Yakıt ve enerji tasarrufu
enerji tasarrufu
İnsanoğlu, tarih boyunca enerji kaynaklarını tam verimlilikte kul-lanamamıştır. Sanayi Devriminin dayanaklarından biri olan buhar makinası, verilen enerjinin yalnızca küçük bir yüzdesini güce dönüştürüyordu ve ilk buhar türbin-li güç santralları yaktıkları kömür enerjisinin yüzde 95’ini boşa harcıyordu.
Yakıt (yani enerji), ucuzken verimsizlik daha önemsizdi. Ancak, kömür ve petrol fiyatları büyük ölçüde arttığından beri birçok ülke, snerji (özellikle petrol 121 gibi taşıl vakıtları ve ondan türetilen yakıtlar) tasarrufu için daha fazla çaba göstermektedir. Ne var ki bütünüyle enerjiye bağlı karmaşık sistemin süredurması ve küçük tasarruflar vapmak için büyük tutarlarda para harcama gereği, şimdiye kadar bu konuda önemli bir ilerlemenin gös-terilememesiyle sonuçlanmıştır.
Enerji Kullanımı
Modern bir ekonomide temel yakıt harcamasında başlıca dört kullanım ağır basmaktadır: evlerdeki hava ve su ısıtması, sınai ve ticari kullanımlar, taşıma ve elek trik üretimi (1). İngiltere’ye ait is-
tatistikler oldukça tipik olduğun dan örnek olarak gösterilebilir. Bu ülkede 1972 yılında kullanılan başlıca enerji tutarı 332 milyon ton kömüre yada ülkedeki her erkek, ka din ve çocuk başına 5 tondan fazla kömüre eşitti. Öteki Avrupa ülkelerinde ise kişi başına enerji tüketimi, Fransa’da 3,3 ton kömüre, Batı Almanya’da 4,5 ton kömüre ve İtalya’da 2,3 ton kömüre eşittir. Bu dört ülkenin ekonomik açıdan farklı oldukları gözönüne alındığında İngiltere’nin her pound karşılığı sanayi ürünü için ötekilerden önemli ölçüde daha fazla enerji kullandığı görülür. Sözgelimi, Fransa’daki harcamanın iki katından fazla enerji harcar.
Verimliliğin Artırılması
Elektrik, çağdaş dünyada gittikçe daha büyük bir yer tutan gelişmiş bir enerji şeklidir. Kullanılışındaki kolaylıklar, iletim ve dağıtım olanakları, maliyetinin sabit paraya oranla düşmesi, elektrik enerjisinin senelik artış yüzdesini, dünyada tüketilen enerjinin artış yüzdesinin iki katına yükseltmiştir. Ancak, en kullanışlı enerji biçimi olan elektrik, aynı zamanda en verimsiz enerjilerden de biridir. Bu-
har türbinlerinin verimliliği bu yüzyıl başındaki yüzde beşten 1970’le-rin ortalarında en büyük güç sant-rallarında yüzde 35’e çıkmıştır ama bu, güç santrallarında yakılan kömür yada petrolün yüzde 65’inin (yaklaşık üçte ikisinin) gene de boşa harcanması demektir. İngiliz elektrik ağının iletimdeki kayıpları da gözönüne alan verimliliği yalnızca yüzde 27’dir. Elektriğin ısıya çevrilişi sırasında ayrıca küçük bir kayıp daha olur ve üretilen toplam elektrik ısıtmasının verimliliği yüzde 22’ye düşer. Buna karşılık doğal gaz yada petrolün ısıtma verimliliği yüzde 60’dan fazladır Ancak elektrik, gaz ve petrolün yapamayacağı şeyler yapar: çok çeşitli ev araçlarını çalıştırabilir, elektrikli pikapları, televizyonları işletir ve anında temiz ve güçlü aydınlanma sağlar.
Elektrik üretiminin toplam verimliliğini artırmak için çeşitli girişimlerde bulunulmuştur. Bir olasılık, güç santrallarından «artık» ısının doğrudan ev ve fabrikaları ısıtmakta kullanıldığı bölge ısıtmasıdır. İdeal koşullarda bu yolla toplam verimlilik yüzde 75’e çıkarılabilir. Ne var ki bu kuramsal hesap ısı ve elektrik gereksemesinin aynı ayarda olacağını varsaymaktadır. Bölge ısıtmasının verimliliği konu-
1) Sanayileşmiş ülke
lerde enerjinin çoğu elektrik üretiminde kullanılır. Sözgelimi İngiltere’de 350 milyon ton kömür değerindeki yakıtın yüzde 30’u elektrik üretiminde.
yüzde 29’u sanayide, yüzde 17*si evlerde, yüzde 15’i taşımada ve yüzde 9’u öteki işlerde kullanılmaktadır. Fransa’da enerji üretimi daha tutumlu biçimde yapılır
3) Evlerde enerjinin
çoğu ısının duvarlardan, pencerelerden ve çatı boşluklarından yitlrilir. Enerii tasarrufunun gizi yalıtım ve verimli (en iyisi merkezi) ısıtma
dır. Ev A, yalıtılmarms-tır ve normal kömür yakan verimsiz açık ateşle ısıtılmaktadır Ev B’nin çatısında kaplamalı geniş soğuk su kazanları [11 ve borular vardır: kiremitler keçe yada kağıtla yalıtılmış |2] ve tavan k’risleri cam yünüyle [31 örtülmüştür. Dıs duvara kaplanan kiremitler (41 yatak odaları için fazladan yalıtım sağlar. Şömine [51 kapatılmıştır ve oda elektrikle yada merkezi ısıtmaya bağlı radyatörlerle ısıtılmaktadır. Odadan ısı kaybı cereyanı önleyen kapı şeritleriyle [6] ve cifte camla [7] azaltılmıştır. Garajın tahta tabanı 181 onu temelden yalıtmakta ve duvar boşluklarından ısı sızması plastik köpük [91 kullanıla rak en aza indirilmektedir
2) Petrol kaynakları
sonsuza dek davanmo-yamayacaktır. Bu eğriler toplam kaynaklar konusundaki iki tahmine dayanarak petrol kullanımı konusunda bilgi vermektedir. 2,1 trilyon varil ve 1.35 trilyon varil Her iki eğri de yüzyılın sonuna kadar üretimde bir artış olacağını ve 2100 yılında tüm kaynakların kuruyacağını göstermektedir Eğrilerin altında kalan alan, kaynak hacmini gösterir: sözkonusu variller ise 160 litreliktir
undaki daha pratik rakamlar yüzle 45 dolayındadır. İsı ve elektriğin jirlikte üretimine İsveç öncülük et-niştir. 100.000 nüfuslu Vasteras tentinde tek bir güç santralından 500 MW ısı ve 300 MW elektrik ¡ağlanmaktadır.
Sanayide enerji tasarrufu için Snlemler alınmaktadır. Ancak enerinin büyük bir bölümü (yüzde 17) svlerde kullanılmaktadır.
Tasarruf ve Çevre Kirlenmesi
Enerji tasarrufu çeşitli yollardan sağlanabilir. Evlerde hava cereyanlarının önlenmesi, çift pencere camları, çatı kaplaması ve duvar boşluklarının yalıtıcı bir köpükle doldurulması enerji tüketimini yarıya indirebilir (3). Ulaşımda verimsiz özel arabalar yerine genel taşıt araçlarının yaygın bir biçimde kullanılması (bir motorun üç yada dört yerine 40 insan taşımasıyla) da tasarruf sağlayacaktır. Bütün enerji kullanımlarında, ama özellikle sanayide, artık ürün değerlendirme programlarının yaygınlaşmasıyla kaydedilecek teknik ilerlemeler de ayrıca yardımcı olacaktır. Ancak böyle bir değişiklik tek bir önlemle sağlanamaz.
Enerji tüketimi ve elektrik üre-
timi çevre kirlenmesine de yol açabilir. Üstelik bazı durumlarda tüketimi azaltmak için alınan önlemler kirlenmeyi azaltmak için alınan önlemlerle çatışabilir Bu gerçek motorlu arabalar için kesinlikle geçerlidir. İnsan sağlığı açısından benzine eklenen kurşun bileşiklerini (a) azaltmak yararlıdır ve bu yoldan kurşunun neden olduğu hava kirliliği ortadan kaldırılabilinir. Ama kurşunlu benzin yüksek güçlü modern motorlarda daha verimlidir ve kurşunun katılmaması va kıt tüketiminin artışıyla sonuçlanır.
Aynı biçimde, elektrik tüketiminin artmasıyla kent kirlenmesi azaltılmıştır. Ancak bunun da bedeli yakıt tüketiminin artmasıyla ödenmiştir. Güç santrallarında türbin jeneratörlerine buhar sağlamak amacıyla yakılan yakıt, evleri ısıtmak için kullanılabilirdi. Böyle-ce yakıt daha verimli bir biçimde kullanılmış olurdu, ama bunun da karşılığı önemli ölçüde çevre kirliliği ve rahatsızlıkla ödenirdi. Güç santralleri, yoiaçtıkları kirlenmenin uzun bacalarla havaya atılabilmesi ve böylece uçucu gazların ve karbon dioksidin atmosferde tehlikeli vnö-unluklara ulaşmasının önlenmesi için genellikle yoğun nüfuslu alanlardan uzakta inşa edilir
ayrıca bak:
56 Güneşten ve yer- 60 Kömür: üretimi ve
yüzünden elde edi- kullanımı
len güçler 62 Petrol ve doğal gaz
58 Nükleer güç
Çeşitli yakıtların verimliliği
Doğal gaz ısıtma için
en verimli yakıttır. Şekil. 1 kg kömürün (A), odunun fB]. havaga-zının (C). antrasitin (en iyi kömür) (D), benzinin [E] ve doğal gazın
[F] yakılmalarıyla elde edilen enerji tutarlarını karşılaştırmaktadır. Her çubuk o yakıtı kullanarak kaynatılabilecek su tutarını litre olarak
göstermektedir. Antrasit havagazı kadar, havagazı ise kömürden iyidir Herbirinden üretilecek elektrik de aynı verimlilik sırasını izler.
hızla 20 yıl kadar da yanacaktır. Yeni kaynaklar bulunsa bile, doğal gaz bir yakıt kaynağı olarak yaklaşık 50 yıl içinde tükenecektir. Eğriler ABD’deki (Al çeşitli
biçimlerde enerji tüketimini. tüm dünyada ki fB] doğal gaz tüketimiyle karşılaştırmaktadır. ABD’de ve dünyanın öteki yerlerindeki önemli bir etken kömüre dönüştür
hava (11 ve hidrojen (31 kullanır ve egzosundan yalnızca hava (41. su (51 ve azot oksitleri (61 çıkarır. Şişelenmiş hidrojenle yada ısınınca hidrojen oluşturacak biçimde ayrışan madeni hid-ritle çalışan, otomobiller de yapılmıştır.
5) Dünyayı tehdit etmekte olan enerji krizi Hong Kong gibi büyük bir kent gece aydınlandığı zaman pek göze çarpmaz. Reklam levhaları ve vitrinler için binlerce kilowat elektrik gücü harcanmaktadır. Gece bu elektrik bir enerji biriktirme sistemi içinde «saklanabilir» ve daha sonra sabah yükselen talebi karşılamada kullanılabilir
ABD enerji tüketimi
(ı milyar KW olarak)
Nükleer Doğal gaz Petrol
Komur
Hidroelektrik
Odun
1900
3 Dünya doğal gaz tüketimi (1 milyar mi olorak)
1950 2000
benzin (2] kullanır ve egzosundan hava I4l, su Î51. azot, oksitler (6] karbon [71 karbon dioksit 181 karbon mo-noksit (9J. kurşun bileşikleri (10J, kükürt dioksit [111, hidrokarbonlar [12J ve alde-hidler [13J çıkarır. Hidrojenle işleyen araba.
1850 1900
3) Benzinle işleyen
otomobiller verimsiz-jir ve büyük çapta <irlenmeye yolaçar. /akıt olarak daha ve–imli olan hidrojen <ullanan bir otomobil. <irlenmevi hemen tümüyle ortadan kaldırır 3enzinle isleyen bir Dtomobil hava fi 1 ve
l) Günümüzde dünya
3nerjisinin yüzde 20’si-ıi sağlayan doğal gaz tüketimi son 10 yılda 3.5 kat artmıştır. Dünyanın 32 trilyon metre <üpü bulan, bilinen snerji kaynakları, bu
Evlerin, büroların ve fabrikala rın çeşitli gereksemelerini karşıla yan elektriğin tümü elektrik sant-rallarında üretilir. Bu büyük yapı larda jeneratörler, bunları çalıştıran makinalar, transformatörler ve bağlama sistemleri vardır. Bunlar kömür, petrol ve doğal gazla rın kimyasal enerjisini yada nükleer enerjiyi, bu iş için gerekli fab rika, şantiye ve mühendislikten en iyi biçimde yararlanmak için büyük çapta ısı enerjisine, sonra da elek triğe dönüştürürler.
Ne var ki, öteki enerji kullanım biçimlerine oranla daha iyi olsa da, elektrik üretimi verimsizdir. Taşıl yakıt (kömür yada petrol) kullanan elektrik santrallarında, ısı enerjisinin yaklaşık üçte ikisi (atmosfere vada çevreye) ısı olarak kaybolur ve üçte birden ancak biraz fazlası gerçekten elektrik üretmekte kullanılır. Akımın, dağıtım sebekesi yoluyla iletilmesi sırasında başka kayıplar da meydana gelir
(3). Tüketiciler, elektrik gücünü kullanırken, isteyerek yada raslan-tı sonucu bu gücü tekrar ısıya çevirebilirler. Sonuç olarak sistemin vetkin olmadığı ancak gene de evlere ve fabrikalara, binlerce çeşit kullanım için enerji sağlamada el deki en iyi yöntem olduğu söylenebilir. Tüketim sırasında ise te.
miz, elverişli ve bugüne kadar bu lunan öteki enerji sağlama biçimlerinin hemen hemen hepsinden da ha tehlikesizdir.
Değişik Üretim Biçimleri
Önemli birkaç örnek, elektrik üretiminde kullanılan yakıtın verimsiz biçimde tüketildiği genelle meşinin dışında kalır. Sözgelimi gelgitle (6) yada barajdaki suyla çalışan makinalarla güç elde edildiğinde, «yakıt» kaybı yoktur. Rüz gar gücünü (4) yada güneş enerjisini (2) kullanan birkaç sistemde de yakıt kaybı görülmez. Ancak rüzgar gücünden ve güneş enerjisinden henüz yaygın biçimde ya-rarlanılmamaktadır. Güneş enerjisini elektriğe dönüştüren piller yap mak yada hidroelektrik santrallar için baraj inşa etmek çok pahalıdır. Ancak, taşıl yakıt kaynaklarının hızla tükenişi ve ısıl güç santral-larının yol açtığı artan kirlenme, zamanla salt ekonomik kaygıların önüne geçebilecek etkenlerdir. Politik baskıların, taşıl yakıt rezervlerinin kullanımını zorlaştırdığı verlerde, öteki enerji biçimlerini kullanan sistemlerin geliştirilmesi için doğan gerekseme bu ekonomik kaygılarını daha da geri plana itmektedir.
Bu nedenle sanayileşmiş ülkelerde, enerji üretimi için gittikçe artan bir oranda nükleer enerji santralları kullanılmaktadır. Bunların genel verimi ısıl güç santral-larma (1) oranla daha fazla değildir, ama uzun dönemli yakıt masrafları az olduğu için nükleer santrallar daha ekonomiktir.
Güç kaynağı olarak petrol, kömür, nükleer enerji, rüzgar yada su, hangisi kullanılırsa kullanılsın, elektrik aynı tür araçlarla yani türbin ve jeneratörlerle üretilir. Başka etkenler gözönüne alınmazsa jeneratörlerin oldukça yüksek bir verime sahip olduğu söylenebilir. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürme sırasında kayıpları yüzde ikiyi aşmaz.
Besleme Sistemi
Güç santrallarının çoğunda, ma kinalardan birinin bozulması halinde belli ölçüde güvenlik sağlamak için, birden fazla jeneratör vardır. Birçoğunda dört tane bulunur ve talep fazla olduğunda heosi azami kapasite ile çalışabilir. Talep azaldıkça her biri sırayla devreden çıkarılıp durdurulduğu halde, bazıları kısmen yük altında bırakılarak, ani talep halinde çalışma hızları yeniden artırılır