(Scientific Publications)
Popüler Bilim
(Popular Science)
(SUBCON. TURKEY Dergisinde Temmuz 2007 den itibaren 5 yazı halinde yayınlandı)
ENERJİ TÜKETMİ, ÜRETİMİ ve ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI I
Sayın okurlarım bu yazı ile size enerji konusunda 4 yazılık bir seri yazıya başlıyorum. İlk yazıda enerji ihtiyacı ve önemi üzerinde bilgilerinizi tazeledikten sonra, dünyada ve Türkiye’de enerji kaynaklarının durumu, ülkemizde mevcut durum ve geleceğe yönelik yapılabilecek hazırlıklar üzerinde durmayı düşünüyorum. Günümüzde küresel ısınma ve sera gazları özellikle karbon dioksit salınışının sınırlandırılması konusunda yapılabilecekler, enerji güvenliği konularında duracağım.
Enerji en basit ifadesi ile iş yapabilme erki olup, her alanda gereklidir. Her tür hareket için, canlılığın devamı için, maddelerin yer değiştirmesi için, yeni bir madde oluşumu için, mevcut maddenin başka bir şekle dönüşümü için hep enerji gereklidir. Bazen bu işlemler sırasında enerji de oluşur. Kinetik, potansiyel, kimyasal, elektrik, ısı, ışık ve ışın hep enerjinin değişik şekilleridir. Enerji bir şekilden diğer bir şekle çevrilerek veya doğrudan ilk halinde kullanılarak yaşamımızı mümkün kılar ve kolaylaştırır. Enerjisiz hiçbir hareket olmayacağı gibi enerji kullanmadan yaşam ve uygarlık da olamazdı. Enerjiyi bir şekilden başka bir şekle çevirerek yaşamı kolaylaştırır ve doğaya hükmetmeye, doğayı kontrolümüz altında tutmaya çalışırız, kontrolümüz dışında kaldığı zaman da etkisinden zarar görür, hatta hayatımızı kaybederiz. Depremler, yanardağ patlamaları, sel baskınları, kasırgalar, fırtınalar, bombalar, yangınlar gibi afetler hep kontrol edilemeyen enerjilerle oluşan olaylardır.
İlk insanlar güneşte ısınır, yedikleri doğal besinlerden hareketleri için gerekli enerjiyi sağlarlardı. Ateşi keşifleri ile ısınma yanında besinlerini pişirme, ardından da doğadan ve doğadaki madenlerden yararlanmayı, bu sayede daha kolay besin bulmayı, ama aynı zamanda birbirini daha kolay öldürmeyi öğrendiler. Zamanla kendi kas güçleri dışında hayvanların kas gücünden yararlanmayı, ardından akan suların, esen rüzgarın enerjisinden yararlanmayı, hatta ateşin enerjisinden ısınma ve aydınlatma dışında da suyu buharlaştırma sırasındaki genişleyen hacmi sayesinde büyük parçaları hareket ettirmeyi de öğrenmeleri ile sanayileşmeleri başladı. Buharın enerjisine hükmedenler makinelere de hükmederek sanayileşmeye başladılar, uygarlaştılar.
Uygarlıklar da enerji sayesinde gelişti. Enerjiyi kontrol altına alarak ondan en iyi yararlananlar önce sanayileşti ve zengin oldular. Zengin olanlar diğer toplumları da kontrol etmeye, onların enerji kaynaklarından da yararlanmaya yöneldiler. Çoğu savaşların ana sebeplerinden biri hep enerji kaynaklarına hakim olmak olmuştur. Yakın zaman öncesine kadar ülkelerin zenginliği ve gelişmişlik düzeylerinin en iyi göstergesi olarak ülkelerin enerji tüketimleri, refah düzeyleri için ise kişi başına enerji tüketimi gösterilirdi. Enerji tüketim rakamları ayrıntılı incelendiği zaman gelişmişlikle % 100 örtüşmemektedir. Zira enerjiyi hoyratça kullanma ile verimli kullanım sınırı ayırt edilemediği gibi, iklimlere göre ısınma amaçlı enerji tüketimleri de birebir gelişmişlik göstergesi olamaz. Yine de bu gösterge tüm göstergeler içerisinde en iyisi olmasa da halen doğruluk payı yüksek göstergelerden biridir.
Gerçi günümüzde zengin enerji kaynaklarına sahip ülkeler daha hızlı zenginleşseler de aynı hızla gelişememişler, kaynakları sınırlı da olsa enerjiden en iyi yararlanan ülkeler teknoloji üretimi ile daha hızlı gelişmişlerdir. Ancak yine de enerjinin kalkınma ve gelişmede itici gücü hep yüksek olmuştur.
Ülkemiz maalesef enerji kaynakları bakımından fakir olup, bugünkü enerji tüketimimizin % 70 oranını ithalat ile karşılıyoruz. ASAM Genel Koordinatörü ve Petrol Mühendisi Necdet Pamir’in Internetten ulaşılan bir yazısına göre birincil enerji kaynaklarının tüketimimizde payları: Petrol: %39, Kömür ve linyit %27, Doğal gaz % 21, HES ve diğer yenilenebilir (biyoatıklar, jeotermal): % 13 olup, bu tüketimin % 70’i ithalatla karşılanmaktadır.
2002 Yılında Enerji kaynaklarının dünya enerji tüketiminde yüzdeleri ise: Kömür ve linyit: %36,3, Petrol: %27,5, Doğal gaz: %27,2, Nükleer: % 7,8, Su ve diğer (rüzgar,jeotermal, biyo -atık, odun): % 3,3 (Kaynak Fischer Welt Almanah 2007).
Bu iki tablonun karşılaştırılmasına dayanarak ülkemizde dünya ortalamasına göre daha az kömür ve linyit, daha çok petrol kullanılmakta olup, dünya enerjisinin % /,8’ini karşılayan nükleer enerjiden hiç yararlanamıyoruz. Buna karşılık ülkemiz elektrik üretiminde HES dünya ortalamasının 4 katına yakın büyüklükte olup, önemli bir paya sahiptir.
Ülkemiz su kaynakları bakımından çok zengin olmasa da Anadolu platosunun yüksekliği nedeniyle HES potansiyelimiz çok yüksektir. Fırat, Kızılırmak, Yeşilırmak, Sakarya, Seyhan, Ceyhan, Manavgat nehirleri tamamen devrede, Göksu, Dicle kısmen devrede olmasına rağmen halen toplam HES potansiyelinin sadece %33’ünden yararlanılabilmektedir. Son iki nehir ve Çoruh üzerindeki HES’lerin devreye girmesi ile bu oran önemli ölçüde yükselecektir. Ancak akarsuların barajlarla bağlanarak HES hizmetine sokulması Fırtına Deresi tartışmasında olduğu gibi başta ulaşım, tarım toprağı kaybı yanında sosyal, kültürel, tarihi ve doğal dokunun da kaybına neden olacağından tüm yönleriyle iyi değerlendirilmelidir. Esasen bu potansiyelin % 40 kadar bir bölümü de çok küçük debili akar sulardan oluştuğundan bu kaynakları baraj seti ile bağlama yerine doğal ark veya boru sistemi gibi daha pahalı tekniklerin düşünülmesi gereği de unutulmamalıdır. Tüm su kaynakları değerlendirilse bile ülkemizin artan enerji ihtiyacı yine de bu tek kaynakla karşılanamaz.
Taş kömürü kaynaklarımız da sanıldığı gibi çok zengin değil ve üretimleri masraflıdır. Çok zengin kömür yataklarına sahip Almanya, Belçika gibi zengin ülkeler bile kendi kömürlerini çıkarma yerine üretimlerini durdurarak daha ucuza mal olduğundan kömür ithal etmektedirler. Ülkemiz de ihtiyacının önemli bir kısmını ithal kömür ile karşılamaktadır. Gerçi ülkemiz linyit yatakları bakımından zengin olup, belki de en zengin enerji kaynağımız buradadır. Ancak çoğu linyitlerimizin kalorisi düşük olduğundan sadece elektrik üretimine uygundur. Bu ise Yatağan termik santrali tartışmasında olduğu gibi en ileri teknoloji ve baca gazı ıslahı sistemine rağmen çevre kirliliğini de beraberinde getirmektedir. Mevcut termik santraller maalesef ortalama %40-65 kapasite ile çalıştırılabilmektedir.
Ülkemizde maalesef elektrik üretiminde tamamına yakını ithalatla karşılanan doğal gazın payı son yıllarda çok yükselmiştir. Özellikle otoprodüktörler kurulması daha kolay ve hızlı olduğundan doğal gazdan elektrik üretmeye yönelmişlerdir. Belki de asıl tartışılması gereken bu kaynağa bağlılıktır. Zira Türkiye’nin bilinen doğal gaz rezervleri ancak 8 milyar metre küp olup, sadece 2006 yılında ülkemizde 30,8 milyar metre küp doğal gaz tüketilmiştir. Bunun ise % 64’ü Rusya’dan ithal edilmiştir.
Türkiye ne yapmalı? Enerji ihtiyacını hangi kaynaklardan karşılamalıdır? Bu sorunun en doğru ve kolay cevabı “bulabildiği, sahip olduğu her kaynaktan!” olmasına rağmen dünya enerji kaynakları ve tüketimi rakamları ile karşılaştırıldığında bize göre cevabı “ ilk fırsatta nükleer santraller kurmalı”, uzun vadede ise tüm kaynaklarını, bunlara ek olarak coğrafyasının sunduğu güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, yer küre ısısı ve jeotermel enerji ile biyo enerji olmalıdır. Özellikle güneş enerjisinden doğrudan elektrik enerjisi üreten foto voltaik hücreler alanında dünyada çok olumlu gelişmeler sevindiricidir. Rüzgar enerjisinden de dünyada olduğu gibi ülkemizde yararlanmak için büyük çalışmalar ve çabalar vardır. Ancak bu 2 alanda çok büyük yatırımlar yapan ve dünyada öncülüğe sahip olan, son üç yılın ihracat şampiyonu Almanya bilen halen enerji ihtiyacının çok az bir bölümünü bu kaynaklardan karşılayabilmektedir. Bu kaynakları ileriki yazılarımızda ayrıntılı olarak tartışacağız.
Çok uzun vadede ise özellikle ülkemiz için büyük bir şans olan, umarız bir felaket sebebi olmayacak Karadeniz’in altındaki çok zengin ve dünya enerji ihtiyacını yüzlerce yıl karşılamaya yetecek miktardaki metan buzu, yani suyla bir tür hidrat oluşturup katılaşmış bulunan metan klatrat ile zengin toryum kaynaklarına dayalı yine nükleer enerjidir. Bu iki kaynaktan yararlanacak teknoloji maalesef henüz bulunmamakta olup, bu konuları da ileriki yazılarımızda tartışacağız.
Bu ilk yazımı dünya enerji kaynakları ve tüketimi ile ilgili bazı istatistiki bilgiler vererek bitirmek istiyorum.
Dünya Enerji rezervi tahmini: (Milyon ton ): 3 380 000, Linyit: 3 690 000, Torf: 370000, Petrol: 148 2000, Petrollü kumuldaki petrol: 13800, Doğal gaz 170000 (milyar metre küp), Uranyum: 3630300 ton.
En büyük doğal gaz üreticileri (2004 yılı milyar metre küp olarak): Rusya: 625, ABD: 530, Kanada: 184,1, İngiltere: 100,5, Hollanda: 83,7, İran: 83,5, Norveç: 80,6 Cezayir: 80,1
Doğal gaz rezervlerin dağılımı: Orta Doğu72,82, Avrupa ve Rusya: 64,02, Asya- passifik:14,21, K.Amerika:7,32 Latin Amerika:7,10 trilyon mküp.
En büyük Petrol üreticileri (2004 yılı milyon ton olarak):S. Arabistan: 487900,
Rusya: 456,800, ABD: 377,100, İran: 197,900, Meksika: 190,800, Çin: 172,800, Venezuela: 163,500, Kanada:148,000, Norveç:146,800
En büyük petrol tüketicileri ( 2004 milyon ton): ABD: 977,3, Çin: 308,6, Japonya: 250,5 Rusya: 131,8, Almanya:123,2,… Kana:100,1, G.Kore;99,1 Fransa:95,2, İtalya:91,0
En büyük kömür üreticileri: Çin, ABD, Hindistan,Avustralya, G. Afrika, Rusya, Polonya ( En çok satanlar: Avustralya, Çin, G. Afrika, Rusya, Kanada, Polonya)
En büyük uranyum üreticileri ( 2004 yılı ton U) : Kanada 11948, Avustralya: 10597, Rusya: 3800, Nijer: 3500, Namiya: 3350, Kazakistan: 3143, Özbekistan: 2000, G. Afrika; 1058, ABD: 1000.
En büyük uranyum rezervine sahip ülkeler: ABD, Nijer, Avustralya, Kazakistan, G. Afrika, Kanada)
En büyük elektrik üreticiler ( 2004yılı Mkws ) ABD: 3792000, Çin: 2114078, Rusya:930744, Japonya: 85000, Almanya: 588124, Hindistan: 587616, Fransa: 567600.
Enerji tüketimleri milyon ton taş kömür eşdeğeri (TKE)
Sıralama: ABD, Çin,Rusya, Japonya, Hindistan, Almanya, Kanada, Fransa, İngiltere, İtalya, G. Kore, G. Afrika, Meksika, Ukrayna, Brezilya, İspanya, Avustralya,Polonya
Kişi başı enerji Tüketimi (kg-TKE): Kanada:11248, ABD: 11020, Avustralya:8187, Hollanda: 7468, Rusya: 5916, Almanya: 5552, İngiltere: 5378, Japonya: 5319, G. Kore: 5006, İsviçre: 4645, İtalya: 4395, İspanya:4060
Almanya’da 2005 yılında yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üretimi (Milyar kWs olarak) :Rüzgar:26,50, su:21,52, biyo ve çöp:11,10, Fotosel:1,0.
Gelecek sayılarda enerji yazılarında buluşmak ümidiyle.
Kaynaklar:
1- Fischer Weltalmanah 2007,
2- Forum Deutschland 3/2007 Aylık politika, kültür ve bilim dergisi.
Prof. Dr. Mehmet Doğan
Hacettepe Üniversitesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi
(SubCon Turkey Dergisi Eylül 2007 sayısında yayınlandı)
TÜRKİYE ENERJİ ÜRETİM-TÜKETİM POLİTİKASI ÖNCELİKLERİ –II
Bu yazı dizisinin temmuz sayısında yayınlanan ilkinde ayrıntılı açıklandığı gibi ülkemiz enerji kaynakları açısından maalesef zengin değildir. İthalatımızın % 17’lik bir bölümü petrol ve doğal gaz alımına gitmektedir. Değer olarak son yıl ödediğimiz fatura 27 milyar dolar kadardır. Tüm enerji tüketimimizin kaynaklara göre dağılımı Petrol: %39, Kömür ve linyit %27, Doğal gaz % 21, HES ve diğer yenilenebilir (biyo-atıklar, jeotermal): % 13 olup, bu tüketimin % 70’i ithalatla karşılanmaktadır. Yine geçen yazımızda verilen Dünya enerji tüketim yüzdeleri ile karşılaştırıldığında ülkemizde kömür ve linyit tüketim oranı daha az, petrol ve hidrolik enerjinin (HES) ile biyo-atıkların payları dünya ortalamaları üzerindedir. Buna karşılık dünya genelinde %7,8 paya sahip olan nükleer enerji üretimimiz bulunmamaktadır.
Diğer önemli bir gerçek de ülkemizin enerji tüketimi, özellikle kişi başı enerji tüketimi kalkınmış ülkelerle karşılaştırıldığında çok düşüktür (Bir ABD ve Kanada vatandaşının onda biri kadar enerji tüketiyoruz). Ülkemizde enerji tüketiminin sektörel dağılımı: %37 sanayi, %34 konutlar ve bürolar, %23 ulaşım-taşımacılık, %6 tarım alanında olmaktadır.
Bu saptama ve tekrarlanan veriler ışığında enerji politikamız ve yapmamız gerekenleri toplu olarak gözden geçirelim.
1- Hızlı kalkınabilmek, gelişmiş ülkeler arasına katılabilmek için enerji arzımızı ve tüketimimizi hızla artırmak zorundayız. Şüphesiz enerji tüketimini artırmak israf etmek olarak anlaşılmamalıdır. Sanayi üretimin artırmak, çağdaş yaşam koşullarını tüm insanlarımıza sunabilmek enerji gerektirecektir. Bu hiçbir zaman için enerjinin gereksiz yere kullanımı, hovardaca tüketimi, enerji kaçakları ve kayıplarına seyirci kalma değil, gerektiğince ve tasarruf koşullarına uyarak verimli tüketimi olarak düşünülmelidir.
2- Enerji üretim ve tüketiminde yerli kaynaklardan öncelikle yararlanılmalıdır. Dışa bağımlılığımızı en aza indirgeyecek politikalar geliştirilerek uygulanmalıdır.
3- Enerji üretirken ve tüketirken sürdürülebilir kalkınma, doğal ve yaşanılan çevrenin korunması ana hedef olmalıdır. Çevrenin tahribi ve kaybı uğruna enerji üretmeye hakkımız yoktur.
4- Üretimde önceliğimiz en ucuz, çevreye en az zarar veren, hatta hiç zarar vermeyen doğa dostu üretim tekniklerine dayalı enerji üretimi olmalıdır.
5- Dünyada gelişme gösteren rüzgâr, biyo, jeotermal, güneş enerjisi gibi alternatif enerjiler üzerinde çalışmalar ve üretim desteklenmelidir. Bu alanlarda bilimsel ve teknolojik araştırma yapan kurumlar ve araştırma merkezleri oluşturulmalıdır. Bu öncelik sıralamasına hiç kimsenin itirazı olmayacağı gibi mantıklı ve geçerli eklemeler de yapılabilir.
Bu noktalar bilinmesine rağmen bazı gerçekler de unutulmamalıdır. Ülkemizdeki başta Enerji ve Doğal Kaynaklar Bakanlığı, TKİ, TPAO, EİE, DSİ, MTA gibi tüm bağlı kuruluşlar, özel ve tüzel kişi ve kuruluşlar en önemli sorunumuz olan güvenilir ve bol enerji üretimi enerji potansiyelimizin saptanması, değerlendirilmesi için yıllardan beri çalışmaktadırlar. Çoğumuz kabullenmesek de tüm mümkün ve muhtemel kaynaklarımız bilinmekte, bu kaynaklardan yararlanmak için mali gücümüz ölçüsünde, hatta dış kaynak sağlanarak üretimler de yapılmaktadır. Ancak çok yüzeysel bilgilerle çoğumuz bu konuda yeterince çaba harcanmadığını, dış güçlerin doğal kaynaklarımızı kullanmamızı engellediğini söylemekten geri kalmayız.
Ülkemizin enerji kaynakları ve enerji potansiyeli ile ilgili gerçekleri bir de bizim bakış açımızdan inceleyelim. Dünyada tüketilen toplam enerjinin %25’ini, petrolün %44’ünü yalnız ABD tüketmekte ve karbondioksit emisyonunun da %20’sini bu ülke havaya vermektedir. Biz öncelikle kolay temin edebildiğimiz ticari ve en ucuz enerji kaynaklarını kullanarak hızla enerji arzımızı artırmak zorundayız.
1-Dünyada halen en kolay üretilen, ticari değeri en yüksek ve enerji tüketiminde en büyük paya sahip olan petrol ve doğal gaz kaynakları açısından fakir olduğumuz gerçeğini kabul etmek zorundayız. Yeteri kadar kuyu açmadığımız, yeterli kaynak ayırarak araştırmadığımız doğrudur. Ancak bu saptama kaynaklarca fakir olduğumuz gerçeğini değiştirmez. Hepimizin bildiği gibi Osmanlı İmparatorluğunun çöküş döneminde ve 1. Dünya Savaşı sonunda tüm muhtemel petrol alanları sınırlarımız dışına çıkarıldı. Burada dış güçleri suçlayabiliriz. Ülkemiz coğrafyası ve jeolojik yapısı zengin ve kolay üretilebilir yüzeye yakın petrol kaynaklarına sahip değildir. Saptanan tüm rezervlerimizin 3/4’ünü tükettik. Halen üretim yapılan kuyularımız ve kalan rezervlerimiz çok iyi kalite olmayan verimsiz kuyular. “Büyük rezervlere rastlandı,” “….Kuyusundan kaliteli petrol fışkırdı” gibi müjdeli balonlar çok çabuk söndü. Ülkemizde özellikle petrol aramasında dünyaca ünlü petrol kuruluşlarını da davet ettik. Bu kuruluşlar da yeterli, işletmeye değer ekonomik rezerv bulamadılar ve ülkemizi terk ettiler. Günlük basit söylemlerle “Yabancılar petrol buldular, ancak sonra kuyu ağızlarını betonla kapattılar. İstedikleri zaman gelip çıkaracaklar” gibi sözler de boş sözlerdir. Yabancı kar edemeyeceği işlemi niçin yapsın? İşletmeye değer bulmadığı kuyuları açık bırakarak gitmek yerine emniyet için betonla kapatması zaten zorunluluktur. Trakya, Tuz Gölü ve altı, İskenderun körfezi gibi muhtemel yerlerdeki aramalar da sonuç vermemiştir. Umarız Niğde yöresi ile ilgili haber diğerleri gibi boş ümidimiz olmaz.Türkiye jeolojisini çok iyi incelemiş merhum bir jeoloji hocamız yıllar önce bu gerçeği “Türkiye’de şüphesiz petrol vardır, araştırılırsa küçük yataklar halinde bulunabilir, ancak ekonomik değeri olan ve bizi zengin yapacak petrol bulunacağını sanmıyorum” sözleri ile ifade etmişti. Halen yıllık tükettiğimiz 30.5 milyon ton petrolün sadece 2.8 milyon tonu yerli üretimle karşılanmakta olup, kalitesi de çok yüksek değildir. Batman rafinerisinde asfalt ağırlıklı petrol ürünleri üretiminde kullanılmaktadır. Bilinen toplam rezervimiz de 43 milyon ton kadardır.
2- Son yıllarda önemi ve tüketimi artan doğal gaz için de benzeri manzara ile karşı karşıyayız. Ancak bu alanda gelecekte değerlendirebileceğimiz çok büyük bir atıl kaynağımız var. Rus jeologları tarafından yıllar süren araştırmaların 1989 yılında yayınlanan sonuçlarına göre Karadeniz’in tabanında sediment üzerinde ve dip kayalarda dünya enerji ihtiyacını yüzlerce yıl karşılayacak kadar gaz hidrat olduğu bildirilmektedir. Genellikle Karadeniz’in en derin orta bölgelerinde yer alan ve bizim Doğu Karadeniz sahillerimizin çok yakınına kadar uzanan geniş bir alanda basınç ve soğukluğun etkisi ile su molekülleri tarafından sarılarak katılaşan ve “Gaz hidrat” olarak adlandırılan bir tür katı metan bulunduğu bildirilmektedir. Son 4 yıldır kiralanan yabancı gemilerle TPAO tarafından yapılan araştırmalar da bu gerçeği doğrulamaktadır. Aslında günlük haberlere de yansıdığı gibi TPAO Batı Karadeniz’in Akçakoca açıklarında deniz tabanında da doğal gaz bulmuş ve işletmeye başlamıştır. Ancak bu bulgular asıl Doğu Karadeniz açıkları 1000-2000 metre derinlikteki tabanındaki katı hidratize metan, yani bir tür serbest doğal gaz yanında çok düşük kalmaktadır. Henüz işletme teknolojisini bilmesek de bu kaynaklardan yararlanabilirsek tüm enerji ihtiyacımızı karşılayabiliriz. Ayrı bir yazı konusu yapmayı düşündüğümüz bu konuda milli seferberlik ilan ederek jeolog, kimya- makine- inşaat mühendislerimizin katılımı araştırma yapmaya davet ediyorum.
3- Ülkemiz kömür ve linyit yatakları bakımından zengin sayılabilir. Bilindiği gibi başta Zonguldak havzası olmak üzere ülkemizde 1 milyar tonun üzerinde bilinen taşkömürü rezervine ve yılda 1 milyon tonun biraz üzerinde yıllık üretime sahibiz. Linyit rezervimiz ise 8,5 milyar ton kadardır. Yıllık 44 milyon ton ile dünyanın en çok linyit üreten 9. ülkesiyiz. Halen dünya sıralamasında yer alan tek enerji kaynağımız da linyitimizdir. Taş kömürü demir çelik sanayi başta olmak üzere sanayide kullanıldığı gibi ısıtma ve termik santrallerde elektrik üretiminde de kullanılmaktadır. Ancak işletmelerimiz açık işletmeye uygun olmayan derin galeri isletmesi olması nedeniyle işletme maliyeti yüksek olup, halen önemli miktarda taş kömürü ithal etmekteyiz. Linyitlerimiz ise genellikle konut ısıtmasında ve termik santrallerde elektrik üretiminde kullanılmaktadır. Ancak çoğu zengin yataklarımız düşük enerjili, yüksek kül oranında olup, sadece termik santrallere yakıt olabilecek niteliktedir. Büyük çevre kirliliği ve yüksek kül oranı ile tüm termik santrallerimiz tam kapasite ile çalıştırılamamaktadır. Bazı kaynaklara göre yıllık üretim oranları %50 lere kadar düşmektedir. Linyitle çalışan en büyük termik santralimiz Afşin-Elbistan TES-1’in kurulu gücü 1376 MW, Seyitömer ve Çayırhan TES’lerin kurulu güçleri ise 600 MW. Oldukça pahalı baca filtre sistemlerine rağmen Yatağan ve Gökova TES’lerin sebep olduğu çevre kirliliği tartışmaları unutulmamalıdır. Aslında düşük enerji verimi nedeniyle linyit tüketimi petrol, doğal gaz ve taşkömürü gibi kaynaklarda sonra düşülmektedir.
4- Su ve HES potansiyelimiz ülkemiz enerji üretiminde dünya ortalamasının çok üstünde bir paya sahip olup Enerji Bakanlığı ve DSİ verilerine göre, ülkemizin teknik-ekonomik-kullanılabilir hidroelektrik potansiyeli 125-130 Gigawattsaat/yıl veya yaklaşık 35 MW/yıldır. Bu potansiyelin halen 12,9 MW (yaklaşık % 40) kadarından yararlanılmakta olup tüm enerji ihtiyacımızın yaklaşık % 12, yıllık 170 Milyar kW-saat olan elektrik üretimimizin % 33’ünü karşılamaktadır. Türkiye içinde bulunduğumuz son kurak yıla kadar su zengini ülke olarak görüldü. Ülkemiz su kaynakları bakımından zengin olmamasına rağmen Anadolu yarımadasının ortalama 1000 m rakımı ile akarsularımızın HES potansiyeli yüksektir. Ancak kuraklık böyle devam ederse kurulu gücün yararlanılan oranı çok düşeceği unutulmamalıdır. Çoruh, Dicle ve Göksu üzerinde yapım aşmasındaki HES’lerin devreye girmesi ile kullanım potansiyelimiz artacağı kesindir. Ancak tüm potansiyelin devreye alınmasının uzun süre ve yüksek maliyeti yanında Zeugma, Hasankeyf, Fırtına Deresi tartışmaları benzeri tartışmalar yaratacağı da unutulmamalıdır. HES küresel ısınmaya sebep olan karbondioksit ve çevre kirletmeyen yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak görülür ve yerli kaynak olduğu için öncelik verilmesi istenir. Ancak göl alanında kalan tarım alanları, tarihi ve doğal doku kaybı, ulaşım yollarını zorlaştırması dikkate alındığında düşük debili sulardan klasik baraj gölü- HES yaparak yararlanma yerine, eski su değirmenleri gibi arklı sistemle küçük kapasiteli çok sayıda HES yapımı düşünülmelidir.
5- Ülkemiz en çekindiği ve bir türlü kurumuna başlayamadığı nükleer enerji santralleri kurarak nükleer enerjiden yararlanmalıdır. Başka türlü enerji açığını kapatmamız zordur. Gerçi Almanya nükleer santrallerin yapımını durdurdu ve halen akarsu üzerine kurulan HES’ ten daha çok elektriği rüzgar enerjisi ile karşılamaktadır. Ancak henüz güneş enerjisi gibi rüzgar enerjisi de kısa süreli bir alternatif değildir. Rüzgar ve diğer alternatif enerjiler gelecek ay yazımızın konusu olacak. Ancak unutmayalım ki halen Almanya’da 20,4 MW gücünde 17 nükleer santral çalışıyor ve elektriğinin % 26,3 gibi en yüksek oranını nükleer santrallerden karşılamaktadır. Dünyada petrol ve doğal gaz zengini Rusya, Kanada ve Norveç gibi ülkelerin bile yararlandığı, Fransa (63,3 MW gücünde 59 santral) ve Litvanya gibi ülkelerin tüm elektrik üretimlerinin %75 den fazlasını karşıladığı nükleer enerjiden yararlanmalıdır. Son yıllarda emniyet kurlarına uygun teknolojilerle nükleer santral yapımı tekrar hız kazanmıştır. Uluslararası Atom Enerjisi Ajası (IAEA) verilerine göre halen dünyada 31 ülkede toplam net 373 000 MW gücünde 444 nükleer santral çalışmaktadır. Bunların 104’ü ABD’de 59’u Fransa, 56’sı Japonya, 31’i Rusya( su,petrol kömür ve doğal gaz zengini)20’si G. Kore,18’i Kanada (su ve doğal gaz zengini), 10’u İsveç ( çevre duyarlığı ile en önde) bulunmaktadır. Finlandiya 2 santrali bitirmek üzeredir. Unutmayalım ki artan ve artmak zorunda olan enerji talebimizi ya ithal doğal gaz ve petrolle çalışan termik santraller, ya kötü kalite linyitlerle çalışan termik santraller ya da nükleer santral kurmak zorundayız. İlk ikisinin işletme maliyeti çok yüksek ve tamamen ithal, 3. seçenek çevreyi çok kirletir, çok atığı çıkar.
Keban gücünde bir nükleer santralden yılda en çok 100 ton atık (yanmış yakıt ve taşıyıcısı) çıkarken, aynı güçteki bir linyit santrali günde 1400 ton, yılda 500000 ton atık çıkarır. Ayrıca bunun yanında 4 milyar ton CO2 (sera gazı), binlerce ton asit yağmuru yapan kükürt dioksit ve azot oksitler, kanserojen tozlar ve hatta nükleer santralden daha çok radyoaktif atık yayar. Ayrıca linyit, kötü kaliteli ise külü milyonlarca ton olur. ABD’de yapılan bir araştırmaya göre fosil yakıtla çalışan (1 GW/yıl enerji üreten) bir santral çevreye ortalama 10 kişinin ölümüne ve 2000 kişinin hastalanmasına neden olacak atık salmaktadır. Şayet deprem riski olmayan arazide, çağdaş emniyet kurallarına uygun, yeni teknoloji ile nükleer santral yapılırsa kaza riski çok az olup, termik santral-nükleer santral riski oranı kara taşıtı-uçak risk oranı şeklinde olacak ve nükleer santralin çevreye yaydığı radyasyon ise daha az olacaktır. Tek sorun atıkların çevreye dağılmayacak şekilde muhafazası olup, bu atıkların muhafazası variller içerisinde eski kaya tuzu yataklarında çevreye zarar vermeden saklanabilir. Daha güvenli ve pahalı yolu ise atıkları camlaştırarak paslanmaz çelik, kurşun veya titan varillerde derin yeraltı tuz ocağı veya maden galerilerinde depolamaktır. Dışa bağımlılığı ise petrol ve doğal gazdan daha azdır. Tek sakıncası ise aşırı emniyet önlemi ve zenginleştirilmiş U-yakıtı nedeniyle yatırım maliyeti yüksekliğidir.Türkiye’nin doğal uranyum rezervi 8400 ton, mevcut nükleer teknoloji henüz toryumu işlemese de toryum rezervi 380000 ton olduğu da unutulmamalı.
Konut ısıtmada ve evlerde, bürolarda kullandığımız enerji toplam enerji tüketimimizin %34 gibi büyük bir bölümünü oluşturduğundan bu konuda azami tasarruf kurallarına uymalıyız, güneş enerjisi ve mümkünse jeotermal enerji kaynaklarından ısıtmada en iyi yararlanmalıyız.
Gelecek sayıda rüzgar, jeotermal, güneş enerji ve biyo-enerji gibi alternatif enerji kaynaklarında dünyada ve ülkemizdeki gelişmeleri vereceğiz. Bu dizinin son yazısını ise Karadeniz altında yatan servet – metan buzuna ayıracağız.
Kaynaklar:
1-Enerji ve Tabikaynaklar Bakanlığı WEB sitesi,
2-M. Doğan Standard Dergisi 39/468 s28-36 Aralık 2000, Enerji kaynakları-çevre sorunları ve çevre dostu alternatif enerji kaynakları,
3-Fischer Weltalmanah 2007,
4-Forum Deutschland 3/2007 Aylık politika, kültür ve bilim dergisi.
Prof. Dr. Mehmet Doğan
Hacettepe Üniversitesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi
(SubCon Turkry dergisi Ekim 2007 sayısında yayınlandı)
GELECEK YILLAR İÇİN ENERJİ POLİTİKAMIZ NE OLMALI? -III
(Yenilenebilir ve Alternatif Enerji Kaynaklarındaki Gelişmeler)
Halen dünya enerji ihtiyacının % 95 gibi bir kısmını karşılayan fosil yakıtlar (petrol, doğalgaz, kömür, linyit, asfaltit), su gücü (hidrolik) ve nükleer enerji çağımızın geleneksel enerji kaynaklarıdır. Bu kadar yüksek kullanım oranına rağmen kaynakların sınırlı olması (fosil yakıtlar), çevreye olumsuz etkileri (fosil yakıtlar, nükleer enerji, hidrolik) nedeniyle sürekli daha güvenli, yenilenebilir, kaynak tüketmeyen, çevre ve canlı yaşamı olumsuz etkilemeyecek enerji kaynaklarından yararlanma zorunluluğu ve isteği doğmuştur. Bu klasik enerji kaynakları dışındaki kaynaklar alternatif enerji kaynakları olarak adlandırılır. Alternatif Enerji Kaynakları
İlke olarak görünür, Görünmez her enerjisi olan, enerji oluşturabilecek ya da enerji yayan kaynaktan yararlanma yolları araştırılmaktadır. 2. yazımızda verilen klasik ticari enerji kaynakları ışındaki tüm enerji üretimi alternatif enerji olarak görülebilir. Başlıca alternatif enerji kaynağı, fosil ve hidrolik enerjinin de asıl kaynağı olan ve dünyamızı ısıtan “güneş enerjisi”dir. Güneş enerjisi doğal ısıtmanın yanında, kullanım suyu ve sera ısıtması, hidrojen üretimi, elektrik üretimi gibi ticari enerji kaynağı olarak da gelişmektedir. Diğer alternatif enerji kaynaklarından rüzgar enerjisi, biyo-enerji (biyomas-biyogaz, biyodizel, biyobenzin), jeotermal enerji günümüzde yaygın olarak kullanılmaya başlamıştır. Rüzgar enerjisi ve biyo-enerji de aslında güneşin ısısını aktarması sonucu oluştuğundan güneş asıl alternatif temiz enerji kaynağı konumundadır. Med-Cezir (gel-git), dalga enerjisi, buzul enerjisi, deniz akıntısı ve deniz suyu sıcaklığı enerjileri, yer kabuğu enerjisi halen önemli alternatif özelliğe ulaşamamıştır. Çok önemli ve temiz bir enerji, hatta geleceğin enerji kaynağı olarak görülen “Füzyon (çekirdek kaynaşması) Enerjisi” henüz araştırma aşamasındadır.
Bu kaynaklarla ilgili başlıca gelişmeler aşağıda önem sırasıyla verilmektedir.
Rüzgar Enerjisi
Dünyada özellikle 1990-2007 yılları arasında en hızlı gelişen alternatif enerji kaynağı rüzgar enerjisi oldu. Dünyada 1990 yılında toplam rüzgar kurulu gücü 2160 MW kadardı. Bu güç planlanandan da hızlı artarak 1997 yılında 7500 MW, 1998 de 9600 MW‘a ve 1999 sonunda da 10200 MW‘a ulaşmıştır. Sadece Almanya’da 1998 yılında 2875 MW kurulu güce ulaşırken aynı yıl Avrupa’da kurulu güç 2100 MW artış göstererek 6276 MW’a ulaşmıştır. Rüzgar enerjisinde en iddialı ülke ise Danimarka. Danimarka her yıl 200-250 MW artışla 1999 yılında 1560 MW’a ulaşmış ve toplam enerjideki rüzgar enerjisi payını % 6’ya çıkarmıştır. 2005 yılına kadar Danimarka 4000 MW’a, tüm Avrupa ise 12000 MW ‘a ulaşmayı hedefliyordu. 2004 yılında sadece Almanya rüzgâr santrali sayısını 12800’e rüzgâr enerjisi kurulu gücünü de 10000 MW yükseltmiştir. 2007 yılında ise kurulu gücü 21000 MW gibi çok yüksek değere ulaştırmıştır. Dünyadaki tüm rüzgar enerji kurulu gücünün % 39’u Almanya’da, %15’i ABD, %15’i İspanya, % 9’u Danimarka ve %5’i Hindistan’da bulunmaktadır. Dünya’nın geri kalan ülkeleri toplamının payı ise %17 dir. Almanya enerji tüketiminde rüzgâr enerjisinin payı 2004 yılında ancak %3,5 ken, 2007 de %5,1’e ulaşmış, 2010 hedefi ise %12,5 tur. Almanya kendi ülkesinde olduğu gibi dünyanın bir çok ülkesinde de rüzgar santrali inşa ederek büyük gelir sağlamaktadır. Son yıllarda Mısır’da 160 MW gücünde ve 340000 kişinin elektrik ihtiyacını karşılayan, Fas’ın Atlantik sahilinde ise 50000 kişinin elektriğini karşılayan (bu arada 143000 ton karbondioksit salınmasını önleyen) dev yatırımları gerçekleştirmiştir. Danimarka toplam elektrik enerjisi tüketiminin %10’unu rüzgarla karşılamaktadır. Rüzgar enerjisinde diğer iddialı 2 ülke Hindistan (ki toplam enerjideki rüzgar enerjisi payı % 1’e ulaşmış durumdadır) ve ABD’dir.
Son yıllarda rüzgar türbinlerinin yüksekliği 95 m’ye çıkarılarak ve santralleri karalar yerine kıyıya yakın denizlere (off-shore) kurarak rüzgar enerjisinden yararlanmada önemli bir artış sağlanmıştır. Denize kurulan rüzgar türbinleri daha verimli ve güvenilir olması yanında kıymetli olan kara topraklarının bu amaçla boş kalmasını da önlemektedir.
Rüzgâr enerjisinin en üstün yanı rüzgarın bedava ve temiz olmasıdır. Bu nedenle de çevreye herhangi bir olumsuz etkisi olmamaktadır. Rüzgar santrallerinin işletme maliyeti çok düşük, dışa bağımlılık azdır. En olumsuz yanları ise halen yapım maliyetlerinin yüksek olması ve birim kapasitenin düşük olmasıdır (ancak, yapım maliyeti 1981 yılında kW kurulu güç başına 4000 dolardan 1000 doların altına (900 dolar/kW) düşmüştür. Birim ünite ise 100 kW dan 500-600 kW’a çıkmış ve önümüzdeki yıllarda 1,5 MW’a çıkabilecektir. Bir santral ömrü 30 yıl kadar olduğu düşünülürse önümüzdeki yıllarda rüzgâr santralleri daha ekonomik olabilecektir. Halen yıllık ortalama rüzgâr hızı 5 m/s ve üzerindeki rüzgâr, enerji üretimi için önemli potansiyel sayılmaktadır. Rüzgâr enerjisinin diğer bir sakıncalı yönü ise mutlaka şebekeye bağlı çalışma ve her bir türbine yükseltici trafo konma zorunluluğudur. Kapasite kullanım verimi de ancak % 30 kadardır. Rüzgâr esmediği zaman üretim duracağından rüzgâr enerjisi ancak termik ve hidrolik santrallere ek olarak ya da kombine şekilde güvenilir elektrik enerjisi kaynağı olarak görülmelidir.
Türkiye’de Rüzgar Enerjisi
1990 yılından sonra Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİEİ) ülkemizin birçok bölgesinde ölçüm yapmış ve rüzgar enerjisi potansiyeli yüksek olan bölgeleri belirlemiştir. Türkiye’nin batı ve kuzey sahilleri ile, iç kesimlerinde bazı tepelerde uygun potansiyelin bulunduğu, özellikle Karaburun Yarımadası, Çanakkale sahilleri ve Boğazı, Güneydoğu Anadolu ve Kuzey Anadolu tepelerinin rüzgar enerjisi potansiyeli yüksek bölgeler olduğu saptanmıştır. 1998 Yılında Çeşme ilçesi Germiyan köyünde ilk rüzgar santrali kurulmuştur. Halen her biri 500 kW gücünde 20 santral çalışmakta olup, bunlara sürekli yenileri eklenmektedir. Rüzgar enerjisi toplam kurulu gücümüz 30 MW’a ulaşmak üzeredir. Diğer bir ifade ile rüzgar enerjisi kurulu gücü jeotermal elektrik üretimini geçmiştir. Yerli santral yapımı başlamış olup, çağa uygun geliştirilebilirse dışa bağımlılık önleneceği gibi büyük bir istihdam alanı da yaratılabilir. Geleceğe yönelik planlamalarda rüzgar enerji yatırımları ve üretimi öncelikli desteklenmelidir.
Güneş Enerjisi
Dünyanın oluşumundan beri güneş dünyamıza radyasyon şeklinde sürekli enerjisini göndermektedir. Güneşin ışınları atmosfer katmanları tarafından absorplandığı gibi yeryüzüne kadar ulaşarak uygun maddeler tarafından absorplanarak o maddelere enerjisini aktarır. Hem dünyamızı ısıtır, hem de bitkilerin fotosentez yapmasını sağlar. Bulutlar, rüzgar, atmosfer olayları ve yağmur hep güneşin her yeri farklı ısıtması sonucu oluştuğundan rüzgar enerjisini ve hidro-enerjiyi de fosil yakıtlar gibi güneşin dünyamızı ısıtmasına borçluyuz.
Güneşin dünyamıza gönderdiği enerjisinin yoğunluğunun, yaz-kış, gece-gündüz ve hatta günün değişik saatlerinde her bölgede farklı olur. Güneş enerjisinden başlıca üç farklı şekilde yararlanmak mümkün görünmektedir. Bunlar sırasıyla; güneşin ısı etkisi (yeryüzünü ve düştüğü yüzeyi ısıtma etkisi), fotoelektrik etkisi (uygun bazı yüzeylere düştüğünden yüzeyden elektron koparması), biyolojik-kimyasal etkisi (bitkilerin fotosentez yapmasını ve bazı tepkimelerin oluşumunu sağlaması).
Güneş enerjisinden alternatif bir enerji kaynağı olarak halen en çok yararlanılan şekli binaların uygun mimaride yapılarak güneş ısını alması ve çatılara yerleştirilen özel sistemlerle ısıtılan suyun kalorifer ve banyolarda kullanımına dayanmaktadır. Isı etkisinden yararlanarak elektrik üretimi de mümkündür. Güneş ışınları özel toplayıcı kolektörlerle içinde su bulunan bir sisteme düşürülerek su buharlaştırılır ve termik santrallerde olduğu gibi elektrik üretilebilir. Fransa’da böyle özel bir sistemle 2400°C kadar ulaşılmıştır. Özellikle Fransa, İspanya, ABD ve İsrail başta olmak üzere birçok ülkede güneş enerjisinden elektrik üretimi amaçlı yararlanma yollarını araştırmak için yoğun araştırmalar yapılmaktadır. Günümüzde 60-100 MW’lık deneme güneş-elektrik santralleri bulunmaktadır.
Güneşin fotoelektrik etkisinden yararlanarak doğrudan elektrik üretimi de oldukça yoğun çalışılan bir alandır. Güneş ışınları uygun bazı yarı iletken yüzeylere düştüğünden yüzeyden kopan elektronlar bir foto-pilde depolanabilir veya oluşan akım anında kullanılabilir. Bugün kullanılan tüm fotoseller veya “solar-seller”, güneş enerjisi ile çalışan arabalar, uzay araçları hep bu sisteme dayanır. Bu alan halen üzerinde en çok çalışılan alandır. Bu amaçla çağımızın en önem kazanan yarı iletken maddesi silisyum elementi kullanılır.
Fotovoltaik elektrik üretimine de rüzgâr santrallerinde olduğu gibi en büyük yatırım yapan ülke Almanya’dır. Almanya SPD ve Yeşiller koalisyonu döneminde Yeşiller partinsin tehdidi ile yeni nükleer santral yapımını durdurma kararı aldıktan sonra tüm alternatif enerji kazanma alanlarına büyük kaynaklar ayırmaya başladı. Güneş enerjisi yatırımlarını son 5 yılda 12 kat artıran Almanya fotovoltaik kurulu gücünü 2500 MW’a yükseltmek üzeredir. Dünyada en büyük 40 MW gücünde solar tesisi Saksonya’nın Multental kasabası yakınlarında kurmakta olup tesis 2009 yılında işletmeye alınacaktır. Tüm bu gelişmeye rağmen Almanya’nın toplam enerji tüketiminde solar tesislerin ürettiği elektriğin payı %0,3 kadardır. Halen bu yolla üretilen elektriğin maliyeti yüksek olsa da (kWsaati 10-12 Cent) gelecekte nanoteknoloji yardımı ile fiyatlar daha düşecektir. Bu enerjinin maliyeti 2015 yılında diğer ticari enerjilerin düzeyine inebileceği öngörülmektedir.
Güneş enerjisinden elektrik üretimi daha çok yüksek yoğunlukta güneş ışığı alan, sahra gibi çöl veya az yağmur alan ekvatoral bölgelerde ekonomik olmaktadır. Fakat enerjinin tüketim alanlarından uzaklığı ve depolanma güçlüğü nedeniyle suyu bu bölgelerde elektroliz ederek oluşan hidrojeni doğal gaz gibi taşımak şeklinde yararlanma yolları araştırılmaktadır. 2050 yılında dünya enerji tüketiminin %15’inin güneşten karşılanacağı tahmin edilmektedir
Güneş enerjisinden kimyasal ve biyolojik etkiyle yararlanma fotosentez ve güneşte oluşan kimyasal tepkimelerle güneş enerjisini tutma ve depolamaya dayanır. Kimyasal enerji biyo-kütleye aktarılabildiği gibi, bu enerjiden örnek olarak suyu özel katalizörle güneş ışınları ile doğrudan (veya güneş enerjisi ile üretilen elektrikle) hidrojen ve oksijene ayrıştırarak elde edilen hidrojenin yakıt olarak kullanılması şeklinde de yararlanılabilir. Ayrıca biyo enerji altında anlatılacağı gibi özellikle hızlı büyüyen özel bitki, kamış, ağaç yetiştirme ve bunları biyokütle olarak kullanıp kimyasal ve diğer enerji şekillerinde de kullanılması mümkün olabilecektir. Ancak en hızlı büyüyen bitki bile güneş enerjisinin ancak %0,8 gibi bir kesrini tutabilir.
Güneş ışınlarını yoğun şekilde bulutsuz uzun süre alan Sahra çölü gibi ekvator kuşağındaki boş alanlara Uluslararası işbirliği ile hem fotovoltaik (solar), hem de kolektör mercek sistemi ile ısıtılan suyun buharlaştırılması ve buhar türbinleri ile eletrikuzun süre üretilen elektrikle) hidrojen ve oksijene ayrıştırarak elde edilen hidrojenin tüketim yerlerine boru hattı ile taşınması ve yakıt olarak kullanılması şeklinde de yararlanılabilme tartışılmaktadır.
Halen çok abartılı görünse de ileride güneş enerjisinden orbital enerjisi şeklinde yararlanma, dev bir uydunun dünya çevresine gönderilerek güneş enerjisinin fotoelektrik ve termik olarak depolanması ve atmosferde absorplanmayacak biçimde (mikrodalgaya dönüştürme gibi) dünyaya gönderilmesi prensibine dayalı bir teknik bile araştırılmaktadır.
Güneş ve rüzgar santrallerinin ancak yeterli güneş ve rüzgar olduğunda çalışacakları unutulmamalı. Bu kaynaklar bir termik, HES ile bağlantılı olduğunda her zaman güvenli elektrik alınabilir (Tabi kin nükleer, jeotermal veya biyogaz da bağlantılı da çalıştırılabilir).
Kaynaklar:
1-Enerji ve Tabikaynaklar Bakanlığı WEB sitesi,
2-M. Doğan Standard Dergisi 39/468 s28-36 Aralık 2000, Enerji kaynakları-çevre sorunları ve çevre dostu alternatif enerji kaynakları,
3-Fischer Weltalmanah 2007,
4-Forum Deutschland 3/2007 Aylık politika, kültür ve bilim dergisi.
Prof. Dr. Mehmet Doğan
Hacettepe Üniversitesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi
(SubCon Turkey Dergisi Kasım 2007 sayısında yayınlandı)
ENERJİ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI-IV
BİYO-ENERJİ ( Biyogaz, biyodizel ve biyobenzin)
Biyogaz; bitki ve hayvan atıkları gibi organik maddelerin havasız ortamlarda fermantasyonu sonucu oluşan ve bileşiminde % 60-70 metan, % 30-40 karbon dioksit ve az miktarda hidrojen sülfür, hidrojen, karbon monoksit ve azot bulunan renksiz ve yanıcı bir gaz karışımıdır. Biyogazın ısıl değeri bileşimindeki metan oranına bağlı olarak değişmekle birlikte genellikle 4700-6000 kcal/m3 kadardır. Bu nedenle ısınma, aydınlatma ve su ısıtılması gibi amaçlarla kolaylıkla kullanılabilen temel enerji kaynaklarına alternatif olabilecek bir enerji kaynağıdır. Öte yandan biyogaz üretimi sonunda elde edilen fermente gübrenin, bir başka deyimle biyo-gübrenin tarım uygulamalarında kullanılması durumunda verimin yaklaşık olarak % 25 oranında arttığı belirlenmiştir. Biyogaz, bütün bu yararlarının yanı sıra biyogaz üretiminde kullanılan hayvan gübrelerinin kokusu süreç esnasında kaybolduğundan ve insan sağlığını tehdit eden birçok unsur ortadan kalktığından, biyogaz üretiminin gerçekleştirildiği alanlarda yaşayan insanlara temiz ve sağlıklı bir çevre kazandıracaktır.
Biyogazın dünyadaki yeri ve önemine bakıldığında tarım ve hayvancılığın çok yaygın olduğu, başta Çin olmak üzere özellikle Uzakdoğu ülkelerinde (Hindistan, Güney Kore, Pakistan, Tayland vb.) yüz binlerce (hatta Çin’de milyonlarca) biyogaz üretecinin çalışır durumda olduğu görülmektedir.
Ülkemizde ise biyogazla ilgili olarak ilk çalışmalar 1960’lı yıllarda “Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü” ile “Eskişehir Bölge Topraksu Araştırma Enstitüsü”nde başlamıştır. Daha sonraki dönemlerde, özellikle 1973 petrol krizi sonrası yeni enerji arayışı etkisiyle Köy Hizmetleri Ankara Topraksu Araştırma Enstitüsü’nde bir biyogaz birimi kurulmuş ve biyogazın ülke çapında yaygınlaştırılması çalışmaları hız kazanmıştır. Ancak, konunun ülkemiz açısından öneminin tam olarak kavranamaması, araştırmalardan elde edilen verilere olan güvensizlik, yönetimlerin konuya olumsuz bakışları, çalışmaları koordine edebilecek bir yapılanmanın oluşturulamaması ve konuyla ilgili gerekli ve yeterli desteğin sürekli olmaması nedeniyle 1980’li yılların sonunda Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü biyogazla ilgili tüm araştırma ve uygulama çalışmalarını durdurmuştur. Sadece hayvan varlığımızdan elde edilecek gübrenin biyogaz üretiminde kullanılmasıyla yaklaşık 3-3.5 milyar m3/yıl oranında biyogaz üretiminin gerçekleşmesi mümkün görünmektedir. Bu enerjinin de yaklaşık olarak 2-2.5 milyon ton taşkömürü/yıl veya 20-25 milyar kwh elektrik enerjisine eşdeğer olduğuna dikkat edilmelidir.
Son yıllarda özellikle Japonların geliştirdiği bir teknoloji ile yalnız hayvan dışkıları değil, tüm tarımsal ve bitki artıkları ( hatta orman artıkları) toplanıp köür ve petrol atıkları ile yüksek basınç altında preslenerek bir tür biyo-briket haline getirilmektedir. Bu briketler biyogaz üretimi yanında her alanda yakıt olarak da tüketilerek enerjisinden yararlanılmaktadır. Hatta özel yetiştirilen hızlı büyüyen bitkiler yeşil kesilerek de bu sistemde kullanılmaktadır. Nepal son yıllarda biyogaz üretimine öncelik vermiş, tesis sayısını 100000’e çıkarmış, 2009 yılına kadar 300000’e çıkarmayı hedeflemektedir.
Biyogaz, endüstriyel gelişmenin itici gücü elektrik üretimine yönelik bir enerji olarak düşünülmemelidir. Ancak küçük yerleşim birimleri ve çiftliklerin elektrik ihtiyacını karşılayabilir. Böylece bir yandan küçük yerleşim birimlerine elektrik ileten iletim hatları ve trafo maliyetlerinden kurtulma şeklinde katkı ile bu yerleşim yerlerinin yükünü çekerek ana şebeke elektriğinde önemli tasarruf sağlayıcı bir kaynak olarak düşünülmelidir.
Biyodizel esas olarak bitkilerden ve biyolojik atıklardan elde edilen yanıcı ve yanma özelliği mazota benzeyen ürünlerin dizel motorlarda yakıt olarak kullanılabilen ürünleri ifade eder. Başlangıçta ısıl değeri yüksek atık kızartma, yemeklik ve kötü kaliteli yağlar toplanarak araçlarda yakıt olarak kullanılmak istenmiş, viskozite ve yanma özelliği uygun olmadığından içine metil alkol ve benzeri ilavelerle viskozitesi düşürülmeye çalışılmış, yine olmayınca da kimyacılar trigliserit olan yağları ester değişimi ile parçalamayı denemişlerdir. Metil alkol ( metanol) ile bazik ortamda kaynatılan yağlı atıklardaki yağ asitleri gliserinden koparılmış ve 16-18 karbon içeren yağ asitlerinin metil esterleri oluşturulmuştur. Bu esterler destilasyonla serbest hale geçen gliserin ve diğer yanma sistemine zarar veren atıklardan ayrıldıktan sonra mazotun yanma özelliğine benzer bir yakıt olduğu görülmüştür. Yeni ürüne talep çoğalınca bu kez herkesin kurtulmaya çalıştığı atık yağlar talebi karşılayamaz olmuştur. Günümüzde petrol fiyatları hızlı artınca artık yemeklik değeri yüksek olmayan kanola, kolza benzeri yağlı tohum veren bitkiler yetiştirilerek bu bitki tohumlarından üretilen yağların metanol ile kaynatılarak ester değişimine uğratılması ile oluşturulan 16-20 karbonlu yağ asitlerinin metil esterleri bol miktarda üretilmeye başlamıştır. Bu esterler yağların aksine aynen mazot gibi dizel motorlara yakıt olarak kullanılabilir. Isıl değerleri de mazota çok yakındır. Ülkemizde de biyodizel adı verilen ürün çok miktarda üretilmeye başlamış olup, bu alanda yerli yağlı tohum eksikliği ithalatla karşılanmaya çalışılmaktadır. Pancar e tütün ekim alanlarının kısıtlanması yağlı tohum üretimi için iyi bir fırsat olup bu şekilde petrol tüketimiz azaltılabilir. Bu biyodizel kalorifer yakıtı olarak da kullanılabilir.
Biyobenzin ise glikoz içeren şeker kamışı ve pancarı gibi bitkisel ürünlerin atıkları ile arpa, mısır, buğday gibi nişastalı tohumların mayalanması sonucu elde edilen etanol (etilalkolün) benzin katkısı olarak kullanılmasına dayanır. Yine petrol fiyatlarındaki hızlı tırmanış sonucu yeni alternatif yakıt arayışları yanma özellikleri benzine yakın olan etil alkolü doğrudan ve benzine katarak kullanıma yöneltmiştir. Bu alanda öncülüğü petrolü az, ama şeker ve şekerli atığı yüksek Brezilya yapmıştır. Çok miktarda satamadığı şeker kamışı ve bunların atığı sekerli sıvısı olan Brezilya bu atıklardan mayalanma ile ürettiği etil alkolü benzine % 10-50 oranında katarak büyük oranda benzin tasarrufu sağlamıştır. Aslında ülkemizde de şeker fabrikalarının atığı melastan diğer organik çözücüler yanında etil alkol üretilmekte ve genellikle ispirto şeklinde tüketilmekteydi. Ancak aynen şeker yerine mısırdan üretilen şekerli sıvının (şurubun) şekerden ucuz olduğu gibi, buğday, pirinç ve mısır gibi nişastalı tohumlar önce şuruba, sonra da mayalanma ile etil alkole dönüştürülmesi daha ucuza mal olmakta olup, düşük fiyatlı alkol benzin katkısı olarak kullanılabilmektedir. Hatta tamamen alkol ile çalışan motor yapımı da mümkündür. Ülkemizde geçtiğimiz yıllarda bir firma biyobenzini buğdaydan üretmeye başlamış, ülkemizde benzine %2 oranında etil alkol katılmasına izin verilmiştir.
Buğday ve pirinç gibi temel besin maddelerinin dünya nüfusunun büyük bir kesimi açlık içinde bulunurken “Biz yeter ki arabamızı sürelim, ona benzin bulalım, çevre kirlenirse kirlensin, insanlar da açlıktan öleceklerine çocuk yapmasınlar” diye düşünemeyiz. Ancak çok daha yüksek verim alınan ve yem dışında yemeklik değeri daha az olan mısır, arpa ve fermantasyon teknolojisi geliştirilebilirse ot ve ağaç gibi selulozik glikoz içeren ürünler biyo benzin üretiminde kullanılabilir. Bu alanda potansiyel büyük görünmektedir.
JEOTERMAL ENERJİ KAYNAKLARI
Yerkürenin erimiş sıvı kütlesi büyük bir enerji deposu olarak görülebilir. Magma adını verdiğimiz bu demir, nikel gibi erimiş kütle, kalın bir yer kabuğu tabakası ile örtülüdür. Yer kabuğunun derinliğine inildikçe 30-45 metrede (normal 33 m’de) sıcaklık 1°C veya 1 km’de 30°C artar. Fakat bu enerjiden yararlanmak teknolojik ve ekonomik açıdan uygun değildir. Ancak yer kabuğunun birçok yerinde normal dışı yüzeye yakın sıcak bölgeler de vardır. Bu bölgeler sıcak lavlar (yanardağ), sıcak kayalık ve taşlıklar şeklinde magma kaynaklı ısındığı gibi, radyoaktif bozunmalarla da ısınabilir. Bu sıcak bölgelere kadar inebilen yeraltı suları o bölgenin sıcaklığına göre yüksek basıncın da etkisiyle çözebildiği mineral ve kayaları çözerek yüksek sıcaklıkta buhar ve sıcak su kaynağı olarak yeryüzüne ulaşır. Ayrıca yeraltı suyunun bulunmadığı yüzeye yakın sıcak bölge ve kayalara özel tekniklerle su ve gaz göndererek bu ısı enerjisi yeryüzüne taşınabilir. Her iki şekilde de yer ısısından yararlanma jeotermal enerji adı altında ticari enerjilere alternatif enerji olarak tanımlanır. Bunların ve kaynak suyunun sıcaklığına göre elektrik üretiminde, konut ve sera ısıtmasında, kaplıca sıcak su hamamlarında yararlanılır.
Özellikle yanardağ ve lavların yakınlarından geçen sular yüksek sıcaklıkta buhar olarak yeryüzüne ulaşırsa doğrudan elektrik üretiminde kullanılabilir. Su ve buharın çözdüğü minerallerden geçen iyon ve gazların çevre kirliliğine neden olmaması için bu sular ısı değiştiriciden geçirilir ve içerdikleri kükürt dioksit, hidrojen sülfür, karbon dioksit ve azot oksitleri ise enerjisinden yararlanılan artık su ile tekrar yeraltına gönderilir. Böylece çevreye karşı olumsuz etkisi de önlenebilir.
Dünya anomali jeotermal enerji potansiyeli 4.4x106 TWh (4.4 milyon teravat saat) olarak hesaplanmaktadır. Yer kabuğunun 7 km’ye kadar olan kısmının 80°C’ye soğuması ile kazanılacak enerji ise 3.5x1010 TWh (35 milyar teravat saat) düzeyinde olacaktır (şüphesiz bu değerler teorik değerlerdir).
Dünya jeotermal kaynaklı elektrik üretim potansiyel kurulu gücü 1977 yılında 502 MW’ı ABD’nde olmak üzere 1350 MW kadardır. 1986 yılında ise kurulu güç 8228 MW’a yükselmiştir. Bu alanda dünya liderleri 1915 MW kurulu güçle Çin, 1874 MW ile ABD ve 1443 MW ile İzlanda’dır. Bu üç ülkeyi, Fransa (337 MW), Japonya (318 MW), Yeni Zelanda (264 MW), İtalya (307 MW), Arnavutluk (245 MW), Macaristan (240 MW), Rusya (210 MW) ve Türkiye (140 MW) izlemektedir. Bugün toplam 27 ülkede elektrik üreten jeotermal santraller çalışmaktadır. Özellikle İzlanda ve Yeni Zelanda’nın enerji tüketiminde (elektrik üretimi ve konut ısıtma) jeotermal enerji çok yüksek bir paya sahiptir. ABD’nin “The Geysers”, İtalya’nın “Landrello”, kaynakları en yüksek potansiyele sahip olanlardır.(Örme 1997).
Özellikle petrol fiyatlarının hızla arttığı son yıllarda artık dünyanın her ülke ve bölgesinde hem elektrik üretimi amaçlı, hem de konut ve işyerleri için ısıtma amaçlı jeotermel enerjiden yararlanma hızla artmaktadır. Son olarak Kenya’da Alman teknoloji ve desteği ile 430000 nüfusun tüm elektrik ihtiyacını karşılayan ve Afrika kıtasının büyük jeotermal elektrik santrali üretim geçmiştir. Yüzlerde dereceye ısınmış olarak yeraltından çıkarılan buhar doğruda elektrik tribünlerini çalıştırmaktadır. Yakında benzer yatırımlar komşu Etopya, Tanzanya ve Uganda da yapılmak üzere hazırlıklara başlanmıştır.
Doğal ve ısıtma ile 160°C’nın üzerinde su buharı veya sıcak su kaynakları elektrik üretiminde, diğer kaynaklar ısıtma amaçlı kullanılmaktadır.
Ülkemizde en büyük jeotermal enerji potansiyeli Denizli-Sarayköy civarı olup, 1000 km2’lik bir alanda 160-200°C sıcaklıkta sıcak su (buhar) kaynakları mevcuttur. Halen 700 L/s debideki kaynaklar elektrik enerjisi üretiminde kullanılmaktadır. Diğer yüksek jeotermal enerji potansiyel bölgeleri Çanakkale, Afyon-Sandıklı, Kızılcahamam, Gönen, Simav, Kozaklıdır. Halen Kırşehir, Gönen, Simav, Kızılcahamam ve İzmir-Balçova’da sıcak kaplıca suları merkezi konut ısıtmasında kullanılmaktadır. Ülkemizde ÖRME adlı özel bir jeotermal mühendislik şirketi, konuyla ilgili dernek ve kuruluşlar jeotermal ısıtma ile uğraşmakta ve bu kurum-kuruluşların verilerine göre Türkiye bu alanda Dünya’da 7. sırada yer almakta olup Türkiye’nin 5 milyon konutu ısıtacak potansiyele sahip olduğu iddia edilmektedir.
Jeotermal enerji üretimi sırasında yer altından çıkan karbondioksit çok yüksek olduğundan basınçlı ısı değiştiricide ısıdan yararlandıktan sonra gazlı sıvıyı tekrar yer altına gönderme veya sıcak kayalıklara karbon dioksiti göndererek ısınını alma işlemi tekrarı gibi özel önlemlerle bu gazın emisyon artışını önlenmelidir.
Diğer Alternatif Enerji Kaynaklarından yararlanma henüz ekonomik olmamakla beraber ekonomik yararlanma için sürekli çalışmalar yapmak gereklidir. Bu kaynakla daha önce sözü edildiği gibi Med-Cezir (gel-git), dalga enerjisi, buzul enerjisi, deniz akıntısı ve deniz suyu sıcaklığı enerjileri, yer kabuğu enerjisi olup tüm enerji üretim tekniklerinde olduğu gibi bu ve diğer muhtemel kaynaklardan yararlanırken de termodinamiğin temel ilkelerine uyma zorunluluğu unutulmamalıdır. Enerji yoktan var edilemez, ancak bir şekilden başka bir şekline dönüştürülebilir. Dışarıdan enerji almadan kendi kendine enerji üreten bir makine yapımı mümkün değildir. Aynı şekilde bor zenginliğimiz bir enerji kaynağımız olduğunu göstermez. Bor sadece ekonomik yolları geliştirilmek koşulu ile hidrojen taşıyıcısıdır.
Tüm bu bilgiler ışığında genel kişisel fikirlerimi de söylemek istiyorum. Bu kadar uzmanı dururken bir kimyacı olarak enerji konusunda yazılar yazmam bazı kişilerce yadırganabilir. 1962 ve 1963 yılında 2yılda toplam 9 ay süre ile Elektrik İşleri Etüt İdaresinde çalıştım. O yıllardan beri enerji konularına ilgi duyarım. 1980 li yıllarda da 4 yıl TAEK danışma kurulunda görev yaptım. Amatörce nükleer kimya ve nükleer enerjiye ilgi duydum. Okuyor dünyayı geziyor ve inceliyorum. Ülkemi de seviyor ve biran önce kalkınmasını istiyorum. Şüphesiz bilgileri okuyucularla paylaşmak aydın olmanın gereğidir.
Türkiye enerji kaynakları bakımından zengin olmadığı gibi kişi başı enerji tüketimi diğer zengin Batı Ülkeleri Uzak Asya’nın kalkınmış ülkelerinin çok altındadır. Enerjimizin büyük bir oranını ithalatla karşılıyoruz ve daha devam edecek. Enerji üretimimizi, arzımızı hızla artırmak ve önceliği de halen olduğu gibi ticari enerji kaynaklarına vermek zorundayız. Sık sözü edilen Kyoto protokolünü imzalamak için acelemiz ve önceliğimiz yoktur. Bu protokol başta dünya enerjisinin % 25 ve petrolün %44’ünü tüketen ABD ile gelişmiş diğer çok enerji tüketen ülkeleri öncelikle ilgilendirir. Bunun anlamı “enerjiyi israf edelim, çevreyi kirletelim, karbondioksit emisyonunu kontrolsüz ve serbest yapalım” değildir.
Enerji kaynaklarının başta petrol ve doğal gaz olmak üzere arama, üretim ve işletmesinde, nükleer enerjiye geçmekte, yabancı sermayeden yararlanmada korkularımızı yenelim. Güvenli ticari enerjileri garantiledikten sonra da başta rüzgar, biyoenerji, jeotermal ve güneş enerjisi olmak üzere tüm alternatif kaynaklar üzerinde çalışarak teknoloji ve altyapımızı geliştirelim. Bu konuda ileri ülkeler Almanya, ABD, Japonya kendileri araştırırken buna ayırdıkları parayı diğer ülkeleri teknoloji satarak karşılamakta olduklarını unutmayalım. Karadeniz’in altında yatan servet, doğal gazdan yararlanmanın yollarını arayalım. Orman yangınlarını sıfırlayalım, her imkânı ülkemi ağaçlandırmaya, sularımızı verimli ve tekrar kullanmaya çalışalım. Eğitim ve araştırma potansiyelimizi yükseltelim. Tepemizde güneş, yeraltında sıcak mağma, deniz altlarında katılaşmış doğal gaz durdukça dünya enerjisiz kalmaz
Kaynaklar:
1-Enerji ve Tabikaynaklar Bakanlığı WEB sitesi,
2-M. Doğan Standard Dergisi 39/468 s28-36 Aralık 2000, Enerji kaynakları-çevre sorunları ve çevre dostu alternatif enerji kaynakları,
3-Fischer Weltalmanah 2007,
4-Forum Deutschland 3/2007 Aylık politika, kültür ve bilim dergisi.
Prof. Dr. Mehmet Doğan
Hacettepe Üniversitesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi
(SubCon Turkey Dergisi Aralık 2007 sayısında yayınlandı)
KÜRESEL ISINMA ve KARBONDİOKSİT SALINIMININ AZALTILMASI
KARADENİZİN ALTINDA YATAN SERVET ( Gazhidrat), ENERJİ- V
Güneşimiz çekirdek kaynaşması şeklinde oluşturduğu enerjiyi çevresine elektromanyetik ışınlar olarak yayar. Dünya üzerine düşen güneş ışınları atmosfer katmanları tarafından seçimli absorplandıktan sonra yeryüzüne ulaşırlar. Yer yüzünün yapısına göre uygun dalga boylarındaki ışınlar yer ve su tarafından tutularak enerjilerini aktarırlar, tutulamayanlar yansır. Sonuçta atmosfer ve yeryüzü güneşten ışın şeklinde absorpladığı enerji ile ısınır. Sıcaklığını sabit tutabilmek için fazla enerjisini atmosferi üzerinden çevreye yayar. Böylece dünyanın sıcaklığı mevsimlere göre değişmesine rağmen ortalama olarak tüm canlıların yaşamına uygun düzeyde sabit kalır. Dünyanın yaydığı ısı enerjisi daha çok kırmızı ötesi bölgede, yani uzun dalga boyuna sahiptir. Bu ışınlar atmosferdeki başta karbondioksit, su buharı, azot oksitleri, kükürt oksitleri ve metan gibi hidrokarbonlar tarafından tutularak atmosferin ve sonucunda da yerin daha fazla ısınmasına neden olur. Yerkürenin yaydığı ısıyı tutan bu gazlara sera gazları, bu etkiyle yerkürenin sıcaklığının yükselmesine de sera etkisi denir. Bu döngü sürekli olduğundan atmosferdeki sera gazlarının konsantrasyonları ortalama sabit kaldığı sürece dünyanın ortalama sıcaklığı da değişmez. Yani sera etkisi ile sıcaklığın artması gözlenmez.
Ancak bu gazların atmosfere salınmaları, geri dönüşümlerinin üzerinde olursa bu etki görülür. Sera gazları içerisinde kırmızı ötesi ışınları en çok tutan ve atmosferdeki konsantrasyonu da sürekli artığı saptandığından en büyük sera etkisi gösteren karbon dioksit tüm karbon içeren fosil yakıtların ( kömür, linyit, petrol, doğal gaz), odun ve bitki atıklarının yanması sonucu, hatta kireç taşı üretiminde, jeotermal kaynaklarlardan ve canlıların solunumu ile oluşur. Atmosferden ise tüm bitkilerin fotosentezi ile bağlanır ve yağmurlara çözülerek yeryüzüne, okyanuslara döner. Su buharı miktarının sabit kaldığını söyleyebiliriz.
Özellikle sanayileşme çağı ile karbon dioksit üreten kaynaklar sürekli artarken, orman ve sulak alanların azalması ile karbondioksit dönüşü hep azalmıştır. Sanayileşme çağında özellikle 1850 yılından sonra görülen hava kirliliği artışı nedeniyle tüm kirleticiler yanında sera gazları da sürekli ölçülmeye başlanmıştır. Tüm kaynaklara göre 1850 yılında 280 ppm olan karbondioksit konsantrasyonu bugün 380-390 ppm’e yükseldiği anlaşıldığından en çok karbondioksit salınımının azaltılması üzerinde durulmaktadır. Kyoto Protokolü de bu gerçek ışığında imzalanmıştır.
Gerçi azot ve kükürt oksitlerin de sera etkileri yüksektir. Ancak bu gazlar aynı zamanda asit yağmurlarından da sorumlu olduklarından ve doğrudan canlı yaşamın sağlığına zararlı etkileri daha büyük olduğundan bu gazların azaltılması çok daha önceliklidir. Ancak karbon dioksit in atmosfere geçişi de azaltılmalıdır.
Karbon dioksit emisyonu nasıl azaltılabilir?
Isınma ve elektrik üretimi amacıyla kömür, petrol ve doğal gazın yakılması karbon dioksit salınışının baş sorumlularıdır. Ulaşım araçları yakıtları ve biyolojik atıkların yakılması ile orman yangınlarında da diğer gazlar yanında karbon dioksit gazı atmosfere geçer. Son 100 yılda dünya sıcaklığı 0.7oC (bazılarına göre 2oC) artmıştır.
Füzyon ve Nükleer enerji ile su, rüzgar, güneş ve hidrojen enerjisi gibi alternatif ve yenilenebilir alternatif enerji kaynakları dışında her enerji üretimi aynı zamanda karbon dioksit üretir. Ancak en temiz ve güvenilir enerji olarak görülen hidrojen ve ağır hidrojen çekirdeklerinin kaynaşarak helyum oluşturması sırasında bağıl büyükçe kütlenin enerjiye dönüşümüne dayalı füzyon reaktörleri ve füzyon enerjisi henüz bir alternatif değildir. Bu yüzyılın sonunda enerji ihtiyacının mutlak çözümünü sağlayabilir. Nükleer enerjiye karşı olanlar vardır.
Hidrojen üretmek için de başka bir enerjinin kullanılmasına ihtiyaç olduğundan iyi bir alternatif gibi görülmesine rağmen henüz enerji açığını kapatmadan daha çok şehir kirliliğini azaltmak amacı ile şehir içinde taşıt yakıtı olarak kullanımı daha öncelikli olarak düşünülebilir. Taşınmasında ve yakılmasındaki tehlike ve zorluklar da halen çözülmüş değil. Hidrojen yakıt pilleri, sodyum borohidrür gibi daha güvenli taşıma ve yakma sistemleri üzerinde çalışılmaktadır. Bir alternatif de güneş enerjisi ile suyu elektroliz ederek hidrojen üretmek, hidrojeni metanole çevirerek daha kolay, depolama, taşıma ve yakma yoluna gidilebilir.
Çok hızlı gelişmelerine rağmen rüzgar enerjisi ve güneş enerjisi de halen pahalı yatırımlara ihtiyaç duyduğundan ancak gelecekte enerji talebini karşılamada en iyi alternatifler olarak değerlendirilebilirler. Rüzgar santrallerinin yatırım maliyetleri oldukça hızlı düşüşe geçmiştir.
Diğer yazılarımızda sözü edildiği gibi uygun koşullar ve olanaklar olması halinde yer enerjisinden jeotermal ısıtma ve elektrik üretiminde yararlanılabilir. Ancak kaynaktan açığa çıkan karbondioksit ısısı alındıktan sonra tekrar yeraltına gönderilmezse bu da amacı sağlamaz. Gel-Git, deniz akıntısı, deniz suyu sıcaklık farkı, deniz dalga enerjileri ve buzul enerjisi de bugünkü yoğun enerji açığını kapatacak alternatifler değildir.
Günümüzde asıl enerji talebimizi karşılayan fosil yakıtlar kullanarak atmosfere geçen karbon dioksit gazını nasıl azaltabiliriz? Fosil yakıtlar aromatik ve alifatik hidrokarbonların bir karışımı olup, bünyelerindeki karbon ve hidrojen yanarak atmosfere karbon dioksit gazı ve su buharı salarlar. Kömür başlıca aromatik hidrokarbonlardan oluştuğundan ve C:H oranı 1.0-1.25, alifatik hidrokarbonlar karışımı olan petrol, özellikle benzin ve dizelde bu oran 0.44-0.46, başlıca metandan oluşan doğal gazda ise C:H oranı 0.25 olduğundan bu üç yakıt türü arasında aynı enerjiyi verebilen kömür doğal gazın 3, benzin ve dizel 1.3 katı daha fazla karbon dioksit oluşturur. Diğer bir ifade ile kömür veya linyit yerine doğal gaz ile elektrik üretildiğinde bacadan çevreye, kül, toksik metal içeren tozlar ve geniz yakıcı, akciğeri tahrip eden kükürt dioksit verilmeyeceği gibi, atmosfere salınan karbon dioksit de %66 azaltılır. Aynı şekilde bir otoda benzin yerine doğal gaz kullanılırsa karbon dioksit miktarı da % 25-30 azaltılabilir.
Kömür ve linyiti ısıtma amaçlı kullanmak yerine, yerleşim yerlerinden uzaklarda bile olsa baca gazlarını tutarak ve çıkan karbon dioksiti yerin derinliklerine veya okyanusun derinliklerine gönderecek önlemleri alarak elektrik hidrojen ve üretiminde yararlanmaya devam edilebilir. Biyolojik atıklar metan ve metanol üretiminde kullanılabilir. Bu ürünler daha kolay depolanabilir, taşınabilir, ama daha önemlisi küçük yerleşim yerlerinin tüm enerji ihtiyacını karşılayabilir.
Dizel yerine yağ asitlerinin metil esteri olan biyo-dizel, benzin yerine nişastalı maddelerden elde edilen etil alkolün veya biyolojik atıklardan üretilen metanolün benzine katılması ile elde edilen biyo-benzin kullanılması karbon dioksit miktarını çok azaltmaz, petrolün tüketimini daha uzatır. Ancak petrol ürünlerini araçlarda yakıt olarak tüketmeyi sürdürerek tüm plastiklerin başta olmak üzere birçok petrokimya ürünün üretimini tehlikeye düşürmek yerine bu kaynağın ömrünü uzatmak da önemlidir. Araçları güneş enerjisi, biyo-yakıtlar, hidrojen ve doğal gazla çalıştırmak, petrolü ise diğer kıymetli ürünlerin üretiminde kullanmak daha akıllıca bir yoldur. Petrol tasarrufunu ise bizim gibi ülkelerden daha çok tüm dünya petrol kaynaklarının % 40 kadarını tüketen ABD’nin öncelikli yapmasını sağlamak gerekir. Biz ise orman yangınlarını yok edebilirsek, karbondioksit emisyonunu azaltmaya büyük katkımız olur.
KARADENİZİN ALTINDA YATAN SERVET ( Gazhidrat)
Yukarıda tartışıldığı gibi fosil yakıtlar içerisinde hem çevreyi kirletmeyen, hem de daha az karbon dioksit oluşturan doğal gaz tüketimine öncelik vermek şimdilik en iyi çözüm olarak görünmektedir. Ancak bizim gibi doğal gaz ihtiyacının tamamına yakınını ithalat ile karşılayan ülkeler için bu o kadar kolay değildir. İlk yazılarımızda belirttiğimiz gibi bir taraftan su kaynaklarımızı hızla değerlendirirken, bir yandan da doğal gaz aramalarına, özellikle aşağıda verilen haritada gösterildiği gibi Karadeniz tabanında yatan gaz hidrattan yararlanma yollarını araştırmaya öncelik vermeliyiz.
Bilindiği gibi Karadeniz’in yüzeyden itibaren 100-200 m derinlikte oksijen miktarı sıfıra inmekte ve anaerobik koşullar hakim olmaktadır. Tektonik olaylarla, ilk oluşumu sırasında denizdeki tüm canlılar ölmüş, tüm organik atıklar ile nehir ve akarsuların taşıdığı bitki, ve diğer canlı atıkları binlerce yılda deniz dibinde çökmüş ve oksijensiz ortamda (anaerobik koşullarda) bu çökeltilerdeki karbon içeren atıklar metan gibi hidrokarbonlara indirgenmiştir. Bu konuları araştıran Rus Trofimuk ve arkadaşlarının Piroda No.1 pp 18-27 “ Gas hydrates- a new hydrocarbon resource” başlıklı raporuna göre Karadeniz tabanında kayaçlar, ve çökelti içinde, ayrıca uygun basınç ve sıcaklığa sahip sediment üstü bölgede hidratize metan buzu halinde 65-75 trilyon metreküp metan bulunmaktadır. Bu hesaplama ortalama 300 m kalınlıkta 1170-1384 milyon metreküp/ km2 metan yoğunluğu olduğu ve birikintilerden 0,7 faktörle gaz elde edilebileceği varsayımına dayanmaktadır. Diğer en kötümser hesaplamalara göre çıkarılabilir metan miktarı ( katsayı 0,3 bile alınsa) 20-25 trilyon m3 veya 20-25 milyar ton yakıt varlığını bildirmektedir. Bu ise Türkiye’nin yıllık enerji tüketiminin 500-800 katına eşdeğerdir. Gaz hidratın içerdiği hidrojen sülfürden de hidrojen üretilebilir.
Sadece Karadeniz’in tabanında değil, Okyanusların derinliklerinde, Meksika Körfezi açıklarında deniz tabanında da bu tür gaz hidrat buzulları bulunduğu bildirilmektedir. Yalnız bu büyük kaynaktan yararlanmak bugünkü teknoloji ile o kadar kolay değildir. Özellikle açık deniz ve okyanus tabanında uygun basınç ve sıcaklık koşullarında oluşan hidratize metan buzulu hidrojen sülfür de içerdiğinden yanlış müdahale ile dengesi bozularak bir gaz bacası ile hızla çevreye yayılarak bir felakete de yol açabilir. Karadeniz gibi kısmen kapalı iç deniz halindeki ortam biraz daha kolay işletilebilir. Karadeniz sahilindeki ülkelerden Rusya’nın halen yeterli doğal gaz ve petrolü olduğundan bu kaynağı şimdilik değerlendirmeye acil ihtiyacı yoktur. Diğer çevre ülkelerin ise deniz altında işletmeye uygun olabilecek gaz hidrat rezervleri sahillerine çok uzaktır. Bizim Rize ve Akçakoca-Zonguldak açıklarında sahile çok yakın büyük rezervler olduğu iddia edilen bu kaynaktan biran önce faydalanmak için seferber olmalıyız. İşletme ve müdahale sırasında çevreye yayılmadan ve çevre felaketi ile zarar vermeden uygun işletme teknolojilerini geliştirmeye gayret etmeliyiz. Milli bir proje kapsamında desteklenerek geliştirilecek işletme teknolojisi yılda 30 milyar doları bulan enerji ithalatımızı önemli ölçüde düşüreceği gibi içerdiği çevre için tehdit oluşturan hidrojen sülfür de geleceğin temiz enerjisi olarak otolarda kullanılması önerilen hidrojen üretimi için en ekonomik kaynak olarak değerlendirilebilir.
Bende bu bilgiler olduğuna göre son 4 yıldır yabancı gemiler kiralayarak deniz altını tarayan TPAO mutlaka daha güvenilir bilgilere sahiptir.Haritadaki 1 numara ile gösterilen en zengin metan yatakları görüldüğü gibi tüm ülke sahillerine uzaktır. 2. derece işletmeye uygun yerler ise haritada görüldüğü gibi bizim Doğu Karadeniz sahilleri ile Amasra – Akçakoca arası sahillerimize ve Rusya’nın turistik Karadeniz sahillerine (Anapa-Soçi) yakındır.
Kaynaklar:
1- O.D. Karsakov, Yu. A.Byakov and S.N. Stupak “Gas hydrates in the Black see basin”,Internat. Geology Review 1989, p. 1251-1257.
2-Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı WEB sitesi,
3-M. Doğan Standard Dergisi 39/468 s28-36 Aralık 2000, Enerji kaynakları-çevre sorunları ve çevre dostu alternatif enerji kaynakları,
Prof. Dr. Mehmet Doğan
Hacettepe Üniversitesi Kimya Bölümü Öğretim Üyesi