Bigadiç jeotermal bölgesel ısıtma sistemi için planlanan ek ısıtma sistemlerinin ekonomik analizi
Economic analysis of auxiliary heating systems planned for bigadiç geothermal district heating system
Yazar: ALİ KESKİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TUĞRUL AKYOL
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Jeotermal enerji üreterek hizmet veren ısıtma sistemlerinde kuyu sondaj çalışmaları, yalnız sistemler kurulurken değil, kuyuların zamanla işlevselliğini kaybedebilmesi nedeniyle belirli periyotlarla tekrarlanması gereken bir işletme maliyeti olabilmektedir. Sondaj maliyetleri sistemlerin yaşam ömürleri boyunca ortaya çıkan giderlerin önemli bir bölümünü oluşturmaktadır. Diğer taraftan, jeotermal su çıkarmak ve bu sudan elde edilen ısıyı ısıtma yapılan mahallere dağıtmak gibi temel faaliyetler için jeotermal kuyu ve sirkülasyon pompaları sürekli olarak çalışır. Bu nedenle, jeotermal bölgesel ısıtma sistemleri ayrıca önemli bir elektrik tüketicisi konumundadır. Jeotermal akışkana katılan kabuklaşma önleyici kimyasallar, işletme maliyetleri açısından dikkat edilmesi gereken diğer bir önemli gider olabilmektedir. Bigadiç Jeotermal Bölgesel Isıtma Sistemi (JBIS), günümüzde büyük çoğunluğu konut olmak üzere 1.050 aboneye ısıtma hizmeti sunun Balıkesir'deki beş bölgesel ısıtma sisteminden biridir. Faaliyete girdiği ilk yıllardan günümüze kadar geçer süreçte, farklı fosil yakıtlarla çalışan sıcak su kazanlarıyla ısıtma desteği sunulan sistemde, günümüzde kömür kazanı ile ilave ısıl güç sağlanmaktadır. Bu çalışmada, Bigadiç JBIS'nin mevcut çalışma koşulları ile sistemin farklı tür ve kapasitelerde ek ısıtma sistemleriyle desteklenmesi durumları için birim ısıtma enerji maliyetleri hesaplanmıştır. Gerçekleştirilen 20 yıllık seviyelendirilmiş ısı maliyeti (LCOH) analizi yardımıyla, mevcut kömür kazanına alternatif olarak ya da mevcut kömür kazanı ile birlikte sisteme dahil edilmesi düşünülen yeni doğal gaz kazanı veya yeni ısı pompası sistemlerinin optimum kapasiteleri belirlenmiştir. Buna göre, mevcut jeotermal enerjinin, sistemde hali hazırda kullanılan kömür kazanı ile 2.572 konut eşdeğerlik ısıtma yapılabilecek şekilde desteklenmesinin, birim ısıtma maliyetini en düşük yapan en ekonomik alternatif olduğu görülmüştür. Mevcut jeotermal enerjinin, 2.572 konut eşdeğerlik ısıtma yapılabilecek şekilde büyük kapasiteli bir ısı pompası sistemiyle desteklenmesi durumunun ise birim ısıtma maliyeti bakımından en ekonomik ikinci alternatif olduğu görülmüştür. Yeni ısıtma destek sistemleriyle, mevcut abone sayısı yerine daha fazla aboneye ısıtma hizmeti verilmesinin birim ısıtma enerjisi maliyetlerini %14-%50 arasında değişen oranlarda düşürdüğü görülmüştür.

Abstract:
Well drilling in heating systems serving by generating geothermal energy can be an operating cost that needs to be repeated periodically, not only when the systems are installed, but also because the wells may lose their functionality over time. Drilling costs constitute a significant portion of the costs incurred during the lifetime of the systems. On the other hand, geothermal wells and circulation pumps operate continuously for basic activities such as extracting geothermal water and distributing the heat obtained from this water to the heated spaces. Therefore, geothermal district heating systems are also significant consumers of electricity. Anti-scaling chemicals added to the geothermal fluid can be another important expense that needs to be considered in terms of operating costs. Bigadiç Geothermal District Heating System (JBIS) is one of the five district heating systems in Balıkesir, providing heating services to 1.050 subscribers, mostly residential. From the first years of its operation until today, the system has provided heating support with hot water boilers operating with different fossil fuels, and today, additional thermal power is provided by coal fired boilers. In this study, unit heating energy costs are calculated for the current operating conditions of Bigadiç JBIS and for the cases where the system is supported with additional heating systems of different types and capacities. With the help of the 20-year levelized cost of heat (LCOH) analysis, the optimum capacities of the new natural gas boiler or new heat pump systems, which are considered to be included in the system as an alternative to the existing coal boiler or together with the existing coal boiler, were determined. Accordingly, it is seen that supplementing the existing geothermal energy with the coal boiler currently used in the system in such a way that 2.572 houses can be heated is the most economical alternative with the lowest unit heating cost. Supplementing the existing geothermal energy with a large capacity heat pump system, which can heat the equivalent of 2.572 houses, is the second most economical alternative in terms of unit heating cost. Providing heating services to more subscribers instead of the existing number of subscribers with new heating support systems has been found to reduce unit heating energy costs by 14%-50%.