türkiye linyitlerinin elektrik üretimi amaçlı değerlendirilmesine ...

TÜRKİYE LİNYİTLERİNİN ELEKTRİK ÜRETİMİ AMAÇLI
DEĞERLENDİRİLMESİNE TEKNOLOJİK BİR SEÇENEK: “OPTIMASH” PROJESİ
Dr. İskender GÖKALP,
CNRS-ICARE, Fransa
Mücella ERSOY,
TKİ Genel Müdürlüğü, Ankara
ÖZET
Bilindiği gibi; enerji bağımsızlığı her ülke için olduğu gibi Türkiye için de son derece
önemli bir konudur. Enerji bağımsızlığına ulaşabilmek için enerji kaynaklarına ve bu
kaynakları kullanılabilir, çevre dostu enerjiye (sıvı yakıt, ısı, elektrik) çevirecek bilgi ve
teknolojiye ve ayrıca da yatırım ve organizasyon kabiliyetlerine sahip olmak gerekir.
Buna yönelik AB 7. Çerçeve Programı kapsamında kazanılan, 1 Kasım 2011’de
başlayan, ortakları arasında Türkiye’nin de yer aldığı “Yüksek Küllü Kömürlerin
Elektrik Üretimi Amaçlı Gazlaştırılmasının Optimizasyonu (OPTIMASH)” başlıklı
projenin katkı koyacağı düşünülmektedir.
Proje kapsamında; yüksek küllü kömüre dayalı Entegre Kömür Gazlaştırma Kombine
Çevrim Teknolojisi (IGCC)’nin işletme koşullarının optimizasyonunun yapılması
amaçlanmaktadır. Buna yönelik olarak; Hindistan ve Türkiye'den seçilmiş yüksek
küllü kömürlerin karakterizasyonu, kömürlerin hazırlanması; 1MWth kapasiteli bir pilot
tesis kurulması ve ayrıca ticari ölçeğe geçiş için gerekli modelleme ve fizibilite
çalışmalarının yapılması planlanmaktadır.
Bu bildiri kapsamında OPTIMASH Projesi tanıtılıp projenin, Türkiye’nin hem enerji
kaynağı hem de teknolojide bağımsızlığına koyabileceği katkılar tartışılacaktır.
1. GİRİŞ
11.7 milyar ton rezerviyle linyit, Türkiye’nin en önemli yerli enerji kaynaklarından
biridir [1]. Türkiye 2010 yılı enerji tüketiminin (109 milyon tep) %29,7’si yerli enerji
kaynaklarından ve bunun yaklaşık yarısını linyitten sağlamıştır. Aynı yıl 211.207 GWh
olan elektrik üretiminin %17’si linyite dayalı santrallerden üretilmiştir [2].

Ancak yerli enerji kaynağı payının toplam birincil enerji tüketiminde 1970’lerin
başındaki %80’e varan değerinden 2010’da yaklaşık %30’lara; yerli kömür
(taşkömürü+linyit) kullanım oranının da %24’den %16’ya düştüğü gözlenmektedir.
Aynı dönemde elektrik üretiminde yerli kömür kullanımı %49’dan %8’e
düşmüştür.Göz önüne alınan 40 senede Türkiye’nin toplam birincil enerji tüketimi 5
mislinden fazla büyümüştür [3].
Türkiye’nin enerji kaynağında olduğu kadar teknolojide de dışa bağımlılığı oldukça
vahimdir. Türkiye’de enerji kaynağı ve teknolojide bağımsızlığını arttırmanın önemli
yollarından birinin yerli kömür, özellikle linyit, kullanımını çevre dostu teknolojiler
geliştirip kullanarak arttırmak olduğu açıktır. Buna yönelik AB 7. Çerçeve Programı
kapsamında kazanılan, 1Kasım 2011’de başlayan, ortakları arasında Türkiye’nin de
yer aldığı “Yüksek Küllü Kömürlerin Elektrik Üretimi Amaçlı Gazlaştırılmasının
Optimizasyonu (OPTIMASH)” başlıklı projenin katkı koyacağı düşünülmektedir.
Projenin amacı; yüksek küllü Türk ve Hindistan kömürlerinin elektrik üretimi amaçlı
gazlaştırılmasının optimizasyonudur. Bir başka ifadeyle yüksek küllü kömüre dayalı
Entegre Kömür Gazlaştırma Kombine Çevrim Teknolojisi (IGCC)’nin işletme
koşullarının optimizasyonudur. Bu amaçla 1MWth kapasiteli bir pilot tesis kurulacak,
ayrıca ticari ölçekli tesislerin fizibilitesi yapılacaktır.
Bu bildiri kapsamında OPTIMASH Projesi tanıtılıp projenin, Türkiye’nin hem enerji
kaynağı hem de teknolojide bağımsızlığına koyabileceği katkılar tartışılacaktır.
2. AB 7. ÇERÇEVE PROGRAMININ ÖNEMİ
1984 yılında başlayan AB Çerçeve Programları, Avrupa Birliği’nde çok uluslu
araştırma ve teknoloji geliştirme projelerinin mali olarak desteklendiği 4-5 yıllık
dönemli başlıca Topluluk Programı’dır.
AB 7. Çerçeve Programının yürürlükte olduğu 2007-2013 yılları boyunca toplam
bütçesi 53,2 milyar Euro’dur. (Enerji alanına yönelik bütçesi ise 2,4 Milyar Euro’dur).
Türkiye’nin katılım payı ödeyerek içinde yer aldığı AB Çerçeve Programları
kapsamında uluslar arası konsorsiyumlu yenilikçi Ar-Ge projelerinde yer alması,
Türkiye’nin bilimsel ve teknolojik gelişme hedeflerini gerçekleştirebilmesi açısından
çok önemlidir [4, 5].
AB özellikle son yıllarda temiz kömür teknolojileri politikalarına, özellikle karbondioksit
tutma ve depolama teknolojilerine büyük önem vermekte olup bildiri konusu proje
çağrısı bu kapsamda açılmıştır.

Birinci başvurusu 16 Kasım 2010; ikinci başvurusu 26 Nisan 2011 tarihlerinde olmak
üzere iki aşamalı olarak başvurulan ve 21 Haziran 2011 tarihinde müzakere süreci
başlayan söz konusu OPTIMASH Projesi; AB çerçeve programı kapsamında enerji
alanında kömüre yönelik Türkiye’de kazanılan ilk projedir.
3. OPTIMASH PROJESİNİN TANITIMI [6]
Yukarıda değinildiği gibi projenin amacı; yüksek küllü Türk ve Hindistan kömürlerinin
elektrik üretimi amaçlı gazlaştırılmasının optimizasyonudur. Bir başka ifadeyle yüksek
küllü kömüre dayalı Entegre Kömür Gazlaştırma Kombine Çevrim Teknolojisi
(IGCC)’nin işletme koşullarının optimizasyonudur. Bu amaçla 1MWth kapasiteli bir
pilot tesis kurulacak, ayrıca ticari ölçekli tesislerin fizibilitesi yapılacaktır.
Koordinatörlüğünü Fransa Ulusal Araştırma Merkezi -CNRS'nin yaptığı 48 ay süreli
projenin diğer ortakları ise; Türkiye’den TKİ Genel Müdürlüğü ile Hacettepe
Üniversitesi (HUN); Hollanda’dan Enerji Araştırma Merkezi (ECN), Hindistan’dan
büyük sanayi kuruluşu THERMAX Ltd ve Hindistan Teknoloji Enstitüsü Matras (ITT
Madras) 'dır.
Projenin bütçesi 5.2 Milyon Euro olup Avrupa Komisyonu projeye 3.4 Milyon Euro
finansal katkı sağlayacaktır. (TKİ Bütçesi: 238.080 Euro; HUN Bütçesi: 243.034 Euro
olmak üzere toplam 481.114 Euro projeden Türkiye'ye bütçe ayrılmıştır).
2.1. Proje Kapsamında Yapılacak Çalışmalar /Proje İş Paketleri:
Proje beş iş paketinden (İP) oluşmakta olup aşağıda iş paketleri kapsamında
yapılacak çalışmalar verilmektedir:
1. Gazlaştırma teknolojisinin seçimi/ Hollandalıların geliştirdikleri gazlaştırma
teknolojisinin yüksek küllü kömüre uyarlanmabilirliğinin araştırılması
2. Yüksek küllü kömürlerin hazırlanması ve karakterizasyonu ile bu
kömürlerin gazlaştırılmasının optimizasyonu
(TKİ ve Hacettepe Üniversitesi ağırlıklı olarak bu iş paketi kapsamında yer
almakta olup kömür yıkama tesisi tasarımı da yapacaklardır)
3. Yüksek küllü kömür için pilot ölçekli teknoloji geliştirme
4. Ticari ölçeğe geçiş için modelleme ve fizibilite çalışması
5. Projenin yönetimi ve koordinasyonu
İP1: Dolaylı gazlaştırma teknolojisinin yüksek küllü kömürlere
uyarlanabilirliğinin/ uygunluğunun araştırılması

Bu iş paketinin amacı; yüksek küllü kömürler için Entegre Gazlaştırma Kombine
Çevrim (IGCC) sisteminde en uygun gazlaştırma teknolojisinin değerlendirilmesi ve
seçimidir.
Bu kapsamda
yüksek küllü kömürlerin gazlaştırılmasına yönelik Dünya genellinde yapılan
mevcut çalışmaların gözden geçirilmesi,
SWOT Analizi yapılması,
ECN'in laboratuvar ölçekli geliştirdiği gazlaştırıcı kullanılarak seçilen Hint ve
Türk kömürleri üzerinde performans testleri yapılması
önerilen gazlaştırıcı teknolojisinin fizibilite çalışmasının yapılması
planlanmıştır.
İP2: Yüksek küllü kömürlerin karakterizasyonu /hazırlanması ile
gazlaştırılmasının optimizasyonu
Bu iş paketinde yüksek külü Hint ve Türk kömürlerinin karakterizasyonu, bu
kömürlerin iyileştirilmesi/hazırlanmasının optimizasyonu; gazlaştırma kinetiğinin
belirlenmesi ve modellenmesi; laboratuvar ölçekli gazlaştırma sisteminin kurulması;
modellenmesi; gazlaştırıcının genel performansının iyileştirilmesi amaçlanmaktadır.
Bu kapsamda
Değişik kaynaklardan seçilen yüksek küllü Hint ve Türk kömür numunelerinin
fiziksel ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesi, laboratuvarda yıkanabilirlik
özelliklerinin ortaya konulması; modelleme ve simulasyon çalışmaları ile
değişik kalitede ürünlerin belirlenmesi; tesis edilecek gazlaştırma ünitesi için
seçilen ürün baz alınarak pilot ölçekli bir kömür yıkama tesisinin tasarlanması;
Kömür gazlaştırma kinetiği data ve modelinin geliştirilmesine yönelik deneyler
ve modelleme çalışmaları yapılması
Teçhizatlı laboratuvar ölçekli gazlaştırma sisteminin kurulması; gazlaştırma
ölçümlerinde optik erişimli lazer diagnosis kullanılması
Gazlaştırma modelinin geliştirilmesi/iyileştirimesi, Hesaplamalı Akışkanlar
Dinamiği- CFD kullanılarak simulasyon yapılması, doğrulanması ve ölçek
büyütme çalışmalarının yapılması,
Yüksek küllü kömür gazlaştırmasının değişik proseslerle (kömür iyileştirme,
gaz soğutma, gaz temizleme, uçucu kül uzaklaştırma, kül bertarafı, korozyon,
aglomerasyonu önlemek için iyileştirilmiş tasarım önlemleri vb.) genel
performansının iyileştirilmesi
çalışmalarının yapılması öngörülmüştür.

İP 3: Pilot ölçekli gazlaştırma sisteminin tasarımı, imalatı ve testi
Bu iş paketinde ise 1. ve 2. iş paketlerinde gerçekleştirilecek çalışmaların sonuçları
kullanılarak Hindistan'ın önemli sanayi kuruluşlarından biri olan proje ortağı
THERMAX'da 1 MWh kapasiteli 10 bara kadar basınçta çalışabilen bir pilot tesisin
kurulması, işletmeye alınarak verimlilik ve emisyon verilerinin elde edilmesi,
doğrulama modelleri kullanarak tasarım iyileştirmelerinin yapılması, sistem
performansının test edilmesi amaçlanmaktadır.
Bu amaçla
proses tasarımı,
temel mühendislik,
detay mühendislik,
imalat,
tedarik,
tesisi kurma ve işletmeye alma,
deneme çalışmaları yaparak data toplama ve analiz etme,
işletme ve bakım
çalışmalarının yapılması planlanmıştır.
İP4: Ticari Ölçeğe Geçiş/ Ölçek Büyütme
Bu iş paketinin amaçları ise pilot ölçekli demonstre edilmesi planlanan 1 MWh lik
tesise ait model ve ekipmanları kullanarak ticari ölçekli yüksek küllü kömürlerin
gazlaştırılması sistemine geçmek için gerekli proseslerin kavramsal olarak
tasarlanması; deney ve simulasyon sonuçlarının data ve modelleri doğrulaması;
maliyet ve karbon ayak izi değerlendirmelerinin yapılması; ölçek büyütme konusunda
literatür araştırması yapılması; geometrik, basınç ve hidrodinamik olarak da ölçek
büyütme stratejisinin oluşturulmasıdır.
Buna yönelik olarak
proses datası toplama ve gazlaştırma modellerini gözden geçirme,
proses modellemenin geliştirilmesi ve doğrulanması,
teknik -ekonomik ve çevresel etki değerlendirmelerinin yapılması
planlanmıştır.
IP5: Yönetim ve Sonuçların Yaygınlaştırılması
Sonuncu iş paketinin amaçları yapılan sözleşmeler ile mali ve idari konuların
yönetimi; bilimsel ve teknik aktivitelerinin koordinasyonu; proje ortakları arasında ve

Avrupa Komisyonu ile iletişimin sağlanması; proje sonuçlarını yaygınlaştırma ve
işletme planının uygulanmasıdır.
Bu kapsamda
idari yönetim,
proje çalışmalarının koordinasyonu,
sonuçların yaygınlaştırılması ve uygulama planının hazırlanması
çalışmalarının yapılması planlanmıştır.
3.2. Türkiye'nin Projedeki Rolü
Bu projede TKİ Kurumu, Hacettepe Üniversitesi ile beraber, ağırlıklı olarak yüksek
küllü kömürlerin hazırlanması ve karakterizasyonu konusunda çalışacak olup kömür
yıkama tesisi tasarımı da yapacaklardır. Bu amaçla Hindistan'dan kömür numuneleri
gelmiş, Türkiye'den de Tunçbilek ile Saray kömürleri seçilmiş olup çalışmalara
başlanmıştır. Ön gazlaştırma testleri için her iki kömür ECN’e gönderilmiştir. Bugüne
kadar hem Tunçbilek hem de Hindistan kömürü üzerinde boyutlandırma, yıkama
testleri ve elde edilen numunelerin kısa analizleri, elementer analizleri ile kül ergime,
AID, UID analizleri yapılmıştır.
4. OPTIMASH PROJESİ' NİN TÜRKİYE ENERJİ BAĞIMSIZLIĞINA
KOYABİLECEĞİ KATKILAR
Enerji bağımsızlığının her ülke için olduğu gibi Türkiye için de son derece önemli bir
konu olduğunu biliyoruz. Enerji bağımsızlığına ulaşabilmek için enerji kaynaklarına ve
bu kaynakları kullanılabilir enerjiye (sıvı yakıt, ısı, elektrik) çevirecek bilgi ve
teknolojiye ve ayrıca da yatırım ve organizasyon kabiliyetlerine sahip olmak gerekir.
Türkiye’nin elektrik üretimindeki dışa bağımlılığı verilebilecek en kötü örneklerden bir
tanesidir. Bugün Türkiye’de üretilen elektriğin yarısı doğalgaz kaynaklıdır ve dışa
bağımlılık oranı nerdeyse %100 dür. Bu dışa bağımlılık enerji kaynağı için (doğalgaz)
olduğu gibi doğalgazı elektriğe çevirecek teknoloji (gaz türbini) için de geçerlidir. Her
iki kalemin ithali için aktarılan bütçe kaynakları Türkiye’nin ithalat/ihracat dengesini
bozan en önemli sorundur.
OPTIMASH projesinin amacı Türkiye’nin enerji bağımsızlığına ulaşmasına katkı
koyabilecek yatırımları harekete geçirecek yerli kaynak ve teknolojiye dayalı enerji
sistemlerinin kurulmasını sağlayabileceğini düşündüğümüz kömür gazlaştırılması
yoluyla elektrik üretimini desteklemektir. Türkiye linyitlerinin uygun bir teknoloji ile
gazlaştırılması sayesinde doğalgaz ithal ikamesi imkanı doğacaktır. Ayrıca
gazlaştırma teknolijisi hem çoklu kaynaklarla çalışabilen (yani çeşitli katı yakıtları ve
karışımlarını kabul edebilen) hem de çıktısı da çeşitli olabilen (yani güç ve ısı

üretimine olduğu kadar sıvı yakıt ve çeşitli kimyasalların üretimine de imkan veren)
bir termokimyasal dönüşümdür.
OPTIMASH projesinin çevresel açıdan da çok olumlu etkileri olması beklenmektedir.
Bilindiği gibi Türkiye linyitlerinin termik santrallerde elektrik üretimi amacıyla
doğrudan yakılması bir seri çevresel problem doğurmaktadır. Linyitlerin
gazlaştırılması sayesinde temiz kömür teknolojilerine doğru büyük bir adım atılmış
olacaktır. Ayrıca gaz türbinli kombine çevrimlerin verimliliği buhar türbinlerinden üstün
olduğundan, aynı gücün üretilmesi için daha az kömür kullanılacaktır. İlaveten,
gazlaştırma sürecinin ilerdeki yıllarda zorunlu olması beklenen karbonik gazın
tutulmasını çok kolaylaştırdığı bilinmektedir. Dolayısıyla, gazlaştırma yoluyla Türkiye
linyitlerinin güç ve ısıya çevrilmesi sayesinde yerli kaynakların çevreye uygun bir
şekilde değerlendirilmesi sağlanacaktır.
5. SONUÇ
OPTIMASH projesi bilhassa şu noktalara dikkat edilerek kurgulanmıştır: (1)
Türkiye’nin yerli kaynaklarını kullanarak elektrik üretim gücünü artırabilmek için,
geliştirilecek gazlaştırma teknolojisi, şu anda termik santrallere beslenmeyen linyit
rezervlerine de uygun olması; (2) geliştirilecek ve kullanılacak gazlaştırma ve gaz
temizleme teknolojileri elde edilen gazın gaz türbinlerinde yakılmasına enerji
verimliliği, mekanik dayanırlılık ve çevresel açılardan uygun olması; (3) tasarlanacak
ve geliştirilecek teknolojilerin uluslararası pazarlarda rekabet edebilme kabiliyeti
yüksek olması, yani mümkün olduğu kadar yenilikçi olması.
Dolayısıyla, OPTIMASH projesi Türkiye’nin yerli enerji kaynağı kullanma olanaklarını
kuvvetledirecek ve bu kaynaklardan çesitli faydalı ürün elde edilmesini sağlayacaktır.
Bu çalışmalar sayesinde Türkiye linyitlerine özgün gazlaştırma teknolojileri
geliştirilmiş olacaktır.
TEŞEKKÜR
Bu bildirinin yazarları OPTIMASH Projesi'nin hazırlanmasında katkı koyan proje
araştırmacılarına teşekkür ederler.
KAYNAKLAR
[1]. ETKB, 2011, "Kömür rezervlerinin güncellenmesi çalışması"
[2]. ETBK, 2010, Türkiye Genel Enerji Denge Tablosu.
[3]. Gökalp,İ ve Ersoy, M., 2009, "Türkiye'de Sürdürülebilir Kömür Tekno-
Ekonomisinin Koşulları, DEK/TMK Türkiye 11. Enerji Kongresi, 21-23 Ekim, İzmir.
[4]. http://cordis.europa.eu/fp7/home_en.html
[5]. http://www.fp7.org.tr/
[6]. OPTIMASH Projesi