üretilmesi ve bu buharın türbine gönderilerek burada jeneratör yardımıyla elektrik üretilmesi ve en sonunda türbin çıkışından elde edilen sıcak suyun soğutularak kimyasal arıtmayla tekrar sisteme kazandırılmasıdır. 3000 ton kapasiteli bir klinker hattında kullanılan teknolojiye ve hammaddenin rutubetine bağlı olarak 3,0 ila 6,0 MW arasında elektrik enerjisi elde edilebilmektedir.
Sistemin avantajları aşağıda sıralanmıştır:
• Sağladığı yakıt tasarrufu sayesinde, enerji verimliliği sağlaması ve bunun ürün maliyetlerine yansıyarak rekabetçiliği artırılması,
• Bacadaki ısının düşürülmesi sonucu, prosesteki baca ve fan gibi ekipmanlara binen yükün azaltılarak kullanım ömrünün uzatılması,
• Atmosfere salınan ısının düşürülmesi sonucu, termal kirlilik önüne geçilmesi.
Kaynakça
(2017, Ocak). Eurostat: https://ec.europa.eu/eurostat/statisticsexplained/ index.php/Renewable_energy_statistics adresinden alınmıştır AYAN, S. (2013). İMSAD Sürdürülebilirlik Komitesi Paylaşım. Bithas, K. (2016). Revisiting the EnergyDevelopment Link: Evidence from the 20th Century for Knowledgebased and Developing Economies. Krausmann, F. (2011). Growth in global materials use, GDP and popula- tion during the 20th century. Ecological Economics.
Milena Gonzalez, M. L. (2013, October 24). Worldwatch Institute: https:// www.worldwatch.org/fossilfuelsdominateprimaryenergyconsump- tion-1 adresinden alınmıştır TÇMB. (2014). Türk Çimento Sektörünün Alternatif Yakıt ve Alternatif Hammadde Kullanımı Yaklaşımı. Türkiye Çimento Müstahsilleri.
TOBB. (2012). Türkiye Odalar ve Borsalar Birliği Meclis Sektör Raporu. TOBB.