BİYOETANOL ÜRETİM PROSESİNİN ENERJİ OPTİMİZASYONU YAKLAŞIMI

Abstract

Gelişmekte olan teknolojiler, şehirleşme, endüstriyel üretime geçiş gibi bir çok global dünya değişeniyle birlikte artan enerji tüketimleri nedeniyle enerji kaynağı olarak kullanılmakta olan fosil esaslı yakıtlara olan talebi arttırmaktadır. Fosil yakıtların dışa bağımlı ve maliyetli olması, yenilenebilir kaynak olmaması ve dolayısıyla belirli bir süre sonra tükenecek olması bir tarafa, bunların yakılması sonucu oluşan karbondioksitin oluşturduğu sera etkisiyle meydana gelmekte olan çevresel tehlikeler, yeni ve yenilenebilir alternatif enerji kaynaklarının önemini çok artırmıştır. Ülkemiz, yenilenebilir enerji kaynaklarının çeşitliliği ve yüksek potansiyeli ile zengin bir coğrafyaya sahiptir. Güneş enerjisi, hidrolik, biyokütle, rüzgar başta olmak üzere bir çok yenilenebilir enerji kaynağından faydalanabilme olanağı bulunmaktadır. Yenilenebilir bir enerji kaynağı olan biyoetanol, karbonhidrat değeri yüksek hammaddelerden (şeker kamışı, mısır, algler, şeker pancarı) mikroorganizmaların yardımıyla fermantasyon yoluyla elde edilen çevre dostu sıvı bir yakıttır. Biyoetanol, dünya çapında birçok alanda kullanılmakta olup özellikle ulaşım için en yaygın kullanılan biyo-yakıttır. Bu tez çalışmasında, biyoetanol üretiminde harcanan gömülü enerjinin azaltılması ve harcanacak olan nihayi enerjinin tamamının yenilenebilir enerji kaynaklarından (termal güneş ve fotovoltaik) ile karşılanmasını sağlayacak olan bir otomatik kontrollü güç ünitesi kurgusu ve kurulumu gerçekleştirilmesi hedeflenmiştir. Bu çalışmada, öncelikle mevcut bir biyoetanol üretim prototipinin üretim prosesi için gerekli olan ısıtma yükünün optimizasyonu için gerekli çalışma senaryoları oluşturulmuştur. Bu senaryolar doğrultusunda ölçüm sistemleri, kontrolörler, enerji sistemleri ve veri depolama cihazları tedariği yapılmış ve ilgili sistemlerin entegre çalışabilmesi için bir otomasyon yazılımı gerçekleştirilmiştir. Ayrıca mevcut biyoetanol sisteminin enerji transferinde verimli tekniklerle donatılması ve proses ünitelerinin ısı kayıplarını engellemek için mekanik sistem yalıtımı yapılmıştır. Tamamlanan sistem ve yazılımlar sayesinde birim biyoetanol üretimi için harcanacak enerjinin (gömülü enerji) %40 oranında azaltılması sağlanmış ve geriye kalan %60’lık enerji ihtiyacının da bir başka yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş enerjisinden karşılanması için bir senaryo oluşturulmuştur. Bu sayede biyoetanolun gömülü enerjisi sıfırlanmış ve karbon-nötr bir etanol üretim modeli geliştirilmiştir.