Prof. Dr. Birol Kılkış: “Türkiye’de Isı Piyasası Oluşturulmalı”

Prof. Dr. Birol Kılkış, dünyanın küresel ısınma ile felakete sürüklenmesini önleyecek “mühendislik çözümleri”ni, makaleleriyle, seminerleriyle gözler önüne seriyor. Her şey, enerji ihtiyacının, enerjiyi maksimum akıllı kullanan yöntemlerle, çevreyi hassasiyetle gözeten çözümlerle ele alınması için… Birol Hoca, enerji ile ilgili çözümlerin “akılcı bir enerji karması” ile ele alınması gerektiğini öne sürüyor. Yani çözüm; tek bir kaynağa bağlı değil. Çözüm; bütünleşik bir enerji yönetimi, hatta kaynak yönetimi olmalı. Birol Kılkış, bir kez de Termodinamik Dergisi okurları için anlatıyor… Enerji sadece elektrik gücünden kaynaklanmaz. Isı da bir kaynaktır ve ısı piyasası kanunu bir an önce çıkarılmalıdır. Günümüzde artık elektrik gücü, ısı ve soğuk beraber üretilip tüketiliyor. Bu bağlamda elektrik ve ısı piyasaları ayrı ayrı değil tek bir yasa altında “güç ve ısı” (soğuğu da kapsar) piyasaları olarak çıkarılmalı ve uygulanmalı.

Atık ısı… Bolca bulunabilen bir enerji kaynağı, ancak doğru parametrelerle ele alınmalı…

Türü ne olursa olsun, enerji üretimine hizmet eden santrallerin atık ısıları değerlendirilemez ise atmosfere atılıyor ve bu oldukça önemli ölçüde çevre sorunlarına yol açıyor. Ayrıca santralde üretilen enerjinin üçte ikisini değerlendirmeden havaya ısı olarak atmış oluyorsunuz. Isıl kirlenme, küresel ısınmada artış meydana getiriyor. Bunu ısı olarak kullanmamız halinde doğalgaz tüketimini azaltılabilir, bu gazın yanması sonucu ortaya çıkacak karbon salımlarını önleyebiliriz. Santral atık ısıları, su buharı formunda, yer yüzüne yakın bir yükseltide atmosfere bırakılıyor. Su buharı sera etkisini yaratmak konusunda karbondioksitin en az iki katı olumsuz etkiye sahip. Bunun ivmelendirdiği küresel ısınmanın türlü afetlere yol açtığı artık gayet iyi biliniyor. Enerji santrallerindeki atık ısının atmosfere salımının olumsuzlukları ne yazık ki bunlarla sınırlı değil. Termik santrallerde kullanılan linyit dahil, yer altından hangi madeni, hangi kaynağı yeryüzüne çıkarırsanız, bu kaynaklarda nükleer radyasyon gama ışını eş değeri atıklar bulunduğunu ve bu maddeleri de atmosfere bıraktığımızı göz önüne almalıyız. Bu nedenle türü ne olursa olsun enerji santrallerinin civarında belirli bir emniyetli alanı bırakmanız gerek. Bir santralin hemen yanı başında tarım ve hayvancılık yapmak, gıda güvenliğini tehdit eder. Bu nedenle gereken güvenli alan, santralin türü, bölgenin basınç ve rüzgâr haritaları, iklim gibi birçok parametreye bağlı olarak hesaplanır. 

Her yenilenebilir kaynak kullanan santral “yeşil” mi?

Bir enerji santrali ne kadar kirli bir üretim yapıyorsa, etrafındaki güvenli bölge o denli büyük olmalıdır. Kirlilik oranında ısıyı taşıyabileceğiniz akılcı mesafe de kısalıyor. Kirli bir santralde atık ısıyı değerlendiriyoruz demek de her zaman “fizibıl” olmuyor. Bir jeotermal santralde 150 ton CO₂/saat salım değeri hesapladım. Oysa 30 MW elektrik üretimi gerçekleştiren kombine bir santralde bu miktar 50 ton CO₂/saat. O zaman bu jeotermal santrale yeşil diyemeyiz. Atık enerjiyi değerlendireceğiz, bunu yaparken en az enerjiyi tüketeceğiz, en az CO₂ salımına yol açacağız, santral civarında emniyetli alan bırakacağız, o zaman yeşil bir santralden bahsedebilmemiz mümkün olacak.

Santralin enerjisi ne kadar temiz ise o enerjiyi de o kadar uzağa taşıyabilirsiniz. Zira enerjinin nakli sürecinde kullanılacak pompalar gibi enerji tüketen ekipmanların da yaratacağı karbon salımı var. Bu ise santralin çevresel zararlarını artıracak, karbon ayak izini büyütecektir. Sizin bu salımlara santral başında yer açmanız yani temiz üretim yapmanız gerekir. Benzer biçimde parazitik enerji tüketimi (WP,t) dediğimiz iç tüketimi de minimize etmek gerekiyor.

Yer altından çıkarılan her kaynak çok sayıda kimyasal madde içerir

Jeotermal enerji santralini ele alalım… Jeotermalin enerjisini sadece ısı olarak mı kullanacağız? Eğer böyleyse, elde edebileceğimiz pek çok faydadan vazgeçiyoruz demektir. Jeotermal akışkanın içinde birçok önemli element ve maddeler bulunuyor. Bunlardan biri karbondiyoksittir ki soğutma sistemlerinde kullanılan, ozon tabakasına ve küresel ısınmaya en az zararı olduğu bilinen bir soğutucu akışkandır. Bir diğeri H₂S gazıdır, yani hidrojen sülfürdür. Sülfür, endüstride kullanılan değerli bir maddedir, jet yakıtı üretimi için bile kullanmak mümkündür. Hidrojen, kaynağa geri basılabileceği gibi, yenilenebilir enerji kaynaklı bir elektroliz sistemi ile yeşil bir yakıt ve enerji depolama ortamı olarak verimli bir şekilde kullanılabilir.

Sülfür insan sağlığı açısından da tehdit olabilecek bir kimyasal. Sülfürün mutlaka atılması gerekiyorsa AB’deki mevzuat yerleşim yerlerinden 10 km uzağa, meskûn olmayan bölgeye taşınmasını zorunlu tutuyor.  

Benzer şeyler, termik santraller için de söylenebilir. Kömürü bile sadece yakmak hata, içinde 100’e yakın madde içeriyor. Elektrik ve ısı üretiminin yanı sıra bu santrallerde de kimyasal içeriğin ekonomiye kazandırılması mümkün.

Önemli olan, konuyu pek çok yönü ile bütünleşik olarak ele almak ve maksimum faydaya odaklanmak… Yer altından çıkardığımız kaynağı yararlı ve zararlı içerikleri açısından analiz etmek, zararlıların en uygun yöntemle bertarafını sağlamak, yararlı olabilecekleri de yine en uygun yöntemle değerlendirebilmek çok büyük katma değerler yaratacaktır.

Atık ısı, hangi sıcaklıkta olursa olsun değerlendirilebiliyor

Depremden zarar gören Adapazarı’nda yeni yapılaşma söz konusu olmuştu. Bir yerleşim yerine 6 km uzakta doğal gazlı kombine çevrim santrali vardı. Santralin 40 santigrat derece atık ısısını, ısıtmada kullanmak üzere değerlendirelim istedik. “40 dereceyle ne yapacaksınız, ancak havaya atılabilir” denmişti. Oysa bugün AB de 5. nesil bölge ısıtma sistemlerinde amaç; 35 derecede ısıtma yapmak. 35 derece bir atık ısı kaynağı her yerde kolayca bulunabilir. Ancak atık ısıyı uygun teknoloji ile kullanmalısınız. Yoğuşmalı kazanlarda verim %95 görünüyor, ama akılcılığı %6. Termodinamiğin 2. yasasına göre yok olan potansiyelin geri kazanımı mümkün değil. Ekserji verimine çok önem vermemiz lazım. Yani kaynağın sahip olduğu tüm değeri maksimum faydaya dönüşecek şekilde kullanmak. Ekserji zinciri doğru kurgulanmalı ve yakıtın en başından ele alınmalı. Birbirinden farklı sektörler arasında da faydanın transfer edilebildiği tümleşik bir perspektifle yaklaşım getirilmeli.

35 dereceyi ısıtmada kullanabilmeniz mevcut, klasik sistemler ile olmuyor. Radyatör boyutlarını en az 3 katına çıkaracaksınız ki bunu ne pompa sisteminiz kaldırır ne de maliyet açısından etkindir. Sistemi, ısı borulu sistemler, tavandan, döşemeden düşük sıcaklıklı ısıtma sistemlerine doğru güncellemeniz lazım. 

Her projede “nasıl daha yeşil yapabiliriz” diye “bütüncül” düşünmek gerekiyor.

YEKDEM, yeşili, verimliliği gözetmeli, bunun için derecelendirilmiş bir teşvik sistemine sahip olmalıdır

YEKDEM’de enerji satın alma fiyatları santral türlerine göre sınıflandırılmış ama bu santraller verimliliğine, ne denli çevre dostu olduğuna bakılmaksızın aynı birim fiyata tabi oluyor. Bir jeotermal santral çevre konusunda tüm hassasiyeti göstersin diğeri ise su buharını, içerdiği bileşiklerle atmosfere salsın. Ama YEKDEM e göre iki jeotermal santral için enerji satın alma bedeli eşit. Ama bu iki santral aslında hiç de eşit değil. Veya verim açısından bakıldığında jeotermal kaynağın özelliğine, kuyu sıcaklığına ve derinliğine göre belki de elektrik üretimi yerine ısı olarak değerlendirmek, hatta yeryüzüne çıkarmadan kaynağında ısıyı çekmek belki de en akılcı çözüm. ORC sistemleri her zaman, her durumda uygun çözüm olmayabilir. Ama elektriğin piyasası oluştu, ısı piyasası hala yok. Isıyı satmaya kalksanız, hatta ücretsiz dağıtmak isteseniz, bir mevzuata sahip olmadığı için yasa dışı oluyor. Atık ısının genellikle niteliği düşük olabilir ama göz ardı edilemeyecek kadar niceliği çoktur. Isı piyasası oluşsa, atık ısı da sahip olduğu sıcaklık değerine göre fiyatlandırılır, değerlendirilir.
Çöpten elektrik üretimi de YEKDEM kapsamında. Hangi çöpten, hangi yöntem ve verimlilikle üretim yapılıyor? Bunlar arasında fiyat konusunda bir derecelendirme olmalı ki “doğru olan” teşvik edilebilsin. Yoksa faydalı olması için yapılan pek çok iş, devlete ve çevreye başlangıçta kolayca görülmeyen ama çok ağır bedeller getirebiliyor.

Ölçüm, kontrol ve denetim çok önemli

Kalorimetreler gibi ekserji metrelerin olmasıyla, birçok sorunun önüne geçilebilir, delta t’yi ölçüyorsanız ona göre düzenleme yapıp ısıya göre faturalandırma yapılabilir. Dönüşüm şüphesiz ki zaman alabilir ama bir yerden başlanmalı ki o gereken zamanda mesafe kat edilebilsin. Önlenebilir CO₂ salımı diye bir şey var. Bunun için Japonya’da bir yılda binlerce kombiyi mikro CHP’ye çevirdiler. Doğalgazı akılcı kullandılar ve çok büyük ölçüde CO₂ tasarrufu oldu. Enerji ne kadar akılcı ne kadar az kullanılıyorsa o kadar az CO₂ salımı söz konusu oluyor. Enerjinin sahip olduğu nitelikler farkından doğan ikincil CO₂ salımları da ciddi sonuçlar doğuruyor. Paris anlaşması hedeflerine bu şekilde ulaşılması mümkün değil. Problem var, en az yarısını çözüyorsunuz, ama bu yeterli değil. Enerji arz ve talep niteliğini uyumlaştırıp dengelemek; enerjiyi uygun yerde, uygun yöntemle, uygun kalitede ve uygun zamanda kullanarak mümkün.

Hava kirliliği koronavirüsün sebebi değilse de dağılım ve vaka sayısında %20 etkisi var. Aşının maliyeti var. Bunlar da ekonomiye getirilen yükler olarak karşımıza çıkıyor, sadece enerji faturası olarak değil… Denetim mekanizması şart. Çevreyi kirletenle kirletmeyen niye bir tutulsun? Özendirici olmak gerekiyor. Bu süreçte ödül ve ceza mekanizmaları geliştirilmeli.

İhtiyacımız olan şey, bilim ve aklın rehberliğidir

Arazilerin değerlendirilmesi sürecinde tarım ve PV’leri de bütünleşik bir yaklaşım içinde ele almak gerekiyor. Bugün PV verimliliği %20’lerde. Mevcut arazinin tarıma uygun kullanımı sağlansa ve o üretimin ihtiyacına yönelik küçük ölçekli bir PV kurulumu öngörülse ekonomi açısından sağlanacak katma değer en üst seviyelere çıkarılabilir. Tabii bu, konuyu tüm boyutlarıyla ele alabilecek genişlikte bir politik vizyon gerektiriyor. Tohum, gübre, mazot maliyetleri, PVT ile elde edilecek ısının kurutmada kullanımı ve daha pek çok parametre birbirini destekleyecek şekilde düzenlenerek ele alınabilir. Başka ülkeler, tuzlu toprağı bile tarıma açmaya çalışıyor. Çocukluğumda Türkiye’den İsrail’e göç eden vatandaşlar, çölde Atatürk Orman Çiftliği kurdular. Bu konuda kamuoyu oluşmalı, yöntemler, yaklaşımlar sorgulanmalı, bilinçlilik düzeyimiz yükselmeli, belki de sadece enerjiye adanmış TV, iletişim kanalları olmalı. Disiplinler arası çalışmalar ve iş birlikleri önemli. Özetle ihtiyacımız olan şey, bilim ve aklın rehberliğidir.

Prof. Dr. Birol Kılkış Kimdir?

1949 yılında Ankara da doğdu. ODTÜ Makina Müh. Bölümünden 1970 yılında Yüksek Şeref derecesi ile mezun oldu. 1971-1972 yıllarında TÜBİTAK NATO bursu ile Brüksel NATO von Karman Enstitüsünde akışkanlar mekaniği ve aerodinamik konularında çalışarak şeref derecesi ile mezun oldu. 1973 yılında Y. Lisans ve 1979 yılında Doktora derecelerini aldı. 1981 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü sahibi Kılkış, 1999 da ODTÜ Makine Müh. Bölümü Profesör kadrosundan emekli oldu. 1980’li yıllarda altı adet Isı Pompası TSE Standardı hazırlamıştır. ASHRAE’nin değişik teknik komitelerinde görevlidir. 2003 yılında uluslararası başarılarından dolayı ASHRAE Fellow üyeliğine yükseltilen Kılkış 2004 yılında da Distinguished Lecturer seçilmiştir. 2008 yılında ise Distinguished Service ve Exceptional Service ödüllerini almıştır. Green Energy Council üyesi, Int. Journal of Green Energy ve Exergy Dergilerinin Editörler Kurulu üyesi ve IEA Heat Pump Programı gözlemci üyesidir. Ayrıca ASHRAE el kitaplarının revizörlüğü yapmaktadır. Yeşil ve sürdürülebilir binalar konusunda uluslararası ölçekte uzman olup, karbon dioksit salımları, enerji performansı, ekserji akılcılığı ve bölge enerji sistemleri üzerinde ekserji tabanlı çözümlemeleri bulunmaktadır. Yeni Nesil Melez Güneş Enerjisi Sistemleri ve Isı Pompaları üzerinde patentleri mevcuttur. Avrupa Yenilenebilir Enerji Kaynakları ile Isıtma ve Soğutma Kurulu (RHC) İkinci Başkanı olup AB Başkanlığına karbon dioksit azaltımı konusunda raporlar hazırlamaktadır. Türkiye’nin ilk LEED Platin Binasının Mekanik Tasarım Danışmanlığını gerçekleştirmiş olan Kılkış, Türk Tesisat Mühendisleri Derneğinin 13. Dönem Yönetim Kurulu Başkanlığı da yapmıştır. 600’ün üzerinde özgün yayını bulunmaktadır. ODTÜ, ABD de Gannon University ve University of Missouri Rolla, ile Başkent Üniversitesinde Öğretim üyeliği yapmıştır. Şu anda ASHRAE’nin bölgesel seçkin ders vericisidir.