Lübeck Deponigazının Değerlendirilmesi

Giriş

Deponigazı tehlikelidir. Özellikle deponigazı içinde bulunan metan ve karbondioksitin dışındaki iz halindeki gazlar insan sağlığına ve doğaya toksik etki edebilmektedirler. Bu nedenle deponigazından yararlanma tesisi tasarlanırken mutlaka ekonomikliliği göz önünde hiç bir zaman tutulmaz. Bilhassa deponilerde oluşan gazların zararsızlaştırılması bir zorunluktur. aldatmaca yapılan pasif gaz uzaklaştırma yapısı insanın kendini ve doğayı aldatmasından başka bir şey değildir. bu nedenle de mevcut deponilerdeki biyogazlardan yararlanma yoluna gidilmelidir.

Bilgi Birikimi

1963 yılından beri evsel ve esnaf çöplerinin depolanması için kullanılan düzenli deponideki metan gazından yararlanmak düşünülmüştür. Bu deponi 1978 yılında yapılan ve kabul edilen bir plana göre de deponi hacmi 9*10⁶m³ olucak şekilde 50 ha'lık bir alana yayılmıştır. İlk defa 1981 yılında verilen bir araştırma projesi ile de deponigazı sorunu araştırılmıştır. Sonuçlar hem çok yoğun yatırım yapma ve hem de mevcut gaz potansiyalinden iyi bir tekilde yararlanma yönünde idi.

Bu nedenle de 1984 yılında önce pilot bir tesis çalıştırma konusunda finansman desteği bulundu. Önce üç deponigaz kuyusu açılarak ve iletim hattı döşenerek gazlar "gaz yoğunlaştırma istasyonuna" alındı. Kalorıferkazanı olan bir tesise ilave yakıt olarak verildi. Böylece de deponinin garajı, atölyesi ve diğer binaları deponigazının yakılması ile elde edilen enerji ile ısıtıldı. Bu birikimlerden sonra teknik olarak çalışan tam boyutlu bir tesisin kurulması düşünüldü ve planlandı.

Planlama Esasları

Yapılacak olan yatırımı gerekçelendirmek için 2000 yılına kadar beklenebilen deponigaz potensiyeli araştırma raporları ile ortaya konuldu. Yararlanılabilecek enerji aşağıdaki gibi tahmin edildi:

1. Değerlendirilebilecek deponigaz miktarı

Deponinin birinci dilimindeki değerlendirilebilir deponigazı miktarı:

1 600 m³/Saat

Deponinin birinci dilimindeki değerlendirilebilir deponigazı miktarı:

3 000 m³/Saat

2. Deponigazının bileşimi

%45 CH₄ ve %40 CO₂

3. Deponigazının yanma değeri (Alt ısıl değeri=H_u)

4,5 kWh/Nm³

4. Birincil enerji

7 200 kW

Değerlendirme ve yararlanma alternatifleri

1. Deponi sahasında elektrik enerjisi üretimi

En ekonomik olanı ancak burada oluşan atık ısı, atık ısı bertaraf edicisi tarafından dağıtılmak zorundadır.

2. Blok ısıtma ve enerji elde etme tesisi ile deponiden termik olarak yararlanma

Bu proje atık enerjiyi alacak ve kullanacak sera, kurutma tesisleri veya soğutma tesisleri bulunamadığı için alternatif olarak kabül görmemiştir.

3. Deponigazının doğrudan bir sanayiye ihtiyaç duyduğu gazı verme

Deponigazı içindeki izgazlar, hava kirliliği kontrol yönetmeliğindeki sınır değerlere uyma ve gerekli diğer yatırımlar nedeni ile göze önüne alınamamıştır.

4. Garaj yanında Blok ısıtma ve enerji elde etme tesisi kurma

Deponiden 5 km mesafede bulunan araç parkına (garaj sahasına) bu tesisin kurulması hem atıkgazdan gelen ısının hem de motor soğutmadan gelen atık ısının değerlendirilmesi açısından büyük olanak tanımaktadır. Yerleşim yerleri ve sanayi tesisileri de bu düşünülen yerden uzakda bulunmamaktadır.

Yer Seçimi

Deponigazından yararlanmak amacı ile kurulacak tesis için Belediye arazisinden 4 500 m²'lik yer ayrıldı.

Burada oluşan 4 000 kW'lık termik enerjiyi uzaktan ısıtma sistemine vermek mümkün olmuştur. Sıcak su hazırlamada ve radyatör dilimlerinin ısıtılmasında kullanılmıştır. üretilen enerji ve atık ısının kullanım alanları ve yerleri üretim yerine çok yakındır. Yer seçimi bakımından bu da büyük bir avantajdır.

Tesisin İşletilmesi

Organizasyon şekli aşağıdaki gibi düşünülmüştür:

1. İehir Temizlik İşleri Müdürlüğü tarafından ihtiyaç kullanım alanlarına dağıtılarak yönetilmesi

2. Bağımsız bir işletme birimi olarak kurulması (Kent hizmetleri idaresine bağlı olarak)

3. Belediye'nin de > %50'nin üzerinde hissesi olan tamamen liberal ekonomi kurallarına göre çalışan bir şirketin kurulması ve bu şirket yolu ile işletilmesi

4. Diğer benzeri kurum ve kuruluş alternatifleri

Teknik Olarak Tesisin Konsepti (Planlanması ve Tasarımı)

Deponi'de 1998 yılına kadar 9*10⁶m³ çöp depolanacağı ve gaz üretiminin de 3 000 m³/h olabileceği kabülünden hareket edilmiştir. Başlangıç için ise ilk üniteye 1 600 m³/h deponigazı geleceği esas alınmıştır. 60 vertikal gaz toplama kuyusundan elde edilen gazlar gaz iletim hatları ile de gaz biriktirme istasyonuna taşınmıştır.

Her gaz kuyusunun deponigaz kalite kontrolü ve analizi sürekli olarak yapılmıştır ve yapılmaktadır. Deponigazının özelliğine göre iyi deponigazı ve kötü deponigazı ayırımı yapılmakta ve duruma göre kuyulardan by pass yolu ile karışımlar sağlanmaktadır. Ondan sonra da ilgili tesise iletilmektedir.

Deponigazı sıkıştırıcısı olarak da döner pistonlu makinalar kullanılmaktadır. Isınan gaz akabinde soğutulmakta ve kurutulmaktadır. + 3⁰ C'ye kurutma ve soğutma 5 km'lik basınçlı iletimden dolayı gereklidir. Gaz iletim hattındaki basınçise 130 mbar civarındadır. Deponigazı yoğunlaştırma tesisi çok güvenilir bir şekilde inşaa edilmiş olmak zorundadır. Kesinkes patlama tehlikesi olmamalıdır. Gaz kaçaklarına bir kaç emniyet vanası devreye sokulmalıdır.

Deponi sahasında kurulacak olan meşaleleme ünitesinde 2 000 m³/h 'lik debiye kadar gelen deponigazı, 1 000 ⁰ C 'de 3 saniyelik bir bekleme süresinde yakılabilir. Deponigazı sıkıştırma ünitesinin tamamı ve meşaleleme ünitesi tam otomatik olarak işletilebilir.

Gaz motoru sayısı 4 ile 6 arasında seçilmiştir. İlk kademede 4 Turbo-motoru kullanılmıştır (MWM Firmasının TBG 604 tipi). Her birinin verimi 600 kW elektrik enerjisidir.

Bu Turbo-Motorları deponigazı işletmesi için ayarlanabilmektedir. Ham gazın metan içeriğine ve atıkgazın oksijen içeriğine bağlı olarak her iki tarafda da işletme koşulları optimumda tutulmaya çalışılmaktadır. Bu sayede zararlı madde oluşumu en alt düzeye indirilmekte ve motorun işletme ömrü de uzatılmaktadır. Oldukça büyütülmüş yağ hacmi ile de motorun korozyon sorunu da önlenmiş olmaktadır ve işletme sıcaklığını da aşağıya çekmektedir. Ayrıca gaz motorlarının bakım ve onarımı için gerekli olan süre dikkate alınmış ve eniyilemeler yapılmıştır.

Elde edilen elektrik enerjisi kendi ihtiyacını karşıladıktan sonra fazlası bir sayaştan geçirilerek şehir şebekesine verilmektedir. Uzaktan ısıtma sisteminden de gelecek geliri de omtimize etmek için kullanıcısına belirli miktarda ısı enerjisi verme garantisi verilmiştir.

Kapsamlı bir enerji dağıtım sistemi ile de deponigazının yakılmasından elde edilen enerji pompa istasyonlarının yardımı ile uzaktan iletim hattı ve tüketicilerin oluşturduğu alt istasyonlar kanalıyla atık ısı enerjisi çeşitli kullanıcıları tarafından ısınma ve proses enerjisi olarak kullanılabilir. Proses enerjisi oranının yüksek olması nedeni ile de alıp kullanma özellikleri oldukca dengelidir. Kış aylarındaki pik yakıt ihtiyacı döneminde de mazot ve veya deponigazı ile kullanılabilir kazanlar hazır bulundurulmaktadır. Bunların kapasiteleri yüksektir (5 MW). Her hangi bir arıza anında deponigazının kesilmesi, azalması, yeterli gelmemesi anında veya gaz motorunun bozulması durumunda hemen devreye girebilmektedir. Deponigazının yakılması sırasında zararlı gazlar özellikle Dioksin oluşmaması için 1200⁰C sıcaklığı yüksek sıcaklıkda nihai yakma odasında 0,3 saniye bekletilerek zararlı maddeler yakılmaktadır ve zararsızlaştırılmaktadır. Ondan sonra sıcak gaz dumanı soğutma kazanına verilmektedir.

Tüm tesisin işletilmesi Computer programlı otomatik kontrol, ölçüm ve sevki çok sayıdaki araç ve gereçlerin yardımı ile yapılmaktadır. Sürekli olarak elektrik enerjisi üretimi burada hedef seçilmiştir. Ancak bunun yanında ısı enerjisi de optimum düzeyde değerlendiril-mektedir. Bu ara tüm işletme parametreleri otomatik olarak kağıda basılmakta hem de bilgisayarın hafızasında depolanmaktadır.

Çevre Raporu ve Onay

Deponigazından yararlanmak için yapılan tüm ön proje ve nihai proje aşamasında onay verecek yetkili Çevre Dairesine başvurmak gerekir.

Eğer plan ve projede Çevre Kirlenmesini Korumaya yönelik olarak yeterli önlemler alınmamışsa, bunlar sonradan istenir ve tamamlanır, ancak istenen önlemlerin alındığı belgelendikten sonra onay verilebilir.

Plan ve proje onayı için aşağıdaki hususların mutlaka çek edilmesi gerekir:

a.) Immisyon değerleri öngörülmemiş ve henüz konmamış immisyon maddeleri için örneğin klorlu bileşikler ve PAH gibi maddelerin durumu incelenir.

b.) Öngörülen plan ve projede bahsedilen deponigazından yararlanma tesisinin bu konudaki tekniğin en son gelişmiş düzeyi ile yapılacağının belgelenmesi ve kanıtlanması gerekir. Özellikle de emisyon azaltıcılığı bakımından gözden geçirilmelidir.

Bu plan ve projede öngörülen tesisin imisyon açısından değerlendirilmesinde aşağıdaki sınır değerler esas alınmalıdır :

a.) Yüksek düzeyde toksik olan maddeler için imisyon değeri;

PCDD/PCDF grubu biletiklerinden 2,3,7,8-TCDD :

2 fg/m³ (2.10^-15g/m³.

b.) Atıkgazdaki Klorlu Dibenzodoksinler için emisyon sınır değeride: 2,3,7,8-TCDD : 0,2 ng/m³

TCDD-Toplam : 1,0 ng/m³

PCDD-Toplam : 10,0 ng/m³

Plan ve projenin onayı için öngörülen ve istenen bu sınır değerlerin sağlanması aşağıdaki önlemleri almakla gerçekleşir:

- Karışık beslenen fakir turbomotoru

- CH₄'e bağlı olarak motor yükünün ayarlanması

- Atıkgazdaki Lambda-Sondası yardımı ile karışık ısıtma gazı sabit ayarı

- 30 m yüksekliğinde atık gaz bacasının yapılması

- Deponigazının kazandaki 1200⁰C sıcaklığında 0,3 saniyede yakılması

- Deponigazının soğuk kurutulması, böylece içindeki zararlı maddelerden kondensat 'a geçişi dolayısiyle kurtunulması

Sonuç

Lübeck Deponisinin deponigazından yararlanma tesisi 20.03.1990 tarihinden beri çalışmaktadır. Deponigaz motoru yardımı ile 15 milyon m³ deponigazı yakılmış ve 16 100 MW elektrik enerjisine dönüştürülmüştür. 10 400 MW termik enerji de diğer kullanıcılara verilmiştir.

Tüm tesisin yatırım masrafları 12,5 milyon DM

Yıllık işletme masrafları da 2,0 milyon DM tutmuştur.

Yıllık masrafların hiç olmazsa elektrik enerjisi ve ısı enerjisi satışından karşılanılması beklenebilir. Aslında bu tür tesislerin kar etmesi veya masrafları karşılaması mutlaka beklenmemelidir.

Ana amaç tehlike potansiyeli de olan bu tür sahaları zararsızlaştırmak ve aynı zamanda da içindeki potansiyel enerjiden yararlanmaktır.

Kaynaklar:

Erdin, E. (1993): Ağustos 1993 'da Lübeck'de yerinde inceleme ve görüşmeler, notlar.

Tabasaran, O. (1981): Gutachtliche Stellungsnahme zur Frage der Entgasung der Zentraldeponie Niemark.

Lüerssen, H. (1992): Nutzung von Deponigas am Beispiel der Deponie Lübeck. Stuttg. Berichte zur Abf.wirtschaft , Band 45. Stuttgart.

Planungsbüro Energie und Umwelt (1988) : Konzeptionsbeschreibung der Deponiegasnutzungsanlage Niemark. Neumünster.

Büro für Kies und Abfall AG (1985): Projektstudie Gasfassung, Gasnutzung Deponie Niemark. Uttingen-Schweiz.