Londra Metrosu’nun atık ısısından GEA ısı pompalarıyla sağlanan sıcaklığa

Fikir, eşsiz olduğu kadar da zekice ve küresel bir rol modeli olma potansiyeline de sahip: merkezi Londra’daki Bunhill Heat and Power Network (BHPN - Bunhill Isı ve Güç Şebekesi) projesi. Londra Metro ağından gelen atık ısıyı kullanarak, Islington’da 1.350 ev, bir okul ve iki eğlence merkezine şu anda ısı ve sıcak su sağlanmaktadır. Bu projede gereken doğa ve uzmanlık nedeniyle, ana müteahhit olan Colloide Engineering Systems şirketi önemli müşavir mühendisler, tedarikçiler ve taşeronlarla bu projeyi gerçekleştirme kapasitesi yüksek bir ekip oluşturmak için iş ortalığı kurdu. Bu ekibin bir parçası ve küresel bir teknoloji uzmanı olan GEA, bu amiral gemisi proje için özel tasarlanmış bir ısı pompası çözümü tedarik etti. GEA, Colloide ve projeye dahil olan diğerleri Islington'nın 2030 itibariyle sıfır CO2 amacı doğrultusunda karbon emisyonlarını azaltma çabalarını desteklemektedir.
Islington Konseyi ve onun 2030 için net sıfır karbon hedefi
Islington Konseyi, uzun yıllardır karbon emisyonlarını azaltmaya çalışmaktadır ve bir iklim acil durumu bildirgesi yayınlamıştır. Bu bildirgede, 2030 itibariyle bir net sıfır hedefine, yani sıfır CO2 dengesi elde etmeye bağlılıklarını vurgulamışlardır. Vatandaşlarının menfaati doğrultusunda bu amaca ulaşmak için, Islington, vatandaşlarına daha uygun fiyatlı ve daha düşük karbon içeren enerji sağlama çalışmaları yürütmektedir.
Bu önlemlerden birisi de, dünyada türünün ilk örneği olan yenilikçi Bunhill 2 Enerji Merkezidir. Kamusal tesislerden elde edilen atık ısının kullanımı için bir taslak niteliğindedir; Londra Metro sistemi bunun bir örneğidir. Islington’daki evlere, bir okula ve eğlence merkezlerine ısıtma ve sıcak su sağlamaktadır. Proje, atık ısının geri kazanılması ve yeniden kullanılması suretiyle enerji tüketimini ve buna bağlı karbon emisyonlarını azaltmaya yardımcı olurken, aynı zamanda yerel hava kalitesinin iyileştirilmesini destekler ve programdan yararlanan sakinler için daha uygun fiyatlı ısıtma imkanı sunar.

Bunhill 2 Enerji Merkezi - Dış mekan (Foto: Islington Konseyi)
Yeni enerji merkezi, yaklaşık 100 yıldır kullanılmayan bir Londra Metro istasyonu bölgesine konumlandırılmış son teknolojiyi kullanmaktadır. Eskiden Şehir Yolu olarak bilinen istasyonun geri kalan kısımları, altta kalan tünellerden sıcak havayı çeken devasa bir yeraltı hava çekme sistemine dönüştürülmüştür. Tüneller, Londra Metro sisteminin kuzey hattı için kullanılmaktadır.
GEA ısı pompası çözümü
Islington Konseyi, Londra Ulaşımı (TfL) ve ana müteahhit Colloide Engineering Systems arasında yakın işbirliği ile birlikte, GEA, cadde seviyesindeki bir konteynere 1000 kW’lik bir amonyak ısı pompası kurmuştur.
Colloide, sürekli olarak ekonomik, sosyal ve çevresel başarı elde etmelerini sağlayacak yöntemler arayışındadır. Değerlerimizin her bir projemize tam olarak entegre edilmesini sağlayabilmek için, Colloide’nin tüm taşeronlarının ve tedarikçilerinin sürdürülebilirlik politikalarını değerlendiren bir ön-kalifikasyon sistemi kurduk. GEA ve onların amonyak ısı pompası, bu kriterleri kesinlikle karşılamaktadır.” diyor Paddy McGuinness, Colloide Engineering Systems Genel Müdürü
– Paddy McGuinness, Colloide Engineering Systems Genel Müdürü
Isı pompası, metro tünellerinden gelen sıcak havadan enerji elde etmektedir. Hafif daha soğuk olan hava dış ortama verilmekte ve enerji ısı pompası yardımıyla suyu ısıtmak için kullanılmaktadır ve bu su da 1,5 km uzunluğunda bölgesel ısıtma borularından oluşan bir şebeke üzerinden nihayetinde evleri ısıtmak için kullanılacağı çevre binalara pompalanmaktadır.
GEA tarafından bu sistem için geliştirilen ve üretilen ısı pompası, bir kombine evaporatör/separatör, 3 kompresör ve ısı devresi içerisinde yer alan dört ısı eşanjöründen oluşmaktadır. Isı eşanjörleri, ısıtma suyunun 55˚C’de geri dönüşünü 80˚C’ye kadar çıkışını esas alan kriterler doğrultusunda ısı devresini optimize etmektedir.

Londra'nın yer altı sisteminden gelen atık ısının yeniden kullanımı için Bunhil 2 Enerji Merkezinde kurulu GEA Isı pompası.
GEA Refrigeration Technologies’de Isı Pompaları Ürün Müdürü Kenneth Hoffmann’a göre, proje esnasında sistemin tasarımında birçok zorluk mevcuttu. Bunlar arasında, havalandırma havasına karışan toz ve pisliğin ısı eşanjörünün bobinini tıkamamasını sağlamak için kapsamlı testler yer almaktadır. Kenneth Hoffmann şöyle diyor: "Bunhill'in bölgesel ısıtma şebekesi, ısı pompasından gelen sıcak suyun 80˚C’de olmasını gerektiriyordu. Değeri 3,5’in üzerinde bir Performans Katsayısı (COP) veya ısı pompası etkinliği elde etmek için “Pistonlar” olarak da bilinen iki aşamalı pistonlu kompresörler kullandık. Proje bir meskenin yakınında yer aldığı için, kurulumda ayrıca tesis odasından çıkan havalandırma havasını filtrelemek için bir yıkayıcı teknolojisi de bulunuyordu. Amaç, pek mümkün olmasa da az miktarda doğal soğutucu amonyağın tesis odasına sızması gibi bir durumda, amonyağın havaya atılmasından önce yıkayıcı tarafından absorbe edilerek yerel sakinlerin havadaki amonyağa maruz kalmasını önlemektir.”
Paddy McGuinness, bu çözümün neden tercih edildiğini şöyle açıklıyor: “Colloide, sayısız yenilenebilir enerji projesinde yer aldı. Colloide, bu projede, amonyaklı soğutma ve ısı pompası teknolojisi konularındaki bilgi ve tecrübesi sebebiyle GEA ile iş ortaklığı kurdu. GEA’nın deneyimine dayanarak, son 10 yıl boyunca kurulan endüstriyel soğutma tesislerinin yüzde 95’inde amonyak kullanılmaktadır. Son kullanıcıların üzerinde oluşan enerji faturalarını azaltma baskıları ile birlikte, bu durum, amonyaklı ısı pompalarına olan talepte büyük bir artışa neden oldu.”
“Isı pompaları, özellikle büyük şehirlerde, gazla çalışan kazanlara kıyasla çok daha enerji verimlidir ve çalışma sırasında azot oksit (NOx) salmazlar. Bu sayede, yerel havayı kirleten emisyonların ve ısıtma maliyetlerinin düşürülmesine katkıda bulunabilirler. Kenneth Hoffmann, “Üstelik amonyak, küresel ısınma potansiyeli sıfır olan bşr doğal soğutucu akışkandır,” diyor.
İlham veren sonuç
Bunhill 2 Enerji Merkezi, Islington Konseyi tarafından 2012 yılında yapılan bir açılış töreni ile, mevcut Bunhill Isı ve Güç bölgesel ısıtma şebekesine 550 ev ve bir ilkokul daha eklemiştir. Şebeke, iki yerel eğlence merkezi ve 800’den fazla ev için yılın her günü hali hazırda ısı sağlamaktadır, fakat yeni enerji merkezi sisteme 2.200 evi besleyebilme potansiyeli sağlamaktadır. Şebekeye bağlı sakinlerin ısınma masrafları, diğer mevcut toplu ısıtma sistemlerine kıyasla yüzde 10 azalacaktır, bu da her bir evi ayrı ayrı ısıtan bağımsız sistemlerin masrafının yarısı anlamına gelmektedir.
Yakınlardaki Moreland İlkokulu, hali hazırda Ironmonger Row Bath ve Finsbury Eğlence Merkezindeki yüzme havuzunu ve tesisleri besleyen şebekeye bağlanan ilk okul oldu. Colloide ayrıca, civar bölgedeki gençlere yatırım yapma inisiyatiflerini de hayata geçirdi ve yerel okulları, kolejleri ve üniversiteleri de sisteme bağladı. Islington Borough’daki yerel çocukların güvenliğini artırmanın yanı sıra istihdam becerilerini geliştirmek için iş deneyimi fırsatları ve işyeri ziyaretleri imkanı sağlamayı amaçladılar.
Isıtma sistemi, aksi takdirde metro havalandırma sisteminden dışarı atılacak olan ısıyı yeniden kullanır. Atık ısının işlemden geçirilerek sisteme bağlı olan evlere ve kamu tesislerine verilmesi, CO2 emisyonunun yılda yaklaşık 500 ton azaltılmasına yardımcı olacaktır.
Projede yer alan herkesin işbirliği sayesinde, bu bölgesel ısıtma planı çığır açan bir proje oldu. Kullanılan ana teknoloji amonyaklı ısı pompasıdır ve sonuç olarak bu proje, yerel toplum için daha ucuz, daha çevre dostu enerji sağlamaktadır.”– Shaun Hannon, Colloide Kontrat Müdürü
– Shaun Hannon, Colloide Kontrat Müdürü
Geleceğin daha gelişmiş bölgesel ısıtma potansiyeli
Isı pompaları ile ısının geri kazanılması prensibi, Londra’nın yanı sıra dünyanın dört bir yanındaki metro ağlarında da uygulanabilir. Örneğin Londra’yı ele alalım: Burada, 150’den fazla havalandırma şaftı üzerinde yapılan araştırma, hangisinin atık ısıyı geri kazanma potansiyeline sahip olduğunu ortaya çıkaracaktır. GEA ısı pompası teknolojisi, atık ısının geri kazanımı konusunda büyük bir potansiyel sunmaktadır ve buna bağlı enerji tüketimini ve CO₂ emisyonlarını azaltmaya yardımcı olur.
Proje verileri:
Başlama: 2017
Tamamlanma: 2019
Brüt Dahili Taban Alanı: 617m²
Kontrat: JCT Tasarım ve İnşa Kontratı
Mimar: Cullinan Studio (tasarım)
McGurk Chartered Architects (teslim)
Müşteri ve proje müdürü: Islington Borough Konseyi
Anahtar Teslim Ortağı: TfL
Yapı Mühendisi: Ramboll (tasarım), McMahon Associates (teslim)
M&E Danışmanı: Ramboll
QS: Gleeds
Peyzaj Danışmanları: J&L Gibbons
CDM Koordinatörü: AECOM
Onaylı inşa denetmeni: Islington İnşaat Kontrolörlüğü
Tasarım ve İnşaat Müteahhidi: Colloide Engineering
Sanatçı: Toby Paterson
Isı Pompası Sistemi: GEA (tasarım, üretim ve kurulum)
Test ve Devreye Alma: Tema Planı
Proje danışmanları: Inner Circle Consulting
Işık Hakkı: Right of Light Consulting
CAD Yazılımı: MicroStation, Revit
İletişim

GEA tedarik kapsamı
- GEA çözümü: özelleştirilmiş ısı pompası sistemi
- Isıtma kapasitesi: 1000 kW
- Isı kaynağı: Londra metrosu havalandırma havası (18 ila 30˚C / 64.4 ila 86°F)
- Isı emici: Bölgesel ısıtma suyu (55 ila 80˚C / 131 ila 176°F)
- COP: 3.5 (yıllık ortalama) (1 kWs elektrik = 3.5kWs ısıtma)
- Kompresör tipi: GEA Grasso pistonlu kompresör
- Doğal soğutucu: Amonyak
