Fan Enerji Tasarrufu Dönüşümleri: Vaka Paylaşımı ve Maliyet-Fayda Analizi

Geleneksel fanların yüksek enerji tüketimi sorunlarına yönelik olarak, bu makale iki tipik enerji tasarrufu dönüşümü örneği sunmaktadır. VFD teknolojisi, kanat optimizasyonu ve geri kazanım gibi teknik yolları detaylandırarak, yatırım maliyeti ve enerji tasarrufu faydalarını hesaplayarak farklı çözümlerin geri kazanım sürelerini ve ekonomik değerlerini değerlendirmekte ve benzer projelere referans sağlamaktadır.

1. Giriş

Madenler, sanayi ve büyük fabrikalar gibi yüksek hava debili havalandırma sistemlerinde, fanların enerji tüketimi genellikle tesisin toplam elektrik tüketiminin %30'unu aşmaktadır. Enerji maliyetlerinin artışı ve karbon azaltma hedefleriyle birlikte, fan sistemlerinin enerji verimliliğini artırmak için yapılan teknik dönüşümler, işletme maliyetlerini önemli ölçüde azaltmanın yanı sıra, yeşil ve sürdürülebilir gelişme gereksinimlerini karşılayabilir.

2. Enerji Tasarrufu Dönüşümleri Teknik Yolları

1. VFD Teknolojisi

• Fan motorunda kademesiz hız kontrolü sağlamak için VFD (Variable Frequency Drive) kurarak, gerçek zamanlı direnç ihtiyaçlarına göre hızı akıllıca ayarlayabilir ve P∝n³ güç kaybını azaltabiliriz.

2. Kanat ve Akış Yapısı Optimizasyonu

• Kanat açılarını ve kurvatürünü ayarlayarak, aerodinamik ayrılma ve geri akışı azaltarak, aerodinamik verimliliği artırabiliriz.

3. Geri Dönüş Havası/Atık Isı Geri Kazanımı

• Fan çıkışında veya boru ağında atık ısı geri kazanım cihazları ekleyerek, bir kısmını taze hava ısıtmada kullanabiliriz. Bu, sistem yükünü dolaylı olarak azaltır.

4. Borulama Sızdırmazlığı ve Kapı Modifikasyonu

• Kaçak flanşlar ve boru bağlantılarını onararak, denge vanası ve motorlu kapı kontrol stratejilerini optimize ederek, bypass kayıplarını önleyebiliriz.

3. Örnek Paylaşımı

Örnek 1: Kuzey Şanxi Kömür Madeni Ana Havalandırma Sistemi

• Dönüşüm Öncesi:3 adet 400 kW eksenel ana fan, tam yük yıllık elektrik tüketimi≈10,512 MWh;

• Dönüşüm Önlemleri:

1. VFD kurularak, ihtiyaca göre hız ayarı yapılması sağlanmıştır;

2. Giriş kanadı ve motor kapağı sızdırmazlığı optimize edilmiştir;

• Dönüşüm Sonrası: Yıllık ortalama enerji tasarrufu oranı %28, yıllık enerji tasarrufu≈2,943 MWh;

• Ekonomik Fayda:

• Yatırım 200 bin TL;

• Elektrik fiyatına göre 0.6 TL/kWh, yıllık enerji tasarrufu değeri≈176 bin TL;

• Geri Dönüş Süresi≈1.14 yıl.

Örnek 2: Büyük Sanayi Ana Bina Döngü Fanı

• Dönüşüm Öncesi:2 adet 200 kW santrifüj döngü fan, aşırı büyük hava hacmi, sık sık baypas;

• Dönüşüm Önlemleri:

1. Kanat eğrisi yeniden tasarımı ve VFD kontrolü;

2. Atık ısı geri kazanım boruları kurulmuştur, tahliye havası ısıtma için kullanılmaktadır;

• Dönüşüm Sonrası: Fan enerji verimliliği %22 arttı, ısıtma sezonunda enerji tasarrufundan elde edilen yıllık gelir≈68 bin TL;

• Ekonomik Fayda:

• Yatırım 120 bin TL;

• Yıllık toplam enerji tasarruf geliri≈82 bin TL;

• Geri Dönüş Süresi≈1.46 yıl.

4. Maliyet Etkinlik Değerlendirme Yöntemi

• İlk Yatırım

  Ekipman satın alımı (VFD, yönlendirici kanatlar, geri kazanım cihazları)+ kurulum ve devreye alma maliyetleri;

• Yıllık Enerji Tasarrufu Geliri

  Yıllık enerji tasarrufu geliri=Tasarruf edilen elektrik miktarı (kWh)×elektrik fiyatı+tasarruf edilen kömür miktarı (t)×kömür fiyatı

• Basit Geri Kazanım Süresi (PB)

  PB (yıl)=toplam ilk yatırım/ yıllık enerji tasarrufu geliri

• Net Bugünkü Değer (NPV) ve İç Getiri Oranı (IRR)

  Uzun vadeli yıllık projelerde, NPV ve IRR hesaplamanın önerildiği alanlar, nakit akışını ve sermaye maliyetlerini kapsamlı şekilde değerlendirmek içindir.

5. Uygulama Noktaları ve Risk Kontrolü

1. Çalışma Koşulları Araştırması: Boru ağı direnç eğrisi ve yük dalgalanmalarının ayrıntılı ölçümleri yapılarak dönüşüm çözümleri uyarlanır;

2. Ekipman Seçimi: Yüksek performanslı ve düşük hızda çalışan VFD uyumlu ekipman kullanılır;

3. Devreye Alma ve Kabul: Dönüşüm tamamlandıktan sonra yerinde performans testleri yapılır, CFD model tahminleri ve mevcut veriler kalibre edilir;

4. Bakım Eğitimi: Operatör ve bakım personeline düzenli eğitim verilerek VFD sistemi ve geri kazanım cihazlarının kararlı çalışması sağlanır;

5. Güvenlik ve Uyumluluk: Dönüşüm sırasında elektrik patlama, gürültü ve titreşim standartlarına uyularak yerinde insan-makine güvenliği sağlanır.

6. Sonuç

Fan enerji tasarrufu dönüşümleri, VFD teknolojisi, aerodinamik optimizasyon ve atık ısı geri kazanımı gibi tekniklerle 1-2 yıl içinde yatırım geri kazanımını gerçekleştirebilir ve işletmelere elektrik ve yakıt maliyetinde uzun vadeli azalma sağlar. Bilimsel maliyet-verimlilik değerlendirme yöntemleriyle ve titiz uygulama yönetimiyle, enerji tasarruf potansiyelini en üst düzeye çıkarıp, havalandırma sistemlerini etkili, çevreci ve sürdürülebilir şekilde çalıştırabiliriz.