Ünite 8: Doğal Gazın Kullanım Alanları

Türkiye’de Doğal Gaz

Türkiye’de doğal gaz konut ve ticari amaçlar için 1988’de Ankara’da kullanılmaya başlanmıştır. Sırasıyla 1992’de İstanbul ve Bursa, 1996’da İzmir ve Eskişehir’de devam edilmiştir. 2015 yılı Ekim ayı itibari ile 77 ilimizde doğal gaz kullanılmakla beraber, 2016’da bu sayının 78’e tamamlanması hedeflenmektedir. Doğal olarak, Türkiye’de doğal gaz kullanımı önümüzdeki yıllarda önemli ölçüde artacağı, başlıca tüketicilerin de sanayi ve enerji santralleri olacağı tahmin edilmektedir. Türkiye’deki enerji talebi, dünyadaki en yüksek oranlarından biri olan %8 ile büyümektedir. Buna ek olarak, doğal gaz tüketimi ülkedeki en hızlı büyüyen birincil enerji kaynağıdır.

Gaz üretimi ve dağıtımı talepleri karşılamakta yetersiz kalmaktadır. Şu anda, Türkiye’deki doğal gaz üretimi, yerli kaynakların sınırlı olması dolayısıyla tüketimin ancak %2,85 kısmını karşılamaktadır. Bununla beraber, Türkiye enerji ihtiyacının yarıdan fazlasını ithalatla temin etmektedir. Doğal gaz ithalatında, 2014 yılı ithalat bilgilerine göre, ülkemizin önemli ölçüde Rusya Federasyonu’na (%54,76) bağımlı olduğu görülmektedir. Bunun yanı sıra doğal gaz İran (%18,13), Azerbaycan (%12,33), Cezayir (%8,48), Nijerya (%2,87) ve diğer (%3,43) ülkeler tarafından temin edilmektedir. Doğal gaz Rusya Federasyonu, Azerbeycan, Türkmenistan ve İran’dan boru hattıyla; Nijerya, Cezayir, Mısır’dan sıvılaştırılmış olarak deniz yoluyla gelmektedir.

Doğal Gazın Özellikleri

Doğal gaz, metan (CH4 ), etan (C2H6 ), propan (C3H8 ) ve bütan (C4H10) gibi hafif hidrokarbonlardan meydana gelen ve içerisinde az miktarda karbondioksit (CO2 ), helium (He), hidrojen sülfür (H2S) ve azot (N2 ) gibi gazları da bulundurabilen bir karışımdır. Doğal gazın kimyasal kompozisyonu doğal gaz yataklarına göre farklılıklar göstermekte ve buna bağlı olarak özellikleri değişmektedir. En büyük bileşeni metandır. Doğal gaz % 95’ten fazla metan içermesi durumunda kuru gaz olarak değerlendirilmekte iken metana göre ağır hidrokarbonları (etan, propan, bütan) %5’ten fazla oranda içeriyorsa zengin gaz veya ıslak gaz olarak adlandırılır. Ham petrol gibi doğal gaz da içerdiği sülfür miktarına göre tatlı veya yumuşak (düşük sülfürlü) ve acı veya sert (yüksek sülfürlü) olarak tanımlanır. Doğal gazın diğer bir tanımı da bulunduğu kaynakta ham petrol ile bir arada olup olmadığını belirtir. Ham petrol yataklarında bulunan doğal gaz, bağlı doğal gaz olarak tanımlanır. Eğer doğal gazın bulunduğu yatakta önemli miktarda petrol bulunmaz ise doğal gaz bağımsız olarak belirtilir. Doğal gaz, havadan hafif, renksiz ve kokusuz bir gazdır. Doğal gazın en önemli özelliklerinden birisi de zehirsiz olmasıdır. Doğal gazın solunması hâlinde zehirleyici ve öldürücü etkisi yoktur. Fakat yüksek derişimlerde oksijen olmayacağı için boğucu etkisi vardır. Doğal gaz, rutubetsiz, kuru bir gazdır ve içerisinde yanmayan hiçbir madde yoktur. Bu yüzden ısıl verimi yüksektir. Özellikle yeni nesil kazanlarda ısıl verimi % 93-96 olup; kömür, fuel oil ve elektriğe kıyasla daha ekonomiktir

Doğal Gaz ile İlgili Başlıca Tanımlar

Gaz hâlindeki maddelerin belirli bir şekli ve hacmi yoktur. Gazı meydana getiren moleküller her yönde hareket edebilir ve bulundukları kabın hacmini alırlar. Gaz hacmi, bir gazın kapladığı hacim olarak tanımlanır ve birimi m3’tür. Gazların hacmi sıcaklık, basınç vb. ortam koşullarının değişmesi durumunda farklılık gösterir.

Bir gazın normal şartlar altında durumu (normal hâli) tanımlanırken, sıcaklık ve mutlak basınç “n” indisi ile belirtilmekte ve aşağıdaki koşullar temel alınmaktadır: Normal sıcaklık Tn = 0°C = 273,15 K Normal basınç Pn = 1 atm= 101325 Pa veya N/m2 = 1,01325 bar = 1013,25 mbar

İşletme sırasındaki gazın büyüklük değerleri, gaz sayacının bulunduğu ölçüm yerindeki veya brülör ya da bekin bulunduğu tüketim yerindeki hâl büyüklükleri ile tanımlanır. İşletme hâlindeki gazın durumunu gerçek sıcaklık, gerçek basınç ve nem büyüklükleri tanımlamaktadır. Ancak gazın ısıl hesabı ve faturalandırma işlemi yapılırken büyüklüklerin normal hâline dönüşümü yapılmalıdır.

Doğal gazın duruma göre farklı basınç tanımları bulunmaktadır. Statik gaz basıncı (Pst): Gazın durgun hâldeki basıncıdır; bar birimiyle ifade edilir. Dinamik gaz basıncı (Pd): Gazın hareket hâlindeki basıncıdır ve değeri bar birimi ile belirtilir. Şebeke gaz basıncı: Gaz teslim noktası vanası çıkışında ölçülen üst gaz basıncıdır. İşletme basıncı: Doğal gaz tesisatının herhangi bir bölümünde işletme hâlindeki basınçtır. Bağlantı Basıncı: Hareket hâlindeki gazın, cihazın bağlantı noktasında ölçülen basıncıdır. Evlerde çoğunlukla bağlantı basıncı 21 mbar’dır; şofben ve fırın gibi ev araçları için uygundur. Ayrıca 300 mbar olarak belirlenen bağlantı basıncı da vardır ve kazan kullanan binalarda kullanılır. 21 mbar’ın üzerindeki basınçla çalışan kazanların üzerinde bulunan bir regülatör ile 300 mbar basınç istenilen düzeye düşürülür. Meme basıncı: hava karışmış brülörün hava karışımından önceki gazın, meme girişindeki akış basıncıdır.

Bir gazın yoğunluğu, ?, birim hacimdeki (V) gaz kütlesi (m) olarak tanımlanır ve kilogram bölü metreküp (kg/m3 ) olarak ifade edilir. Doğal gazın bağıl yoğunluğu, d, normal koşullar altındaki gazın yoğunluğunun aynı koşullardaki havanın yoğunluğuna oranı olarak tanımlanır.

Bir yakıtın oksijenle birleştiği ve büyük miktarda enerjinin açığa çıktığı kimyasal reaksiyona yanma denir. Karbon ve hidrojen içeren bir yakıtın yanabilmesi için sağlanan oksijen miktarı yanma veriminin değerlendirilmesinde önemli bir faktördür. Eğer maddenin bileşiminde bulunan karbon ve hidrojen gibi bileşenlerin tüm bağları oksijen ile karşılaşırsa bu reaksiyona tam yanma (stokiyometrik yanma) denir. Eğer oksijen fazlaysa fakir yanma, oksijen azsa zengin yanma gerçekleşir.

Doğal Gazın Kullanım Alanları

Doğal gaz modern yakıtlarda istenilen tüm gereksinimleri karşılayan bir yakıttır; verimlidir, ekonomiktir, kontrol edilebilirdir ve temiz yanar. Dünyada üretilen doğal gazın yaklaşık %95’i enerji kaynağı olarak kullanılır. Doğal gaz, konutlarda başlıca ısıtma ve soğutma, sıcak su elde etme, pişirme amaçlı kullanılır. Küçük sanayide, atölye ve fırınlarda üretim amaçlı olarak kullanılır. Demir-çelik, çimento, kimya sanayinde, cam ve kiremit imalatında da yararlanılan doğal gaz, tekstil ve seramik sektörü için de önemli bir enerji kaynağıdır.

Otomobil ve araçlarda alternatif yakıt olarak kullanımı da yaygınlaşmaktadır. Ayrıca elektrik üretiminde, güç ünitelerinde ve yakıt hücrelerinde yakıt olarak kullanılmaktadır. Doğal gaz konutlarda pişirme, sıcak su elde etme ve ısınma amacıyla kullanılır. Pişirme için konutlarda genelde tüp gaz denilen LPG kullanılmaktadır.

Doğal gazın tüp gaza göre temel üstünlüğü sürekli oluşu ve maliyet düşüklüğüdür. Temizliği ve sürekliliği nedeni ile ocak ve fırınlarda kullanılmaktadır. Sıcak su ihtiyacını karşılamak için tüp gazlı şofbenler ile katı ya da sıvı yakıtlı termosifonlar kullanılmaktadır. Bunların da yakacak stoğu ve kül, is gibi sorunları vardır. Doğal gaz kullanımı ile birlikte bu sorunlar ortadan kalkar. Kombi, kat kaloriferi gibi cihazlar hem ısı hem de sıcak su ihtiyacını karşılarlar.

Konutlarda ısınma ve sıcak su temini için ısı üretimi, dağıtımı ve tüketiminin aynı bağımsız bölüm içerisinde yapılmasına bireysel ısınma denir. Bir diğer deyişle, kişilerin ısıtma cihazlarını yaşadıkları mahalde kendi konfor istekleri doğrultusunda kullanarak ısınmaları şeklidir. Bağımsız bir birimin, örneğin bir dairenin ısıtılması için kullanılan cihazlara bireysel ısıtma cihazları denir. Kombiler, kat kaloriferleri, soba ve şömineler örnek olarak verilebilir. Merkezi ısıtma sistemlerinde, ısı üretimi ve dağıtımı bağımsız bölümlerin dışında, bir kazan dairesindeki bir veya birkaç kazan ile merkezî olarak yapılmaktadır. Isı tüketimi ise çok sayıda bağımsız bölümlerin (konutun) içerisinde olmaktadır. Binanın tamamının kazan sistemi ile ısıtılmasıdır. Bu sistem kazan ve donanımlarından oluşan karmaşık bir yapıyı oluşturur. Merkezi sistem doğal gazlı cihazlar; çelik kazanlar, döküm kazanlar, yoğuşmalı kazanlar, kaskad sistemleri şeklinde sıralanabilir.

Doğal gaz aynı zamanda değerli bir sanayi ham maddesidir. Bu nedenle rezervlerin yakıt olarak kullanılmaması, ham madde olarak ileriye doğru saklanmasına yönelik görüş bildiren çevreler bulunmaktadır. Bileşiminde bulunan hidrokarbonlar nedeniyle birçok sanayi sürecinde amonyak, metanol, hidrojen ve petrokimya ürünlerinin sentezinde, mürekkep, zamk, sentetik lastik, fotoğraf filmi, plastik, gübre vb. maddelerin üretiminde ham madde olarak kullanılmaktadır.

Ülkemizde 2014 yılının sektörel dağılımı yüzde olarak hesaplandığında; konut tüketimi %19,10, elektrik tüketimi %48,12 ve sanayi tüketimi %25,40 olarak gerçekleşmiştir (Şekil 8.1). 2014 yılında elektrik üretimi için kullanılan doğal gaz miktarı 2013 yılına oranla %11,35 artış gösterdiği dikkat çekmektedir.

Doğal gaz günümüzde en ekonomik ve en temiz enerji olma özelliğini korumaktadır. Yakıt olarak diğer yakıtlara göre baca gazı emisyonu açısından en çevreci yakıt türüdür. Kullanım kolaylığı ve ucuz olması bakımından sanayi tesislerinde tercih edilen yakıtların başında gelir. Doğal gaz, küçük sanayi atölye ve fırınlarda üretim amaçlı olarak kullanılır. Doğal gaz öncelikle kâğıt hamuru ve kâğıt, demir-çelik, çimento, kimyasallar, petrol arıtma, cam, kiremit imalatında; plastik ve gıda işleme sektörlerinde tüketilmektedir. Tekstil sektöründe doğal gaz özellikle tekstil boyahanelerindeki buhar kazanlarında, kızgın yağ kazanlarında ve Ram cihazlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Otomotiv endüstrisinde ısıtma, boyama ve süreç buharı eldesi için tüketilmektedir. Bu işletmeler, tüm endüstriyel doğal gaz kullanımının %25’ini oluşturmaktadır.

Doğal gazın bazı yenilikçi ve sektöre özgü kullanımları da vardır. Kurutma sistemlerinde nem alma (kurutucu) ajanı olarak kullanılan doğal gaz, plastik, ilaç, şeker gibi sanayilerde giderek daha popüler hâle gelmektedir. Doğal gaz absorpsiyon sistemleri, endüstriyel suyun verimli, ekonomik ve çevreye duyarlı şekilde ısıtma ve soğutulmasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Doğal gaz, bileşiminde bulunan hidrokarbonlar nedeniyle, metanol, amonyak, etanol, hidrojen, karbon, petrokimya ürünlerinin sentezinde, sentetik lastik, plastik, gübre vb. maddelerin üretiminde ham madde olarak kullanılır. Ham doğal gazda su buharı, hidrojen sülfür, karbondioksit, helyum, nitrojen vb. maddeler vardır. Ham doğal gaz boru hatlarına verilmeden önce bir dizi işlemden geçirilerek saflaştırılır ve kurutulur. Bunlar gazın içerdiği tüm hidrokarbonların ve akışkanların uzaklaştırılması aşamalarıdır. Ham doğal gazla bir arada bulunan ve gazın saflaştırılmasıyla elde edilen “Doğal Gaz Sıvıları” (NGL) çok değerli yan ürünlerdir ve etan, propan, bütan, izobütan ve pentan ve daha yüksek karbon ihtiva eden hidrokarbonlardır. Bunlardan bazıları sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG), bazıları da doğal benzin bileşenleridir. NGL doğal gazdan ayrı satılır ve çeşitli kullanım alanları vardır. Bunlar arasında petrol kuyularının verimini artırma, rafineriler ve petrokimya sanayi sayılabilir.