Sürdürülebilir çevre yönetimi çerçevesinde karbon ayak izi değişiminin analizine yönelik bir model önerisi: istanbul ili örneği

Abstract

Çevre sorunlarının insanlığa olan etkilerinin yalnızca tek bir ülkeyi etkilemediği anlaşıldığından beri, bu sorunlarla mücadele uluslararası boyutta da devam etmektedir. Küresel ısınma ve beraberinde iklim değişikliği dünyanın gündemini meşgul eden önemli çevre sorunlarının başını çekmektedir. Paris Anlaşması'nda da belirtildiği üzere, küresel ısınmanın önüne geçmek için, "küresel ortalama sıcaklık artışını sanayi öncesi seviyelerin 2°C altında tutmak" ve "sıcaklık artışını sanayi öncesi seviyelerin 1.5°C üzerinde sınırlamak" ve 2030 yılına kadar sera gazı emisyonlarını %43 oranında azaltmak gerekmektedir. 21. yüzyılın başından bu yana, küresel sera gazı emisyonları, özellikle Çin ve diğer gelişmekte olan ülkelerdeki emisyon artışları nedeniyle artış eğilimi göstermiştir. Sonuç olarak, atmosferdeki sera gazı konsantrasyonları önemli ölçüde artarak dünya üzerindeki yaşamı olumsuz etkileyecek doğal sera etkisini güçlendirmiştir. Tüm dünyanın gündeminde önemli bir konu olarak yer alan iklim değişikliği; coğrafi konumu, sanayi ve dolayısıyla nüfusun denize kıyısı olan şehirlerde yoğunlaşmış olması ve gelişmekte olan bir ülke olması gibi nedenlerle Türkiye'yi de yakından ilgilendirmektedir. Türkiye Cumhuriyeti Hükümeti, yayınladığı 1.Ulusal Katkı Beyanı'nda (Nationally Determined Contribution, NDC), 2012 yılını referans olarak kabul ettiğini ve kabul ettiği referans senaryoya göre de, 2030 yılına kadar sera gazı emisyonlarını %41 azaltacağını ve 2053 yılına kadar net sıfır hedefine ulaşacağına dair taahhütte bulunmuştur. TÜİK tarafından 2025 yılında yayınlanan Sera Gazı Emisyon İstatistikleri'ne göre, 1990-2023 yılına göre, toplam sera gazı emisyonu, bir önceki yıla göre %1.4 oranında azalarak 2023 yılında 552.2 MtCO2 değerine ulaşmıştır ve sektörlere göre emisyon oranlarında ise en çok payı enerji sektörü kapsamaktadır. İnsanlığın sosyal ve ekonomik kalkınmasını, refahını ve sağlığını karşılamak için enerjiye ve ilgili hizmetlere olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Enerji verimliliği, yenilenebilir enerji kaynakları ve sürdürülebilir kentleşme, karbon emisyonlarının azaltılması için kritik öneme sahiptir. Enerji verimliliği ve sürdürülebilirlik gibi konular, Karbon Ayak İzini (KAİ) azaltmak için temel stratejiler olarak öne çıkmaktadır. Yerel düzeyde yapılan azaltım çalışmaları küresel düzeyde büyük bir etkiye sahiptir. Kent genelindeki emisyonları azaltmak ve net sıfır emisyonlu şehir hedefine ulaşmak için yapılması gerekenler belirlenmeli ve çeşitli politikalar geliştirilmelidir. Bu bağlamda, şehir ölçeğinde geliştirilecek politikalar şehirdeki KAİ'yi azaltmak için kritik bir öneme sahiptir. Karar vericilerin veya politika yapıcıların alacağı önlemler, etkin politikalar geliştirilmesi açısından oldukça önemlidir. Bu tez çalışması, Türkiye'nin en kalabalık dünyanın ise en büyük metropollerinden biri olan İstanbul ili için kent ölçeğinde geliştirilen dinamik bir KAİ ve "Karbonsuzlaştırma Planı" modelini ortaya koymaktadır. İstanbul'da KAİ'nin önemli bir kısmı binalardan ve ulaşımdan kaynaklanmaktadır. Model; öncelikle emisyon kaynaklarının belirlenmesi, sonrasında ise KAİ azaltım çalışmaları ve dengeleyici faaliyetler olmak üzere üç temel bileşenden oluşmaktadır. Değişen ihtiyaçlar olması halinde ise girdi eklemeye uygun yapısıyla da modelin kendisini güncellemesi mümkün olacaktır. KAİ'ye neden olan etmenler ve miktarları belirlendikten sonra ise azaltmak için ne gibi faaliyetlerde bulunulması gerektiği araştırılmalıdır. Kısa (2030 yılı), orta (2040 yılı) ve uzun vadede (2050 yılı) KAİ'nin azaltılması için çeşitli politikalar geliştirilmiş ve bu politikaların uygulanması halinde KAİ'deki değişime dikkat çekilmiştir. Model, bir karar vericinin veya politika yapıcının ne tür politikalar belirleyeceği ve bu politikaların nasıl sonuçlar vereceğini 10 yıl 20 yıl sonrasında görmektense önceden tahmin etmesine fırsat vermektedir. Girdi ve çıktılardan oluşan bu sistemin girdileri KAİ'ye neden olan faktörler, çıktıları ise modelleme sonuçlarına göre KAİ'deki değişimin izlenmesidir. Dolayısıyla seçilen faaliyetin değiştirilmesi, azaltılması ya da azaltma şansı yoksa yeni bir teknolojiye geçilmesi gerekip gerekmediği gibi sorulara cevap aranmaktadır. Bu sistemin amacı, KAİ azaltım stratejilerine göre seçilecek faaliyetlerin her birini ortaya çıkarmak için sisteme yeni girdiler eklemektir. Bu çalışma kapsamında tarım bileşeni dikkate alınmamıştır. Fakat her il özelinde geliştirilerek diğer illere de kolaylıkla uygulanabilir. Girdiler ile modeldeki çıktılar karşılaştırılarak, geleceğe yönelik senaryoların karbon ayak izi üzerindeki etkisi belirlenebilir ve politika yapıcılar kaynaklarını ona göre yönlendirebilir. Azaltım senaryolarına göre önce duyarlık analizi yapılarak, örneğin yenilenebilir enerji oranının %10 artırılması ile karbon ayak izindeki değişim izlenebilir. Böylelikle hangi senaryonun aslında azaltma faaliyetleri üzerindeki etkisi daha çoksa ona yönelinebilir. Kullanıcıya bağlı çeşitli parametrelerin eklenmesi ile sistem kendini güncelleyecek ve 2030 yılı, 2040 yılı ve 2050 yılı için sonuçlar verecektir. Çalışmanın esas amacı, bir arayüz aracılığıyla karar vericinin bir şeye karar verirken, bir şehri planlarken, mevcudu revize ederken nasıl yapması gerektiğine yardımcı olmaktır. İstanbul Büyükşehir Belediyesi (İBB) tarafından yayınlanan Sürdürülebilir Enerji ve İklim Eylem Planı (SECAP) kapsamında İstanbul ili özelinde çok senaryolu oluşturulan bu model, ilk kez yedi farklı azaltım senaryosu (örneğin çatılara güneş paneli koyulması, LED dönüşümü, elektrikli ulaşım, ağaçlandırma çalışmaları vb.) 2030 yılı, 2040 yılı ve 2050 yılı için ayrı ayrı modellenerek oluşturulan her bir azaltım senaryosunun karbon ayak izi ve kişi başı karbon ayak izi üzerindeki etkisi belirlenmiş ve hiçbir azaltma faaliyetinin olmadığı durum ile karşılaştırılarak çeşitli politikalar üretilmiştir. Ayrıca gelecekte vatandaşlara ve politika yapıcılara yardımcı olmak ve farkındalık yaratmak amacıyla çalışma kapsamında güneş enerjili bir bina bilgi sistemi de geliştirilmiştir. Geliştirilen "Güneş Enerjili Bina Bilgi Sistemi", her bir binanın güneş potansiyeli, üretilebileceği elektrik miktarı ve engelleyebileceği karbon miktarı tahmin edebilmekte ve kaç ağaç kurtarılacağı gibi bilgileri de içermektedir. Çalışma kapsamında öncelikle konutlar için, Ulusal Enerji Planı'nda belirtilen yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilecek elektrik enerjisi hedeflerine göre oluşturulan çeşitli senaryolar ile sadece binalardan üretilecek elektrik enerjisinin şehrin KAİ'sine kısa, orta ve uzun vadede etkisi modellenmiştir. Bina çatılarına güneş panelleri kurulması durumunda şehrin elektrik şebekesine olan bağımlılığını azaltarak elektrik üretiminin KAİ üzerindeki etkisi araştırılmıştır. İstanbul'daki yaklaşık 1.3 milyon binanın çatısının güneş potansiyeli, ESRI tarafından geliştirilen ArcGIS yazılımı ile hesaplanmış ve güneş potansiyelinden üretilecek elektrik enerjisi üretimi hesaplanmıştır. Bu çalışmada, İstanbul'daki çatıların güneş panelleri için uygunluğu Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) tabanlı bir yaklaşım kullanılarak araştırılmıştır. İstanbul'daki yaklaşık 1.3 milyon binanın çatılarının eğim, alan, bakı ve güneş radyasyonu gibi özellikleri hesaplanarak her binanın çatısına güneş panelleri yerleştirilmesi durumunda üretecekleri elektrik enerjisi ve önleyecekleri KAİ hesaplanmıştır. İstanbul'un güneş enerjisi potansiyeli 258.59 TWh olup, çatılarda monokristal silikon güneş panelleri kullanılması durumunda ise üretilecek olan elektrik enerjisi miktarı 29.72 TWh'dir. İstanbul'un toplam çatı üstü elektrik üretiminin, 2023 yılı için İstanbul'daki toplam elektrik tüketiminin %70'ini karşılama potansiyeline sahip olduğu belirlenmiştir. 2030 yılında İstanbul için kişi başına tahmini KAİ 4.29 tCO2e/kişi iken, binaların sadece %10'una güneş panelleri kurularak elektrik enerjisi elde edildiğinde bu değer 4.19 tCO2e/kişi'ye düşmektedir. 2040 yılı için kişi başı KAİ tahmini 4.83 tCO2e/kişi iken, binaların %20'sine güneş panelleri kurulduğunda bu değer 4.64 tCO2e/kişi'ye düşmektedir. 2050 yılında, kişi başına KAİ'nin 5.41 tCO2e/kişi iken binaların %30'una güneş panelleri kurulduğunda ise 5.15 tCO2e/kişi'ye düştüğü tespit edilmiştir. Hedeflenen azaltım stratejisi sadece binalar için uygulandığında, kişi başına düşen KAİ'de bir azalma görülmektedir. Ulaşımdan kaynaklı KAİ, İBB SECAP raporunda belirtildiği üzere, mevcut ulaşım araçlarının elektrikli minibüs, elektrikli otobüs ve elektrikli taksilerle değiştirilmesi ile elde edilecek modelleme sonuçlarına dayanmaktadır. Elde edilen sonuçlara göre, kent genelindeki otobüslerin 2030 yılına kadar %30'unun elektrikli otobüsler ile değiştirilmesi ile kişi başına düşen KAİ, 2030 yılı için 4.28 tCO2e/kişi, 2040 yılı için 4.83 tCO2e/kişi ve 2050 yılı için 5.39 tCO2e/kişi olarak hesaplanmıştır. Elektrikli minibüslerin ve elektrikli taksilerin KAİ üzerinde hiç bir azaltma etkisi olmadığı belirlenmiştir. Elektrikli araçların taleplerindeki artış, fosil kaynaklarının kullanımına katkıda bulunabilir bu yüzden temiz elektrik tedariği gibi hususlar da dikkate alınmalıdır. İstanbul'daki ulaşımdan kaynaklanan KAİ'nin önemli bir kısmının aslında toplu taşımadan kaynaklı değil bireysel karayolu ulaşımından kaynaklı olduğu tespit edilmiştir. Kent genelindeki sokak aydınlatma lambaları için yapılan modelleme çalışmalarında, klasik armatürlerin tasarruflu LED armatürlerle değiştirilmesi ile de 2050 yılında KAİ 5.41 tCO2e/kişi'den 5.40 tCO2e/kişi'ye düştüğü belirlenmiştir. Ağaç dikilmesi çalışmalarının da modellenmesi sonucu, KAİ'de düşüş gözlenmiştir. Baz senaryoya göre KAİ, 2030 yılında 4.28 tCO2e/kişi, 2040 yılında 4.78 tCO2e/kişi ve 2050 yılında 5.33 tCO2e/kişi ye düşmektedir. Tüm azaltma çalışmalarının beraber uygulanması halinde ise, KAİ değerleri 2030 yılında 4.29 iken 4.15 tCO2e/kişi, 2040 yılında 4.84 tCO2e/kişi iken 4.54 tCO2e/kişi ve 2050 yılında 5.41 tCO2e/kişi iken 4.99 tCO2e/kişi'ye düşmektedir. Bu çalışma ile, İstanbul'un karbon nötr hedeflerine ulaşmasına ve küresel ölçekte etkili sonuçlar üretmesine katkı sağlamak amaçlamaktadır. Yapılan modelleme sonuçlarına ve duyarlık analizine göre, azaltma faaliyetlerinden konutların çatılarından elektrik enerjisi elde edilmesi ve ağaçlandırma çalışmalarının KAİ üzerinde azaltıcı etkisi olduğu belirlenmiştir. Bu model önerisi İstanbul için yapılmış olsa da, girdi eklemeye uygun esnek yapısı ile ileride yapılacak çalışmalarda tüm Türkiye'ye veya dünyanın diğer şehirlerine de uygulanabilir. Ayrıca, ilerleyen aşamalarda modelin mobil platformlara taşınması ve kentlerde karbon farkındalığını artıracak şekilde görsel sistemlere de entegre edilmesi hedeflenmektedir.