Doğalgaz basınç düşürme istasyonlarında genleşme türbini vasıtasıyla üretilebilecek elektrik gücünün hesaplanması ve ekonomik analizi
Calculation and economic analysis of electric power that can be produced by expansion turbine in natural gas pressure reduction stations
Yazar: SERHAN YURTSEVER
Danışman: PROF. DR. BURHANETTİN ÇETİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Basınç düşmesi = Pressure drop ; Elektrik enerji sistemleri = Electrical energy systems ; Gaz türbini = Gas turbine ; Vanalar = Valves

Özet:
Doğalgaz, Basınç Düşürme İstasyonlarına 70 bar gibi yüksek basınçlarda gelmektedir. Basınç Düşürme İstasyonlarında kısılma vanası yardımıyla, gazın basıncı 12-20 bar aralığına düşürülerek ihtiyaç duyulan alanlar için kullanıma hazır hale getirilmektedir. Kısılma vanası yardımıyla yapılan bu işlem sonucunda, aradaki basınç farkı kayıp enerji olarak değerlendirilir. 
Bu çalışmada bahsedilen kayıp enerjinin faydalı enerjiye dönüşümünü sağlamak amacıyla, kısılma vanası yerine gaz genleştirme türbini kullanımı üzerine araştırmalar yapılmıştır. Kısılma vanası yardımıyla yapılan basınç düşürme işlemi, gaz genleştirme türbini ile yapılacak, böylece kayıp enerjiden elektrik enerjisi elde edilecektir. Çalışmamızda İstanbul ilinin ana gaz dağıtımının yapıldığı Esenyurt ve Pendik RMS-A istasyonlarının ölçümleri alınarak, bu iki istasyonda üretilebilecek toplam enerji miktarları hesaplanmıştır. Hesaplamalarda Esenyurt RMS-A istasyonundan 5,31 MW, Pendik RMS-A istasyonundan ise 2,921 MW enerji üretilebileceği tespit edilmiştir. İstasyonlardan geçmekte olan aylık debi miktarları, sıcaklık ve basınç değerleri Atlas Copco firması ile paylaşılarak, doğru türbinin seçimi ve fiyatları hakkında destek alınmıştır. Bu kapsamda elektrik üretimi için daha uygun değerlere sahip olan Pendik RMS-A istasyonu seçilmiştir. Türbin ve kazan firmalarından kurulacak sistemin maliyetleri ile ilgili olarak fiyatlar toplanmıştır. Kredi oranı İBB'nin güncel yatırımları için kullandığı oran olarak kabul edilmiştir. Daha sonra elektrik ve doğalgaz birim fiyatları dikkate alınarak sistemin ekonomik analizi yapılmıştır. Ekonomik analiz çalışmasında elektrik ve doğalgaz fiyatlarının son 10 yıllık birim fiyatları üzerinden artış oranları hesaplanarak, önümüzdeki yıllar için artış değerleri belirlenmiştir. Çalışmamızda ilgili projenin uygulanması durumunda, ilk yıldan itibaren kar eden bir proje olacağı tespit edilmiştir.

Abstract:
Natural gas comes to Pressure Reducing Stations at pressures as high as 70 bar. With help of a throttling valve at Pressure Rerducing Stations, the pressure of the gas is reduced to range of 12-20 bar, making it ready for use for needed areas. As a result of this process, which is done with the help of a throttling valve, the pressure difference is evaluated as lost energy.
In this study, research has been carried out on the use of gas expansion turbine instead of throttling valve in order to transform the lost energy into useful energy. The pressure reduction process with the help of the throttling valve will be done with the gas expansion turbine, so electrical energy will be obtained from the lost energy. In our study, the measurements of the Esenyurt and Pendik RMS-A stations, where the main gas distribution is made in İstanbul, were taken and the total amount of energy that could be produced at these two stations was calculated. In the calculations, it has been determined that 5,31 MW of energy can be produced from Esenyurt RMS-A station and 2,921 MW from Pendik RMS-A station. Monthly flow rates, temperature and pressure values passing through the stations were shared with Atlas Copco, and support was received regarding the selection of the right turbine and its prices. In this context, Pendik RMS-A station, which has more suitable values for electircity generation, was selected. Prices have been collected regarding the costs of the system to be installed from turbine and boiler companies. The loan rate is accepted as the rate used by İBB for its current investments. Then, the economic analysis of the system was made by considering the electricity and natural gas unit prices. In the economic analysis study, the increase rates of electiricity and naturalgas prices over the last 10 years were calculated and the increase values for the coming years were determined. In our study, it has been determined that if the relevant Project is implemented, it will be a profitable project from the first year.