Sanayide Verimlilik, Enerji Yönetimi ve Tasarruf

Sanayide Verimlilik, Enerji Yönetimi
ve Tasarruf
Prof. Dr. Sermin ONAYGİL
İstanbul Teknik Üniversitesi
Enerji Enstitüsü
Enerji Planlaması ve Yönetimi A.B.D. Başkanı
7 Ekim 2015
Ankara
Giriş
ENERJİ
Türkiye’de 2007 yılından beri yoğun faaliyetler gerçekleştirilen
enerji verimliliği çalışmalarında verimlilik, enerji yönetimi, enerji
tasarrufu kavramları sıklıkla kullanılmakta, ancak aralarındaki
farklılıklar gerçek verilerle ortaya konulamamaktadır.
Verimlilik
Yönetim
Tasarruf
Verimlilik Nedir?
• Çok çalışmak?
• Hızlı çalışmak?
• Çok üretmek?
• Kaliteli üretmek?
• Tutumlu olmak?
• Zamanı iyi kullanmak?
Verimlilik Nedir?
GİRDİ
(Kaynak)
Enerji
Hammadde
Su
Para
İnsan gücü
SİSTEM
KAYIP-ATIK
Enerji Kayıpları
ÇIKTI
(Ürün)
Sanayi Ürünleri
İş
Enerji
Hizmet
(Isı ve Mekanik Kayıplar)
Atıklar
(Katı-Sıvı-Gaz Atıklar)
Hammadde
Verimlilik, en az girdi ile en çok çıktıyı elde etmektir.
Verimlilik  η 
YARARLANIL AN ENERJİ
GIREN ENERJİ
x100
Verimliliği Arttırmak
VERİM = ÇIKTI / GİRDİ
GİRDİ
SİSTEM
ÇIKTI
KAYIP-ATIK
Verimlilik artışı 3 şekilde gerçekleşebilir.
Aynı girdi ile daha çok çıktı sağlamak
maksimum ÇIKTI
Aynı çıktıyı daha az girdi ile sağlamak
minimum GİRDİ
Daha az girdi ile daha çok çıktı sağlamak
minimum KAYIP
Enerji Verimliliği
• Enerji kaynaklarının üretimden tüketime kadar tüm aşamalarda en
yüksek etkinlikte değerlendirilmesi,
• Yeni teknolojilerin kullanımı ile üretimi, kaliteyi ve performansı
düşürmeden, sosyal refahı engellemeden enerji tüketiminin
azaltılmasıdır.
Üretim
İletim - Dağıtım
Tüketim
Tasarruf & Verimlilik
•
Enerji tasarrufu enerji ve enerji kaynaklarının verimli olarak değerlendirilmesi
amacıyla, kullanıcılar tarafından alınan önlemler sonucunda harcanan enerji
miktarında sağlanan azalmadır.
•
Enerji verimliliği ise yeni teknoloji kullanma yoluyla üretimi, kaliteyi ve performansı
düşürmeden, sosyal refahı engellemeden enerji tasarrufu sağlanmasıdır.
İki lambadan birini söndürmek tasarruf, aynı aydınlatmayı sağlayan, daha az enerji
tüketen teknolojik lambaların kullanılması verimliliktir !
Nihai Enerji Tüketiminin Sektörel Dağılımı (2013)
2013 Yılında sanayi sektöründe enerji tüketimi yaklaşık 30,137 MTEP olarak gerçekleşmiştir.
Sektörlere Göre Elektrik Tüketimi (2013)
Kaynak: ETKB, 2015
Tüketim SektöründeTasarruf Potansiyellerimiz
2020 yılında 222 milyon TEP olması beklenilen enerji
tüketimi en az %15 azaltılabilir.
www.yegm.gov.tr
Toplam Üretim İçindeki Enerji Maliyeti
BAZI SANAYİ KOLLARINDA TOPLAM ÜRETİM İÇİNDEKİ ENERJİNİN
YAKLAŞIK MALİYETİ
Rafineri
Gıda
7,5
10,0
12,5
Tekstil
15,0
Metalurji
20,0
Seramik
Kağıt
25,0
Gübre
25,0
30,0
Cam
Çelik
30,0
Alüminyum
30,0
50,0
Amonyak
55,0
Çimento
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
Enerji Maliyetinin % dağılımı
www.yegm.gov.tr
Enerji Yoğun Sektörlerde Enerji Verimliliği Eğilimi
• Bir birim ürün elde edilebilmesi için harcanan enerji miktarı
(özgül enerji tüketimi)
www.yegm.gov.tr
Enerji Yoğunluğu
 Dünyada enerji verimliliği, enerji yoğunluğu ile ölçülmektedir.
 Ülkelerin rekabetçi koşulları yakalayabilmeleri ve bunun sonucunda
ekonomik gelişmelerini sağlayabilmeleri, enerji yoğunluğu tanımı ile
doğrudan ilişkilidir.
Enerji Yoğunluğu
 Gayri Safi Yurtiçi Milli Hasıla (GSYİH) başına tüketilen enerji
miktarı (TEP: ton eşdeğer petrol)(baz yılında 1000 USD)
Enerji yoğunluğu değerinin düşük olması, enerjinin verimli
kullanıldığını göstermektedir.
Enerji Yoğunluğu – Türkiye’nin Yeri
www.yegm.gov.tr
Türkiye Elektrik Enerjisi Görünümü (kWh)
Kaynak: Türkiye’nin Enerji Görünümü, 2014, MMO
Türkiye Elektrik Enerjisi Görünümü (kWh)
Kaynak: Türkiye’nin Enerji Görünümü, 2014, MMO
Ülkeleri Kıyaslamak için Kullanılan
Başlıca Enerji Göstergeleri - Terimler
Gösterge (Ing.)
Gösterge(Tr.)
Birim
Population
Nüfus
milyon
GDP
Gayri Safi Milli Hasıla
milyar 2000 yılı US$
GDP (PPP)
Gayri Safi Milli Hasıla (Satın alma gücü paritesi)
milyar 2000 yılı US$
Energy Production
Enerji Üretimi
MTEP
Net Imports
Net Enerji İthalatı
MTEP
TPES
Toplam Birincil Enerji Arzı
MTEP
Electrical Consumption
Elektrik Tüketimi
TWh
CO2 Emissions
CO2 Salımı
Mt CO2
TPES/pop.
Toplam Birincil Enerji Arzı / Nüfus
TEP/kişi
TPES/GDP
Toplam Birincil Enerji Arzı / GSMH
TEP/1000 2000 yılı US$
TPES/GDP(PPP)
Toplam Birincil Enerji Arzı / GSMH (Satın alma gücü paritesi)
TEP/1000 2000 yılı US$
Electrical Consumption/pop.
Elektrik Tüketimi / Nüfus
TWh/kişi
CO2/TPES
CO2 / Toplam Birincil Enerji Arzı
tCO2/TEP
CO2/pop.
CO2 / Nüfus
tCO2/kişi
Ülkeleri Kıyaslamak için Kullanılan
Başlıca Enerji Göstergeleri - 2010
World Energy Council, “World energy outlook”, 2012
Enerji Verimliliğinin Enerji Sektöründeki Yeri ve
Diğer Sektörlerle ilişkileri
Enerji Sektöründe Verimliliğin Başlıca Etkileri
Yeni istihdam sektörlerinin oluşması
Enerji verimliliği danışmanlık şirketleri
Bina enerji kimlik belgesi vermeye yetkili
kuruluşlar
Ulusal ve uluslararası piyasalarda rekabet gücünün artması
Ekonomik
Çevresel
Satış olanaklarının artması
Teknoloji
Ürün-Hizmet
Enerji Yönetimi
Minimum maliyet ile maksimum kar elde etmek ve rekabet
edebilir pozisyonlar yaratmak için, enerjinin etkin ve akıllıca
kullanımı…
Aynı ürün ve/veya çıktıları elde edecek biçimde enerji
tüketimi ve de maliyetlerin azaltılması amaçlı prosedürleri,
sistem entegrasyonunu ve optimizasyonunu kapsayan
yönetim biçimi…
Enerji Yönetiminin Amaçları
 Enerjiyi etkin kullanarak enerji tüketimini azaltmak, dolayısıyla maliyetleri
düşürmek,
 Enerji konuları arasında iyi bir iletişim sağlamak,
 Enerji kullanım yöntemleri için etkin izleme, raporlama ve yönetim stratejileri
geliştirmek ve uygulamak,
 AR-GE çalışmaları ile enerji yatırımlarından geri dönüşümleri arttırmak için yeni
ve daha iyi yollar aramak,
 Tüm kullanıcıların enerji yönetim programı ile ilgilenmelerini ve onun bir parçası
olmalarını sağlamak,
 Enerji teminindeki kısıtlayıcı etkileri veya kesintileri azaltmak.
Kontrol ve Önlem
Üst Yönetimin Katkı
ve Desteği
İzleme, Hedef
Belirleme ve Önlen
Alma
Uygulama
Eğitim
Enerji
Yönetimi
Enerji Muhasebesi
Ön Enerji Etüdü
Sermaye Temini
Uygulama
Politika
Detaylı Enerji
Etüdü
Planlama
TS EN 50001 Enerji Yönetim Sistemi
Enerji Politikası
Yönetimin Gözden
Geçirmesi
Planlama
Gerçekleştirme ve
İşlem
İç Tetkik
Kontrol Edilmesi
Düzeltici ve
Önleyici Eylem
İzleme ve Ölçme
Enerji Sistemlerinin Etüdü
HVAC Sistemleri
Kazanlar
Pompalar
Elektrik
Motorları
Aydınlatma
Sistemleri
Trafolar
Enerji Sistemlerinde Verimlilik Arttırıcı Önlemler
Aydınlatma Sistemleri
Verimli lambaların
kullanımı
Elektronik balast
kullanımı
Verimli armatürlerin
kullanımı
Gün ışığından
faydalanma, sensör
kullanımı...
Toplam elektrik enerjisi tüketimi içinde
Aydınlatmanın payı : ~ % 20
Endüstri
Tesisleri
%10
Alış-veriş
Merkezleri
%30
Ofisler
% 40
Aydınlatmada Verimlilik &Tasarruf
Aydınlatmada tasarruf, lamba söndürerek değil, görme yeteneği ve
görsel konfordan ödün vermeden, gerekli minimum seviyede aydınlık
düzeylerinin yaratılması ile sağlanır.
En yüksek enerji tasarruf değerlerine ulaşılması amaçlanırken,
güvenlik ve konfor koşulları açısından gerekli olan aydınlatma
kalitesinin tehlikeye sokulmamasına dikkat edilmelidir.
Aydınlatmada Verimlilik
Lamba değişimi
Yardımcı ekipmanların değişimi
Armatür değişimi
Yeni Tasarım / Sistem Yerleşiminin
Değişimi
Otomasyon Sistemi
İş Performansı ve Verimlilik
Aydınlık
Düzeyi
Görsel
Performans
+%175
~ 20 yaş
~ 50 yaş
İş Performansı ve Verimlilik
Kalitesiz Aydınlatma Koşulları
Yetersiz aydınlık düzeyleri
İş ile çalışma düzlemi arasındaki parıltı farkının uyumsuzluğu
Kamaşma
Fliker problemleri
Olası Sonuçları
Göz ağrıları
Stres
Aşırı yorgunluk şikayetleri
Aydınlatma ve Performans
100
• Görsel performans
Zor iş
• Parametreler
– Yaş
– Yapılan iş
Görsel performansın
bağıl artışı (%)
80
60
40
Kolay iş
20
0
200 300
500 700 1000
Aydınlık düzeyi
(lux)
Aydınlatma ve Konfor
• Görsel konfor
80
60
Yorgun çalışan
sayısı (%)
– Daha az yorgunluk
– Fiziksel iyilik
– Uyanıklık
100
40
20
0
200 300
500 700
Aydınlık düzeyi
(lux)
1000
Aydınlatma ve Kalite
Kolay iş
0
• Hataların önlenmesi
40
Hataların bağıl
azalması (%)
– Hatanın önlenmesi
– Müşteri memnuniyeti
– Kaliteli ürün
20
60
Zor iş
80
100
200 300
500 700 1000
Aydınlık düzeyi (lux)
Aydınlatma ve Güvenlik
0
• Kazalarda azalma
– Emniyet gerekleri
– İş kazalarında azalma
– Hastalıkların önlenmesi
Kazaların
bağıl azalması (%)
20
40
60
80
100
200 300
500
Aydınlık düzeyi
(lux)
700 1000
İş Performansı ve Verimlilik
Örnek: METAL ENDÜSTRİSİ
Aydınlık Düzeyinde İyileştirme
300 lx
İş Kazaları
%52 azalma
Hatalı ürün
%29 azalma
2000 lx
Aydınlık düzeyinin 300 lx’ten 500 lx’e yükselmesi ile
iş veriminde ortalama %8 artış..!
Aydınlatma Kalite Kriterleri
TS EN 12464
Işık ve Aydınlatma - İş yerlerinin aydınlatılması
Bölüm 1: Kapalı alanlardaki iş mahalleri
Ocak 2004
Bölüm 2: Bina dışı iş yerleri
Nisan 2008
TS EN 12464-1
Alt sektör
Yapılan iş
Aydınlık Düzeyi [lux] (iş)
Kamaşma sınırlama
katsayısı
Renksel geriverim
Notlar
Örnek Çalışma - Tekstil sektörü :
İplik Üretim Fabrikası
Mevcut Aydınlatma Sistemi:
Armatürler : Duydan etanj, reflektörsüz, bant tipi
Lamba
: 36W / 2500 lumen / 6500 K / Ra=70
Balast
: Elektronik balast / cosΦ=0,53 THD=%106
Aydınlık Düzeyleri
Bölümler
Mevcut Kullanılan
Armatür Tipi
Ölçülen
E (lx)
Önerilen
E (lx)
Uygulanan
E (lx)
1. Bobinaj
1x36W A3 Sınıfı EB
Duydan Etanj Bant Tipi
90
500
400
2. Ana Üretim Hattı
2x36 W A3 Sınıfı EB
Duydan Etanj Bant Tipi
220
500
400
3. Fitil
1x36W A3 Sınıfı EB
Duydan Etanj Bant Tipi
95
500
400
4. Hallaç ve Tarak
1x36W / 2x36W
A3 Sınıfı EB
Duydan Etanj Bant Tipi
150
300
200
70
100
100
5. Balya Açma
1x36W A3 Sınıfı EB
Duydan Etanj Bant Tipi
Önerilen Aydınlatma Sistemleri
Lambalar
Mevcut
36W / 2500 lumen / 6500 K / Ra=70
Önerilen
36W / 3250 lumen / 4000 K / Ra=80
32W / 3250 lumen / 4000 K / Ra=80
58W / 5000 lumen / 4000 K / Ra=80
51W / 5000 lumen / 4000 K / Ra=80
Basic scope / online
Balast
5
4
4
4
3
2
2
Mevcut
Elektronik balast / cosΦ=0,53 THD=%106
2
1
0
0
0
-1
-2
-2
-2
Önerilen
Elektronik balast / cosΦ=0,97 / THD=%12,1
Armatürler
Duydan etanj, reflektörlü, bant tipi
-3
-4
-4
-4
-5
I1
Önerilen Aydınlatma Sistemleri
Tesisat
Lamba gücü
(W)
Sistem gücü
(W)
Işık Akısı
(lm)
Etkinlik
Faktörü
(lm/W)*
(Lamba + Balast)
Mevcut
36
38
2500
66
Öneri 1
36
36
3250
90
Öneri 2
32
32.5
3250
100
Öneri 3
58
55.5
5000
90
Öneri 4
51
51.5
5000
97
* Balast kaybı dahil
Önerilen Aydınlatma Sistemleri
Mevcut
Bölüm 1
Bölüm 2
Bölüm 3
Bölüm 4
Bölüm 5
Tüm
Tesis
1x36W
400
-
512
80
80
1072
2x36W
-
392
-
240
-
632
15200
29792
19456
21280
3040
88768
1x36W
-
-
-
-
32
32
2x36W
250
238
184
128
-
800
18000
17136
13248
9216
1152
58752
1x32W
-
-
-
-
32
32
2x32W
250
238
184
128
-
800
16250
15470
11960
8320
1040
53040
1x58W
-
-
-
-
22
22
2x58W
160
154
122
88
0
524
17760
17094
13542
9768
1221
59385
1x51W
-
-
-
-
22
22
2x51W
160
154
122
88
0
524
16480
15862
12566
9064
1133
55105
Kurulu Güç [W]
Öneri 1
Kurulu Güç [W]
Öneri 2
Kurulu Güç [W]
Öneri 3
Kurulu Güç [W]
Öneri 4
Kurulu Güç [W]
Tasarruf
Oranı
-
%33.81
%40.25
%33.10
%37.92
Ekonomik Analiz
Öneriler
Toplam
Yatırım
Maliyeti
(TL)
Yıllık Enerji
Tasarrufu
(TL)
Geri
Ödeme
Süresi
(Yıl)
İç Karlılık
Oranı
Öneri 1
104116,00
49274,00
2.1 yıl
%44.0
Öneri 2
107888,00
58651,00
1.8 yıl
%50.0
Öneri 3
72058,00
48235,00
1.5 yıl
%64.5
Öneri 4
75669,00
55261,00
1.4 yıl
%69.0
Uygulama Sonuçları
 Armatür sayısı 1704’den 546’ya düşürülmüştür.
 Aydınlık düzeyi 90 lux’ten 400 lux’e yükseltilmiştir.
 Aydınlatmanın kalitesi iyileştirilirken, elektrik enerjisi tüketim
değerleri azaltılabilmektedir.
 Verimli lamba + verimli balast + verimli armatür = ~ %40 tasarruf
 Geri ödeme süresi = 1,4 yıl
Sonuç
Sanayide enerji verimliliği çalışmaları salt enerji tüketim
faturalarındaki düşüş ile değil, rekabet koşullarını
iyileştirebilecek tüm faaliyetlerle birlikte kapsamlı olarak ele
alınmalıdır.
Ancak, bu şekilde katma değeri yüksek üretim ve iyi rekabet
koşullarına ulaşılarak enerji yoğunluğu azaltılıp, gerçek enerji
verimliliği sonucuna ulaşılabilir.
İlginize Teşekkürler…
İTÜ Enerji Enstitüsü
Enerji Planlaması ve Yönetimi A.B.D.
Prof. Dr. Sermin ONAYGİL
E-posta: onaygil@itu.edu.tr
Tel: 212 285 39 46