SANAYİDE ENERJİ EKONOMİSİ

Enerji, ifllevsel olarak sanayiden toplumsal yaflama, de¤iflik formlardaki enerjinin üretimini, dönüflümünü, iletimi ve kullanımını, mümkün olan en az kayıpla gerçekleştirmek için çalışır. Teknik anlamda enerji, üç temel amaç için kullanılır. Bunlar; mekanik veya elektrik enerjisinin elde edilmesi amacıyla güç tesislerinde, ısınma amacıyla ısı tesislerinde ve her tür üretim maksadıyla üretim tesislerinde kullanımdır.

Sıcaklık (T), bir maddenin ısıl durumunu ve onun bir madde ile temas ettiğinde enerji değişim kabiliyetini gösterir. Sıcaklığı, enerji hareketini tanımlamada bir ölçüt olarak da değerlendirmek mümkündür.

Termometreler suyun kaynama ve donma noktalarını referans alarak ölçeklendirilmişlerdir. Dünyada değişik ölçü sistemlerinin en çok kullandığı ölçekler.Celsius (°C), Fahrenheit (°F) ve Kelvin (K)’dir.

Basınç (P),bir akışkan tarafından birim alana dik yönde uygulanan kuvvettir.

Özgül ısı bir maddenin sıcaklığını 1 °C (veya 1K) yükseltmek için gerekli enerji miktarıdır. Bir maddenin özgül ısısı sahip olduğu sıcaklıktaki ısı yükünü doğrudan
etkiler.

Bir sistemde enerji iki temel özellikle ifade edilir. Bu iki temel özellik iş ve ısıdır.

Enerji verimliliği en basit anlatımıyla; enerji kaynaklarının üretimden tüketime
kadar tüm safhalarda en yüksek etkinlikte değerlendirilmesini ifade eden
bir kavramdır.

Entropi
Entropi en temel flekliyle, enerji analizleri referans alındığında sistemlerin neden
olduğu kayıplar için nicel bir tanımlamayı ifade etmektedir.

Yanma işleminde, yanma üç temel parametre ile tanımlanır. Bu parametreler
yanma sıcaklığı, türbülans ve zamandır. Bu parametreler aynı zamanda yanma verimliliğinin
sağlanmasında önemli parametrelerdir.

Sistem, kütle ve enerji transferlerinin incelendiği, sınırları belirlenmiş olan bölgedir. Sıcaklık, bir sistemde ısı değişiminin ölçütüdür; bir maddenin ısıl durumunu ve onun bir madde ile temas ettiğinde enerji değişim kabiliyetini gösterir. Sanayi uygulamalarında enerji hareketi, sürekli akış özelliğine sahip sistemlerde yoğun olarak gözlenir ve bu akış süreçlerinde materyal akışları basınç etkisiyle gerçekleştiği için bu akış etkisi sistemin enerji verimliliğini doğrudan etkiler. Isıl etkilerin olduğu tüm sistemlerde materyal akışların üzerinde yoğunluk, başta gaz akışkanlar olmak üzere buhar ve benzeri akışkanlarda ise özgül hacim önemli parametrelerdir. Özgül ısı bir maddenin sıcaklığını 1 ^oC yükseltmek için gerekli enerji miktarıdır ve bir maddenin özgül ısısı sahip olduğu sıcaklıktaki ısı yükünü doğrudan etkiler. Bu tanımlardan da anlaşılacağı gibi, bütün maddeler enerji verimliliğini doğrudan etkiler.

Diğer enerji türlerine sınırsız veya tamamen dönüştürülebilen enerji: mekanik enerji, elektrik enerjisi, potansiyel enerji, kinetik enerji,
Diğer enerji türlerine sınırlı (kısmen) dönüştürülebilen enerji: İç enerjisi, ısı enerjisi,
Diğer enerji türlerine dönüştürülmesi imkânsız enerji: Çevrenin iç enerjisi.

Enerji verimliliği: enerji kaynaklarının üretimden tüketime kadar tüm safhalarda en yüksek etkinlikte değerlendirilmesidir.
İzoleli Sistem: Sistem ile çevre arasında kütle ve enerji geçişini engelleyen izole bir tabakanın bulunduğu sistemdir.
Sistem sınırı: Sistemi çevreden ayıran yüzeydir.
Ekserji: Enerjinin bir başka enerjiye tamamen dönüşen faydalı kısmıdır.
Entropi: Enerji analizleri referans alındığında sistemlerin neden olduğu kayıplar için nicel bir tanımlamadır.

Başta sanayi uygulamaları olmak üzere bina, ulaşım uygulamaları gibi enerji tüketen sektörlerde enerjinin verimli kullanımı gittikçe önem kazanmaktadır. Çünkü fosil kaynakları sınırlıdır, alternatif enerji kaynakları henüz ekonomik değildir ve bu da bizi büyük ölçüde fosil kaynaklara muhtaç bırakır. Buna ek olarak talep ve fiyat sürekli bir artış göstermektedir, yerli kaynaklar yetersiz gelmekte ve bu da bizi dışa bağımlı hale getirmektedir ve son olarak enerjinin kontrolsüz tüketimi doğayı çevremizi olumsuz etkilemektedir.

Yanma işlevinin gerçekleştirildiği ünitelerde iyi bir yanma için şunlar gereklidir: Yakıt için gerekli hava miktarının yanma hacmine göre gönderilmesi, yakıtın yeterli miktarda hava ile temasının sağlanması, yakıtın hava ile homojen bir karışımının sağlanması, yanma odası içindeki sıcaklığın yakıt içeri girerken onu tutuşturacak kadar yüksek olması, yanma odasının yanmanın tamamlanabilmesi için yeterli zaman sağlayacak kadar geniş olması.

Yanma işleminde ideal hava oranının sağlanması çok önemlidir. Hava oranı yüksek ise baca gazlarında O₂ miktarı artar, kullanılmayan fazla hava ısıtılarak atılır, yanma kalitesi bozulur ve yanma verimi düşer. Hava oranı düşük ise baca gazlarında CO etkisi artar, sistemde üretilen enerji yükü düşer, bacada kararma ve is oluşur ve yanma verimi düşer.

Sanayide kullanılan fırınlar yakıt türüne, ısı uygulama yöntemine ve malzemenin fırına veriliş yöntemine göre kategorize edilir.  Fırınlarda ısıtma işlevi doğrudan veya dolaylı yanma sonucu gerçekleşir. Doğrudan yanmalı fırınlar alttan yanmalı, üstten yanmalı ve yandan yanmalı fırınlardır. Dolaylı yanmalı fırınlar ise mufi fırınlar ve daldırmalı tip fırınlardır. Ürün akışlarına göre ise fırınlar kesikli çalışan fırınlar ve sürekli çalışan fırınlar olarak sınıflandırılır. Kesikli çalışan fırınlar arabalı ve kapaklı veya çanlı fırınlardır. Sürekli çalışan fırınlar ise itmeli, yuvarlamalı, yürüyen tabanlı, makaralı, taşıyıcılı, helezon hareketli, döner yüksek sıcaklık bölgeli fırınlardır.

Değirmenlerde enerji tasarruf imkânları kullanım amaçlarına göre değişse de yoğun sektörler açısından genellikle şu temel kriterlerle değerlendirilir: atık ısı geri kazanımı, yalıtım, kapasite kontrolü, kütle giriş ve çıkışlarında kaçak noktaların azaltılması, değirmenlerin boş yükte çalıştırılmaması, döngü kayıplarının azaltılması ve kuru tip değirmenlerde nem kontrolünün sağlanması.

Basınçlı hava kullanımı endüstriyel kullanımda imalattan çevresel etkilere olmak üzere pek çok avantaja sahiptir. Yukarıda sıralanan maddelerin tümü basınçlı havanın avantajlarındandır.

Temizleme – Tezgâh temizliği, talaş, toz vs. temizliği
Ayırma – Konveyörler üzerindeki hatalı ürünlerin üfleme ile atılması
Transfer – Basınçlı hava ile madde transferi
Kurutma – Nem giderme vb. işlemler için ürünlerin kurutulması
Soğutma – Plastik, çelik ve birçok üretimde sıcak malzemenin basınçlı hava ile soğutulması

Bir sistemde enerjiye bağlı değerlendirme yapabilmek için öncelikle sistemlerin temel girdi parametrelerinin incelenmesi gerekir. Bir sistemde bu parametrelerin öncelikle kütleye bağlı olup olmadığı sorgulanır. Bu özelliklere kütleye bağlı özellikler veya kütleye bağlı olmayan özellikler demek mümkündür. Bu özelliklerden basınç, sıcaklık ve yoğunluk kütleye bağlı değilken kütle ve hacim kütleye bağlıdır.