Yem sektöründe enerji verimliliğini ele aldığımız üç makalelik serimizin bu son bölümünde; odağımızı öğütme ve peletleme proseslerinin ötesine, fabrikanın geneline taşıyoruz. Buhar tesisatları, basınçlı hava ve VFD optimizasyonunun yanı sıra; yapay zekâ destekli otomasyon, EMS entegrasyonu ve ISO 50001 altyapısının bir yem fabrikasında toplam enerji tüketiminde %15-25 düzeyinde tasarrufu nasıl mümkün kıldığını inceliyoruz.

ENERJİ VERİMLİLİĞİNİ ARTIRMANIN YOLLARI - BUHAR VE ATIK ISI GERİ KAZANIMI

Yem fabrikalarında enerji verimliliğini artırmanın en etkili yöntemlerinden biri, proseslerde ortaya çıkan atık ısının yeniden değerlendirilmesidir. Kurutucu ve soğutucuların egzoz havası ile basınçlı hava kompresörlerinden açığa çıkan atık ısı; kazan besi suyunun ön ısıtılmasında, kullanım sıcak suyu üretiminde veya proses ısıtma uygulamalarında değerlendirilebilir.

Özellikle basınçlı hava kompresörlerinden çıkan sıcak havanın su ısıtma amacıyla kullanıldığı saha uygulamalarında başarılı sonuçlar elde edilmiş ve ilave yakıt tüketimi olmadan önemli ölçüde enerji geri kazanımı sağlanmıştır.

Bunun yanında buhar kazanlarında ekonomizer ve baca gazı rekuperatörü uygulamaları ile baca gazı sıcaklığından yararlanılarak kazan besi suyunun ön ısıtılması mümkündür. Bu uygulamalar, işletme koşullarına bağlı olarak toplam yakıt tüketiminde yaklaşık %5–15 oranında verimlilik artışı sağlayabilmektedir.

BUHAR TESİSATINDA ISI KAYIPLARININ AZALTILMASI

Buhar üretiminde sağlanan verimin korunabilmesi için, üretilen enerjinin proses noktasına minimum kayıpla ulaştırılması büyük önem taşımaktadır. Bu amaçla kazan dairesi, buhar boru hatları, vanalar, flanşlar ve diğer ekipmanlar uygun kalınlıkta yüksek performanslı yalıtım malzemeleri ile izole edilmelidir.

Ayrıca kondens hatlarının eksiksiz kurulması ve oluşan kondensin yeniden kazan besi suyuna döndürülmesi, hem su hem de enerji tasarrufu sağlamaktadır. Flaş buharın geri kazanılması ise termal enerji kayıplarını azaltarak buhar sisteminin toplam verimini artırmaktadır.

OKSİJEN PROBU VE BRÜLÖR FANI İNVERTÖRÜ UYGULAMASI

Buhar kazanlarında yanma verimini artıran en önemli uygulamalardan biri, baca gazı oksijen seviyesinin sürekli izlenmesidir. Kazan baca çıkışına yerleştirilen oksijen probu ile brülör hava fanında kullanılan frekans konvertörü (VFD) birlikte çalıştırılarak yanma havası otomatik olarak optimize edilebilmektedir.

Bu sayede gereğinden fazla hava ile yanmanın önüne geçilmekte, baca gazı kayıpları azaltılmakta ve kazanın optimum yanma veriminde çalışması sağlanmaktadır. Uygun işletme koşullarında bu uygulama ile %8–15 arasında doğal gaz tasarrufu elde edilebilmektedir.

BUHAR VE DOĞAL GAZ TÜKETİMİNİN SÜREKLİ İZLENMESİ

Enerji yönetiminin temel prensibi, tüketimin ölçülmesi ve analiz edilmesidir. Bu nedenle buhar kazanı çıkışına yerleştirilecek buhar debimetresi (buhar sayacı) ile doğal gaz sayacından alınan veriler birlikte değerlendirilerek kazan verimliliği sürekli takip edilmelidir.

Üretilen buhar miktarı ile tüketilen doğal gazın düzenli olarak karşılaştırılması sayesinde;

• Kazan verimindeki düşüşler, 
• Yanma ayarlarındaki bozulmalar, 
• Yalıtım kaynaklı kayıplar, 
• Buhar kaçakları, 
• İşletme verimsizlikleri 

erken dönemde tespit edilerek gerekli iyileştirmeler planlanabilir.

BUHAR KAZANI KAPASİTESİNİN DOĞRU SEÇİLMESİ

Buhar kazanları en yüksek yanma verimine, nominal kapasitelerine yakın yüklerde çalıştıklarında ulaşmaktadır. Bu nedenle kazan kapasitesinin, işletmenin ortalama ve maksimum buhar ihtiyacına uygun olarak belirlenmesi enerji verimliliği açısından kritik öneme sahiptir.

İşletme ihtiyacına göre gereğinden büyük seçilen kazanlar, düşük yüklerde uzun süre çalışmak zorunda kaldıklarından sık dur-kalk yapmakta, baca kayıpları artmakta ve özgül doğal gaz tüketimi yükselmektedir.

Gerçekleştirilen saha denemelerinde 4.000 kg/saat kapasiteli bir buhar kazanı; 4.000, 3.000, 2.000 ve 1.000 kg/saat buhar üretim seviyelerinde değerlendirilmiştir. Sonuçlar, kazan yükü %75’in, özellikle de %50’nin altına düştüğünde, birim buhar üretimi başına doğal gaz tüketiminin yaklaşık %10–20 oranında arttığını göstermektedir.

Bu nedenle yeni yatırımlarda kazan kapasitesi belirlenirken yalnızca maksimum üretim ihtiyacı değil, işletmenin yıl boyunca gerçekleşen ortalama buhar tüketimi de dikkate alınmalıdır. Doğru kapasite seçimi, hem yakıt maliyetlerini azaltmakta hem de kazanın daha kararlı ve yüksek verimde çalışmasını sağlamaktadır.

TEKNİK DEĞERLENDİRME

Yem fabrikalarında buhar sistemi; yalnızca buhar kazanından ibaret değildir. Kazan, ekonomizer, buhar dağıtım hattı, kondens sistemi, yanma kontrolü ve tüketim noktalarının bir bütün olarak değerlendirilmesi gerekmektedir. Yapılan saha çalışmaları, buhar sisteminin doğru tasarlanması ve düzenli izlenmesiyle doğal gaz tüketiminde %10–20, elektrik tüketiminde ise dolaylı olarak %3–8 düzeyinde iyileşme sağlanabileceğini göstermektedir.

PROSES ZAMAN ANALİZİ VE HAT OPTİMİZASYONU

Enerji verimliliği yalnızca ekipman veriminden değil, proses akışının doğru yönetilmesinden de etkilenmektedir. Üretim hattındaki darboğaz noktalarının belirlenmesi ve prosesler arasındaki bekleme sürelerinin en aza indirilmesi, hem kapasiteyi artırmakta hem de özgül enerji tüketimini azaltmaktadır.

Üretim sırasında fark edilmeyen kısa süreli beklemeler, ekipmanların boşta çalışmasına neden olarak toplam enerji tüketimini artırmaktadır. Bu nedenle üretim hattında zaman analizleri yapılarak her proses adımı optimize edilmeli, hat senkronizasyonu sağlanmalı ve darboğaz oluşturan noktalar iyileştirilmelidir.

FREKANS KONTROLLÜ SÜRÜCÜLER (VFD)

Frekans kontrollü sürücüler (Variable Frequency Drive - VFD), motorların yalnızca ihtiyaç duyulan devirde çalışmasını sağlayarak gereksiz enerji tüketimini önleyen en etkili uygulamalardan biridir.

Fanlar, pompalar, elevatörler, konveyörler ve uygun özellikteki değirmen motorlarında VFD kullanılması; yük ihtiyacına göre motor hızının ayarlanmasına olanak tanımaktadır. Özellikle değişken yük altında çalışan ekipmanlarda bu uygulama ile elektrik tüketiminde %5–15 düzeyinde tasarruf sağlanabilmektedir.

Soğutucu fanları gibi sürekli tam yükte çalışması gerekmeyen ekipmanlar, VFD uygulamalarının en yüksek geri dönüş sağladığı sistemler arasında yer almaktadır.

DOĞRU EKİPMAN SEÇİMİ

Enerji verimliliğinin temel prensiplerinden biri de proses ihtiyacına uygun kapasitede ekipman seçimidir. Gereğinden yüksek motor gücüne sahip ekipmanlar çoğu zaman düşük yükte çalıştıklarından verimlilikleri azalmakta ve gereksiz elektrik tüketimine neden olmaktadır.

Gerçekleştirilen saha çalışmalarında, 90 kW motor gücüne sahip bir soğutucu fanının detaylı ölçüm ve analizler sonucunda 55 kW motorla aynı proses performansını sağlayabildiği belirlenmiştir. Bu değişiklik sonucunda yaklaşık %40 oranında elektrik tasarrufu elde edilmiştir.

Bu örnek, ekipman seçiminde yalnızca güvenlik payının değil, gerçek proses ihtiyacının da dikkate alınmasının önemini ortaya koymaktadır.

Plansız Duruşların ve Arızaların Azaltılması

Üretim sırasında meydana gelen plansız arızalar ve kısa süreli duruşlar yalnızca kapasite kaybına neden olmakla kalmaz; aynı zamanda enerji tüketimini de olumsuz etkiler.

Üretim hattındaki herhangi bir ekipmanın durması, diğer ekipmanların boşta çalışmasına veya tekrar devreye alma sırasında yüksek başlangıç akımları nedeniyle ilave enerji tüketimine yol açmaktadır.

Yapılan saha gözlemlerinde, duruş ve yeniden başlatma süreçlerinin toplam enerji tüketiminde %10–15 seviyesinde ek kayıplara neden olabildiği görülmektedir.

Bu nedenle;

• Planlı bakım, 
• Kestirimci bakım (Predictive Maintenance), 
• Durum izleme sistemleri 

uygulanarak plansız duruşların en aza indirilmesi önerilmektedir.

PROSES OTOMASYONU VE DİJİTALLEŞME

SCADA ve PLC tabanlı otomasyon sistemleri, enerji verimliliğinin sürdürülebilir şekilde yönetilmesini sağlayan en önemli araçlardan biridir.

Gerçek zamanlı olarak;

• Motor akımı, 
• Nem, 
• Sıcaklık, 
• Basınç, 
• Buhar tüketimi, 
• Elektrik tüketimi 

gibi proses parametrelerinin sürekli izlenmesi ve otomatik kontrol edilmesi sayesinde hem ürün standardı korunmakta hem de gereksiz enerji tüketimi önlenmektedir.

Yapay zekâ destekli kestirimci bakım uygulamaları ise ekipman arızalarını oluşmadan önce öngörerek plansız duruşları azaltmakta ve ekipmanların optimum verimde çalışmasını sağlamaktadır.

Ayrıca;

• Boşta çalışan motorların otomatik uyku moduna alınması, 
• Süpürme sürelerinin proses ihtiyacına göre optimize edilmesi, 
• Hat senkronizasyonunun sağlanması 

ile toplam elektrik tüketiminde %15–20 düzeyinde iyileşme sağlanabilmektedir.

BASINÇLI HAVA SİSTEMLERİNİN OPTİMİZASYONU

Basınçlı hava sistemleri, doğrudan üretim prosesinin bir parçası olmasa da yem fabrikalarında önemli elektrik tüketen yardımcı tesisler arasında yer almaktadır. Özellikle hava kaçakları, gereğinden yüksek işletme basıncı ve verimsiz kompresör işletmesi, önemli enerji kayıplarına neden olmaktadır.

Örneğin, 50 ton/saat kapasiteli bir yem fabrikasında 75 kW gücündeki bir hava kompresörü, toplam elektrik tüketiminin yaklaşık %5’ini oluşturmaktadır. Hava kaçaklarının giderilmesi, sistem basıncının optimize edilmesi ve kompresörün ihtiyaca uygun çalıştırılmasıyla bu oran %3–4 seviyelerine düşürülebilmekte; işletme koşullarına bağlı olarak %10–40 arasında enerji tasarrufu sağlanabilmektedir.

Bu nedenle basınçlı hava sistemlerinde düzenli kaçak kontrolleri yapılmalı, kompresör basıncı proses ihtiyacına göre belirlenmeli ve mümkün olduğunda değişken devir kontrollü (VFD) kompresörler tercih edilmelidir.

Kompresörlerin ihtiyaçtan daha yüksek basınçta çalıştırılması, doğrudan enerji tüketimini artırmaktadır.Bu nedenle kompresör çıkış basıncı, tesisin gerçek hava ihtiyacına göre belirlenmeli ve gereksiz yüksek basınç uygulamalarından kaçınılmalıdır.

Gerçekleştirilen deneme çalışmalarında, kompresörün 6,5; 7,0 ve 7,5 bar basınç seviyelerinde çalıştırılması karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, basıncın her 0,5 bar artırılmasının elektrik tüketiminde yaklaşık %6,8 oranında artışa neden olduğunu göstermektedir.

Bu nedenle hava kaçaklarının giderilmesi, uygun basınç seviyesinin belirlenmesi ve VFD kontrollü kompresör kullanımı, basınçlı hava sistemlerinde önemli enerji tasarrufu potansiyeli sunmaktadır.

TEKNİK DEĞERLENDİRME

Enerji verimliliği, tek bir ekipmanın iyileştirilmesiyle değil; proses yönetimi, doğru ekipman seçimi, otomasyon, bakım yönetimi ve yardımcı tesislerin birlikte optimize edilmesiyle sürdürülebilir hâle gelmektedir. Saha uygulamaları, bu bütüncül yaklaşım sayesinde yem fabrikalarında toplam enerji tüketiminde %15–30 düzeyinde iyileşme sağlanabileceğini göstermektedir.

ENERJİ YÖNETİM SİSTEMLERİ (EMS) VE DİJİTAL ENERJİ İZLEME

Enerji verimliliğinin temel prensibi, tüketimin doğru ölçülmesi ve elde edilen verilerin karar alma süreçlerinde etkin şekilde kullanılabilmesidir. Bu nedenle klasik yönetim anlayışındaki “Ölçemediğinizi yönetemezsiniz.” yaklaşımı günümüzde daha kapsamlı bir bakış açısıyla değerlendirilmelidir.

“Ölçtüğünüz verileri anlamlı bilgiye dönüştürmüyor ve karar süreçlerinde kullanmıyorsanız, enerjiyi etkin şekilde yönetmeniz mümkün değildir.”

Bu kapsamda değirmen, mikser, pelet presi, kompresör ve diğer yüksek enerji tüketen ekipmanlara akıllı enerji analizörleri yerleştirilmeli; tüm ölçümler SCADA ve Enerji Yönetim Sistemi (EMS) altyapısı ile entegre edilmelidir.

Gerçek zamanlı izleme sayesinde;

• kWh/ton enerji tüketimi, 
• motor yüklenme oranları, 
• buhar tüketimi, 
• doğal gaz tüketimi, 
• üretim kapasitesi, 
• reçete değişikliklerinin enerjiye etkisi 

anlık olarak takip edilebilir ve karar destek sistemleriyle analiz edilebilir.

Örneğin, yem reçetesinde yağ oranı veya pelet bağlayıcılığı yüksek hammaddelerin artırılması sonucunda enerji tüketimindeki değişimler doğrudan izlenebilir ve optimum reçete yapısı belirlenebilir.

Enerji yönetiminin sürdürülebilirliği için ISO 50001 Enerji Yönetim Sistemi veya benzeri bir yönetim modeli kurulmalı; performans göstergeleri (KPI) tanımlanmalı, düzenli olarak raporlanmalı ve sürekli iyileştirme yaklaşımıyla yönetilmelidir.

ENERJİ VERİMLİLİĞİNİN EKONOMİK VE ÇEVRESEL KAZANIMLARI

Enerji verimliliği yatırımları, yalnızca işletme maliyetlerini azaltan teknik uygulamalar değil; aynı zamanda işletmelerin çevresel performansını ve uluslararası rekabet gücünü artıran stratejik yatırımlardır.

Enerji tüketiminin azaltılmasıyla;

• Birim üretim maliyetleri düşer ve rekabet gücü artar. 
• Karbon ayak izi azalır ve sürdürülebilirlik hedeflerine katkı sağlanır. 
• Enerji fiyatlarındaki dalgalanmalara karşı işletmenin dayanıklılığı artar. 
• Uluslararası pazarlarda talep edilen sürdürülebilirlik kriterleri ve çevresel sertifikaların karşılanması kolaylaşır. 
• Kurumsal itibar ve marka değeri güçlenir. 

MALİYET ETKİNLİĞİ VE YATIRIM ÖNCELİKLERİ

Enerji verimliliği uygulamalarının geri dönüş süresi, yatırım büyüklüğüne ve uygulamanın kapsamına göre değişmektedir.

Uygulama öncelikleri belirlenirken yatırım maliyetinin yanı sıra enerji tasarrufu potansiyeli, üretim kapasitesine etkisi ve bakım maliyetleri birlikte değerlendirilmelidir.

SONUÇ VE GELECEK PERSPEKTİFİ

Enerji verimliliği, yem sektöründe artık yalnızca maliyet azaltmaya yönelik bir faaliyet olmaktan çıkmış; sürdürülebilir üretimin, düşük karbon ekonomisinin ve uluslararası rekabet gücünün temel unsurlarından biri hâline gelmiştir.

Saha uygulamaları ve bu makalede sunulan deneme sonuçları, proses optimizasyonu, etkin buhar yönetimi, doğru ekipman seçimi, otomasyon sistemleri ve veri odaklı enerji yönetimi uygulamalarıyla yem fabrikalarında %15–25 düzeyinde toplam enerji tasarrufu sağlanabileceğini göstermektedir. Bazı proseslerde bu oran, doğru uygulamalarla daha da yüksek seviyelere ulaşabilmektedir.

Önümüzdeki dönemde yapay zekâ destekli karar sistemleri, dijital ikiz uygulamaları, kestirimci bakım teknolojileri ve gerçek zamanlı enerji yönetim sistemlerinin yaygınlaşmasıyla, yem fabrikalarında enerji performansının çok daha hassas şekilde yönetilmesi mümkün olacaktır.

Yeşil dönüşüm, karbon ayak izi yönetimi ve enerji verimliliği artık yalnızca çevresel sorumluluk kapsamında değil; aynı zamanda ihracat pazarlarına erişim, kurumsal sürdürülebilirlik ve uzun vadeli kârlılık açısından da stratejik bir gereklilik olarak değerlendirilmelidir.

Enerji verimliliğini sürekli iyileştirme kültürünün bir parçası hâline getiren işletmeler; daha düşük üretim maliyetine, daha yüksek operasyonel verimliliğe ve daha güçlü rekabet avantajına sahip olacaktır.

Pusulay Mühendislik ve Danışmanlık olarak; Yem sektörlerinde faaliyet gösteren işletmelere 21 yıllık sektörel bilgi birikimi ve mühendislik yaklaşımı süreçleri analiz ederek, mühendislik, operasyon yönetimi ve verimlilik odaklı danışmanlık hizmetleri sunmaktadır.

Özellikle; fire yönetimi, enerji verimliliği, işletme maliyetleri optimizasyon, kapasite artışları, arıza ve duruş iyileştirmeleri, saha denetimleri, yem fabrikası yatırımları, fizibilite, bölgesel pazar analizleri, işletme swot analizleri gibi uygulamalarımız ile yem sektöründeki işletmelere hizmet vermeye ve katkı sağlamaya devam ediyoruz.