‘Aeroderivatif ve Ağır Hizmet Gaz Türbini sektörlerine genel bakış’

Pro-per Enerji Genel Müdürü Serhat Görgün Aeroderivatif ve ağır hizmet gaz türbinlerinin kurulum, devreye alma, işletme ve bakım ile yenileme ve modernizasyon süreçlerini Gas&Power okuyucuları için kaleme aldı.

Aeroderivatif ve ağır hizmet gaz türbinleri, daha sürdürülebilir ve güvenilir bir enerji geleceğine katkıda bulunmak için iyi bir konuma sahiptir ve endüstrinin gaz türbini teknolojilerindeki gelişmelere odaklanması, bugün dünyanın değişen enerji ihtiyaçlarını ve çevresel hedeflerini karşılamada esastır.

KURULUM VE DEVREYE ALMA

Havadan türevli ve ağır hizmet tipi gaz türbinlerinin kurulum ve devreye alma aşaması, gaz türbini sistemlerinin belirlenen sahada kurulması ve elektrik üretmeye başlamak için uygun şekilde devreye alınmasının sağlanması sürecini içerir. Bu aşama saha hazırlığı, ekipman teslimatı, gaz türbinlerinin kurulumu ve elektrik şebekesine bağlantıyı içerir. Ayrıca, gaz türbini sistemlerinin güvenli ve verimli bir şekilde çalışmasını sağlamak için çeşitli testlerin ve denetimlerin yapılmasını içerir.

Pazar Rakamları: Grand View Research tarafından hazırlanan bir rapora göre, küresel gaz türbini pazarının büyüklüğü 2020’de 21,5 milyar dolar değerindeydi ve 2021’den 2028’e kadar yüzde 2,6’lık bir YBBO ile büyüyerek 2028’de 26,1 milyar dolara ulaşması bekleniyor.

Operasyon ve bakım: Havadan türevli ve ağır hizmet gaz türbinlerinin işletme ve bakım (O&M) aşaması, güvenilir ve verimli çalışmalarını sağlamak için gaz türbini sistemlerinin sürekli yönetimini, izlenmesini ve bakımını içerir. Bu aşama, gaz türbinlerinin arıza süresini en aza indirmek, performansı en üst düzeye çıkarmak ve çalışma ömrünü uzatmak için düzenli denetimler, önleyici ve düzeltici bakım, performans izleme ve sorun giderme gibi faaliyetleri içerir.

Pazar Rakamları: Grand View Research tarafından hazırlanan bir rapora göre, küresel gaz türbini bakım pazarı büyüklüğünün 2020’de 19,1 milyar dolar değerinde olduğu ve 2021’den 2028’e kadar yüzde 3,7’lik bir YBBO ile büyüyerek 2028’de 26,1 milyar dolara ulaşacağı tahmin ediliyor.

AERODERİVATİF VE AĞIR HİZMET GAZ TÜRBİNLERİNİN AVANTAJLARI

Güvenilir ve Esnek Güç Üretimi: Aeroderivatif ve ağır hizmet tipi gaz türbinleri, çeşitli uygulamalar için güç üretimi sağlama konusundaki güvenilirlikleri ve esneklikleri ile bilinir. Örneğin, pik yapan santrallerde, gaz türbinleri, pik dönemlerde elektrik talebindeki ani artışı karşılamak için güç çıkışlarını hızlı bir şekilde artırabilir ve istikrarlı bir güç kaynağı sağlar. Gaz türbinleri, yakıtı elektriğe dönüştürmedeki yüksek verimliliklerinin onları baz yük veya ara yük işletimi için ideal hale getirdiği kombine çevrim enerji santrallerinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Ek olarak, gaz türbinleri, şebeke bağlantısının sınırlı veya mevcut olmadığı uzak veya şebeke dışı konumlara güç sağlayan dağıtılmış üretim için kullanılabilir.

Gerçek Dünya Örneği 1: General Electric’in LM6000 havadan türevli gaz türbini, dünya çapında pik yapan enerji santrallerinde ve kombine çevrim enerji santrallerinde yaygın olarak kullanılmakta ve çeşitli uygulamalar için güvenilir ve esnek enerji üretimi sağlamaktadır.

Gerçek Dünya Örneği 2: Siemens’in SGT-800 ağır hizmet tipi gaz türbini, şebeke bağlantısının uygulanabilir veya güvenilir olmayabileceği adalar veya uzak endüstriyel alanlar gibi uzak konumlara güç sağlayan dağıtılmış üretim uygulamalarında yaygın olarak kullanılır.

Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Entegrasyonu: Gaz türbinleri, yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik şebekesine entegrasyonunda çok önemli bir rol oynamaktadır. Güneş ve rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının zorluklarından biri, elektrik arzında dalgalanmalara neden olabilen kesintili yapılarıdır. Gaz türbinleri, yenilenebilir enerji kaynaklarının değişkenliğini telafi etmek için güç çıkışlarını hızlı bir şekilde artırmalarına veya azaltmalarına izin vererek hızlı başlatma yetenekleri sağlayabilir. Gaz türbinleri elektrik talebindeki veya yenilenebilir enerji mevcudiyetindeki değişikliklere hızlı bir şekilde yanıt verebildiğinden, bu daha iyi şebeke kararlılığı ve güvenilirliği sağlar.

Gerçek Dünya Örneği 1: Mitsubishi Hitachi Power Systems’in H-100 aeroderivatif gaz türbini, hızlı başlatma yetenekleriyle tasarlanmıştır ve bu, onu şebeke stabilizasyon uygulamalarında güneş ve rüzgâr gibi aralıklı yenilenebilir enerji kaynaklarını desteklemek için ideal hale getirir.

Gerçek Dünya Örneği 2: Siemens’in SGT-A45 TR aeroderivatif gaz türbini, şebeke kararlılığı uygulamaları için özel olarak tasarlanmıştır ve hızlı rampa oranları sağlayabilir, bu da onu kesintili yenilenebilir enerjileri desteklemek ve yenilenebilir enerjinin düşük olduğu dönemlerde güvenilir güç kaynağı sağlamak için uygun hale getirir.

Düşük Yenilenebilir Enerji Kullanılabilirliği Sırasında Yedek Güç: Gaz türbinleri, uzun süreli; düşük seviye rüzgâr alınan veya güneş ışımasının düşük olduğu zamanlar gibi yenilenebilir enerji kullanılabilirliğinin düşük olduğu dönemlerde de güvenilir yedek güç kaynakları olarak hizmet verebilir. 

Gerçek Dünya Örneği 1: Kawasaki Heavy Industries’in L30A aeroderivatif gaz türbini, acil durum yedek güç uygulamaları için tasarlanmıştır ve yenilenebilir enerjinin düşük olduğu dönemlerde veya diğer öngörülemeyen olaylar sırasında güvenilir güç sağlar.

Gerçek Dünya Örneği 2: General Electric’in 9HA ağır hizmet tipi gaz türbini, yüksek güvenilirliği ve hızlı başlatma özellikleriyle bilinir, bu da onu düşük yenilenebilir enerji mevcudiyeti veya diğer acil durumlarda yedek güç sağlamaya uygun hale getirir.

Sonuç olarak, aeroderivatif ve ağır hizmet gaz türbinleri, çeşitli uygulamalar için güvenilir ve esnek güç üretimi, yenilenebilir enerji kaynaklarının entegrasyonu ve yenilenebilir enerjinin düşük olduğu dönemlerde yedek güç dahil olmak üzere çok sayıda avantaj sunar. Önde gelen üreticilerin gaz türbinlerinin gerçek dünyadaki örnekleri, bu alanlardaki yeteneklerini sergileyerek enerji endüstrisinde yeniliği teşvik ediyor ve daha sürdürülebilir ve güvenilir bir enerji üretim sistemine geçişi destekliyor.

Gelişmiş Yakma Teknolojileri: Gaz türbini üreticileri, gaz türbinlerinin verimliliğini artırmak ve emisyonlarını azaltmak için sürekli olarak ileri yakma teknolojileri geliştirmektedir. Örneğin, zayıf yanma teknolojisindeki ilerlemeler, gaz türbinlerinin daha düşük bir yakıt-hava oranıyla çalışmasına izin vererek daha yüksek yanma verimliliği ve nitrojen oksitler (NOx) ve karbon dioksit (CO2) gibi daha düşük sera gazı emisyonları sağlar. Ek olarak, kuru düşük emisyonlu (DLE) ve kuru düşük NOx (DLN) yanma odaları gibi teknolojiler, emisyonları daha da azaltmak ve gaz türbinlerinin çevresel performansını iyileştirmek için tasarlanmıştır.

Gerçek Dünya Örneği 1: Siemens’in SGT-8000H serisi ağır hizmet gaz türbinleri, yüksek verimlilik ve düşük emisyon performansı elde etmek için zayıf yanma ve DLN yakıcılar gibi gelişmiş yanma teknolojilerini kullanır ve bu da onları çok çeşitli güç üretim uygulamaları için uygun hale getirir.

Gerçek Dünya Örneği 2: Mitsubishi Hitachi Power Systems’ın M501J serisi ileri sınıf aeroderivatif gaz türbinleri, yüksek verimlilik ve düşük emisyon performansı elde etmelerini sağlayan DLE yakıcılar da dahil olmak üzere gelişmiş yanma teknolojilerine sahiptir ve bu da onları kombine çevrim enerji santralleri için ideal hale getirir.

9HA.01 ve 7HA.03 modelleri de dahil olmak üzere GE’nin HA (Yüksek Verimli, İleri Teknoloji) serisi ağır hizmet tipi gaz türbinleri, düşük yanmalı yanma ve kuru düşük NOx (DLN) yakıcılar gibi gelişmiş yanma teknolojilerini kullanır. Yüksek verimlilik ve düşük emisyon performansı, örneğin, 9HA.01 gaz türbini yüzde 60’ın üzerinde net verimliliğe sahiptir ve NOx için 15 ppm kadar düşük emisyon seviyelerine ulaşabilir. Bu da onu dünyadaki en gelişmiş ve çevre dostu gaz türbinlerinden biri yapar.

İyileştirilmiş Malzemeler: Gaz türbinlerinde teknolojik yeniliğin bir başka alanı da daha yüksek sıcaklıklara ve basınca dayanabilen, daha yüksek verimlilik ve iyileştirilmiş performans sağlayan iyileştirilmiş malzemelerin geliştirilmesidir. Örneğin, seramik matrisli kompozitler (CMC’ler) gibi gelişmiş malzemeler, dayanıklılıklarını artırmak, ağırlığı azaltmak ve termal verimliliği artırmak için türbin kanatları ve kanatları vanaları gibi gaz türbini bileşenlerinde kullanılmaktadır. Ek olarak, türbin bileşenlerini yüksek sıcaklıktaki korozyon ve erozyondan korumak, hizmet ömürlerini uzatmak ve genel performansı iyileştirmek için geliştirilmiş kaplamalar ve termal bariyer kaplamaları (TBC’ler) kullanılmaktadır.

Gerçek Dünya Örneği 1: General Electric’in 9HA.01 ağır hizmet tipi gaz türbini, türbin bileşenlerinde CMC’ler gibi gelişmiş malzemeler kullanarak daha yüksek çalışma sıcaklıkları ve iyileştirilmiş termal verimlilik sağlayarak güç çıkışında artış ve emisyonlarda azalma sağlar.

Gerçek Dünya Örneği 2: Siemens’in SGT-400 aeroderivatif gaz türbini, kritik türbin bileşenlerini yüksek sıcaklıktaki korozyon ve erozyondan koruyan, performanslarını ve dayanıklılıklarını artıran TBC’ler dahil olmak üzere gelişmiş malzemeler içerir.

GE’nin LM2500 ve LM6000 modelleri gibi gelişmiş sınıf aeroderivatif gaz türbinleri, daha fazla dayanıklılık ve termal verimlilik için bileşenlerinde geliştirilmiş malzemeler kullanır. Örneğin, LM2500 gaz türbini, türbin kanatlarında ve kanatlarında daha yüksek çalışma sıcaklıkları ve iyileştirilmiş performans sağlayan seramik matris kompozitlere (CMC’ler) sahiptir. LM6000 gaz türbini ayrıca, türbin bileşenlerini yüksek sıcaklıktaki korozyon ve erozyondan korumak, hizmet ömürlerini uzatmak ve genel performansı iyileştirmek için gelişmiş kaplamalar ve termal bariyer kaplamaları (TBC’ler) kullanır.

Dijital Kontroller: Gelişmiş dijital kontroller ve izleme sistemlerinin geliştirilmiş performans ve operasyonel verimlilik için gaz türbinlerine entegre edilmesiyle dijitalleşme, gaz türbini endüstrisinde de devrim yarattı. Dijital kontroller, gaz türbini performansının gerçek zamanlı izlenmesini, tanılanmasını ve optimizasyonunu sağlayarak proaktif bakım, verimli çalışma ve azaltılmış arıza süresi sağlar. Ek olarak, dijital kontroller, gelişmiş veri analitiğini ve makine öğrenimi algoritmalarını kolaylaştırarak kestirimci bakıma olanak tanır ve değişen çalışma koşullarında gaz türbini performansını optimize eder.

Gerçek Dünya Örneği 1: Siemens’in ağır hizmet tipi gaz türbinlerinde kullanılan SPPA-T3000 dijital kontrol sistemi, gelişmiş izleme ve optimizasyon yetenekleri sağlayarak gerçek zamanlı performans optimizasyonu, kestirimci bakım ve iyileştirilmiş operasyonel verimlilik sağlar.

Gerçek Dünya Örneği 2: Mitsubishi Hitachi Power Systems’ın MHPS-TOMONI dijital çözümler platformu, havadan türevli gaz türbinlerinde kullanılmakta ve uzaktan izleme, tanılama ve optimizasyon yetenekleri sağlayarak kestirimci bakım, iyileştirilmiş performans ve azaltılmış arıza süresi sağlamaktadır.

Sonuç olarak, gelişmiş yanma teknolojileri, iyileştirilmiş malzemeler ve dijital kontroller dahil olmak üzere aeroderivatif ve ağır hizmet tipi gaz türbinlerindeki teknolojik yenilikler, gaz türbinlerinin verimliliğinde, emisyon performansında ve genel performansında önemli gelişmeler sağlıyor. Önde gelen gaz türbini üreticilerinden alınan gerçek dünya örnekleri, bu ilerlemelerin nasıl daha sürdürülebilir, güvenilir ve verimli enerji üretim sistemlerini mümkün kıldığını göstermektedir.

Havadan türevli ve ağır hizmet tipi gaz türbinleriyle ilgili zorluklar ve fırsatlar hakkında gerçek dünya örnekleriyle birlikte daha fazla ayrıntıyı burada bulabilirsiniz:

Maliyet Hususları: Havadan türevli ve ağır hizmet tipi gaz türbinlerinin ilk sermaye maliyeti önemli olabilir. Bu da proje finansmanı ve ekonomik uygulanabilirlik açısından zorluklar doğurabilir. Bununla birlikte, teknoloji ve üretim süreçlerindeki gelişmeler, gaz türbinlerinin maliyetini düşürmeye yardımcı oluyor. Örneğin, GE’nin 7HA.03 ağır hizmet tipi gaz türbini, inşaat maliyetlerini düşürmeye ve kurulum süresini kısaltmaya yardımcı olan modüler yapı ve standartlaştırılmış bileşenlerle tasarlanmıştır. Ek olarak, GE’nin LM2500 aeroderivatif gaz türbini, kolay bakım ve onarım için tasarlanmıştır ve genel işletme maliyetlerini azaltır.

Düzenleyici Gereksinimler: Enerji üretim endüstrisi, emisyon limitleri, gürültü düzenlemeleri ve güvenlik standartları dahil olmak üzere çeşitli düzenleyici gereksinimlere tabidir. Aeroderivatif ve ağır hizmet gaz türbinlerinin, çevre kurumları ve bölgesel makamlar tarafından belirlenenler gibi katı emisyon düzenlemelerine uyması gerekir. GE, bu düzenleyici gereklilikleri karşılamak için kuru düşük NOx (DLN) yakıcılar ve gelişmiş emisyon kontrol sistemleri gibi gelişmiş yakma teknolojileri aracılığıyla gaz türbinlerinden kaynaklanan emisyonları azaltmak için aktif olarak çalışmaktadır. Örneğin, GE’nin 9HA.01 ağır hizmet tipi gaz türbini, birçok bölgede düzenleyici limitlerin oldukça altında olan 15 ppm gibi düşük NOx emisyon seviyelerine ulaşmak için tasarlanmıştır.

Çevresel Etkiler: Sera gazı emisyonları ve hava kirliliği gibi gaz türbinlerinin çevresel etkileri de enerji üretim endüstrisinde bir sorun teşkil etmektedir. Ancak gaz türbinleri, yenilenebilir enerji kaynaklarının entegrasyonunu sağlayarak ve daha sürdürülebilir bir enerji karışımını destekleyerek çevresel faydalar da sağlayabilir. Örneğin, gaz türbinleri, yenilenebilir enerji mevcudiyetindeki dalgalanmaları telafi etmek için güç çıkışlarını hızla artırarak veya azaltarak, rüzgâr ve güneş gibi kesintili yenilenebilir enerjileri desteklemek için hızlı başlatma yetenekleri sağlayabilir. GE’nin HA ve LM serisi gaz türbinleri, yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik şebekesine entegre edilmesi için çok uygun hale getiren, esnek ve hızlı başlatma yetenekleri sağlayacak şekilde tasarlanmıştır.

Araştırma ve Geliştirme, İş birlikleri ve Yenilik: Aeroderivatif ve ağır hizmet tipi gaz türbinleri de dahil olmak üzere enerji üretim endüstrisi, zorlukları ele almak ve fırsatlardan yararlanmak için aktif olarak araştırma ve geliştirme, iş birlikleri ve inovasyonla ilgilenmektedir. Örneğin GE, gaz türbinleri için gelişmiş yanma sistemleri, iyileştirilmiş malzemeler ve dijital kontroller gibi en son teknolojileri geliştirmek için araştırma kurumları, üniversiteler ve endüstri ortaklarıyla iş birliği yapıyor. GE ayrıca, gaz türbinlerinin verimliliğini, emisyon performansını ve operasyonel esnekliğini sürekli olarak iyileştirmek için araştırma ve geliştirmeye yatırım yapıyor. Bu sayede endüstrinin gelişen ihtiyaçlarını karşılamalarını ve yasal gerekliliklere uymalarını sağlıyor.

Genel olarak, aeroderivatif ve ağır hizmet tipi gaz türbinleri ile ilgili zorluklar ve fırsatlar sektörü; performansı artırmak, maliyetleri azaltmak ve çevresel etkileri en aza indirmek için sürekli yenilik ve iş birliğine yönlendiriyor. GE’nin gerçek dünya örnekleri, şirketin enerji üretim endüstrisi için daha verimli, sürdürülebilir ve uyumlu gaz türbini çözümleri sağlamak için araştırma ve geliştirme, iş birlikleri ve inovasyon yoluyla bu zorlukları nasıl aktif bir şekilde ele aldığını gösteriyor.

Sonuç olarak, aeroderivatif ve ağır hizmet tipi gaz türbinleri, pik yapan enerji santralleri, kombine çevrim enerji santralleri ve dağıtılmış üretim dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için güvenilir ve esnek enerji üretim çözümleri sunar. Ayrıca, yenilenebilir enerji kaynaklarının entegrasyonunda ve yenilenebilir enerjinin düşük olduğu dönemlerde yedek güç sağlamada çok önemli bir rol oynarlar. Gelişmiş yakma teknolojileri, iyileştirilmiş malzemeler ve dijital kontroller gibi son teknolojik yenilikler, gaz türbinlerinin verimliliğini artırmış, emisyonları azaltmış ve genel performansını iyileştirmiştir.

Maliyet hususları, düzenleyici gereksinimler ve çevresel etkilerle ilgili zorluklara rağmen, GE gibi gaz türbini üreticileri de dahil olmak üzere enerji üretim endüstrisi, araştırma ve geliştirme, iş birlikleri ve inovasyon yoluyla bu zorlukları aktif bir şekilde ele alıyor. Örneğin, GE’nin 7HA.03 ve 9HA.01 gaz türbinleri, maliyetleri azaltmak ve emisyon düzenlemelerine uymak için modüler yapı, standartlaştırılmış bileşenler ve gelişmiş emisyon kontrol sistemleri ile tasarlanmıştır.

İleriye bakıldığında, enerji endüstrisi daha sürdürülebilir ve güvenilir bir enerji geleceği için çabalarken, aeroderivatif ve ağır hizmet gaz türbinleri enerji üretiminin geleceğinde hayati bir rol oynamaya hazırlanıyor. Gaz türbini teknolojilerinde devam eden gelişmeler, modern dünyanın gelişen enerji taleplerini ve çevresel hedeflerini karşılamada çok önemli olacaktır. GE’nin araştırma ve geliştirmeye, iş birliklerine ve yeniliğe olan bağlılığı, sürdürülebilir ve verimli bir enerji geleceği sağlamak için gaz türbini teknolojilerini sürekli iyileştirmenin önemini göstermektedir.

Sonuç olarak, aeroderivatif ve ağır hizmet gaz türbinleri, daha sürdürülebilir ve güvenilir bir enerji geleceğine katkıda bulunmak için iyi bir konuma sahiptir ve endüstrinin gaz türbini teknolojilerindeki gelişmelere odaklanması, bugün dünyanın değişen enerji ihtiyaçlarını ve çevresel hedeflerini karşılamada esastır.