GELENEKSEL VE YENİLEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

Enerji insan yaşamının başlıca ihtiyaçları olan yemek yapma, ısınma ve aydınlatmanın olmazsa olmazıdır. Küreselleşme, hızla artan nüfus, kentleşme ve sanayileşme ile birlikte enerjiye olan talep gün geçtikçe artmaktadır. Enerji, üretimde zorunlu bir üretim faktörü olup bir ülkenin ekonomik ve sosyal kalkınma potansiyelini yansıtmakta olan temel göstergelerden biridir. Enerji tüketimiyle sosyal kalkınma arasında doğrusal bir ilişki vardır ve ekonomik gelişme ve refah artışıyla enerji tüketiminin de arttığı görülmektedir. İnsanlık tarihi boyunca enerji kaynağı olarak bilinen ilk kullanım ağaç ve türevleri olup onu bitki veya hayvan yağlarından türetilen yakıtların kullanımı izlemiştir. Bir ağaç türevi olan odun kömürünün metalleri eritmek için çok eski yıllardan beri kullanıldığı bilinmektedir. Kömürün ilk olarak milattan önceki yıllarda Çinliler tarafından kullanıldığı kaynaklarda yer almaktadır. Özellikle gelişen sanayi ve endüstri, kömür kullanımını arttırmış, kömürü önemli bir mineral hâline getirmiştir. İngiltere’de buharlı lokomotifin 1769 yılında geliştirilmesi ile birlikte kömür güç kaynağı olarak en yaygın kullanımına erişmiştir. Kömür demir-çelik sanayinde ham madde ve yakıt olarak kullanılmaktadır. Bugün çıkarılan kömürün büyük bölümü ise elektrik üretiminde, ısınmada ve çeşitli sanayi alanlarında kullanılmaktadır. Fosil Yakıtlar, yüksek oranda karbon içeren hidrokarbon olup bitki ve hayvan kalıntılarının yeraltında yüksek sıcaklık ve basınç şartlarında milyonlarca yıl süren süreçlerle dönüşüme uğramasıyla oluşan doğal enerji kaynaklarıdır.Modern yaşamın vazgeçilmez bir parçası olan enerjiyi üretmek için kömür, petrol ve doğa gaz gibi geleneksel yakıtların (fosil yakıtların) kullanımı tüm dünyada yaygındır. Özellikle endüstriyel devrim ve sonrasında daha yoğun ve kullanılabilir olmaları nedeniyle fosil yakıtlar ön plana çıkmıştır. Ancak hem sınırlı rezervleri nedeniyle geleneksel enerji kaynaklarının yakın gelecekte tükenecek olması hem de çevresel duyarlılığın artması nedeniyle günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarına doğru yöneliş bulunmaktadır.

Birincil enerji kaynakları; yenilenebilir enerji kaynakları yani kısa sürede kendini yenileyen, yeri doldurulabilen, pratik olarak sınırsız enerji kaynakları (biyokütle, hidrolik, rüzgâr, jeotermal, güneş) ve yenilenemez enerji kaynakları yani tüketilebilir ve kısa sürede kendini yenileyemeyen ve oluşumu için milyonlarca yıl gereken enerji kaynakları [(Fosil yakıtlar: kömür, petrol, doğal gaz ve radyoaktif (nükleer) mineral yakıtlar: uranyum)] olarak ikiye ayrılır. İkincil enerji kaynakları ise birincil enerji türlerinin işlenmesiyle elde edilen petrol ürünleri, elektrik enerjisi, ısı enerjisi ve biyo yakıtlardır. Örneğin, kömür birincil, kömürün yakılmasından elde edilen elektrik enerjisi, ikincil enerji kaynağıdır. Elektrik enerjisi, benzin, motorin, kok kömürü, ikincil kömür, petrokok, hava gazı, sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG) ikincil enerji kaynaklarındandır. Enerji türü ve kaynağı tercih edilirken kaynağın fiyatı, elde edilme kolaylığı, sürdürülebilirliği, başka ülkelere bağımlılık, çevre ve sağlık etkileri değerlendirilmelidir.

Birincil enerji kaynakları; yenilenebilir enerji kaynakları yani kısa sürede kendini yenileyen, yeri doldurulabilen, pratik olarak sınırsız enerji kaynakları (biyokütle, hidrolik, rüzgâr, jeotermal, güneş) ve yenilenemez enerji kaynakları yani tüketilebilir ve kısa sürede kendini yenileyemeyen ve oluşumu için milyonlarca yıl gereken enerji kaynakları [(Fosil yakıtlar: kömür, petrol, doğal gaz ve radyoaktif (nükleer) mineral yakıtlar: uranyum)] olarak ikiye ayrılır. İkincil enerji kaynakları ise birincil enerji türlerinin işlenmesiyle elde edilen petrol ürünleri, elektrik enerjisi, ısı enerjisi ve biyo yakıtlardır. Örneğin, kömür birincil, kömürün yakılmasından elde edilen elektrik enerjisi, ikincil enerji kaynağıdır. Elektrik enerjisi, benzin, motorin, kok kömürü, ikincil kömür, petrokok, hava gazı, sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG) ikincil enerji kaynaklarındandır. Enerji türü ve kaynağı tercih edilirken kaynağın fiyatı, elde edilme kolaylığı, sürdürülebilirliği, başka ülkelere bağımlılık, çevre ve sağlık etkileri değerlendirilmelidir.

Kütle=Hacim x Yoğunluk formülüne göre, 1 varil ham petrolün kütlesini bulmak için varil hacmi ile ham petrolün Çizelge 2.1’den aldığımız yoğunluk değerini çarpmamız gerekir: Kütle=(0,159 m3 ) x (880 kg/m3 )= 139,92 kg= (139,92/1000) ton= 0,13992 ton

1 varil ham petrol 0,13992 ton ise 1000 varil ham petrol kütlesi: (1000 varil) x (0,13992 ton/varil)= 139,92 ton olarak bulunur.

Petrol 4198 mtep, kömür 3878 mtep, doğalgaz 2848 mtep, biyo/çöp 1337 mtep, nükleer 642, hidrolik 321 mtep, yenilenebilir 147 mteptir.

Doğal gaz, renksiz, kokusuz, zehirsiz ve kuru havadan hafif bir gazdır. Kaynağına göre değişmekle birlikte %70-90 arasında metan gazı, %20’ye kadar etan, propan ve bütan, eser miktarda da hidrojen sülfür, karbondioksit, oksijen ve azot içerebilmektedir. Doğal gaz, genelde yüzeyde ayrıştırılarak içerisinde bulunan ağır hidrokarbonlar (bütan, pentan, vb.) uzaklaştırılır. Doğal gaz sıvıları olarak sınıflandırılan etan, propan ve bütan ise sanayi ham maddeleri olarak kullanılmak üzere ayrıştırılmaktadır. Doğal gaz az da olsa çeşitli saflaştırma işlemlerinden geçirilmeden doğadan çıktığı şekilde de kullanılabilmektedir. Ticari olarak kullanılan doğal gaz neredeyse tamamen metan gazından oluşmaktadır. Bu nedenle doğal gaz yandığı zaman, diğer yakıtlar gibi çok fazla çevre kirliliğine neden olmaz ve temiz yakıt olarak kabul edilir.

Türkiye’de 1971 yılında enerji arzının %46,5’i petrol, %29’u odun ve hayvan-bitki artıkları ve %23,5’i yerli kömürden (linyit, taş kömürüü ve asfaltit) karşılanırken, 2013 yılına gelindiğinde en büyük pay %31,3 ile 1980’li yılların ortalarından itibaren ithalatına başlanan doğal gazın olmuş, petrol %28,2, yerli kömür %12,1 ve odun ve hayvan-bitki artıkları %3,6 düzeyine gerilemiş, ithal kömür (taş kömürüü, kok ve petrokok) ise %16,7 seviyesine yükselmiştir (Şekil 2.3). Türkiye’deki birincil enerji tüketiminin %88,3’ü hâlâ fosil yakıtlardan karşılanmaktadır.

Türkiye’nin birincil enerji üretimi 2013 sonu itibariyle bir önceki yıla göre yaklaşık aynı düzeyde kalmış ve 31,9 mtep şeklinde gerçekleşmiştir. Söz konusu yerli üretimin kaynaklara dağılımında, 15,5 mtep (%48,6) ile kömür ilk sırayı alırken bunu 5,1 mtep (%16,0) ile hidrolik, 4,3 mtep (%13,5) ile odun, hayvan ve bitki artıkları, 4,1 mtep (%12,9) ile jeotermal, rüzgâr ve güneş gibi diğer yenilenebilir enerji kaynakları, 2,5 mtep (%7,8) ile petrol ve 0,4 mtep (%1,3) ile doğal gaz izlemektedir (Şekil 2.4). Yerli kömür üretimi; 14 mtep linyit kömürü, 1 mtep taş kömürüü ve 0,5 mtep asfaltit şeklindedir.

Ham petrol, yer küre içerisinde milyonlarca yıl boyunca süren jeolojik süreçlerde, yüksek sıcaklık ve basınç şartlarındaki karmaşık fiziksel ve kimyasal işlemler sonucunda organik materyallerin başkalaşımıyla oluşan ve gözenekli kayaçlar içerisinde depolanmış doğal bir hidrokarbon bileşiğidir. Yeraltındaki yüksek sıcaklık ve basınç nedeniyle katı, sıvı veya gaz hâlinde bulunabilen ham petrol, yeryüzüne çıktığında, soğuyarak sıvı hâline geçer. Atmosferik basınç ve sıcaklık koşullarında sıvı hâlde bulunan hidrokarbonlar ham petrol olarak adlandırılır. Katı hâlde bulunan hidrokarbonlar, bileşimlerine göre asfalt, parafin veya bitüm, gaz hâlinde bulunan hidrokarbonlar ise doğal gaz adını almaktadır. Petrolün başındaki “ham” terimi bir ham madde olduğunu ve henüz işlenmediğini gösterir. Ham petrolün kimyasal bileşimi oldukça karmaşıktır. Tipik bir ham petrol örneği, 18 farklı hidrokarbon ailesine ait yaklaşık birkaç bin kimyasal madde içerir

Yanabilen sedimanter organik kayaç olarak kabul edilen kömür, bitki, ağaç ve çeşitli canlıların milyonlarca yıl süren ısı, basınç ve mikrobiyolojik etkileri içeren süreçlerle başkalaşımları sonucu kaya tabakaları arasında damar hâlinde oluşan ve başlıca, karbon, hidrojen ve oksijen gibi elementleri içeren yapıdır. Kömürler homojen bir yapıda olmayıp, organik ve inorganik maddelerden oluşur. Katı inorganik maddeler kömürün kullanımı sırasında çevreye olumsuz etkiler yaparlar. Bu nedenle söz konusu olan bu inorganik maddeler çeşitli zenginleştirme yöntemleri ile kömürün yapısından uzaklaştırılırlar. Kömürün nem, yoğunluk, gözeneklilik, sertlik, tane boyutu, öğütülebilirlik ve manyetik alana duyarlılık gibi özellikleri kömür kullanım alanlarının belirlenmesinde, kömürün yakılmasında ve kömürün fiyatlandırılmasında etkili olmaktadır. Türkiye’nin kömür rezervinin yaklaşık %83’ünü oluşturan, kahverengi veya siyah kömür olarak da adlandırılan linyitin bileşiminde %60-73 oran aralığında karbon, %20-60 oran aralığında su ve %15-60 oran aralığında kül bulunur. Diğer kömür türlerinden antrasitin %95’ten fazlası, taş kömürüünün ise yaklaşık %70’i karbondur. Türkiye’nin sahip olduğu linyit rezervlerinin kütlesel enerji yoğunlukları, içerdiği yüksek nem (su) nedeniyle dünya linyit üretimi çeşitlerinin kütlesel enerji yoğunluklarına göre oldukça düşük düzeyde olduğu diğer bir deyişle daha kalitesiz olduğu anlaşılmaktadır. Dünya toplam kömür rezervlerinin %34’ünü linyit oluştururken, Türkiye’nin toplam kömür rezervinin %92’sini linyit (yaklaşık 14,2 milyar ton) ve %8’ini taş kömürüü (yaklaşık 1,3 milyar ton) oluşturmaktadır.

Örneğin, kömür birincil, kömürün yakılmasından elde edilen elektrik enerjisi, ikincil enerji kaynağıdır. Elektrik enerjisi, benzin, motorin, kok kömürü, ikincil kömür, petrokok, hava gazı, sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG) ikincil enerji kaynaklarındandır.

Enerji Kaynağı Ortalama Enerji Yoğunluğu
(MJ/kg)

Ham Petrol 45
Doğal Gaz 68
Kömür 21
Linyit 9

Dünya enerji arzı yeni yüzyılın ilk 12 yılında %33 oranında artarken artışın yaklaşık
dörtte üçü Asya kıtasından kaynaklanmıştır. Söz konusu 12 yılda, enerji arzı Çin’de %146 ve Hindistan’da ise %73 oranında artmış, buna karşılık Avrupa Birliği’nde (AB) %3, OECD ülkeleri toplamında %1 ve ABD’de ise %6 oranında azalmıştır.

Yeni yüzyılın ilk 12 yılındaki en dikkat çekici gelişme ise kömürün toplam enerji arzı içerisindeki payına ilişkindir. Söz konusu 12 yılda petrolün payı %36,4’den %31,4’e, nükleerin payı %6,7’den %4,8’e düşerken, doğal gazın payı sadece 0,7 puanlık artışla %20,6’dan %21,3’e yükselmiş, buna karşın kömürün toplam içindeki payı 5,6 puan artışla %23,4’den %29 düzeyine artmıştır.

Dünyadaki toplam enerji tüketiminin 2012 verileriyle yaklaşık % 82’si petrol, kömür ve doğal gazdan sağlanmıştır. Petrol, kömür ve doğal gazın dünya yıllık tüketimindeki yaklaşık bireysel payları ise sırasıyla, %32, %29 ve %21 dir. Geriye
kalan % 18’lik kısım ise yenilenebilir enerji kaynaklarından, hidrolik enerjiden, nükleer enerjiden ve biyoenerji kaynaklarından elde edilmektedir.

Özellikle petrol ve doğal gaz kaynakları açısından dışarı bağımlı olmakla birlikte linyit kömürü açısından kendi ihtiyacını karşılayan bir ülke sayılabiliriz. Türkiye rezerv ve üretim bakımından linyit kömüründe dünya ölçeğinde orta seviyede, taş kömüründe ise alt seviyede değerlendirilebilir.

Söz konusu yerli üretimin kaynaklara dağılımında, 15,5 mtep (%48,6) ile kömür ilk sırayı alırken bunu 5,1 mtep (%16,0) ile hidrolik, 4,3 mtep (%13,5) ile odun, hayvan ve bitki artıkları, 4,1 mtep (%12,9) ile jeotermal, rüzgâr ve güneş gibi diğer yenilenebilir enerji kaynakları, 2,5 mtep (%7,8) ile petrol ve 0,4 mtep (%1,3) ile doğal gaz izlemektedir (Şekil 2.4).

Türkiye’de bilinen başlıca ham petrol sahaları Batı Raman, Karakaş, Kuzey Karakaş, Raman ve Adıyaman’dır.

Türkiye doğal gazı hâlen Rusya, İran, Türkmenistan ve Azerbaycan’dan boru hatlarıyla, Cezayir ve Nijerya’dan LNG olarak deniz yoluyla satın almaktadır.

Isıl fiyat T/4,18 MJ olarak alındığında en ucuz yakıt doğal gaz olup onu sırasıyla kömür, kalorifer yakıtı, elektrik enerjisi ve LPG izlemektedir.