Transformatör üretiminde yaşam döngüsü analizi (LCA): sürdürülebilirlik perspektifiyle çevresel etkilerin değerlendirilmesi

Abstract

Transformatörler, enerji iletim ve dağıtım sistemlerinin kritik bileşenleri olup, üretimleri ve uzun süreli kullanımları boyunca önemli çevresel etkilere neden olmaktadır. Bu nedenle, transformatörlerin çevresel performansının yaşam döngüsü boyunca kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesi, sürdürülebilir elektrik altyapısı planlaması açısından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmanın amacı, transformatör üretim süreçlerinin sürdürülebilirlik perspektifiyle yaşam döngüsü boyunca çevresel etkilerini kapsamlı ve nicel olarak değerlendirmektir. Bu amaçla, yaşam döngüsü değerlendirmesi (YDD) yöntemi, Avrupa Birliği Çevresel Ayak İzi (EF) 3.1 ve ReCiPe 2016 etki değerlendirme metodolojileri kullanılarak uygulanmıştır. Fonksiyonel birim olarak, bir adet 1000 kVA yağlı tip dağıtım transformatörünün ham madde tedariğinden üretimine, yaklaşık 30 yıllık kullanım ömrü boyunca işletimine ve ömrü sonu bertarafına kadarki hizmeti tanımlanmıştır. Bu doğrultuda, beşikten mezara yaklaşımı benimsenmiş ve sistem sınırları hammadde temini, üretim, kullanım ve bertaraf aşamalarını kapsamaktadır. YDD modellemesi için gerekli birincil veriler transformatör üreticisinden sağlanmış; arka plan verileri Ecoinvent veri tabanından alınarak analizler SimaPro yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Değerlendirme sonuçları, incelenen tüm çevresel etki kategorilerinde en büyük payın transformatörün kullanım aşamasındaki enerji kayıplarından kaynaklandığını göstermiştir. Özellikle iklim değişikliği (karbon ayak izi) kategorisinde kullanım aşaması, üretim ve diğer yaşam döngüsü aşamalarına kıyasla baskın bulunmuştur. Nitekim, 30 yıllık yaşam döngüsü boyunca transformatörün yol açtığı yaklaşık 498 ton CO₂-eşdeğeri sera gazı emisyonunun %98'inin kullanım aşamasından kaynaklandığı belirlenmiştir. Çalışmada, temel durum analizi sonrasında iki farklı senaryo değerlendirilmiştir. Senaryo 1, transformatörün 30 yıllık kullanım ömrü boyunca Türkiye'nin mevcut şebeke elektrik karışımı yerine %100 yenilenebilir (fotovoltaik) kaynaklardan elektrik kullanılması durumunu temsil etmektedir. Bu iyileştirme senaryosu, özellikle işletme aşamasından kaynaklanan emisyonları azaltma potansiyelini ortaya koymak amacıyla kurgulanmıştır. Senaryo 1'in sonuçlarına göre, işletme sırasında tamamen temiz elektrik kullanımı, transformatörün yaşam döngüsü boyunca neden olduğu sera gazı emisyonlarında yaklaşık %80–82 oranında bir azaltım sağlamaktadır. Senaryo 2 ise sistem sınırlarının değiştirilerek kullanım aşamasının kapsam dışı bırakıldığı bir durumu temsil etmektedir. Bu "beşikten kapıya" olarak adlandırılan senaryoda, transformatörün sadece üretim safhaları (hammadde çıkarımı ve işlenmesi, fabrika içi imalat ve montaj, ve ürünün fabrika çıkışına kadarki süreçler) değerlendirilmiştir. Kullanım aşaması hariç tutulduğunda, 1000 kVA'lık dağıtım transformatörünün yaşam döngüsü sera gazı emisyonları ~10.000 kg (10 ton) CO₂-eşdeğeri mertebesine düşmektedir. Senaryo 2 analizi, transformatörün toplam çevresel etkilerinde kullanım aşamasının oynadığı baskın rolü izole ederek gözler önüne sermektedir. Bu senaryo aynı zamanda sonuçların, sistem sınırına son derece duyarlı olduğunu da vurgulamaktadır: Elde edilen bulgular ışığında, transformatörlerin yaşam döngüsü çevresel etkilerinin azaltılması için birincil önceliğin enerji kullanım verimliliğinin artırılmasına ve temiz enerji kaynaklarının kullanımına verilmesi gerektiği anlaşılmaktadır. Sıcak nokta analizi açıkça göstermiştir ki transformatörde meydana gelen enerji kayıplarını azaltmaya yönelik iyileştirmeler karbon ayak izini azaltmada en etkili stratejidir. Yenilenebilir enerji senaryosunda elde edilen %81'lük emisyon azaltım potansiyeli, enerji kaynağının transformatör yaşam döngüsü karbon ayak izini düşürmedeki belirleyici rolünü ortaya koymaktadır. Bu doğrultuda, çalışma Türkiye'de transformatör sektörü için ilk kapsamlı YDD uygulamasını sunmakta, literatüre orijinal veriler kazandırmakta ve endüstride temiz enerji kullanımı ve enerji verimliliği odaklı iyileştirme stratejileri için bilimsel bir temel teşkil etmektedir.