gunes-enerjisi-nedir-cimento

Okuma Süresi 2dk 15sn.

Paylaş:

Güneş Enerjisi Nedir? Çimento Sektöründe Yenilenebilir Kaynak Kullanımı

Günümüzde nüfus artışı ve sanayileşme gibi faktörlerle beraber artan enerji ihtiyacı, iklim krizi ile mücadele senaryolarının merkezinde olan CO2 emisyonları açısından olumsuz bir tablo oluşturuyor. Yazımızda, bu olumsuz tablonun iyileştirilmesinde en önemli adımlardan biri olan yenilenebilir enerji ve özellikle en yüksek potansiyele sahip olan güneş enerjisini genel hatlarıyla aktaracağız. Yenilenebilir Enerji ve Çimento Sektörü, Güneş Enerjisi Nedir, Güneş Enerjisi ve Çimento Sektörü, Çimsa Afyon Güneş Enerjisi Yatırımı, Güneş Enerjisi Yatırımının Önemi başlıklarını yazımızda bulabilirsiniz.

Yenilenebilir Enerji ve Çimento Sektörü

Çimento sektörü küreselde toplamda 2,5 milyar tonun üzerinde emisyondan sorumludur. Bu küresel CO2 emisyon miktarının yaklaşık %8’ine denk geliyor. Bu kapsamda yerelde ve globalde çimento üreticileri karbon emisyonlarını azaltacak senaryolar oluşturarak 2050’de net sıfır emisyona ulaşma hedefiyle yol haritalarını çiziyorlar.

Çoğu çimento üreticisi, enerji verimliliğini artırarak, klinker faktörünü azaltarak, fosil yakıtları ikame edecek alternatif yakıtlar kullanarak ve CCUS teknolojilerine yatırım yaparak karbon ayak izlerini azaltmanın yollarını bulmaya çalışıyor. Bu faaliyetler, sektördeki yoğun emisyon sorununun yönetimi için gereklidir. Ancak, bu emisyon sorununda çimento sektörü tarafından dikkate alınması gereken bir kısım daha var: Çimento fabrikalarında elektrik kullanımından doğan dolaylı emisyonlar.

Bu sorunun çözümü yenilenebilir enerjiye geçmek. Rüzgâr, güneş, su, biyokütle ile güvenilir elektrik üretilmesini sağlayan teknolojiler her geçen gün olgunlaşıyor ve artık en önemlisi bu enerji türü fosil yakıtlardan daha ucuz hale gelmeye başladı. Birkaç yıl önce yalnızca zengin ekonomilerin odağında olan yenilenebilir enerji kaynakları, artık dünya çapındaki endüstriyel ve ticari kullanıcıların da gündemlerinde yer alıyor.

Güncel uygulamalardan örnek verilirse, endüstriyel müşteriler ve enerji üreticileri arasında yenilenebilir enerji finansmanı için kolaylık sağlayan Yenilenebilir Enerji Tedarik Anlaşması (Power Purchase Agreement - PPA) adında uzun vadeli yenilenebilir enerji alım sözleşmeleri yapılıyor.  Yenilenebilir Enerji Tedarik Anlaşmaları daha çok büyük ölçekli firmaların tercih ettiği bir enerji satın alma yöntemi olarak globalde gün geçtikçe popülerleşiyor. Piyasa temelli bu mekanizma endüstrilerin uzun vadeli olarak yenilenebilir kaynaklardan sağlanan elektrik enerjisini kullanma isteklerini ortaya koyarken, bunu gerçekleştirmek için harekete geçmelerini kolaylaştırıyor.

Sürdürülebilir bir gelecek inşa etmeye çalıştığımız günümüzde; rüzgar ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir kaynaklara dayalı santraller, bu inşaya destek olacak olan çimento fabrikalarının ayrılmaz bir parçası olma potansiyeline sahip. Bunlarla beraber çimento fabrikalarında, fırın girişi öncesinde kademeli ön ısıtıcı kulelerden, fırın çıkışında da soğutma ünitesinden oluşan yeni nesil döner fırın sistemlerinde hem ön ısıtmadan hem de klinker soğutmadan baca yoluyla dışarıya atılan ısının elektriğe dönüştürülebildiği atık ısı geri kazanım (WHR) tesisleri kuruluyor.  Bir çimento fabrikasının toplam elektrik ihtiyacının ¼’ünü karşılama potansiyeline sahip WHR tesisleri sayesinde satın alınan elektrik enerjisi azaltılıyor ve enerji üretiminde fosil yakıt kullanılmadığı için emisyonların azaltılmasına katkı sağlanıyor.

Güneş Enerjisi Nedir?

Güneş dünyadaki canlılığın temel kaynağı olduğu gibi, bütün enerji türlerinin oluşumunu doğrudan veya dolaylı olarak etkiler. Yeryüzüne ulaşan her güneş ışığı parçacığı gezegeni besleyen enerjiye sahiptir. Fosil yakıtlar dâhil olmak üzere, rüzgâr, deniz, med-cezir, dalga, akarsu ve biyogaz gibi tüm enerji kaynakları aslında güneş enerjisinin türevleridir.

Güneş enerjisi, yenilenebilir enerji kaynakları içinde en yüksek potansiyele sahip olan enerjidir. Dünyanın ihtiyacı olan enerjinin çok büyük kısmı güneş tarafından sağlanıyor. Dünyanın bu birincil ve en temiz olan enerjisi, güneş ışınlarının özel teknolojiler sayesinde elektrik enerjisine dönüştürülmesi ile elde ediliyor. Kısa bir teknik tanım yapmak gerekirse güneş enerjisi, güneşin çekirdeğindeki hidrojen gazının helyuma çevrilmesiyle gerçekleşen füzyon olayı ardından açığa çıkan ışıma enerjisi olarak ifade edilebilir. Bu enerji türü, günümüz dünyasının şu an da en ihtiyacı olan iki özelliğe sahip: Yenilenebilir ve sürdürülebilir.

Bu özelliklerin yanında verimli, uzun vadede maliyeti düşük ve çevre dostu olması ile tüm sektörler günümüz ve gelecek yatırım planları arasına güneş enerjisini alıyor.

Güneş Enerjisi Nasıl Kullanılır?

Güneşten yeryüzüne ulaşan bu enerjiyi kullanmanın çeşitli yolları bulunuyor. Güneş enerjisi teknolojilerinin bir kısmı güneş enerjisini ısı enerjisi veya ışık olarak direkt kullanırken, diğerleri elektrik elde etmek için kullanıyor.

Güneş enerjisi, güneş enerji sistemleri ile elektriğe dönüştürülüyor. Bu sistemi kurmanın en yaygın şekli hem yerel hem de globalde güneş panelleridir. Paneller, gelen enerjiyi fotovoltaik (PV) etki ile kullanılabilir elektriğe dönüştürür. Güneş ışınları panellere ulaştığı anda N tipi ve P tipi yarı iletken silikon bir yüzeye çarpar. Güneş ışınları bu silikon yüzey tarafından emildiğinde ışınlar elektronları atomlarından gevşetir ve kristallerle reaksiyona girerek elektrik akımını oluşturur. Şekil 1’den PV tipi ve alanına göre üretilebilecek enerji miktarları hakkında bilgi sahibi olabilirsiniz. Bu işlem sonucu üretilen elektrik ilgili tesis ve proseslerde kullanılır veya şebekeye aktarılabilir. Şu an da güneş panelleri, görünür ışık spektrumunun çoğunu, ultraviyole ve kızılötesi ışık spektrumunun yaklaşık yarısını kullanılabilir güneş enerjisine dönüştürebiliyor.

gunes-enerjisi-nedir-cimento-sektoru

Şekil 1: Türkiye PV Tipi-Alan-Üretilebilecek Enerji (Kwh-yıl)

Güneş enerjisinden yararlanmak için geliştirilmiş bir diğer yaygın teknoloji ise Isıl Güneş Teknolojileri ve Odaklanmış Güneş Enerjisi (CSP)’dir. Güneş enerjisinden ısı elde etmek için yararlanılan bu sistemlerde, ısı doğrudan kullanılabilir veya elektrik üretimi sağlanabilir.

Güneş enerjisi ülkemizde ve globalde iklim krizinin yönetimine dair hazırlanan yol haritalarında önemli alternatif çözümlerden biridir. Ülkemiz, yüksek güneş enerjisi potansiyeline sahip olması ile güneş enerjisi yatırımları için uygundur. Şekil 2’deki Enerji İşleri Genel Müdürlüğü Güneş Enerjsi Potansiyeli Atlası (GEPA)’da görüldüğü üzere Güneydoğu ve Akdeniz bölgesi güneş enerjisi açısından verimlidir.

gunes-enerjisi-nedir-gunes-klinkeri

Şekil 2: Enerji İşleri Genel Müdürlüğü Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlası (GEPA)

Dünyadaki güneş enerjisi potansiyelinin genel durumunu anlamak için Şekil 3’te watt/m2 üzerinden verilmiş enerji haritası incelenebilir. Sahra, Arabistan Çölü, Avustralya, Güney Amerika, Brezilya, USA ve Meksika, Güneybatı Asya ve Qingai dünyadaki güneş enerji potansiyeli en yüksek bölgeler arasında sayılabilir.

gunes-enerjisi-nedir-cimento-afyon

Şekil 3: Dünya Güneş Enerji Haritası (Watt/m2)

Güneş Enerjisinin Avantajları Nedir?

  • Bol ve tükenmeyen bir yenilenebilir enerji kaynağıdır.
  • Temizdir, çevreyi kirletici atıkları yoktur.
  • Fosil yakıtlara bağımlılığı azaltır.
  • Elektrik faturalarında tasarruf sağlar.
  • Yerel uygulamalar için elverişlidir.
  • Dışa bağımlı bir enerji değildir.
  • İşletme giderleri düşüktür.

Çimento Sektörü ve Güneş Enerjisi

Çimento fabrikaları, güneş enerjisi santralleri ve güneş enerjili su ısıtma sistemleri kurarak enerji ihtiyacını temiz enerji ile karşılarken CO2 emisyonlarını da azaltıyor. Bir çimento fabrikasındaki mevcut alana göre, o coğrafi bölgeye uygun güneş teknolojisini göz önünde bulundurarak güneş enerjisi santrali kurulup verimli şekilde kullanım sağlanabilir.

Çimento fabrikalarında güneş enerjisinin yaygın uygulamalarına bakılırsa;

  • Yönetici binaları, madenler gibi uzaktan aydınlatma uygulamalarının güç ihtiyacını karşılamak için çatı üstü güneş PV panelleri
  • Fabrika dışı binalar, iç yollar, pompaj suyu, misafirhane, parklar, kantin ve daha birçok yerde aydınlatma gereksinimleri
  • Yardımcı ekipmanların, yardımcı tesislerin enerji ihtiyacı
  • Kazan besleme suyunun veya hammaddelerin ön ısıtılması
  • Sıcak su ihtiyacı

İlk Güneş Klinkeri

Yaygın uygulamaların yanında, global firmalar tamamen güneş enerjisiyle çalışan çimento fabrikaları geliştirmeye yönelik çalışmalar yürütüyorlar. Bunun için önemli bir adım olan, çimentonun temel bileşeni klinkerin, ilk kez güneş klinkeri olarak başarılı üretimi 2022’nin ilk aylarında global bir çimento üreticisi tarafından duyuruldu.

Klinker, 1500°C'ye yakın sıcaklıklarda döner bir fırında kireçtaşı, kil ve diğer malzemeleri bir araya getirerek üretilir. Fosil yakıtlar tipik olarak fırını ısıtmak için kullanılır ve prosesin doğrudan CO2 emisyonlarının yaklaşık %40'ından sorumludurlar. Fosil yakıtları tamamen güneş enerjisi ile değiştirmek, endüstrinin 2050 yılına kadar karbon nötrlüğüne ulaşma çabalarında ezber bozan bir unsur olacak.

Firmanın Ar-Ge ekipleri, klinker üretim sürecini güneş alıcısına bağlayarak konsantre güneş enerjisi santralinden klinker üretmek için bir pilot üretim birimi kurdu. Pilot uygulama, İspanya'da bulunan IMDEA Energy Very High Concentration Solar Tower’da gerçekleştirildi. Güneş alıcısı, 1.500°C'nin üzerine ulaşan rekor sıcaklık derecesi sunabiliyor.

gunes-enerjisi-nedir-cimento-yatirimlari

Şekil 4: IMDEA Energy Solar Tower

Pilot uygulama ile, ilk başarılı kalsinasyon ve daha da önemlisi, şimdiye kadar sadece güneş enerjisi kullanılarak elde edilen ilk başarılı klinker ürünü elde edildi. Bu klinker önce çimento üretmek ardından beton üretmek için işlendi. Ar-Ge projesinin sonraki aşaması olarak, bir çimento fabrikasında endüstriyel ölçekli bir pilot uygulama için çalışılıyor ve ardından daha büyük miktarlarda güneş klinkerinin üretimi hedefleniyor.

Çimsa Afyon Fabrikası Güneş Enerjisi Yatırımı

Çimsa olarak karbon nötr yolculuğumuzu planlarken tüm emisyon tipleri için ana kaldıraçlarımızı belirleyerek, hedeflerimize katkı sağlama potansiyellerine göre yatırım ve aksiyon planlarımızı oluşturuyoruz. Bu doğrultuda Enerjisa Enerji ile beraber 52 milyon TL yatırım ile çimento sektörünün en büyük güneş enerjisi santrallerinden birini Afyon’da kurmaya hazırlanıyoruz.

gunes-enerjisi-nedir-cimento-onemi

Şekil 6: Afyon Çimento’dan bir kare

Çevresel performansı geliştirerek sürdürülebilir bir yaşama katkı sağlamak amacıyla kurulacak olan santral 3.3 MW güce sahip olacak ve yıllık 4,2 milyon kWh elektrik enerjisi üretecek. Bu santralde üretilecek elektrik miktarı 3000 hanenin yıllık elektrik ihtiyacına eş değer olacak.

60.000 m² alanda 7479 adet güneş panelinin kullanılacağı ve 2023 yılının 4. çeyreğinde aktif olacak Güneş Enerjisi Santrali (GES) projesinde, yıllık 2000 ton karbondioksit (CO₂) tasarrufu sağlanarak 2 milyon ağacın CO₂ nötrleme kapasitesine denk gelen miktarda katkı yaratılması hedefleniyor.

Güneş Enerji Yatırımının Önemi

Enerji konusu, iklim krizinin ana unsurlarından birini oluşturuyor. Sera etkisi yapan gazların yüksek bir yüzdesi enerji üretiminden kaynaklanırken, çimento sektörü yoğun enerji kullanımı olan bir sektör olarak karşımıza çıkıyor. Birleşmiş Milletler Sürdürülebilir Kalkınma Amaçları’ndan 7.si olan Erişilebilir ve Temiz Enerji bu konuya dikkat çekiyor. Bu doğrultuda, güvenilir ve temiz olan yenilenebilir enerjinin küresel enerji karışımındaki payının artırılması ve enerji verimliliğinin iyileştirilmesi önem kazanıyor.

Yenilenebilir enerji kaynakları içinde en yüksek potansiyele sahip, erişimi kolay ve en temiz enerji olan güneş enerjisinin uygulamalarının artırılmasıyla emisyon yoğun enerji kaynaklarına olan ihtiyaç azalacak ve buna bağlı olarak küresel ısınma sorununun en önemli kaynağı olan sera gazlarının oluşumu engellenecek. Bu da çevrenin korunmasına doğrudan büyük bir katkı sağlayacak.

Yenilenebilir enerjideki büyüme 2012'den bu yana toplam enerji tüketimini geride bırakmış olsa da iklim hedeflerine ulaşmak için daha hızlı değişim gerekiyor. Bu da yapılacak yeni yatırımların önemini bir kez daha gösteriyor.

Kullanılan Kaynaklar:

Gri Çimento Bölümünden Seçtiklerimiz

Çimento Hammaddeleri: Çimento Alternatif Hammaddeleri ve Alternatif Yakıt Kullanımı

Hızla gelişen ve değişen dünyamızda, çimento üretiminin devam edebilmesi için farklı enerji kaynaklarına ve hammaddelere ihtiyaç...

Çimento katkıları: Çimentoda Krom VI ve Sürdürülebilirlik

Krom, çimento içerisinde ağırlıklı olarak Cr (III) ve Cr (VI) formlarında ulunur. Cr (III) çimentoda en fazla bulunan krom formu...