BAHÇE 46 (Özel Sayı 2): 83 87 2017 TARIMSAL BİYOKÜTLE ENERJİSİNE HAMMADDE OLUŞTURAN CEVİZİN (Juglans regia L.) ENERJİ EŞDEĞERİ Bünyamin DEMİR 1 Mehmet YAMAN 2 Necati ÇETİN¹ ÖZET Enerji ihtiyacını karşılamada enerji kaynaklarının sürdürülebilirliği, geçmişten bugüne dünyanın en önemli konularından biri olmuştur. Fosil enerji kaynaklarının çevre sorunlarına yol açması ve rezervlerinin yakın gelecekte tükenecek olması gibi nedenlerden dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi artmıştır. Enerjinin çevresel kirliliğe yol açmadan sürdürülebilir olarak sağlanabilmesi için kullanılacak kaynakların başında biyokütle enerjisi gelmektedir. Biyokütle için özel olarak yetiştirilen bitkiler, otlar, yosunlar, algler, orman ürünleri, tarımsal atıklar, hayvan dışkıları, gübre ve sanayi atıkları kaynak oluşturmaktadır. Bu çalışmada tarımsal biyokütle enerjisine hammadde oluşturan cevizin biyokütle enerji eşdeğeri belirlenmiş, Türkiye ve bölgeler için hesaplanan veriler ile karşılaştırılmıştır. Akdeniz Bölgesi nde 569 MW, Doğu Anadolu Bölgesi nde 944 MW, Ege Bölgesi nde 1.223 MW, Güneydoğu Anadolu Bölgesi nde 276 MW, İç Anadolu Bölgesi nde 639 MW, Karadeniz Bölgesi nde 973 MW ve Marmara Bölgesi nde 1.430 MW tarımsal biyokütle enerji eşdeğeri elde edilebileceği tespit edilmiştir. Türkiye nin ortalama 6.057 MW lık cevize dayalı tarımsal biyokütle enerji eşdeğerinde, hem Marmara Bölgesi nin hem de Ege Bölgesi nin önemli bir paya sahip olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Ceviz, tarımsal biyokütle, ısıl değer, yenilenebilir enerji SUMMARY ENERGY EQUIVALENT OF WALNUT (Juglans regia L.) CONSTITUTING A RAW MATERIAL FOR AGRICULTURAL BIOMASS Sustainability of energy resources is the most significant issue worldwide to meet the energy demands. Fossil energy sources create various environmental problems and reserves will deplete in near future. Therefore, there is an increasing trend toward renewable energy resources. Biomass energy is the leading resource to prevent environmental pollution and sustainability of the resources. There are special plants grown and waste materials for biomass energy like weeds, lichens, algae, forest products, agricultural wastes, animal manure, fertilizer and industrial wastes. In this study, energy equivalent of walnut constituting a raw material for biomass energy was determined and the data calculated for Turkey and different regions were compared. Energy equivalent was calculated as 569 MW for Mediterranean Region, 944 MW for Eastern Anatolia Region, 1.223 MW for Aegean Region, 276 MW for South Eastern Anatolia Region, 639 MW for Central Anatolia Region, 973 MW for Black Sea 1 Erciyes Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Biyosistem Mühendisliği Bölümü, KAYSERİ 2 Erciyes Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, KAYSERİ 83
Region and 1.430 MW for Marmara Region. Tukey has 6.057 MW walnut based biomass energy equivalent and both Marmara and Aegean Regions have a great share in this potential. Keywords: Walnut, agricultural biomass, heating value, renewable energy GİRİŞ Birincil enerji kaynaklarının rezerv kapasitelerinin kısıtlı olması, enerjiye gereksinimin sürekli ve her zaman hızlı bir biçimde artış göstermesi, çevre koruma bilincinin gelişmesi, insanlığı alternatif yeni kaynaklar bulmaya zorlamaktadır. Birincil enerji kaynakları rezervlerinin kısıtlı olmasının yanı sıra, yakıt fiyat artışı, endüstrileşme, nüfus artışı, mevcut yakıtların çevre üzerindeki olumsuz etkileri ve iklim değişikliği sorunu yeni enerji teknolojileri kapsamında, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını gerekli kılmaktadır [4]. Bu enerji kaynaklarının kullanımında, kaynağın fiziksel özellikleri, arazinin coğrafi ve toprak yapısı, ülke içindeki yasalar ve kurumsal yapı, kırsal kesimdeki yerel istihdam, işgücü maliyetleri ve yapılan yatırımların getirisi belirleyici faktörleri oluşturmaktadır [2]. Rüzgâr, güneş, aerotermal, jeotermal, hidrotermal ve okyanus, hidroelektrik, biyokütle, çöp gazı, atık su arıtma tesisi gazı ve biyogaz gibi fosil olmayan kaynaklar yenilenebilir enerji kaynakları olarak tanımlanmaktadır [9]. Giderek artan enerji gereksinimini çevreyi kirletmeden ve sürdürülebilir olarak sağlayabilecek çevre dostu kaynaklardan belki de en önemlisi biyokütle enerjisidir [12]. Ana bileşenleri karbonhidrat bileşikleri olan bitkisel ve hayvansal kökenli tüm maddeler Biyokütle Enerji Kaynağı, bu kaynaklardan üretilen enerji ise Biyokütle Enerjisi olarak tanımlanmaktadır [7]. Biyokütle için tarımsal kaynaklar, bitkisel ve hayvansal atık ve artıklar önemli bir potansiyel oluşturmaktadır. Birçok ülke bugün kendi ekolojik koşullarına göre en uygun ve en ekonomik tarımsal ürünlerden alternatif enerji kaynağı sağlamaktadır. Türkiye de bu potansiyele, ekolojik yapıya, coğrafi konuma, yenilenebilir enerji kaynaklarının çoğunu yoğun olarak kullanabilme olanaklarına sahip ülkeler arasındadır [13]. 3.458.046 ton olan dünya ceviz üretiminde Çin, 1.700.000 ton ile ilk sırada yer almaktadır. Ülkemiz, İran ve ABD nden sonra dördüncü ülke durumundadır [3]. Ceviz üretiminin yıllık ortalama 212.140 ton ve toplam ceviz ağacı ekili alanın 71.819 ha [14] civarında olduğu ülkemizde, ceviz budama artığı ve meyve kabuk biyokütlesi azımsanmayacak miktarlardadır. Ceviz kabuğu 4.816 kcal/kg, ceviz dalı ise 4.534 kcal/kg kuru biyokütle ısıl değerine sahiptir [10]. Bu çalışmada, yenilenebilir enerji kaynakları arasında hem sahip olduğu mevcut potansiyel hem de üretim teknolojileri bakımından önemli olan tarımsal biyokütle enerji eşdeğer karşılığı ceviz üretim alanları dikkate alınarak bölgeler bazında belirlenmiş, Türkiye için elde edilen veriler ile karşılaştırılmıştır. MATERYAL VE METOT Tarımsal biyokütleye hammadde oluşturan cevizin enerji eşdeğer potansiyelinin bölgelere göre belirlemesi ve Türkiye geneli ile oransal karşılaştırmaların ortaya konması amacıyla yapılan bu çalışmada, Türkiye İstatistik Kurumunun on yıllık ceviz üretim miktarları ve dikim alanları verilerinden yararlanılmıştır [14]. Ceviz üretim alanı belirlenerek, bu alanlar üzerinden yıllık ortalama kuru biyokütle miktarları hesaplanmıştır. Orta verimli, bir hektarlık alandan, yılda 80 100 ton yaş ve 25 30 ton kuru biyokütle elde edilmektedir [1]. Genel olarak kuru biyokütlenin ısıl değeri 3800 4300 kcal/kg arasında değişmektedir [8]. Hesaplamalarda tarımsal biyokütlenin enerji eşdeğerinin belirlenmesinde, 1 kcal = 1.10 7 TEP (ton eşdeğer petrol) ve 1 TEP = 0.01163 MW denkliklerinden yararlanılmıştır [11]. Buna göre bir yılda üretilebilecek ortalama kuru biyokütle miktarı, ortalama kuru biyokütle ısıl değeri ve ortalama kuru biyokütle enerji değerinin belirlenmesinde aşağıdaki eşitlikler kullanılarak hesaplamalar yapılmıştır. 84
25 30 OKBM x A (1) 2 3800 4300 OBID OKBM x (2) 2 7 OBED OBID x 1.10 (3) OKBM : Ortalama kuru biyokütle miktarı, ton OBID : Ortalama kuru biyokütle ısıl değeri, kcal/kg OBED : Ortalama kuru biyokütle enerji değeri, TEP A : Alan, ha BULGULAR VE TARTIŞMA Doğu Anadolu Bölgesi (DAB), Güneydoğu Anadolu Bölgesi (GDAB), Marmara Bölgesi (MB), Ege Bölgesi (EB), Karadeniz Bölgesi (KB), İç Anadolu Bölgesi (İAB) ve Akdeniz Bölgesi ne (AB) ait 2006 2015 yıllarını içeren biyokütle kullanımına söz konusu olabilecek ceviz dikili alan miktarları Şekil 1 de verilmiştir. Ceviz dikili alanların bölgelere göre dağılımındaki en büyük pay %25.5 (18.351 ha) ile Marmara Bölgesi ne aittir. İklimlerin geçiş alanı olması nedeniyle tarım ürünleri ve bitki örtüsünün en fazla çeşitlilik gösterdiği bölgede, 31.846 ton [14] ceviz üretimi, bölgenin oransal payını arttırmıştır. Güneydoğu Anadolu Bölgesi nin ceviz üretim alanlarında yıllara göre alan değerlerindeki değişkenliğin fazla olması Şekil 1 de dikkat çeken önemli bir bulgu olmuştur. Şekil 1. Bölgesel bazda ceviz dikili alanların yıllara göre değişimi Figure 1. Variation of walnut planted areas in regional basis Çizelge 1. Tarım bölgelerin ceviz üretim alanlarına göre ortalama biyokütle enerji eşdeğer miktarları ve oransal dağılımı Table 1. Average biomass energy equivalent values and distribution ratios of agricultural regions in terms of walnut production areas Biyokütle Enerji Eşdeğeri [MW] Oransal Karşılaştırma [%] YILLAR TÜRKİYE [T] DAB/T GDAB/T MB/T EB/T KB/T İAB/T AB/T 2006 2.706 17.13 3.23 18.12 15.92 24.80 10.64 10.16 2007 3.714 16.59 2.55 21.58 19.03 20.25 9.73 10.25 2008 4.259 18.28 2.90 21.37 20.71 18.80 8.88 9.06 2009 4.750 17.38 2.34 23.95 20.99 17.52 8.93 8.88 2010 5.361 16.02 2.62 23.89 22.05 17.36 9.21 8.85 2011 6.066 15.39 3.49 23.91 22.46 16.24 9.54 8.98 2012 7.150 14.79 5.72 23.11 20.87 15.15 11.61 8.77 2013 8.277 15.13 7.03 23.99 19.83 13.98 10.58 9.46 2014 8.988 14.54 5.82 24.66 19.68 13.94 11.69 9.68 2015 9.302 14.54 5.22 25.55 19.06 13.69 11.97 9.97 Ortalama 6.057 15.98 4.09 23.01 20.06 17.17 10.28 9.41 85
Şekil 2. Cevizden elde edilebilecek biyokütle enerji eşdeğer potansiyeli Figure 2. Biomass energy equivalent potential of walnut 2006 2015 yılları arasında cevizden elde edilebilecek biyokütle enerji eşdeğer potansiyeli Şekil 2 de verilmiştir. Şekil 2 ye göre 2015 yılında elde edilebilecek biyokütle enerji eşdeğer miktarı Marmara Bölgesi için 2.377 MW, Ege Bölgesi için 1.773 MW, Doğu Anadolu Bölgesi için 1.352 MW, Karadeniz Bölgesi için 1.274, İç Anadolu Bölgesi için 1.114 MW olarak belirlenen en yüksek değerleri oluşturmuştur. Türkiye için cevizden elde edilebilecek biyokütle enerji eşdeğeri 2006 yılında 2.706 MW olarak belirlenmiş, ceviz dikili alanlardaki artışa paralel olarak da 2015 yılında 9.302 MW a ulaştığı tespit edilmiştir. 2015 yılı, Türkiye adına en yüksek biyokütle enerji potansiyelinin elde edilebileceği yıl olmuştur. Ceviz üretim alanları dikkate alınarak elde edilen ortalama biyokütle enerji eşdeğer miktarları ve oransal dağılımının yer aldığı Çizelge 1 değerlendirildiğinde, Türkiye nin ortalama biyokütle enerji eşdeğer potansiyelinde, Güneydoğu Anadolu Bölgesi %4.09 lik pay ile en düşük katkıyı oluştururken, Marmara Bölgesi %23.01 oransal pay ile ilk sırada yer almıştır. SONUÇLAR Türkiye enerjide önemli bir oranla dışa bağımlı bir ülkedir. Ülkemizin enerji bakımından dışa bağımlılığını azaltmak ve sürdürülebilir kalkınmayı sağlamak için biyokütle enerjisi ve diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına geçiş yapılmalı, yenilenebilir enerjinin gelişimi için uygun politikalar oluşturulmalıdır. Türkiye, tarımsal biyokütle enerjisine hammadde oluşturacak materyallerin üretimi açısından, iklim koşulları, su kaynakları, güneşlenme ve alan kullanılabilirliği gibi özellikleri uygun olan tarım bölgelerine sahip bir ülkedir. Yapılan bu çalışmada sadece ceviz için hesaplanan 6.057 MW (520.808 TEP) biyokütle enerji eşdeğeri, yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanma konusunda Türkiye deki tarımsal biyokütle atıklarından enerji üretimini içeren modern biyokütle uygulamalarına yön verilmesinin gerekli olduğu sonucunu ortaya çıkartmıştır. KAYNAKLAR 1. Balat, M., 2005. Use of Biomass Sources for Energy in Turkey and a View to Biomass Potential. Biomass and Bioenergy 29 s:32 41. 2. Balcı, P. ve Y. Evren, 2015 Biyokütle Enerjisi Karacabey in Kırsal Kalkınması İçin Bir Potansiyel Olabilir mi? Planlama 2015 25(3):227 237. 3. FAO, 2013. Food and Agricultural Organization of the United Nations (FAO). FAOSTAT page (http//:faostat.fao.org) (Erişim Tarihi: Nisan 2016) 4. Kapluhan, E., 2014. Enerji Coğrafyası Açısından Bir İnceleme: Rüzgâr Enerjisinin Dünyadaki ve Türkiye deki Kullanım Durumu. 86
Journal of International Social Research 7(31). 5. Karayılmazlar, S., N. Saraçoğlu, Y. Çabuk, R. Kurt. 2011. Biyokütlenin Türkiye de Enerji Üretiminde Değerlendirilmesi. Uluslararası Bartın Orman Fakültesi Dergisi 13(19):63 75. 6. Kendirli, B. ve B. Çakmak, 2009. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Sera Isıtmasında Kullanımı. Ankara Üniversitesi Çevre Bilimleri Dergisi 2(1):95 103. 7. Koçer, N. N. ve A. Ünlü, 2007. Doğu Anadolu Bölgesinin Biyokütle Potansiyeli ve Enerji Üretimi. Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları 175 181. 8. Özcan, M., S. Öztürk, M. Yıldırım ve L. Kılıç, 2012. Biyokütle Kaynaklarının Farklı Üretim Teknolojilerine Göre Elektrik Enerjisi Değerlerinin Belirlenmesi. ELECO 2012 Elektrik Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, 29 Kasım 1 Aralık 2012, Bursa. s:162 166. 9. Tırıs, Ç., 2014. Biyokütle Enerji İçerikleri Biyokütle Karakterizasyonu. (www.eusolar. ege.edu.tr). 10. Topal, M. ve E. I. Arslan Topal, 2012. Ürün Bitkilerinden Yenilenebilir Enerji Kaynağı Biyokütle Enerjisi Potansiyelinin Belirlenmesi: Afyonkarahisar İli Örneği (2006 2010). Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 12(2012) 025401(1 11). 11. Topal, M. ve E. I. Arslan, 2008. Biyokütle Enerjisi ve Türkiye. VII. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu s:17 19. 12. TÜGİAD, 2004. Türkiye nin Enerji Sorunları ve Çözüm Önerileri. Ajans Türk Basın ve Basım A.Ş. Batıkent/Ankara. 13. TUİK, 2015. Türkiye İstatistik Kurumu. (http//www.tuik.gov.tr) (Erişim Tarihi: Nisan 2016). 87