Geleneksel Enerji Kaynakları Dersi 2. Ünite Özet

Giriş

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. 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. Enerjinin herhangi bir değişim ya da dönüşüme uğramamış şekline birincil (primer) enerji, birincil enerjinin dönüştürülmesi sonucunda elde edilen enerji türüne ise ikincil (sekonder) enerji adı verilir.

Dünyadaki Geleneksel Enerji Potansiyeli, Üretimi ve Tüketimi

Dünya enerji gereksiniminin 2012 yılı verilerine göre yaklaşık %81,3’ü kömür, petrol ve doğal gaz gibi geleneksel enerji kaynaklarından karşılanmaktadır. Dünya nüfusu, 2012 yılında 7 milyarı bulmuş olup bu nüfusun 1973-2012 yılları arasındaki 39 yılda olan enerji tüketimi iki kattan fazla artarak yaklaşık 13 milyar ton eşdeğeri petrol olmuştur. Enerji yoğunluğu enerji kaynağının gaz, sıvı veya katı olmasına bağlı olarak birim kütle veya birim hacim başına mega joule (MJ) veya kilokalori (kcal) cinsinden içerdiği enerji miktarı olarak tanımlanmaktadır. Dünya enerji arzı yeni yüzyılın ilk 12 yılında %33 oranında artarken artışın yakla- şık 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. OECD; Ekonomik Kalkınma ve İşbirliği Örgütü olarak bilinmektedir. 1973-2012 yılları arasındaki dönemde; dünyada petrolün enerji arzındaki payı %46,1’den %31,4’e düşerken doğal gazın payı %16’dan %21,3’e, nükleer enerjinin payı %0,9’dan %4,8’e ve hidrolik dâhil yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarının payı ise %1,9’dan %3,5’e yükselmiştir. Aynı dönemde kömürün payı 4,4 puan artışla %24,6’dan %29 düzeyine ulaşmıştır. Yeni yüzyılın ilk 12 yılındaki en dikkat çekici gelişme ise kömürün toplam enerji arzı içerisindeki payına ilişkindir. 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. Dünya için petrol, doğal gaz ve kömür rezerv ve tüketim verileri kullanılarak yapılan hesaplama sonucunda, bu tüketim hızıyla devam edildiği takdirde mevcut rezervlerin petrolde 50 yıl, doğal gazda 57 yıl ve kömürde ise 120 yıl sonra tükeneceği anlaşılmaktadır. Petrol, doğal gaz ve kömür tüketim değerlerinin milyon ton eşdeğeri petrol (mtep) cinsinden ayrı ayrı karşılıkları sırasıyla 4660,4 4123,2 ve 3465,6 olarak elde edilmiş, sonra bu değerlerin toplamları elde edilip (12249,2 mtep) buradan petrol, doğal gaz ve kömür için enerji tüketimindeki payları sırasıyla %38, %33,7 ve %28,3 olarak bulunmuştur. Buradan 2013-2014 yılları itibariyle dünya enerji tüketiminde büyük payın yine petrolün olduğu onu sırasıyla doğal gazın ve kömürün izlediği anlaşılmıştır. Küresel birincil enerji tüketimi 2014 yılında sadece %0,9 artmıştır. Bu oran 2013 yılı artışı (%2,0) ile kıyaslandığında ve son 10 yıllık artış ortalaması (%2,1) ile kıyaslandığında oldukça düşüktür. Dünyada kullanılan elektrik enerjisinin %65’i fosil yakıtlardan elde edilmektedir.

Türkiye’deki Geleneksel Enerji Potansiyeli, Üretimi ve Tüketimi

Türkiye’deki mevcut yenilenemez enerji kaynakları sınırlıdır. Özellikle petrol ve doğal gaz kaynakları açısından dışarı bağımlı olmakla birlikte linyit kömürü açısından kendi ihtiyacını karşılayan bir ülke sayılabiliriz. Türkiye’de tüketilen enerjinin %90’a yakın kısmı fosil yakıtlardan temin edilmektedir. Ülkemizde 2013 yılı itibarıyla 122,8 milyon ton eşdeğeri petrol (mtep) enerji tüketilmiştir. Dünyada 2013 yılında toplam yıllık enerji tüketimi 12,7 milyar ton eşdeğeri petroldür. Türkiye’nin nüfusu, dünya nüfusunun %1,06’sını oluşturmakta, Türkiye’nin enerji tüketimi, dünya enerji tüketiminin %0,97’sına karşılık gelmekte ve Türkiye’nin ekonomik büyüklüğü, dünya ekonomik büyüklüğünün %0,95’ini temsil etmektedir. 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 kömürü 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 kömürü, kok ve petrokok) ise %16,7 seviyesine yükselmiştir. Türkiye’deki birincil enerji tüketiminin %88,3’ü hâlâ fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Enerji üretimimizdeki artış enerji tüketimindeki artış hızının önemli ölçüde gerisindedir. Bu nedenle, yerli üretimin tüketimi karşılama oranı yirmi yıl önce %43,9 ve on yıl önce %28,4 düzeyindeyken söz konusu oran 2013 yılı itibariyle %26,6’ya kadar düşmüştür. Yerli kömür üretiminin enerji tüketimini karşılama oranında da gerileme söz konusudur. Bu oran, 1993 yılında %19,2 ve 2003 yılında %12,9 düzeyindeyken 2013 yılında %12,8 şeklinde gerçekleşmiştir. Yerli enerji üretiminin tüketimi giderek daha az oranda karşılayabilmesi sonucunda enerji ithalatının da giderek artması kaçınılmaz olmuştur.

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. Ham petrolün kimyasal bileşimi oldukça karmaşıktır. Tipik bir ham petrol örneği, 18 farklı hidrokarbon ailesine ait yaklaşık birkaç bin kimyasal madde içerir. Türkiye petrol rezervuarlarında 7220,335 milyon varil ham petrol olup bu petrolün yaklaşık %19’una kadar olan 1374,128 milyon varil üretilebilir petrol olduğu anlaşılmaktadır. Petrolün yoğunluğu yardımıyla tanımlanan bir nicelik olan petrol gravitesi (ya da API çarpanı), petrolün yoğunluğu ile ilişkili bir kavram olup petrol ticaretinde sıkça kullanıldığından hakkında yeteri kadar bilgi sahibi olmak yerinde olacaktır. Petrol yoğunluğu ile petrol gravitesi arasındaki ilişki aşağıda verilmiştir.

Petrol yoğunluğu (g/cm3 cinsinden) = (141,5) / (131,5+ petrol gravitesi)

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

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 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. Gelişmiş ülkelerde doğal gaz ayrıca elektrik enerjisi elde etmek amacıyla doğal gaz çevrim santrallarında kullanılmaktadır. OECD ülkelerinde doğal gaz açısından pazar doygunluğa erişmiş olduğundan yeni teknolojilerle sağlanan verim artışına bağlı olarak doğal gaza olan talep artışlarının elektrik enerjisi üretimindeki doğal gaza olan talep artışına göre daha sınırlı olması beklenmektedir. Az gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde ise doğal gazın yaygın olarak kullanımının sağlanabilmesi için gerekli altyapı yatırımlarının yüksek maliyeti, talep artışını sınırlayabilecek bir faktör gibi görünmektedir. Türkiye’nin doğal gaz üretim, tüketim ve rezerv bilgileri incelendiğinde, 2014 yılı verilerine göre, 6,82 milyar m3 doğal gaz rezervine sahip olduğumuz ve yıllık üretimimizin yaklaşık 0,48 milyar m3 olduğu ve doğal gaz üretimimiz azalırken tüketimimizin giderek arttığı anlaşılmaktadır. Özellikle gitgide artan hava kirliliğinin önlenebilmesi amacıyla 18.09.1984 tarihinde 25 yıl süreli doğal gaz yurt dışı satın alım anlaşması imzalanmıştır.

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. 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. Dünya üzerinde üretilen linyitler sahip oldukları renklerine göre farklı bileşim ve ısıl değer özellikleri gösterirler. Türkiye’deki linyit kömürü rezervinin kütlesel enerji yoğunlukları açısından %53,5’i 4,18- 8,36 MJ/kg, %12,6’sı 8,36-12,54 MJ/kg, %20,3’ü 12,54-16,72 MJ/kg, %13,6’sı ise 16,72 MJ/kg ve üstü kütlesel enerji yoğunluğuna sahiptir. Bu verilerden 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 kömürü (yaklaşık 1,3 milyar ton) oluşturmaktadır. Kyoto Protokolü’ne göre 2014 yılından itibaren CO2 Emisyon Pazarı Uygulamaları’nın başlayacak olması sebebiyle rezervlerimizin tamamını arama çalışmalarının tamamlanarak projelendirilmesi gerekliliği nedeniyle kömür arama çalışmaları son hızla sürmektedir. 2006 yılına kadar 8,5 milyar olarak bilinen linyit kömür rezervi 2015 yılına kadar yaklaşık %60 oranında artarak 14,2 milyar tona yükselmiştir. Kyoto Protokolü, küresel ısınma ve iklim değişikliği konusunda mücadeleyi sağlamaya yönelik uluslararası tek çerçevedir. Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi içinde imzalanmıştır. Bu protokolü imzalayan ülkeler, karbondioksit ve sera etkisine neden olan diğer beş gazın salınımını azaltmaya veya bunu yapamıyorlarsa salınım ticareti yoluyla haklarını arttırmaya söz vermişlerdir

Türkiye’deki Geleneksel Enerji Fiyatlarının Değerlendirilmesi

Türkiye, özellikle ham petrol, doğal gaz ve iyi kalitede kömür gibi geleneksel enerji kaynaklarını ithal eden bir ülke olduğundan, dünya çapında sürekli olarak değişen geleneksel enerji kökenli yakıt fiyatları ile birlikte dünya ve Türkiye ekonomisinden kaynaklanan dalgalanmalardan yoğun şekilde etkilenmektedir.

Isıl fiyat Tl/4,18 MJ olarak alındığında en ucuz yakıt doğal gaz olup onu sırasıyla kömür, kalorifer yakıtı, elektrik enerjisi ve LPG izlemektedir. Söz konusu çizelgenin en ucuz yakıta göre yakıt maliyet indeksinin yer aldığı kolon uyarınca doğal gaz fiyatı temel alındığında konutlarda kullanılan elektrik 3,78 kat ve yine konutlarda kullanılan LPG 4,35 kat daha pahalıolmaktadır. Bu değerlendirmeler sonucunda günümüz itibariyle Türkiye’de en ucuz yakıtın doğal gaz en pahalı yakıtın ise LPG olduğunu söyleyebiliriz. Sanayide kullanılan enerji kaynakları fiyatları da bu çizelgede yer alan enerji kaynakları fiyatlarına paralellik göstermektedir.