Determination of Biogas Potential from Animal Waste for Balıkesir Province

Abstract

Today, the continuous increase in the need for energy around the worldwide has led countries to seek new energy sources. During the countries' search for this new energy sources; limited reserves and negative environmental impacts of fossil energy sources, the strategic importance of energy supply security and the desire of countries to get rid of dependence on foreign energy, increased the interest in renewable energy sources. Although our country is located close to fossil energy reserves, 75% of our energy needs are supplied by imported means. In recent years, political crises and wars in our region have become a threat to our energy supply security. In this context, in order to get rid of external dependence and to diversify our electricity generation resources, the potentials of our domestic energy resources should be investigated. In this study, it is aimed to determine the biogas potential that can be obtained from animal wastes from cattle, small ruminants and poultry in the Balikesir province. In determining the number of animals, it has been benefited from the Turkey Statistical Institute (TSI) 2018 data. As a result of the calculations, it has been determined that there is an annual biogas potential of 390.114.719m³ in Balıkesir province. The available biogas potential can be obtained from 51% cattle, 6% from small ruminants and 43% from poultry. Currently, Biogas Power Plants (BPP) that generate electricity using animal wastes in Balıkesir province are located in the northern districts such as Gönen and Bandırma. The total power of the BPPs utilizing animal waste resources in Balıkesir province will be 10,30 MW with the installed and under construction power plants. The equivalent electrical energy potential of 390.114.719m³ biogas per year is 893,363MWh. This means that BPP with 112MW installed power can be installed. Only 10% of the Balıkesir’s total biogas potential is available with the existing power plants. Therefore, in Balıkesir province, there is a potential to be established for about 102MW of BPP. Considering that animal wastes are also an environmental problem, incentives by the state should be made for the establishment of BPP in districts with high animal density and large-scale animal farms.

Keywords

• Balıkesir,Biogas,Renewable energy,Animal waste,Waste disposal

Balıkesir İli İçin Hayvansal Atık Kaynaklı Biyogaz Potansiyelinin Belirlenmesi

Öz

Günümüzde dünya genelinde enerjiye duyulan ihtiyacın sürekli artması ülkeleri yeni enerji kaynakları arayışına itmiştir. Ülkelerin bu yeni enerji kaynağı arayışları esnasında; fosil enerji kaynaklarının sınırlı rezerve sahip olması ve olumsuz çevresel etkileri, enerji arz güvenliğinin stratejik öneme sahip olması ve ülkelerin enerjide dışa bağımlılıktan kurtulmak istemesi gibi sebepler yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgiyi arttırmıştır. Ülkemiz fosil enerji kaynak rezervlerine yakın olmasına rağmen enerji ihtiyacımızın %75’i ithal yollarla temin edilmektedir. Coğrafi bölgemiz ekseninde ortaya çıkan siyasal krizler ve savaşlar enerji arz güvenliğimizi tehdit eder hale gelmiştir. Bu kapsamda dışa bağımlılıktan kurtulmak ve elektrik üretim kaynaklarımızın çeşitlendirilmesi amacıyla yerli enerji kaynaklarımızın potansiyellerinin araştırılması gerekmektedir. Bu çalışmada, Balıkesir il sınırları içerisindeki  büyükbaş, küçükbaş  ve kümes hayvanlarından kaynaklanan hayvansal atıklardan elde edilebilecek biyogaz potansiyelinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Hayvan sayılarının belirlenmesinde 2018 yılı Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK) verilerinden faydalanılmıştır.  Yapılan hesaplamalar sounucunda Balıkesir ilinde yıllık 390.114.719m³ biyogaz potansiyeli olduğu belirlenmiştir. Bu biyogaz potansiyelinin %51’i büyükbaş hayvanlardan, %6’sı küçükbaş hayvanlardan ve %43’ü kümes hayvanlarından elde edilebilir. Halihazırda hayvansal atık kullanarak elektrik üreten biyogaz elektrik santralları (BES) Gönen, Bandırma gibi kuzeydeki ilçelerin sınırlarında bulunmaktadır. Kurulu ve inşa halindeki santrallar ile birlikte Balıkesir ilindeki hayvansal atık kaynaklı BES’lerin toplam gücü 10,30MW’a ulaşacaktır. Yıllık 390.114.719m³ biyogazın eşdeğer elektrik enerjisi potansiyeli 893.363MWh’dir. Bu toplamda 112MW kurulu güce sahip BES kurulabileceği anlamına gelir. Mevcut santrallar ile biyogaz potansiyelinin ancak %10’u kullanılabilir durumdadır. Dolayısıyla Balıkesir ilinde yaklaşık 102MW daha BES kurulabilme potansiyeli vardır. Hayvansal atıkların aynı zamanda bir çevresel sorun olduğu düşünüldüğünde hayvan yoğunluğunun yüksek olduğu ve büyük ölçekli hayvan çiftliklerinin bulunduğu ilçelerde BES kurulması yönünde teşviklerin yapılması gereklidir.

Anahtar Kelimeler

• Balıkesir,Biyogaz,Yenilenebilir enerji,Hayvansal atıklar,Atık bertaraf

Kaynakça

1. Abade, C.C., Fregonesi, J.A., Von Keyserlingk, M.A.G. & Weary, D.M. (2015). Dairy Cow Preference And Usage Of An Alternative Freestall Design. Journal Dairy Science, 98(2), 960-5.
2. ASAE, (2005). Manure Production and Characteristics. ASAE Standard, March (D384.2), 1–19.
3. Başçetinçelik, A., Öztürk, H.H., Karaca, C., Kaçıra, M., Ekinci, K., Kaya, D., Baban, A., Güneş, K., Komitti, N., Barnes, I. & Nieminen, M. (2003). A Guide on Exploitation of Agricultural Residues in Turkey. LIFE03TCY/TR/000061, ANNEX 14 Final Report.
4. Bayrak Işık, E.H., & Polat, F. (2018). The Biogas Potential That Can Be Obtained From The Animal Wastes Of Tokat Province. Gaziosmanpasa Journal of Scientific Research, 7(3), 93-100.
5. BBB, (2019). Balıkesir Büyükşehir Belediyesi, Nazım İmar Planı Plan Açıklama Raporu, https://www.balikesir.bel.tr/documents/imar/2019/haziran/25.05.2019/4/5000Rapor.pdf Erişim Tarihi: 15 Haziran 2019.
6. BİTOM, (2019). Balıkesir İl Tarım Ve Orman Müdürlüğü, 2018 Yılı Faaliyet Raporu.
7. Bond, T. & Templeton, M.R. (2011). History And Future Of Domestic Biogas Plants İn The Developing World. Energy Sustainable Development, 15(4), 347–354.
8. Cantrell, K. B., Ro, K. S., Szögi, A. A., Vanotti, M. B., Smith, M. C., & Hunt, P. G. (2012). Green Farming Systems for The Southeast USA Using Manure-to-Energy Conversion Platforms. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 4(4), 1–12.

9. Çağlayan, G. H., & Koçer, N. N. (2014). Muş İlinde Hayvan Potansiyelinin Değerlendirilerek Biyogaz Üretiminin Araştırılması. Muş Alparslan Üni̇versi̇tesi̇ Fen Bilimleri Dergisi, 2(1), 215–220.
10. Division, S. C. A. (2019). A geographical profile of livestock manure production in Canada 2006. http://www.statcan.gc.ca/pub/16-002-x/2008004/article/10751-eng.htm#a3 Erişim Tarihi: 25 Haziran 2019.
11. EİDKKYB, (2019). Eskişehir İli Damızlık Koyun Keçi Yetiştiricileri Birliği, http://eskisehirkoyunkeci.org/?page_id=18 Erişim Tarihi: 15 Haziran 2019.
12. EİGM, (2019). Enerji İşleri Genel Müdürlüğü, http://www.yegm.gov.tr/yenilenebilir/biyogaz.aspx Erişim Tarihi: 25 Haziran 2019.
13. Ekinci, K., Külcü, Kaya, R.D., Yaldız, O., Ertekin, C. & Öztürk, H.H. (2010). The Prospective Of Potential Biogas Plants That Can Utilize Animal Manure İn Turkey. Energy Exploration & Exploitation, 28(3), 187-206.
14. Eryilmaz, T., Yesilyurt, M.K., Gokdogan, O. & Yumak, B. (2015). Determination of Biogas Potential from Animal Waste in Turkey: A Case Study for Yozgat Province. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 2(4), 106-111.
15. ETKB, (2019). Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Türkiye Biyokütle Enerjisi Potansiyel Atlası, http://bepa.yegm.gov.tr/ Erişim tarihi: 15 Temmuz 2019.
16. Gamal-El-Din, H. (1986). Biogas Production from Antibiotic-Contaminated Cow Manure. Biogas Technology, Transfer and Diffusion, 7, 480–487.
17. GMKA, (2012). Güney Marmara Kalkınma Ajansı, Bandırma Koyunculuk Araştırma İstasyonu Müdürlüğü, Balıkesir İlinin Organik Büyükbaş ve Küçükbaş Hayvancılık Olanaklarının Belirlenmesi.
18. GMKA, (2017). Güney Marmara Kalkınma Ajansı. Balıkesir Yatırım Destek Ve Tanıtım Stratejisi (2017-2023) Ve 2017 Yılı Eylem Planı.
19. GMKA, (2019). Güney Marmara Kalkınma Ajansı, Balıkesir Tarım ve Hayvancılık Yatırım Rehberi.
20. Gülen, J., & Arslan, H. (2005). Biyogaz. Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 4, 121–129.
21. Kaya, D., Çağman, S., Eyidoğan, M., Aydöner, C., Çoban, V. & Tırıs, M. (2009). Türkiye’nin Hayvansal Atık Kaynaklı Biyogaz Potansiyeli ve Ekonomisi. Atık Teknolojileri Dergisi, (1), 48-51.
22. Magistretti, P.J., Pellerin, L., Rothman, D. L. & Shulman, R. G. (1999). Energy on Demand. Science (80-. )., 283 (5401), 496–497.
23. Massé, D.I., Saady, N.M.C., Gilbert, Y. (2014). Potential of Biological Processes to Eliminate Antibiotics in Livestock Manure: An Overview. Animals, 4(2), 146-163.
24. McKendry, P (2002). Energy Production From Biomass (part 1): Overview of Biomass. Bioresource Technology, 83 (1), 37–46.
25. Montzka, S. A.; Dlugokencky, E. J. & Butler, J. H. (2011). Non-CO2 Greenhouse Gases And Climate Change. Nature, 476(7358), 43–50.
26. NRCS, (2019a). The U.S. Department of Agriculture Natural Resources Conservation Service (NRCS). https://lpelc.org/animal-agriculture-in-the-u-s-trends-in-production-and-manure-management/ Erişim Tarihi: 17 Haziran 2019.
27. NRCS, (2019b). The U.S. Department of Agriculture Natural Resources Conservation Service (NRCS). https://www.nrcs.usda.gov//wps/portal/nrcs/detail/null/?cid=nrcs143_014211 Erişim Tarihi: 25 Haziran 2019.
28. Ogejo, J., Wen, Z., Ignosh, J., Bendfeldt, E., & Collins Jr., E. (2009). Biomethane Technology. Virginia Cooperative Extension, (Publication 442-881), 1–11.
29. Salihoğlu, N.K., Teksoy, A. & Altan, K. (2019). Büyükbaş Ve Küçükbaş Hayvan Atıklarından Biyogaz Üretim Potansiyelinin Belirlenmesi: Balıkesir İli Örneği. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 8(1), 31-47.
30. Solomie, A.G., Miranda, P.M.M. & Alfons, G.J.M. (2010). Costs of Producing Biogas at Dairy Farms in The Netherlands. Int. J. Food System Dynamics, (1), 26‐30.
31. Sözer, S. & Yaldız, O. (2011). Muz Serası Atıkları ve Sığır Gübresi Karışımlarından Mezofilik Fermantasyon Sonucu Üretilebilecek Biyogaz Miktarının Belirlenmesi Üzerine Bir Araştırma. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 4 (2), 75–78.
32. S.N., (2012). Statistics Netherlands. Standardised Calculation Methods For Animal Manure And Nutrients.
33. Straße, T. & Ertem, F.C., (2011). Türkiye'de Biyogaz Yatırımları İçin Geçerli Koşulların ve Potansiyelin Değerlendirilmesi. Türkiye’de Hayvansal Atıkların Biyogaz Yoluyla Kaynak Verimliliği Esasında ve İklim Dostu Kullanımı Projesi, Türk-Alman Biyogaz Projesi. T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı,.31.
34. Suganthi, L., & Samuel, A. A. (2012). Energy Models For Demand Forecasting - A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews.
35. TEİAŞ, (2018). Türkiye Elektrik İletim A.Ş. Genel Müdürlüğü. Türkiye Elektrik Enerjisi 5 Yıllık Üretim Kapasite Projeksiyonu (2018-2022).
36. TÜİK, (2019). 2018 Yılı Balıkesir Hayvancılık İstatistikleri, https://biruni.tuik.gov.tr/medas/?locale=tr Erişim Tarihi: 15 Haziran 2019.
37. TÜSİAD, (2011). Vizyon 2050 Türkiye, no. TÜSİAD-T/2011–09/518.
38. WEC, (2013). World Energy Scenarios: Composing Energy Futures To 2050. Report, 1–288.
39. Wuebbles, D. (2002). Atmospheric Methane And Global Change. Earth-Science Reviews, (57), 177–210.
40. Yaldız, O., Weckenmann, D., & Öchsner, H. (1998). Sürekli Akışlı Bir Biyogaz Tesisi Ve Gaz Motorunda Enerji Üretiminin İrdelenmesi. Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi.
41. Yılmaz, A. (2019). Türkiye’de Biyogaz Üretimi ve Kurulu Santrallerin Ürettiği Elektrik Enerjisi. Ecological Life Sciences (NWSAELS), 14(1), 12-28.