Konya Bölgesi İçin Alternatif Biyokütle Esaslı Enerji Sistemlerinin Tekno-ekonomik Değerlendirilmesi

Abstract

Yakın gelecekte dünya ve ülkemizin enerji üretiminde büyük pay sahibi olan fosil kaynakların tükenecek olması, gelişme için gerekli olan istikrar ve süreklilik, yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmeyi zorunlu kılmaktadır. Buna paralel olarak artan nüfus ve beraberinde getirdiği tüketim toplumunun alışkanlıklarıyla atık bertarafı çevre açısından önemli sorun teşkil etmektedir. Bu iki hususun birbirlerini tamamlayacak şekilde değerlendirilebilmesi, tarım ülkesi olan ülkemizin enerji ihtiyacında dışa bağımlılığını azaltabilecek yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde biyokütleyi en önemli sıraya koymaktadır. Tez çalışması içerisinde genel hatlarıyla yenilenebilir enerji kaynaklarından bahsedilmiş olup, ülkemizde elektrik enerjisinin tarihçesi ve gelişimi, talep gelişimi, iletim ve dağıtım kurumlarının yıllar boyunca şekillenişi ve yenilenebilir enerji kaynaklarını destek mekanizmalarından bahsedilmiştir. Katı atık hiyerarşisinde en son durumda nihai bertaraf yöntemi olarak depolama sistemleri uygulanmaktadır. Son çözüm olan depolama sistemlerinin uygulamaları ülkemizde ve dünyada oldukça yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Depolama sistemlerinde depolanan atıklar ciddi miktarlara ulaşmıştır. Bu atıkların için farklı teknolojik dönüşüm sistemleriyle enerji geri kazanımı yapılabilmektedir. Biyokütle olarak tanımlanan bu atıklardan enerji elde yöntemi Yenilenebilir Enerji Destek Mekanizmasının teşvik kapsamında olup, 10 yıllık süre boyunca alım garantisi altında değerlendirilmektedir. Biyokütle tesisleri için biçilen değer 0,133 USD/kWh olarak karşımıza çıkmaktadır ve bu değer dönüşüm teknolojisine ait yerel ekipmanlar ile kurulumu gerçekleştirildiği takdirde daha yüksek mertebelere çıkmaktadır. Hammadde kaynakları arasında tarımsal atıklar, orman atıkları, ekinler, hayvansal atıklar vb. olan atık türleri, doğrudan yakma, gazlaştırma, piroliz, ayırma, fermentasyon, anaeorobik çürütme gibi farklı metotlar vasıtasıyla yeni ürünlere dönüştürülebilmektedirler. Elektrik enerjisi elde etmek için uygulanan termal ve biyolojik yöntemler, tesisin kurulması öngörülen bölge özelinde belirlenmiş olan atıklar için ayrı ayrı teknik ve ekononomik analizi yapılarak irdelenmiştir. Çevrim teknolojilerinin getirdiği yan ürünlerden oluşabilecek ekstra gelirler yasal düzenlemelerin halen net zemine oturtulmamış olmasından ötürü ekonomik analiz içerisinde değerlendirilmemiştir. Alternatif biyokütle esaslı enerji sistemleri incelemesinde tesis kurulumu için gerekli olan yasal ölçütler, kurulması planlanan dönüşüm teknolojisinin özelinde atık bertaraf yönetmelikleri, çevresel etki değerlendirmeleri ve tesislerin ticari varlıkları sürdürebilmeleri için gerekli olan elektrik üretim lisansının analizi yapılmıştır. Mühendislik analizinde ise analitik hiyerarşik proses yöntemi esasları dikkate alınarak, biyokütle tesisi kurulumu için yapılmış olan anketteki sonuçlar ışığında, ekonomik ölçütler ve çevresel ölçütlerin ağırlıkları oranları dikkate alınarak, senaryolar halinde ayrı olarak incelenen teknolojik yöntemlere ait ürünlerin ekipmanlara ait genel bilgiler verilmiştir. Ekonomik olarak incelenen tüm senaryolarda, farklı şekilde ele alınan dönüşüm sitemlerinin ekonomik süreklilikleri, kurulum ve operasyon maliyetlerine karşılık yatırımdan elde edilecek kazançlar gözetilerek, zamana bağımlı ve zamandan bağımsız metotlarla gösterilmiştir.

In the near future, the fossil resources which have a big part of power generation of the world and our country will be consumed oblige to turn to renewable energy sources due to permanence and sustainability required for development. Parallel to this, increasing of the population that brings along the habits of consumption society makes crucial problem to waste disposal for environment. Biomass is the most important renewable source that is mutually complementary of reducing energy foreign-dependency of the agricultural country. In this thesis, it is mentioned about general renewable energy sources, the history and development of electricity in our country, demand development, corporation of transmission, distribution and incentives of the renewable energy sources. Early in this study, renewable energy sources have been explained and the development of installed capacity in Turkey has shown for ages. Energy market structure and basic knowledge of energy sector in Turkey have been informed. Also the pricing of electricity bill and calculation have been explained. Guarantee of purchasement has been defined within feed-in tariff mechanism. In the main subject of this study is based on waste hierarchy. In terms of solid waste hierarchy, the least favoured method is disposal of solid wastes. Day after day storage areas are being fulled. Due to growth of the amount of solid wastes, new storage areas are needed. In the solid waste hierarchy, the most favoured method is preventing the appearing solid wastes. There are other ways to make disposal of solid wastes such as; reusing, recycling and composting and energy recovery. Nowadays this is supported by regulations and incentives in Turkey and the strategy of solid waste management is planning by related departments in municipalities of the cities and ministry of energy, ministry of environment. Storage systems are applied as ultimate waste disposal method in solid waste hierarchy. Storage systems are widely used method in the world and in our country. The wastes stored in storage systems have reached large quantities. Energy can be recovered for wastes by different technological power generation systems. Power generation of these wastes are considered under purchase warrant for a period of ten years by renewable energy support mechanism. The defined price for the biomass power plants is 0.133 USD/kWh that can be increased by using local equipment and applications. Local equipment incentives are crucial to vitalize the employment and production related to the new technologies. This is supported to reduce exporting technology and foreing dependence. Local incentives also help to create own knowhow and technology for the new future. The price of the purchasement guarantee for the local equipment are applied in the first five years period and depends on the all equipment and technologies which are being used the whole bioenergy recovery power plants. Agricultural wastes, forest residues, energy crops, animal wastes can be converted to power with alternative systems based on biomass conversion technologies by using combustion, gasification, pyrolysis, separation, fermentation, anaerobic digestion. The thermal and biological methods used for power generation were considered separately based on wastes for chosen region. Extra income of subsidiary products that could be obtained during conversion technologies have been neglected for economic analysis due to legislative regulations. Waste heat can be recovered and can be used for district heating, process heating or power generation as the system of combined cycle or organic Rankine cycle. This can be also extra income for the power plants. For more feasible solutions, waste heat should have been converted to steam or hot water for the closest facilities not to have much heat loss. This is one of the most important topics that is being considered as energy efficient nowadays as well by official authorities.