ALÜMİNYUM ÜRETİMİNDE ELEKTRİK ENERJİSİ

Münir GÖKMEN / Hüseyin GERÇEK Etibank Alüminyum İşletmesi Müessesesi Müdürlüğü

ÖZET:

Bu bildiride alüminyum üretiminde elektrik enerjisi nin önemi vurgulanmaktadır. Alüminyum tesislerinin enerji yönünden durumu ve geleceği tartışılarak yur dumuzun enerji sorunu ve uygulanan politikaya kısa ca değinilmektedir. Daha sonra pratik değerlerden de yararlanılarak daha az enerji tüketmek için uygulanan yöntemler belirtilmekte, enerji kesilmelerinin üretiır ve teçhizatlar üzerindeki etkileri anlatılmakta ve en önemli sorunlarımızdan olan güç faktörünün (Cos Ç>) düzeltilmesi için yapılan işlemlerden bahsedilmekte dir. Sonuç olarak da gerek elektrik enerjisi gerekse alüminyum ihtiyacı yönünden yurdumuzun geleceği göz önüne alınarak gerekli tedbirlerin alınması isten mektedir.

Alüminyum yarı mamul alümina (AI2O3) ve kriyolit ten (Na^AlFg) oluşan elektrolitin elektrolizinden el de edilmektedir. Bunun için tesislerimizde alternatif akım doğru akıma çevrilerek bu proses için kaynak sağlanmaktadır. Elektroliz ünitelerinde elektroliz yo luyla bir ton sıvı alüminyum elde edilmesi için yakla şık 15 900 KWh. doğru akım enerjisi tüketilmektedir. Tesislerimiz tam kapasitede çalıştığında devamlı şe kilde 145 MW'a ve yıllık 125 milyar KWh. elektrik enerjisine gereksinim duymaktadır. 1984 yılı için yur dumuzda tüketime sunulabilecek enerji 29 milyar KWK olduğuna göre tesislerimizin tüketimi yurdumuzun tü ketiminin % 4'ü olmaktadır. (Bu miktar yetkililerce fazla görülerek % 100 kapasitede çalışmamız uzun sü re gerçekleşememiştir. Bu durumda yurdumuz enerji politikasının gözden geçirilerek alüminyum sektörü Qe ilişkisini pekiştirmesi gerekmektedir).

Bir ülkenin gelişmişlik göstergelerinden biri de kişi başına tüketilen elektrik enerjisidir. Çizelge 1'de 1980 yılına ait çeşitli ülkelerin bu konu ile ilgili karşılaştır maları yapılmaktadır. Yurdumuzdaki yatırım prog ram/arına göre; mesela Yunanistan'ın şu andaki sevi yesine ancak 2000 yılında çıkabilecek ve ancak 1988

yılından itibaren talebimizi üretimimizle karşılar du ruma gelebileceğiz.

Çizelge 1. Ülkelerin Net Tüketimleri (1980) (TEK)

Sıra «o ütto

1.

î* landa

2.

İsveç

3.

Lüksecburg

4.

Finlandiya

5.

İsviçre

6.

SSCB

7.

Be1( ka

8.

Avus :ury.ı

i.

İngiltere

10.

Fransa

Kah/Kis i

12461 10322 9889

7878 556 3 4896 4562 4482 4354 4316

Sıra Ho

Uli«

fch/lCial

11.

Danimarka

«250

12.

Hallanda

13.

Çekoslovakyi

14.

Bulgaristan

15.

Polonya

16.

Romanya

26 74

17.

Macar is can

18.

İspanya

19.

Yunanistan

20.

Türle iye

FABRİKAMIZIN ENERJİ Y ÖNÜNDEN DURUMU VE GELECEĞİ

Tesislerimiz elektrik enerjisi yönünden aşağıdaki kay naklardan beslenmektedir.

Konya Suylls«hir Manavgat S*ydia«hir SeyicSm.r Sajdli.hlr Oymapınnr Seydiacnir GaztUcLiu:âri Seydişehir

154 a. MH. 154 " " 380 " 380 "

30 KW .ki(..sit.H

20 MU. " 200 MU. " 500 MW "

Tesislerimiz açısından önemli bir kaynak olan Oyma pınar Hidroelektrik Santralinin kurulu gücü 4 x 1 3 5 = 540 MVVa ulaşmıştır. Bu santralin devreye girmesi ile tesislerimizin elektrik şebekesi eskiye oranla biraz da ha güçlenmiştir. Kamuoyunda Seydişehir Alüminyum Tesisleri için kurulduğu bilinen Oymapınar Hidro elektrik Santralinin üretmiş olduğu elektrik enerjisini yalnızca tesislerimiz tüketmemekte üretilen enerji sis teme verilmektedir.

Keban Hidroelektrik Santralinin kurulu gücü 4x175 = 700 M\V. ve 4x155 = 620 MW. olarak toplam 1320 MVV.'dır. 1974 yılı yaz aylarında ilk ünitesi devreye gi ren Keban Hidroelektrik Snatralinden Tesislerimize 380 kV.luk ENH.tı çekilmesi planlanmış fakat içinde bulunduğumuz 1984 yılı ortalarına kadar bu enerji nakil hattı tamamlanamamıştır, ilk etapta Keban Os maniye ENH.tı tamamlanmış, şu anda ise Osmaniye Seydişehir hattının yapımı devam etmektedir. TEK

verilerine göre bu hat 1984 yılı sonlarına doğru dev reye alınacaktır Çok uzun olan bu ENH.tının testle rimiz için güvenilir bir kaynak olarak kabul edilebil mesi ancak bir yıl sonra gerçekleşebilecektir.

Alüminyum Tesislerinin enerji sorunu ülkemizin genel enerji sorunundan soyutlanamayacağı gerçeği dikkate alındığından tesislerimizin enerji sorunu önümüzdeki aylarda kademeli olarak devreye girecek Elbistan, da ha sonraki yıllarda devreye girecek Karakaya ve takri ben 7 8 yıl sonra devreye girecek olan Atatürk Sant raline bağlanabilecektir. Buna bağlı olarak da Alümin yum Tesisleri elektrik enerjisi yönünden rahata kavu şacaktır.

YURDUMUZUN ENERJİ POLİTİKASI

Hidroelektrik potansiyeli açısından Avrupa'da üçüncü sırada bulunmamıza karşın mevcut hidroelektrik po tansiyelinden faydalanabilme açısından pek ön sıralar da olduğumuz söylenemez.TÜBİTAK tarafından 1971 yılında yapılan bir çalışma ile potansiyel hidroelektrik enerjimizin 430 milyar KWh. civarında olacağı bilim sel olarak hesaplanmıştır. Bu potansiyelden yılda 100 milyar KWh lik elektrik enerjisi üretilebileceği kesin dir. 1984 yılında yurdumuzda hidroelektrik santral lerden üretilecek olan elektrik enerjisi TEK verilerine göre 11,5 milyar KWh. olacaktır Şu değer ise kullanı labilir su potansiyelimizin ancak % 12'sinin kullanıla bildiğini göstermektedir. Boşa akan akarsularmızın her m3lnün belli bir elektrik enerjisi karşılığı olduğu unutulmamalıdır. Son 10 yıl içinde elektrik enerjisi yatırımları yurdumuzda biraz hız kazanmış, özellikle aşağı Fırat nehri üzerinde bulunan çok güçlü sayılabi lecek hidroelektrik santraller inşa edilmiş veya inşa edilmeleri programlanmıştır B,u hidroelektrik santral ler sırası ile Keban, Karakaya ve Atatürk baraj ve sant ralleridir. Bu barajlar tamamlandığında yurdumuzun doğusunda da bir göller yöresi meydana gelecektir. Yurdumuzda üretilen kömürlerin % 60 70'inin kurulu veya kurulmakta olan termik santrallerde kullanılarak elektrik enerjisi elde edildiği dikkate alınırsa geriye kalan % 10'luk miktar endüstride ve % 20'lik miktar ise yakıt olarak kullanılmaktadır. Soma, Seyitömer, Tunçbilek, Yatağan ve Elbistan santralleri linyit kö mürüne dayalı olarak çalışan en önemli termik sant rallerimizdir. Bu santrallerin hemen hemen tamamın da yeni türbin mortajları ve ileriye yönelik programlar yapılmaktadır. Elbistan Termik Santrali planlanan za manda tamamlanırsa 4x340 = 1320 MW. kurulu güçle en büyük termik santralimiz olacaktır. 10 yıl içinde bu santral yukarıdaki kurulu gücü dışında 6x300 = 1800 MW. ilavesi ile toplam 3160 MW.a ulaşacaktır.

1966 yıllarında kısa vadede enerji sorununu çözme

gerekçesiyle kurulan gaz türbinleri günümüzde geçerli liğini koruyamamıştır. Zamanında petrole dolayısıyla dışa bağımlılığı dile getirilmesine rağmen petrolün ucuzluğu ihalelerin kolayca yapılması ve çok kısa bir sürede üretime geçebilmesi nedeniyle yukarıda bahse dilen gerekçe baskın çıkmıştır. Fakat petrol bunalımı fiyatları arttırınca ülkemiz maliyeti karşılamada ya güçlük çekmiş ya da petrol bulamamıştır. 1984 yılın da tüketime sunulan elektrik enerjisinin birincil kay naklara göre dağılımı Çizelge 2'de özetlenmiştir.

Çizelge 2.1984 yılı tüketime sunulan enerjinin

birincil kaynaklara dağılımı (Tahmini)

(TEK)

B i r i n c i l Kayn.ıt

Fuel Oil Motorin Taşkömür Linyit Jeotcmal

TEK

CWh Katkı Z

4.340 1.211

611 9.095

16,9 4,7 2,4 35,5 0,2

6.248,8 1.344,4

796,5 9.275,3

48.0

TÜRKİYE Tl'İLAMI

üretime

üketime

Katkı t Katkı Z

21.4 4,6 2,7

31,7 0,2

19.0 4.3 2.5 !9,5 0,2

TERMİK TOPLAM

15.305

50,7 17.713,0 60,6

36,4

Uataj Doğal gol A.Su

9.211 1.116

35,9 9.581,0 4,4 1.921,0

32.8 6,6

30.5 6.1

HİDROLİK TOPLAM 10.327

40,3 11.502,9 39.4

36.6

ÜRETİM TOPLAMI

25.632

100.0 29.215,0 100,0

13,0

Dif.Alım

2.190,0

7,0

KARŞILANAN İLİK.

31.405,0

1 )0,0

Bu çizelgeden de görüleceği üzere tüketime sunulacak enerjinin;

% 56,4 olan 17 7,13 GWh. lik bölümü termik kaynak lardan,

% 36,6 olan 11.502 GVVh.lik bölümü hidrolik kaynak lardan,

% 7,0 olan 2.100 GWh.lik bölümünün dış alımla sağ lanması beklenmektedir.

Elektrik enerjisi tüketiminde, taşınımında ve kullanı mında sağladığı kolaylık açısından en çok ihtiyaç du yulan enerji türü olarak ilk sırayı teşkil etmektedir. Bu enerjinin çeşitli yakıtlara göre birim maliyetleri Çizelge 3'de verilmiştir.

Çizelge 3. Birim elektrik enerji maliyeti (1983) (TEK)

Taşkömü rii Linyit Fuel Oi 1 Motorin Hidroli k

15, 50 TL/kUh 6, 83 TL/kHh

12, 00 TL/kUh 30, 80 TL/kUh

0, 40 TL/kUh

Günümüzde gaz türbinlerinde olduğu gibi ileride ben zeri problemlerle karşılaşılabilecek bir olgu ile karşı karşıyayız. 1960'lardan 1970'lerin ortalarına kadar hemen hemen tüm gelişmiş ülkelerde hızla çoğa!an

nükleer reaktörler ekonomideki ve dolayısıyla enerji talebindeki durgunluk, artan güvenlik endişeleri ve maliyet artışları nedeniyle bu nikleer santrallere olan talebi durma noktasına getirmiştir. Nükleer santralle rin muhalefet noktalarını kısaca şöyle özetliyebiliriz ;

1. Güvenlik 2. Nükleer enerji tehlikelidir. 3 Soğutma sisteminin çalışmaması sonucu reaktör kalbi eriyebilir.

4 Barışçı atomla savaşçı atomu birbirinden ayırmak güçtür. Atom reaktörüne sahip olan ülkeler teorik olarak atom bombası yapabilirler Şöylece atom silahlarının yapılması ve kullanılması olasılığı da ar tar.

5. Kullanılmış yakıt ve parçalarının yıllarca depolan ması gerekmektedir. Depolama sorunu mevcuttur.

6. Nükleer enerji ucuz değildir. Yeryüzünde uranyum kaynakları sınırlıdır. İleride tıpkı bir petrol krizi gibi uranyum krizi de doğabilir.

7. Yakıt gibi yedek parça ve bakım hizmetleri açısın dan dışa bağımlıdır.

Bütün bu muhalefet noktalarının yanı sıra tesis mali yeti de ucuz değildir. Çizelge 4'de bazı santrallerin te sis maliyeti verilmiştir. Çizelge: 4 Santrallerin Tesis Maliyeti (TEK)

Ge.z yakıtlı F«sil yakıtlı Ndkleer 1 i.drolik

300 Dolar

600 Dolar"

800 Dolara»

kU 1000 Dolar

• Kömür içi yapıi lk yatır ımlar bu bedele dahil değı İd

• Elektromekanik teçhı (100 200 Dolar/kU)bu bedele dahildir.

Çizelge 5'de ise nükleer santral ile hidroelektrik sant ralin bir karşılaştırılması yapılmıştır.

Çizelge 5. Nükleer santral ve baraj mukayesesi

| n, ıs j Süresi

TJ 1000 MU' ( İman)

milyar 93 Dolar

Enerj i Tamamı

N kleer Sanı r.ıl ı.ı

udu bOÛ MW.

Milyar 7b Enerji fa amı

( anada)

00 MW.

1 Milyar Dolar

Enerji 120 Sularca erozyon

Çalışacak l«i

Max. 1000

Yıllık ithal gereği

Milyon Dolar

60 60 Milyon Dolar

Max. 5000

Yukarıdaki Çizelgelerden de görüleceği üzere memle ketimiz açısından baraj yapımı daha ekonomiktir. Nükleer reaktör yapımcıları tesisin başlangıcından tes

lim edilmesine kadar her türlü krediyi verme taahhü dünde bulunmalarına karşın su santralleri için gereken kolaylığı göstermemektedirler Şu kredi kolaylığının başlıca nedeni yukarıda da bahsedildiği gibi durma noktasına gelen atom reaktörleri siparişlerini firmala rın sürdürme çabalarıdır. Bütün bunlara rağmen 1995' li yıllarda nükleer enerjiye gereksinim duyulacağından şimdiden yapımlarına gidilmesinde fayda vardır.

ALÜMİNYUM SANAYİİNDE ELEKTRİK ENERJİSİNİN KULLANIMI VE TUTUM OLANAKLARI

Kurulu gücü 170 MW. olan tesislerimizde % 100 kapa sitede yaklaşık olarak ayda 96 milyon kVVh. enerji çe kilmektedir. Tesislerimiz için yapılan ve yapılacak olan tasarrufları şöyle sıralayabiliriz. 1. Tesislerimizin bazı üniteleri önem derecesine göre % 50 yedekli beslenmektedir. Bu yedekli besleme (sı cak yedek) durumu kısmen kaldırılarak trafoların biri si devre dışı edilmiş ve dolayısıyla devre dışı olan tra foların birisi devre dışı olan trafoların boşta çalışma kayıpları sıfıra indirilmiştir. Fabrikamızda mevcut olan 150 trafonun % 30'una bu durum uygulanmış ve ayda 50 bin kWh.lik bir tasarruf yapılmıştır.

2. Bazı kısım ve ünitelerde aynı iş için seçilen büyük güçteki elektrik motorları yerine (kapasite değişiklik lerinde) daha yüksek verimde çalışabilecek küçük güç lü elektrik motorları kullanılarak tasarrufa gidilmiştir

3. Bazı düşük devirli elektrik motorlarının CosÇ>'yi olumsuz yönde etkiledikleri görülmüş yerel olarak ya pılan sabit kompanzasyonlarla güç faktörü normal sı nırlara getirilmiştir.

4. Ünitelerdeki iç ve dış aydınlatmalarda ihtiyaç du yulanın dışındaki aydınlatma enerjisiz bırakılmıştır. 5. Fabrikamızın kullandığı enerjinin % 85'ini elektro lizhaneler tüketmektedir. Elektroliz hücrelerinin ve rimliliğini arttırmak ve ısı kaybını önlemek gayesi ile hücreler otomatik kumanda sistemi ile denetleme yo luna gidilecek, yapılan hesaplamalara göre bu sistemle % 5'lik bir elektrik enerjisi kazancı sağlanmış olacak tır (İşletmemizde bu konudaki çalışmalar devam et mektedir).

KARŞILAŞILAN GÜÇLÜKLER

1. ENERJİ KESİLMELERİ

Alüminyum prosesi gereği fabrikamızda sürekli ve gü venilir elektrik enerjisi gerekmektedir. Enerjinin sis temdeki arızalardan veya fabrikamızdaki teknolojik durumlardan dolayı kesilmesi istenmeyen bir durum dur. Çizelge 6'da istek üzerine (elektrolizhanelerden) ve sistemden dolayı yapılan kesintiler gösterilmiştir.

Çizelge 6. Sistemden dolayı ve istek üzerine kesilmeler

Yıllar 1978 1979 1980 1931

Sistemden Kesilme Süresi (Dak) FABRİKA

8 229

78 104

Elektrolizhsnadeki

1. SERİ

2. SERİ 347

1294 755

1398 468

2398 1972 2042 1195

Yukarıda belirtilen kesintiler nedeniyle iretim yapıl madığı gibi hücrelerin sık sık devreden çıkarılması ve yeniden devreye alınmalarında da üretim yapılama maktadır. Son olarak Haziran 1984'te tekrar devreye alınan birinci blokta, kullanılan çeşitli hammaddeler ve tamir bakım masrafları yanında devreye alış ve çı kış esnasında yaklaşık 20 gün süre ile üretim olmadı ğından 15 milyon kWh.uk bir enerji boşa harcanmış olmaktadır. Bugünkü fiyatı ile sadece enerji yönünden 120 milyon TL. civarındadır. Çizelge 7'de elektroliz bloklarının devreye alınması ve devreden çıkarılması ile ilgili sayılar verilmektedir Bu çizelgeye 1981 Ağus tos ile Ekim aylarında, önce 30 sonra 19 olmak üzere devre dışı edilen toplam 49 hücre dahil edilmemiştir.

Çizelge 7. Alüminyum blokların start ve devre dışı edilişleri

1 Start D Dışı • 2 Start D Oışı 3 Start

1. Blok

2. Blok

19.9.197 '. 10.10.1977 20.6.1980 28.6.1983 22.6.1°84

28 10.1975 10 10 .1977

3. Blok 14 .9.1976

4. Blok n 1 .1977

Çizelge 8. Yıllara göre enerji tüketimi ve maliyeti

Yıll ar Akt *f (KUM

1978 1979 1980 1981 1982 198J

>89 . .'ı 2 5440 598 .281 270 776 f,V, 5b0 80 7. B71 529 737 .524 891 593 . 746 365

TÜKETİLEN ENERJİ

Fatura Re aktif(KVARh) Tutar ı(TL)

281 .560 000 258 .400 300 290 .168 475 366 .3)7 965 411 . 777 201 317 . 100 884

3b6. 481.814 517. 679.372 1.172. 386.307 1.862. 310.452 2.383. 465.091 2.503. 315.789

E. laliyeti

Kr i/KUh.

6» 1 85 6 161 .3 23.' ,1 323 .0 41ı .0

Çizelge 9. Arıza hallerinde min. güç grafiği

Min Geni.m 3 5/ 320 k

*5

M!N 6UC DAĞUNI | V. KM .(APS )

o. lı s i : ı S

ELEKTROLİZLER

UJ > W l'O '10

ALUPİNMt TES W i l i l U

'!

DÖKÜMHANE

II I I

!

HADDEHANE

>ı ı I

'

Çizelge 8'de fabrikamızın yıllara göre çekmiş olduğu elektrik enerjisi ve bunun ortalama maliyeti, Çizelge 9'da ise tesislerimizin minimum güç gereksinim grafiği gösterilmiştir.

2. GÜÇ FAKTÖRÜ

Elektrik enerjisinin kullanımında kayıpların azaltılma sı ve güç faktörünün düzeltilmesi enerjide küçümsen meyecek oranda bir tasarrufu doğuracağı kesindir. Cos0 güç faktörü yurdumuzda Haziran 1983'de TEK' ce yeniden 0,90'a çıkarılmıştır. CosÇ) güç faktörünün 0,85'den 0,90'a çıkarılması ile yani % 5'lik bir artış ile enerjide en az % 2 kazanç sağlanabilir diyebiliriz. Bu kazanç ise çok az bir hata ile tesislerimizin % 50 kapasitedeki çekmiş olduğu elektrik enerjisine eşde ğerdir. Tesislerimizde güç faktörü düzeltilme işlemi sabit kondansatörler ve dinamik kondansatör dediği miz güçlü senkron motorlarla yapılmakta ve titizlikle takip edilmektedir.

Tesislerinizde elektroliz kapasitesine bağlı olarak CosÇ) değişimi : 1. % 100 kapasitede çalışıldığında güç faktörü sorun olmamaktadır.

2. % 50 kapasitede (iki blok devrede) iken güç faktö rü normal değerlerde tutulabilmektedir.

3. % 75 kapasitede (üç blok devrede) ise senkron mo torlar yardımı ile CosQ güç faktörü normal değere çı karılarak reaktif enerji ücreti ödenmemektedir.

4. % 50 % 75 kapasitede (üç elektroliz bloku devre de fakat 20 30 hücre devre dışı ise) reaktif enerji açı sından tek kritik kapasitedir. Bu kapasitede senkron motorlardan biri arızalandığında CosÇ>'nin 0,9'a yük seltilmesi imkanı olmamaktadır. Tesislerimizde kom panzasyon tesislerine ihtiyaç duyulacaktır.

İleride güç düşülmesi gerektiğinde bir binanın komple devre dışı edilmesi hem CosQ, hem de enerji kayıpla rının azaltılması açısından 20 30 hücrenin devre dışı edilmesi seçeneğine göre daha ekonomiktir.

SONUÇ

Netice olarak kendi öz kaynaklarımıza dayalı elektrik enerjisi yatırımları hızlandırılmalı ve bu iş için devam lı kaynak sağlanmalıdır. Hızlı sanayileşmeye paralel olarak artan elektrik enerjisi talebini karşılayabilmek için elektroliz hücreleri basit bir elektrik alıcısı gibi düşünülmemelidir ;1990'lı yıllarda enerji yönünden yeterli bir düzeye gelineceği düşünülürse hızla artan alüminyum talebini karşılayabilmek için alüminyum üretimini de artırmak gerekmektedir. Bu iş için de tüm altyapı hizmetlerinin hazır olduğu Seydişehir'de Alüminyum Tesislerinin tevsii kaçınılmaz görülmek tedir.