Ünite 3: Enerji Yoğun Sanayi Sektörleri

Giriş

İçinde bulunduğumuz zaman diliminde, enerji ihtiyacımızın önemli bölümünü karşılayan fosil yakıtlara olan talep tüm dünyada hızla artmaktadır.

Dünyanın enerjiye yönelik talebinin artmadan sabit kaldığını varsaysak bile, fosil yakıt rezervlerinin sınırlı olması nedeniyle, bunların 100-200 yıllık bir zaman diliminde tükeneceği konusunda tahminler mevcuttur. Enerji ihtiyacının sürekli arttığı, ancak rezervlerin giderek azaldığı bir ortamda enerji kaynaklarının olabildiğince etkin bir şekilde kullanılması tüm dünyanın üzerinde durduğu çok önemli bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır.

Enerji İle İlgili Temel Kavramlar

Kaynağından çıktığı gibi tüketilen kömür, doğal gaz, petrol gibi kaynaklar birincil (primer) enerji kaynağı olarak tanımlanırlar. Birincil enerji kaynaklarının dönüşümünden elde edilen elektrik, kok, havagazı vb enerji kaynaklarına ise ikincil (sekonder) enerji kaynağı adı verilir.

Enerji ile ilgili bu ünitede kullanacağımız birimler ve büyüklükler aşağıda verilmiştir.

kW :kilowatt = 103 watt

MW :Megawatt = 106 watt

GW :Gigawatt = 109 watt

TW :Terawatt = 1012 watt

kWh :kilowatt-saat (103 waat-saat)

TEP :Ton Eşdeğer Petrol

MTEP :Milyon Ton Eşdeğer Petrol

Enerji verimliliği ile enerji yoğunluğunun ters yönlü kavramlar olduğunu unutmayalım. Enerji verimliliğini arttırırdığımızda enerji yoğunluğunun düşeceğini unutmayalım. Bizim hedefimiz enerji verimliliğini arttırırken, enerji yoğunluğumuzu düşürmek olmalıdır.

Türkiye’nin enerji yoğunluğu değeri 0.37, OECD ülkelerinde bu değer 0.2, Japonya da ise 0.1 dir.

Türkiye’nin Genel Enerji Durumu

Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı verilerine göre 2014 yılında ülkemizde birincil enerji tüketiminin %86.3’u fosil kökenli yakıtlardan karşılanmıştır. Buna göre, birincil enerji tüketiminde ki fosil kaynakların payı ise; % 26,2 petrol, % 32,5 doğal gaz, % 31,5 kömür şeklinde gerçekleşmiştir. İthal bir enerji kaynağı olan doğal gazın konutsal kullanımdaki payı ülke genelinde hızla artmaktadır. Büyüyen ekonomi ve artan nüfusa paralel ola- rak, ülkemizin enerji tüketimi de gün geçtikçe artmaktadır. Tüm dünya ülkeleri ile paralel olarak bizde de yaşanan 2009 ekonomik krizi, ülkemizin enerji kullanımının daralmasına neden olmuştur. 2010 ve 2011 de toparlanma sürecine giren ülke- mizde enerji tüketimi yaklaşık %5 artış göstermiş- tir.Petrol ve doğal gaz fiyatlarında dalgalanmaların olduğu son dönemde, ülkemizin enerji ithalatı yıllık 50 milyar doların üzerine çıkmıştır.

Ülkemizde sanayide tüketilen elektriğin fiyatı ile Amerika Birleşik Devletlerinde sanayide kullanılan elektriğin fiyatını karşılaştıracak olursak, ülkemizde ABD’den 2 kat daha pahalı elektrik kullandığımız ortaya çıkar. Bu şartlar altında ise ülkemiz sanayiinin küresel pazarlarda ki rekabet gücü azalmaktadır.

Sektörel Enerji Tüketimleri

Ülkemizde kullanılan enerjinin sektörel dağılımına bakarsak, sanayi sektörünün yaklaşık %40, konut sektörünün %30, ulaştırma sektörünün ise %21, tarım sektörünün ise %5 ’lik paya sahip olduğunu görürüz.

Sanayi Sektörü

Ülkemizde sanayi sektörü, gelişmiş ülkeler ortalamasının üç katı enerji tüketen bir yapıya sahiptir. Sanayide enerji yoğunluğunun düşürülmesi için, sektördeki enerji verimliliğinin artırılması zorunludur. Bir birim mamul ürün üretimi için kullanılan enerji miktarı olarak da tanımlanabilen enerji yoğunluğu değeri; ülkemizde, OECD ortalamasının iki katı kadardır. Sanayide enerji yoğunluğu değerinin yüksek olmasının anlamı, enerji yoğun olan demir-çelik, alüminyum, çimento, kâğıt gibi grupların ülkemiz sanayinde ağırlıkta olmasına bağlanabilir. Aslında Enerji verimliliğinden bahsederken enerji sözcüğünden başlayarak pek çok kavram kullanılır. Bunların en önemlisi ise enerji yönetimidir. Diğer yönetim sistemlerinde olduğu gibi enerji yönetimide insan odaklı bir süreçtir.

Enerji Verimliliği Kanunu ve Enerji Kaynaklarının ve Enerjinin Kullanımında Verimliliğin Artırılmasına Dair Yönetmelik hükümleri uyarınca, Yılda 1000 ton petrol eşdeğeri (TEP) yakıt tüketen firmalar bir enerji yöneticisi atanmalıdır. lkemizde tekstil sanayi tüm sanayi dalları arasında hem üretim hem de ihracat bakımından en ön sıralarda yer almakta ve ekonomi içinde ağırlıklı bir paya sahip olmaktadır. ekstil boyama ve terbiye işlemlerinde enerji, yoğun olarak kullanılmaktadır. İplik, dokuma ve hazır giyim gibi süreçlerde de enerji kullanımı azımsanmayacak derecededir. Cam ve cam ürünleri sanayinde ise enerji, üretim maliyetleri içinde önemli bir yer tutmaktadır. Örneğin cam sektöründe üretim maliyetleri içinde, enerjinin payı %25-%30 olarak gerçekleşir. Cam ürünlerinin sınaî maliyet yapısını oluşturan kalemler içinde en fazla ağırlık; hammadde ve yardımcı malzemelerdir. Hammadde ve yardımcı malzemeden sonra en büyük payı yakıt ve ener- ji almaktadır. Maalesef ülkemizde enerji fiyatları uluslararası ölçekte rekabeti destekleyecek düzeyde değildir. Bu nedenle Cam sanayinde de sektörde faaliyet gösteren firmalar uluslararası ölçekteki ra- kiplerine oranla enerjiyi, % 20-30 daha pahalı kullanmaktadır.

Ülkemizde çimento üretimi yapan tesislerin % 76’sı yerli, % 24’i yabancı sermaye (Fransa, İtalya, Almanya, Brezilya, İrlanda ve Yunanistan) ortak- lıdır. Çimento üretiminde yaklaşık 15000 çalışan istihdam edilmektedir. Çimento üretiminde ortalama ciromuz 3,2 milyar ABD Doları olup ihracat gelirimiz ise 800 milyon ABD Doları civarındadır. Klinker üretim kapasitesi yıllık 1 milyon tonun üzerinde olan fabrikalar, büyük kapasiteli olarak tanımlanır. Çimento üretiminde toplam üretim maliyetinin %50’sini, yakıt ve elektrik oluşturmaktadır. Yakıt olarak kömür, petrokok, fuel-oil ve elektrik yoğun olarak kullanılmaktadır. Demir-çelik sektörü ülke ekonomisi ve sanayileşmede lider sektör özelliğine sahiptir.

Demir-çelik sektöründe; ark ocaklı tesislerde, enerji tüketiminin % 65’i elektrik, % 30’u doğalgaz ve % 5’i mo- torin, bütünleşmiş tesislerde ise, enerji tüketimi- nin % 75’i kömür, % 5’i elektrik, % 5’i petrol ve % 15’i doğal gazdan oluşmaktadır. Enerjiyi yoğun olan demir çelik sektöründe enerji tüketiminin payı ülkemizin toplam tüketiminin %6 sı olarak gerçekleşir. Demir çelik sektörünün ülkemiz sanayi içindeki enerji tüketim oranı ise % 15 civarındadır.

Çeliğin ergitilmesinde, dökümünde, haddelenmesinde, çelik ergitme ve tav ocaklarında, ocağı besleyen enerji sistemlerinde, toz tutma ve soğutma suyu sistemlerinde yapılabilecek tasarruflar hem tesis hem de Türkiye genelinde göz önüne alındığında küçümsenmeyecek boyutlardadır. Bu nedenle demir-çelik sektöründe enerji verimliliği çalışmaları büyük önem arz etmektedir.

Konut Sektörü

Ülkemizde tüketilen enerjinin yaklaşık %30’lık kısmı konutlarda kullanılmaktadır. Ülkemizin toplam enerji tüketiminin önemli bir bölümünün bina ısıtmasında tüketildiği bilinmektedir. ülkemizde ılıman bir iklimin hüküm sürdüğü Eğe Bölgesinde yer alan İzmir ilinde birim alan başına enerji tüketimi 150 kWh/m2, İstanbul’da ise bu değerin 290 kWh/ m2, Erzurum da birim alan başına enerji tüketimi- nin ise 450 kWh/m2’ye çıktığını görmekteyiz. Bu değerleri bazı Batı Avrupa ülkelerinde birim alan başına gerekli ısıtma enerji miktarıyla kıyaslaya- cak olursak, birim alan başına enerji tüketiminin Almanya’da 75 kWh/m2, İngiltere’de 100 kWh/m2 ve İsviçre’de ise 50 kWh/m2 olduğunu görürüz.

Konutlarda mahal ısıtma ve sıcak su eldesi, nihai enerji kullanımında en yüksek paya sahiptir. Ülkemizde ısı yalıtımı konusunda yeterli bilinç henüz oluşturulamamıştır diyebiliriz. Bu nedenle yasama faaliyetleri hızla yürütülerek 5627 sayılı “Enerji Ve- rimliliği Kanunu” (EVK) çıkartılmıştır. 5 Aralık 2008 tarihinde RG de yayınlanan “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği” ile iklim şartlarını iç mekân gereksinimlerini ve maliyet etkinliği dikkate alınarak bir binanın bütün enerji kullanımını hesaplama kurallarının belirlenmesi ve Karbondioksit emisyonu açısından değerlendirilmesini ve enerji tüketimi açısından etiketlenmesini getirmektedir.

Ayrıca yasa koyucular tarafından 14 Haziran 1999 tarih ve 23725 sayılı Resmi Gazetede Binalarda Isı Yalıtım Kuralları (TS 825) yayımlanmıştır.

Ülkemizdeki konutların sadece %14 ü merkezi sistem ısıtmaya, % 10 u çatıda ısı yalıtımına ve %10 u ise çift cam sistemine sahiptir. Konutlarda tüketilen enerjinin %80 gibi büyük bir bölümünün ısıtma amacıyla kullanılıyor olmasına rağmen, ısıtma sistemlerindeki verimlilik standartların altında kalmaktadır. Ülkemizde sanayiden sonra en fazla enerjinin tüketildiği konut sektöründe enerji yo- ğunluğu değerinin AB seviyesine çekilmesi için 5 Aralık 2008 tarihinde Resmi Gazetede yayınlanarak yürürlüğe giren “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği” ile yeni yapılan binalarda enerji kimlik belgesi zorunlu hale getirilmiştir. Eski binalarda ise enerji kimlik belgesi ile ilgili 2017 yılına kadar süre tanınmıştır. Enerji bilançomuz içinde önemli bir paya sahip olan binalar için harcanan enerjinin azaltılması, diğer bir değişle yalıtım uygulamalarına gereken önem verilerek, binalarda enerjinin etkin kullanılması ile yerel kaynakların korunması, ithal enerji talebinin düşürülmesi ve buna bağlı olarak daha az yakıt tüketilmesi ile zararlı emis- yonların çevreye olumsuz etkilerinin azaltılması mümkündür.

Enerji Verimliliği Kanununda Toplam inşaat alanı 20 000 m2 ve üzeri ya da yıllık enerji tüketimleri 500 TEP ve üzeri olanlarda enerji yöneticisi bulundurulması, Enerji verimliliği etütlerinin yapılması, Verimli ısıtma, havalandırma, soğutma ve aydınlatma sistemlerinin kullanılması, Enerji performans standartlarının hazırlanması ve bina enerji performanslarının belirlenmesi ve Enerji kimlik belgesinin hazırlanması zorunlu uygulamalar olarak belirtilmektedir.

Konutlarda konfor koşullarını oluşturan, ısıtma, soğutma, havalandırma ve aydınlatma gibi sistemler toplam enerji tüketimi içinde önemli bir paya sahiptirler. Binaların ve bina enerji sistemlerinin enerji verimliliği açısından incelenmesi bina enerji etütleri ile mümkün olmaktadır. Enerji etütleri sonucunda hiç maliyet gerektirmeyen enerji tasarruf önlemleri alınabilirken, ilk yatırım maliyeti yüksek enerji verimli teknolojilerin kullanılma ola- nakları da belirlenebilmektedir.

Kömür, petrol, doğal gaz gibi fosil yakıtların yanması sonucu ortaya çıkan, karbondioksit (CO2) ve kükürt dioksit (SO2), azot oksitler (NOx) gibi büyük miktarlarda atık gaz hava kirliliğine neden olmaktadır. Ülkemiz “iklim değişikliği çerçeve sözleşmesine” 24 Mayıs 2004 tarihinde, Kyoto protokoline ise 26 Ağustos 2009 tarihinde taraf olmuştur. Bu anlaşmaların getirdiği yükümlülükler kapsamında ülkemizde de çalışmalar başlamıştır.

Ulaştırma Sektörü

Ulaştırma sektörünün dünya petrol tüketimindeki payı 1980 yılında %38 iken 2006 yılında %52’ye ulaşmıştır. 2030 yılında ise bu değerin %58’e ulaşması öngörülmektedir. Ulaştırma sektöründe ülkemizdeki durum ise dünyadaki gelişim ile paralellik arz etmektedir. Ülkemizde tüketilen enerjinin yaklaşık %20 si ulaştırmada kullanılmaktadır. Ulaştırma sektöründe kullanılan enerjinin %99 luk kısmı ise petrol ürünlerinden oluşmaktadır. Son yıllarda tüm dünyada ve dolayısıyla da ülkemizde de artan çevre bilincinin bir sonucu olarak, yanma sonrası ortaya çıkan emisyonların azaltılması ve bunun içinde motorlu araçlarda alternatif yakıt kullanımına doğru bir yöneliş olmuştur.

Ülkemizde her geçen gün artan motorlu taşıtların yakıt tüketimini arttırdığı ve bu tüketimin çevreyi tahrip ettiği bilinen bir gerçektir. Küreselleşme (trendine) eğilimine paralel olarak gelişme gösteren ulaştırma sektörünü; karayolu taşımacılığı, demiryolu taşımacılığı, denizyolu taşımacılığı ve havayolu taşımacılığı alt sektörlere ayırmak mümkündür.

Sektördeki yaşanan sorunları aşabilmek için planlama, etkin talep yönetimi, yakıt verimliliği ve çevreci yakıtları içine alan yaklaşımlar uygulanmalıdır. Ulaştırma sektörünün enerji tüketimi açısından daha ekonomik ve çevre dostu bir yapıya kavuşturulması için yeni bir ulaşım politikasının oluşturulması gerekmektedir. Türkiye’deki ulaştırma sisteminin mevcut durumuna baktığımızda karayolu ağırlıklı bir tablo ile karşılaşırız. Karayolu ile yolcu taşımacılığı ve yük taşımacılığında tüketilen enerji miktarlarına bakarsak; otobüs ile yolcu taşımacılığında 155 kCal/kişi-km enerji tüketimi olduğunu, kamyonla yük taşımada ise 921 kCal/ton-km enerji harcandığını görürüz. ABD de deniz yolu ile yolcu taşımacılığının payı %24, Almanya da %12, Türkiye’de ise %0,1 dır. Deniz- yolu ile taşıma maliyeti, demiryoluna göre yaklaşık olarak 3, karayoluna göre 7 ve havayoluna göre 14 kat daha ucuzdur. Demiryolunun yük taşıma kapasitesi, kara yoluna göre yaklaşık 3,5 kat daha yüksektir.

DWT; Geminin alabileceği maksimum yük tonajı (Dead Weight Ton)

TEU; 1 TEU 20 feet’lik (1feet 30,48 cm) konteyneri ifade etmektedir ve 34 metre- küplük bir hacme sahiptir. TEU terimi İngilizce “Twenty-foot Equivalent Unit” kelimelerinin kısaltması olup, konteynerlenmiş yükler için bir endüstri standardı olarak kullanılmaktadır.

Gelişmiş ülkelerde taşımacılıkta karar vericiler tercihlerini yaparken birim taşıma maliyetini göz önüne alarak, denizyolu ve demiryolu taşımacılığını tercih etmektedirler. Örneğin Japonya’nın sanayideki başarısı üretime ulaşım evresinde gerekli denetimin getirilmesine dayanmaktadır. Ülkemizde ulaşımda karayolu taşımacılık sistemi ağırlıklı olarak kullanılmaktadır. Bu tercih gerçekten ekonomiye büyük bir yük getirmektedir.

Kentsel ulaşımda sera gazı emisyonunu arttıran bir diğer gelişme eğilimi, kentlerin mekansal açıdan büyümesi, kentsel kullanımların dağınık biçimde yerseçmesi, kent çeperlerinde düşük yoğunluklu konut alanları geliştirilmesi ve tüm bu eğilimler sonucunda kişi başına yapılan yolculukların ortalama uzunluğunun artmasıdır.

Kentlerin yaygın büyümesi sonucunda kentleri çevreleyen doğal alanların yapılı çevreye dönüşmesi, doğal zeminin asfalta dönüşmesi, radyason oranını artırarak hem kentlerde yerel olarak hava kalitesini ve mikro-klimayı olumsuz etkilemekte, hem de küresel ısınmayı arttırmaktadır.

Tarım Sektörü

Endüstri, ulaştırma, ticaret, konut ve tarım sek- törlerinde enerji kullanımını azaltmanın en etkin yöntemlerinden biri, enerji yoğunluğunu azalt- maktır. Artan nüfus ve kaynak paylaşımında çıkan kaosla birlikte çevre kirliliği gibi etmenlerde tarımsal üretimi olumsuz etkilemektedir. Ülkemizde tarım sektöründe hayvansal ve bit- kisel üretim sürecinde belirli bir enerji gereksinimine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu kullanılan enerji doğrudan ve dolaylı enerji kullanımı olmak üzere iki ana başlık altında incelenebilir:

Doğrudan enerji kullanımı; bitkisel üretim, büyükbaş ve küçükbaş hayvan yetiştirme, tarım ürünlerinin taşınması, tarımsal ürünlerin işlenmesi ve değerlendirilmesi süreçlerinde kullanılan elektrik, petrol ürünleri, doğal gaz, kömür vb. enerji türlerini içerir.

Dolaylı kullanım; tarımsal mekanizasyon araç ve makineleri, kimyasal gübreler ile tarım ilaçlarının üretiminden tüketiciye arzına kadar olan süreçte harcanan enerjiyi içerir.

Tarımsal üretimde dolaylı enerji kullanımında kullanılan alet/makinaların çalıştırılması için kuvvet kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu nedenle ilk olarak canlı kuvvet kaynaklarından yararlanılmıştır. Canlı kuvvet kaynakları içeri- sinde insan ve iş hayvanları yer almaktadır. Ortalama olarak bir insanın ortalama gücü 0.07-0.08 kW, günde yapabildiği iş miktarı ise 1986-2251 kJ olarak kabuledilmektedir. Bu değerler insanın bedensel yapısına, çalışma koşullarına, çalışılan süreye vb. faktörlere göre değişim göstermektedir. Sektörde kuvvet kaynağı olarak kullanılan başlıca hayvan türleri: at, öküz, manda, katır ve inek olarak sıralayabiliriz. Genel bir atın çeki kuvveti, canlı ağırlığının % 12- %14 dür. Öküzlerin ise çeki kuvveti canlı ağırlığının % 13-%15 dir.

Cumhuriyetin ilk yıllarında milli ekonomide % 40 düzeyinde olan tarım sektörünün Gayri Safi Milli Hasıla (GSMH) içindeki payı, sabit fiyatlarla 1970’li yıllarda %36, 1980 yılında %25, 1990 yılında %16 ve 2000 yılında ise %13.5 düzeyine kadar gerilemiştir.

Toplam nüfusun %35`i tarımla uğraşan ülkemizde, sektörün desteklenmesi amacıyla 2003 yılına kadar elektrik kullanımında çiftçilerimiz Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı(ETKB)’nca destek verilmiştir. 2003 yılında bu desteğin kaldırılması ile pek çok çiftçi tarımsal üretimde kullandığı elektriğin bedelini ödeyemez hale gelmiştir. Tarımsal üretimde enerjinin yoğun kullanıldığı alanlardan biride sulamadır. Sulama işlemlerinde enerji tüketimi, doğrudan ve dolaylı enerji tüketimlerinden meydana gelir. Sulama işlemlerinde enerji tüketimi, doğrudan ve dolaylı enerji tüketimlerinden meydana gelir. Sulama motor ve pompalarının işletilmesinde kullanılan yakıt ve elektrik enerjisi, sulama işleminde doğrudan enerji tüketimini oluştururken, sulamada dolaylı enerji girdisi ise sulama işleminde kullanılan motor ve pompaların üretiminde tüketilen toplam enerji den oluşur. Ülkemizde hayvancılığı özelliklede kültür balıkçılığını, kümes hayvancılığını desteklemek amacıyla farklı elektrik tarifeleri uygulanmıştır.