Determination Of Biogas Production Potential From Animal Manure: Specific To The Provinces Of Manisa

Abstract

Developing technology and increasing population have caused an increase in energy consumption. Meeting the increasing energy demand has led to a rapid rise in the use of energy resources. Today, most of the energy supply is provided by fossil energy sources, which are conventional. Fossil-based energy sources have begun to pose a great risk to the environment, climate, and living health because they cause an increase in greenhouse gas emissions. This situation has accelerated in recent years. Studies on sustainable renewable energy resources that are environmentally friendly and have no risk of depletion have created an alternative to conventional energy sources. Renewable energy sources can be grouped as solar, wind, hydroelectric, geothermal, wave, tidal, hydroelectric, and biomass energy. Organic compounds that are of biological origin, renewable, and not considered fossils are called biomass. Biomass resources are converted into biofuels by thermochemical, biochemical cycles, and physical methods. Gases formed by fermenting biomass waste in an oxygen-free environment are called biogas. To obtain biogas, products originating from sugar or from which biogas can be obtained are used. Methane gas, which has the most yellow effect as biogas, can be obtained from animal manure. Disposal of animal manure can also be achieved by creating a cogeneration system from this released methane gas to produce hot water and electricity. As a result of the examination conducted in Manisa province in Turkey, electricity production from biogas obtained from animal manure was found to be 472,489.23 MWe, based on 2021 data. The 2021 census result of the province was found to be 1,456,626 people, and according to TEDAŞ 2020 data, the per capita electricity consumption of Manisa was determined as 3,571 kWh. Taking 3,571 kWh as the average value in 2021, the total electricity consumption in a year was found to be 5,201,611 MWhe. The electrical energy obtained from biogas facilities that can be established can meet approximately 9% of the electrical energy needs. A facility with a total capacity of 53.94 MW can be established. Since this amount is large, the electricity needs of residences can be met with smaller facilities close to where the raw materials are located. Biogas can be obtained mostly from poultry manure. The facilities to be established can be established near poultry farms. With the electricity that can be obtained from biogas facilities, 274,043.7534 tons of CO2 emissions can be prevented.

Keywords

• Biogas
• Energy
• Biomass
• Renewable Energy
• Electric

HAYVAN GÜBRESİNDEN BİYOGAZ ÜRETİM POTANSİYELİNİN BELİRLENMESİ:MANİSA

Öz

Gelişen teknoloji, artan nüfus enerji tüketiminde artışa neden olmuştur. Artan enerji talebini karşılayabilmek enerji kaynaklarının kullanımında da hızlı bir artışa neden olmuştur. Günümüzde enerji arzının çoğu konvansiyonel enerji kaynaklarıdan olan fosil enerji kaynaklarından sağlanmaktadır. Fosil tabanlı enerji kaynakları sera gazı emisyonlarında artışa neden oldukları için çevre, iklim ve canlı sağlığı için büyük risk oluşturmaya başlamıştır. Bu durum son yıllarda, çevre ile dost tükenme riski olmayan sürdürülebilir özellikte olan yenilenebilir ebnerji kaynakları ile ilgili çalışmalar ivme kazandırmış ve konvansiyonel enerji kaynaklarına bir alternatif oluşturmuştur. Yenilenebilir enerji kaynakları güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, hidroelektrik, jeotermal, dalga, gel-git, hidroelektrik ve biyokütle enerjisi olmak üzere gruplandıralabilir. Biyolojik kökenli olan, yenilenebilen, fosil olarak değerlendirilmeyen organik bileşimlere biyokütle denmektedir. Biyokütle kaynakları termokimyasal, biyokimyasal çevrimler ve fiziksel yöntemlerle biyoyakıtlara dönüştürülmektedir. Biyokütle atıklarının oksijensiz ortamda fermante edilmesi ile oluşan gazlara biyogaz denilmektedir. Biyogazı elde etmek için ise şeker kaynaklı ya da biyogaz elde edilebilecek olan ürünler kullanılmaktadır. Biyogaz olarak en çok sarı etkisi olan metan gazı hayvan gübrelerinden elde edilebilmektedir. Hayvan gübrelerinin bertaraf edilmesi aynı zamanda bu salınan metan gazından kojenerasyon sistemi yapılarak sıcak su ve elektrik eldesi sağlanabilir. Türkiye'de bulunan Manisa ilinde yapılan inceleme sonucunda, 2021 yılı verilerine dayanarak hayvan gübrelerinden elde edilen biyogazdan elektrik üretimi 472.489,23 MWe olarak bulunmuştur. İlin 2021 yılı nüfus sayımı sonucu 1.456.626 kişi olarak bulunmuş ve TEDAŞ 2020 verilerine göre Manisa ilinin kişi başı elektrik tüketimi 3.571 kWh olarak çıkartılmıştır. 2021 yılında ortalama değer olarak 3.571 kWh alındığı zaman bir yılda toplam elektrik tüketimi 5.201.611 MWhe bulunmuştur. Kurulabilecek olan biyogaz tesislerden elde edilecek elektrik enerjisi ihtiyacı olan elektrik enerjisinin yaklaşık %9’luk ihtiyacını karşılayabilmektedir. Toplam kapasite olarak 53,94 MW’ lık güce sahip tesis kurulabilir. Bu miktar büyük olduğu için, ham maddenin olduğu yerlere yakın daha küçük tesislerle, konutların elektrik ihtiyacı karşılanabilir. En çok kanatlı hayvanların gübresinden biyogaz elde edilebilmektedir. Kurulacak olan tesisler kanatlı hayvan çiftliklerinin yakınlarına kurulabilir. Biyogaz tesislerinden elde edilebilecek elektrik ile birlikte 274.043,7534 ton CO2 salınımın önüne geçilebilinir.

Anahtar Kelimeler

• Biyogaz 1; Enerji 2; Biyokütle 3; Yenilenebilir Enerji 4; Elektrik 5.

Kaynakça

1. [1] K. Kaya and E. Koç, “ENERJİ KAYNAKLARI–YENİLENEBİLİR ENERJİ DURUMU,” Mühendis ve Makina, vol. 56, no. 668, pp. 36–47, 2015, [Online]. Available: https://dergipark.org.tr/tr/pub/muhendismakina/article/736171.
2. [2] C. Mao, Y. Feng, X. Wang, and G. Ren, “Review on research achievements of biogas from anaerobic digestion,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 45, pp. 540–555, 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.02.032.
3. [3] TMMOB Makine Mühendisleri Odası, BİYOKÜTLE ENERJİSİ, TMMOB., vol. 725. 2021.
4. [4] A. Demirbas, “Biofuels sources, biofuel policy, biofuel economy and global biofuel projections,” Energy Convers Manag, vol. 49, no. 8, pp. 2106–2116, 2008, doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2008.02.020.
5. [5] H. Yağlı and Y. Koç, “Hayvan Gübresinden Biyogaz Üretim Potansiyelinin Belirlenmesi: Adana İli Örnek Hesaplama,” Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 34, no. 3, pp. 35–48, 2019, doi: 10.21605/cukurovaummfd.637603.
6. [6] Kamil Ekinci, Recep Kulcu, Durmus Kaya, Osman Yaldιz, Can Ertekin, and H. Huseyin Ozturk, “The Prospective of Potential Biogas Plants That Can Utilize Animal Manure in Turkey,” Energy Exploration & Exploitation, vol. 28, no. 3, pp. 187–205, Jun. 2010, doi: 10.1260/0144-5987.28.3.187.
7. [7] Ç.K.Fatma, “BİYOGAZ, ÖNEMİ, GENEL DURUMU VE TÜRKİYE’DEKİ YERİ,” Mühendis ve Makina, vol. 52, no. 617, Dec. 2007.
8. [8] U. C. Matur and A. Atasayın, “HAYVAN GÜBRESİNDEN BİYOGAZ ÜRETİM POTANSİYELİNİN BELİRLENMESİ: ANKARA, GAZİANTEP, KARS*,” Mühendis ve Makina, no. 716, pp. 409–431, 2024, doi: 10.46399/muhendismakina.1559493.

9. [9] S. N. M. D. E. SOUZA, A. M. LENZ, I. WERNCKE, C. E. C. NOGUEIRA, J. ANTONELLI, and J. D. E. SOUZA, “Gas emission and efficiency of an engine-generator set running on biogas,” Engenharia Agrícola, vol. 36, 2016.