Köşe Yazısı – Gökhan Türker

Türkiye’nin Enerji Üretim Profili: Neredeyiz ve Nereye Gidiyoruz?

Türkiye enerji üretim profili yüksek oranda fosil yakıtlara; doğalgaz ve kömüre, dayandığı için en iyi şekilde gelişmekte olan bir ülke olarak kabul edilebilir . Kömür ve doğalgaz, enerji üretiminde sırasıyla %30 ve %42’lik oranlara sahip olmaktadır. Doğalgaz, başlıca Rusya, Katar ve İran gibi ülkelerden ithal edilmektedir. Türk elektrik piyasası fosil yakıtlar üzerinden ilerlese de Türkiye’de sadece düşük kalorili linyit çıkarılabilmektedir. Yüksek miktarlarda çıkarılsa bile linyit kömürü 3.000-3.500 kcal gibi düşük kalorilerde olmaktadır. Bu kömürün yakıt olarak kullanılması durumu yüksek sülfür ve kül kaynaklı çevre problemlerine yol açmaktadır. Türkiye enerji üretiminin %21’i hidroelektrik santrallerinden kaynaklandığı için diğer kalan yenilenebilir enerjiler sadece %7-9 gibi bir oranı kapsamaktadır. Hükümet 2030 yılı sonunda toplam enerji üretiminin %40’nı yenilenebilir enerji kaynaklarından üretmeyi planlamaktadır.

Artan endüstri ve nüfus hem enerji hem de yiyecek talebi yaratmaktadır. İkisi farklı ve bağımsız konular gibi gözükse de, biyokütleden enerji üretimi konusunda yolları kesişmektedir. Yiyecek ihtiyacı endüstriyel tarım ve hayvancılığın gelişmesine ve bu sebeple de bazı bölgelerde ciddi bir atık oluşumuna neden olmaktadır. Bu atıkların çevresel problem yaratılmadan bertarafı, tarım alanlarının ve halk sağlığının korunması ile birlikte ciddi bir meseledir. Bu durumda biyokütleden enerji üretimi, sürdürülebilir enerji üretimi ve sürdürülebilir çevre için mükemmel bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır.

Sürdürülebilir Bir Enerji Kaynağı Olarak Biyokütle

Yaşayan ya da yakın zamanda ölmüş olan tüm biyolojik materyal biyokütle olarak tanımlanır. Endüstriyel yaşamımızda biyokütle birçok farklı şekilde karşımıza çıkar. En çok bilinen ve bulunan biyokütle dışkı ya da mezbaha atığı gibi hayvansal kaynaklı olanlar, tarım artıkları ve evsel çöplerdir. Bunlar dışında, ormancılık atıkları, atıksu arıtma çamurları ve yemek, kâğıt vb. gibi endüstriyel kaynaklı atıklar da enerji eldesi için kullanılmaktadır.

Biyokütleden enerji üretimi için kullanılacak teknoloji doğrudan atığın fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlıdır. Yüksek organik oran, havasız çürütme gibi biyolojik süreçler için gereklidir. Ayrıca nem miktarı da bir diğer önemli özelliktir. Yüksek nem biyogaz üretimi için avantajlı iken termokimyasal süreçler olan gazifikasyon ve akışkan kazanlı yakma ise yüksek katı oranına (>%60) ihtiyaç duyar.

Gazifikasyon, organik atıkların az oksijenli ortamda yüksek sıcaklıklara çıkarılarak kalorifik değeri yüksek olan sentez gazının oluşması sürecidir. Oluşan bu sentez gazının ana bileşenleri hidrojen, karbonmonoksit, metan ve karbondioksittir. Sentez gazı, toplanarak temizlenir ve sentez gazı motorlarında yakılmak üzere şartlandırılır. Üretilen sentez gazından elektrik üretilirken süreç sonunda kalan organik atıklara ise Biyokömür (Biochar) adı verilir. Biyokömür içerdiği yüksek alkali içeriği nedeniyle mükemmel kalitede bir toprak düzenleyicidir. Özellikle tarım topraklarının asitleşme sorunu olduğu düşünüldüğünde biyokömür son derece yararlı ve gerekli bir üründür. Piroliz ise gazifikasyona çok benzemekle beraber daha düşük sıcaklıklarda (5000 C) gerçekleşir. Düşük sıcaklık sebebiyle gaz oluşumu daha az, yan ürün oluşumu daha yüksektir. Piroliz sürecinde biyokömür ve sentez gazı yanında biyoyakıt ve diğer bazı öncü maddeler elde edilir.

Akışkan yataklı yanma özellikle odunsu materyallerden enerji üretimi için yaygın olarak kullanılan bir teknolojidir. Yüksek katı oranına sahip atıklar yüksek oksijenli ortamda yanarak ısı üretir; bu ısı da buhar türbinleri vasıtasıyla elektrik üretmek için kullanılır. Yakma teknolojisi yıllar içinde gelişerek akışkan yataklı yakmaya evrilmiştir. Bu teknolojide, kireçtaşı ve kum gibi etkisiz materyaller kazan içinde yüksek sıcaklıklara erişmek ve bu sıcaklığı korumak için kullanılır. Bu materyaller genellikle yatak olarak anılır ve sıcak hava ile kazan içinde uçuştukları için akışkan yatak adını alırlar. Akışkan yataklı kazanlar ısı transferini maksimize ederek yakıtın yüksek performansla yanmasına imkân verir. Uçan ve ağır kül ise toplanarak farklı endüstriler için hammadde olarak satılabilir.

Biyokütle enerji tesisleri doğaları gereği çevrenin korunması için önemli bir rol oynarlar. Çevresel kirlenmenin ana kaynakları evsel atık, hayvancılık kaynaklı dışkı ve tarım ve endüstri kaynaklı organik atıklar olduğun için, biyokütle enerji santralleri atıkların bertaraf edilmesi için çok kritik rol oynamaktadırlar. Enerji üretimi ve atık bertarafı yanında üretilen gübre ve toprak düzenleyiciler ise sürdürülebilir çevrenin ve doğal su kaynaklarının korunması için büyük önem taşımaktadır.

Atıkların İçine Saklı Elmas: Biyogaz

Biyokütleden enerji üretimi süreçleri içinde havasız çürütme çok yönlülüğü ile öne çıkmaktadır. Biyogaz üretimi yüzyıllardır kullanılan bir yöntemdir ve biyogaz birçok şekilde enerjiye dönüştürülebilir. Basitçe yakılarak doğrudan termHavasıal enerjiye dönüştürülebileceği gibi kojenerasyon motorlarında elektrik ve ısı üretimi içinde kullanılabilir. Biyogaz depolanarak saklanabilir ya da biyometana yükseltilerek doğalgaz hattına pompalanabilir. Ayrıca yan ürün olarak organik gübre üretilir.

Biyogaz üretimi son derece karmaşık olmakla beraber aslında çok basittir.  Biyogaz, organik maddenin oksijensiz ortamda oluşan gaz ürünüdür. Bu süreç halihazırda bataklık, deniz dibi ya da gübre çukurları gibi doğal ortamlarda kendiliğinden oluşmaktadır. Biyogazın ana bileşeni metan ve karbondioksit olmakla beraber farklı safsızlıklarda içerir. Tipik bir biyogazın %55-70’i metan iken , %30-45’i karbondioksit ve geri kalanı da hidrojen, hidrojen sülfit, karbon monoksit ve azot gazı gibi safsızlıklardır. Organik maddenin çürütülmesi hidroliz, asidojenez, asetojenez ve metanojenez isimli farklı aşamalarla gerçekleşir.

İlk aşama olan hidroliz, büyük yapılı organik maddelerin (karbonhidratlar, albümin, yağ asitleri vb.) suda çözünen basit organik yapılara (aminoasit, şeker, yağ asitleri vb.) dönüşmesi sürecidir. Hidrolitik bateriler materyallerin yapısını bozan enzimler üretir.  Kompleks yapılı bileşenler hidroliz edildikten sonra farklı bakteri türleri bu basit bileşenleri farklı basit asitlere, hidrojen ve karbondioksite dönüştürür. Bu aşamaya asidojenez adı verilir. Burada üretilen bileşikler tamamen mikrobiyal türlere ve çevresel koşullara bağlıdır. Üçüncü aşama olan asetojenezde ise bir önceki aşamada oluşan basit asitler asetik asit gibi daha az karbonlu asitlere, karbondioksit ve hidrojene dönüştürülür. Son aşama olan metanojenezde ise bu asetik asitler, hidrojen ve karbondioksit metanojen arkeleri tarafından metana dönüştürülür.

Türkiye’nin Biyokütle Enerji Üretim Trendi

Türkiye’nin biyokütle enerji potansiyeli yüksek olsa da halihazırda halen çok sayıda proje bulunmamaktadır. 2018 yılı sonunda EPDK’ndan üretim lisansı almış 122 biyokütle yakıtlı (Biyogaz, termik, çöpgazı ve atıksu) enerji santrali bulunmakta; bunların toplam kurulu ve işletmedeki güçleri ise sırasıyla 714 MWe ve 517 MWe olmaktadır.

Türkiye’de çöp gazı projeleri biyokütle enerjisinin çoğunluğunu oluşturmaktadır. Kurulu gücün %40’ı ve işletmedeki kurulu gücün %45’i çöpgazı tesislerine aittir. Termal biyokütle teknolojileri olan yakma ve gazifikasyon tesisleri kurulu ve işletmedeki gücün sırasıyla diğer büyük yüzdeleri olan %39 ve %33’ü oluşturmaktadır. Hayvansal dışkı ve tarım atıkları gibi katı atıklardan biyogaz yoluyla enerji üretimi son beş yılda artış göstermiştir. Kurulu ve işletmedeki güç 2018 yılı sonunda %20 oranında olmakta ve artmaktadır. Atıksu arıtımı yapan atıksu artıma tesisi kaynaklı biyogaz santralleri ise kurulu ve işletmedeki güçte sırasıyla %2 ve %3 gibi bir oranda bulunmaktadır.

Geçmiş yıllardan beri Türkiye için biyokütle enerji üretim trendi çöp sahalarıdır. Çöpten gaz eldesi son derece basittir ve proje geliştirme aşamaları, yer seçimi, atık tedariği vb., yerel belediyeler tarafından yapılmaktadır. Türkiye’nin birçok şehrinde atıklar düzenli depolama alanlarına gönderilmektedir. Lakin bu şehirlerin dışında halen birçok şehirde atıklar vahşi olarak depolanmaktadır. Bu sebeple çöp gazı projelerinin önümüzdeki on yıl boyunca trendde kalacağı öngörülmektedir. Biyogaz santrallerinin Türkiye’deki yaygın besisi hayvan dışkısıdır. Endüstriyel hayvancılık ciddi bir atık problemi yaratmaktadır. Şu ana kadar uygulanan yöntem olan dışkıların tarlaya gübre olarak yayılmasının çevresel zararları ortaya çıkmaya başlayınca sadece gübre formunu almış inaktif ürünlerin toprağa uygulanması yönünde yönetmelikler yayınlanmıştır. Bu tipteki yönetmeliklerin ve uygulamaların artması biyogaz tesislerinin sayısını artırmıştır. Son yıllarda lisans alımı sürecinde biyogaz tesislerinin sayısı ciddi bir biçimde artmıştır.

Kapanış

Türkiye hayvancılık ve tarım bakımından yüksek potansiyele sahip, gelişmekte olan bir ülkedir. Bu durumda biyokütlenin çeşitliliği ve varlığı konusunda Türkiye’yi çok iyi bir pazar haline getirmektedir. Türkiye’nin biyokütle potansiyeli yüksek olmakla beraber kullanım oranı ise halen çok azdır.

  Çöp gazı enerji santralleri halihazırda kurulu gücün neredeyse yarısını oluşturmaktadır.  Piyasanın çöp gazı tesislerinin egemenliğinde olması biyogaz ve termik biyokütle enerji santralleri açısından ciddi bir yatırım potansiyeli yaratmaktadır. Biyogaz üretimi kendini kanıtlamış bir teknolojidir ve çok yönlülüğü sayesinde değişen koşullara ayak uydurabilmektedir.

Hükümetin sürdürülebilir çevre ve tarım politikaları başta hayvancılar olmak üzere atık üreticileri için bir baskı oluşturmaktadır. Biyokütle enerji santralleri atık bertarafı için en uygun çözüm olarak görünmektedir. Hükümet MWh üretim başına 133$ gibi yüksek alım bedeli vererek bu yatırımları cazip hale getirmiştir. Ayrıca biyokütle enerji santralleri yan ürünler üreterek ek gelir elde edebilmektedir. Atık bertarafı yaptıkları için biyokütle projeleri diğer yenilenebilir enerji projelerine kıyasla ciddi miktarlarda karbon emisyonu azaltımı geliri elde etmektedir.

Bunlarla birlikte, sadece biyokütle projeleri için verilen desteklerde bulunmaktadır. Bütün bu avantajlar üst üste eklendiğinde biyokütle enerji yatırımları diğer yenilenebilir enerji yatırımları içinde en avantajlı yatırım olarak öne çıkmaktadır.

Kaynaklar

  • Resmi Gazete – (resmigazete.gov.tr)
  • EPDK Web sitesi – (http://www.epdk.org.tr)
  • Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı – Yenilenebilir Enerji Dairesi (http://www.eie.gov.tr/yenilenebilir.aspx)
  • TUİK – Türkiye İstatistik Kurumu (tuik.gov.tr)
  • Biogas Handbook. Published by University of Southern Denmark Esbjerg.
  • Biogas from Waste and Renewable Resources. WILEY-VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Germany. 2008
  • Biomass and Alternate Fuel Systems. WILEY-VCH and AlChE. 2009
  • Solid Waste Engineering. CENGAGE Learning.2010
  • Renewable Energy Resources. Taylor &Francis Group.2006

Dr. Gökhan Türker

Çevre ve Yenilenebilir Enerjiler Uzmanı

turkergokhan@gmail.com