Agricultural Wastes for Biomass Power Plants: Utilization of Agricultural Waste and Residues in Sanlıurfa Province

Yıl 2021, Cilt: 4 Sayı: 2, 67 - 76, 31.12.2021

Kübra Al

Öz

Renewable energy sources and the renewable energy obtained from these sources should always be on the agenda in order to minimize CO2 emissions that cause climate change, increase energy security and have a sustainable environment. Biomass, which is among the renewable energy sources, is the only source that enables fuel production. According to the Biomass Energy Potential Atlas (BEPA) 2020 data, the total energy equivalent of Turkey's waste is 34 002 549 TEP / year. The province of Şanlıurfa has 4.9% of the total agricultural area in Turkey and 59.3% of its land is used as agricultural land. 3.57% of wheat production, 5.1% of barley production, 4.26% of corn production and 36.97% of cotton production in our country take place in Şanlıurfa. When the amount of waste in the region and the calorific value of these wastes are examined, it is determined that wheat, corn and cotton wastes have a high potential. Since wheat waste has a higher thermal energy value than corn and cotton, it has been calculated that it is appropriate to use 40% wheat, 30% corn and cotton waste in the biomass power plant. It has been calculated that for a 30MW biomass power plant, 83719.26 tons of wheat residue, 62789.45 tons of corn and cotton waste in total, ~ 210 thousand tons of agricultural waste is required. It has been observed that the determined waste amount is almost parallel to the waste amount of biomass power plants in Çorum Mecitözü and Afyon.

Anahtar Kelimeler

Biomass energy, agricultural residues/ waste, energy recovery, renewable energy

Biyokütle Enerji Santralleri İçin Tarımsal Atıklar: Şanlıurfa İlinde Tarımsal Atık ve Artıkların Değerlendirilmesi

Öz

İklim değişikliğine neden olan CO2 salınımını en aza indirmek, enerji güvenliğini artırmak ve sürdürülebilir bir çevreye sahip olmak için yenilenebilir enerji kaynakları ve bu kaynaklardan elde edilen yenilenebilir enerji hep gündemde olmalıdır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında bulunan biyokütle, yakıt üretimine imkân sağlayan yegâne kaynaktır. Biyokütle Enerjisi Potansiyel Atlası (BEPA) 2020 yılı verilerine göre Türkiye’nin atıkların toplam enerji eşdeğeri 34 002 549 TEP/yıl’dır. Şanlıurfa ili Türkiye’deki toplam tarım alanının %4.9’una sahiptir ve arazisinin %59.3’ü tarım alanı olarak kullanılmaktadır. Ülkemizdeki buğday üretiminin %3.57’i, arpa üretiminin %5.1’i, mısır üretiminin %4.26’i, pamuk üretiminin %36.97’u Şanlıurfa’da gerçekleşmektedir. Bölgedeki atık miktarı ve bu atıkların ısıl değeri incelendiğinde, buğday, mısır ve pamuk atıklarının yüksek potansiyele sahip olduğu belirlenmiştir. Buğday atığının ise mısır ve pamuktan daha fazla ısıl enerji değerine sahip olması nedeniyle biyokütle enerji santralinin %40 buğday, %30 mısır ve pamuk atıklarının kullanılmasının uygun olduğu hesaplanmıştır. 30MW’lık biyokütle enerji santrali için 83719.26 ton buğday artığı, 62789.45 ton mısır ve pamuk atığın toplamda ~210 bin ton tarımsal atığın gerekli olduğu hesaplanmıştır. Belirlenen atık miktarı Çorum Mecitözü ve Afyon’daki biyokütle enerji santrallerinin atık miktarına göre hemen hemen paralel olduğu gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Biyokütle enerjisi, tarımsal artıklar/atıklar, enerji geri kazanımı, yenilenebilir enerji, enerji güvenliği

Kaynakça

• [1] YILMAZ, M. (2012). Türkiye’nin enerji potansiyeli ve yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik enerjisi üretimi açısından önemi Çevrebilimleri dergisi, 4(2), 33-54
• [2] Burke, M. J., & Stephens, J. C. (2018). Political power and renewable energy futures: A critical review. Energy Research & Social Science, 35, 78–93. doi:10.1016/j.erss.2017.10.018
• [3] Demirbas, A. (2005). Potential applications of renewable energy sources, biomass combustion problems in boiler power systems and combustion related environmental issues. Progress in energy and combustion science, 31(2), 171-192.
• [4] Owusu, P. A., & Asumadu-Sarkodie, S. (2016). A review of renewable energy sources, sustainability issues and climate change mitigation. Cogent Engineering, 3(1), 1167990
• [5] BILGEN, S., KAYGUSUZ, K., & SARI, A. (2004). Renewable Energy for a Clean and Sustainable Future. Energy Sources, 26(12), 1119–1129. doi:10.1080/00908310490441421
• [6] KABAKCI, S. B., & Koca, D. (2019). Enerji geri kazanımı için arıtma çamurunun hidrotermal karbonizasyonu. DÜMF Mühendislik Dergisi, 10(3), 1061-1072.
• [7] Başakçılardan Kabakcı, S., & Baran, S. S. (2019). Hydrothermal carbonization of various lignocellulosics: Fuel characteristics of hydrochars and surface characteristics of activated hydrochars. Waste Management, 100, 259–268. doi:10.1016/j.wasman.2019.09.021
• [8] Ellabban, O., Abu-Rub, H., & Blaabjerg, F. (2014). Renewable energy resources: Current status, future prospects and their enabling technology. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 39, 748–764. doi:10.1016/j.rser.2014.07.113
• [9] Saracoglu, N. (2010). The Biomass Potential of Turkey for Energy Production: Part I. Energy Sources, Part B: Economics, Planning, and Policy, 5(3), 272–278. doi:10.1080/15567240802532981
• [10] KARAYILMAZLAR, S., SARAÇOĞLU, N., Çabuk, Y., & Rıfat, K. U. R. T. (2011). Biyokütlenin Türkiye’de enerji üretiminde değerlendirilmesi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 13(19), 63-75.
• [11] Bilgili, F., Koçak, E., Bulut, Ü., & Kuşkaya, S. (2017). Can biomass energy be an efficient policy tool for sustainable development?. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 71, 830-845..
• [12] He, J., Liu, Y., & Lin, B. (2018). Should China support the development of biomass power generation?. Energy, 163, 416-425.
• [13] García, C. A., Riegelhaupt, E., Ghilardi, A., Skutsch, M., Islas, J., Manzini, F., & Masera, O. (2015). Sustainable bioenergy options for Mexico: GHG mitigation and costs. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 43, 545–552. doi:10.1016/j.rser.2014.11.062
• [14] Khanna, M., Önal, H., Dhungana, B., & Wander, M. (2011). Economics of herbaceous bioenergy crops for electricity generation: Implications for greenhouse gas mitigation. Biomass and Bioenergy, 35(4), 1474–1484. doi:10.1016/j.biombioe.2010.11.031
• [15] Dasappa, S. (2011). Potential of biomass energy for electricity generation in sub-Saharan Africa. Energy for Sustainable Development, 15(3), 203-213.
• [16] Nishiguchi, S., & Tabata, T. (2016). Assessment of social, economic, and environmental aspects of woody biomass energy utilization: Direct burning and wood pellets. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 57, 1279-1286.
• [17] Bilgen, S., Keleş, S., Sarıkaya, İ., & Kaygusuz, K. (2015). A perspective for potential and technology of bioenergy in Turkey: Present case and future view. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 48, 228–239. doi:10.1016/j.rser.2015.03.096
• [18] Karabaş, H. (2019). Sakarya İlinin Bitkisel Biyokütle Açısından Atık Miktarının ve Enerji Potansiyelinin Araştırılması. Ulusal Çevre Bilimleri Araştırma Dergisi, 2(1), 35-43.
• [19] International Energy Agency IEA, (2019). Turkey https://www.iea.org/countries/turkey
• [20] T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı https://enerji.gov.tr/, Biyokütle Enerji Potansiyeli Atlası (BEPA) (2020).,
• [21] Toklu, E. (2017). Biomass energy potential and utilization in Turkey. Renewable Energy, 107, 235–244. doi:10.1016/j.renene.2017.02.008
• [22] International Renewable Energy Agency (IRENA), (2019) https://www.irena.org/bioenergy
• [23] Biyoenerji Dergisi Erişim tarihi: 19.12.2020 https://biyoenerjidergisi.com
• [24] Karaağaç, A., Bilgiç, A., & Çukur, Ü. (2006). T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı Şanlıurfa Tarım Master Planı
• [25] VALİLİĞİ, Ş., & MÜDÜRLÜĞÜ, Ç. ŞANLIURFA 2015 YILI İL ÇEVRE DURUM RAPORU
• [26] T.C. Kalkınma Bakanlığı Güneydoğu Anadolu Bölgesi Kalkınma İdaresi Başkanlığı Şanlıurfa İl Profili
• [27] Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü (YEGM), (2020) http://www.yegm.gov.tr/YEKrepa/SANLIURFA-REPA.pdf
• [28] T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı Şanlıurfa Tarımsal Yatırım Rehberi Sunum https://www.tarimorman.gov.tr/
• [29] TUİK, 2019 Bitkisel Üretim İstatistikleri tuik.gov.tr
• [30] MUTLU, N., TOLAY, M., KARACA, C., & ÖZTÜRK, H. H. Güneydoğu Anadolu Projesi (GAP) Bölgesinin Tarımsal Biyokütle Potansiyeli. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 15(3), 77-81.
• [31] Avcıoğlu, A. O., Dayıoğlu, M. A., & Türker, U. (2019). Assessment of the Energy Potential of Agricultural Biomass Residues in Turkey. Renewable Energy. doi:10.1016/j.renene.2019.01.053
• [32] H.H. Ozturk, A. Bascetincelik, (2006) Energy exploitation of agricultural biomass potential in Turkey, Energy Explor. Explot. 24 313-330
• [33] ECN Phyllis2 ID- number #424 https://phyllis.nl/
• [34] ECN Phyllis2 ID- number #425 https://phyllis.nl/
• [35] ECN Phyllis2 ID- number #426 https://phyllis.nl/
• [36] ECN Phyllis2 ID- number #427 https://phyllis.nl/
• [37] ECN Phyllis2 ID- number #454 https://phyllis.nl/
• [38] ECN Phyllis2 ID- number #455 https://phyllis.nl/
• [39] ECN Phyllis2 ID- number #456 https://phyllis.nl/
• [40] Y.J. Lu, L.J. Guo, C.M. Ji, X.M. Zhang, X.H. Hao, Q.H. Yan:Hydrogen production by biomass gasification in supercritical water: a parametric study. Int J Hydrogen Energy 31 (2006) 822-831
• [41] S. Gaur and T.B. Reed; An Atlas of Thermal Data For Biomass and Other Fuels. NREL/TP-433-7965, June 1995
• [42] http://rredc.nrel.gov:80/biomass/doe/nrel/comp/alki/appendix.html (1998). Link obsolete. Instead, try http://www.nrel.gov/rredc/biomass_resource.html
• [43] R. J. Evans, A. R. Knight, M. Onischak and S. P. Babu: Development of biomass gasification to produce substitute fuels, Richland, Washington, USA, Pacific Northwest Laboratory (PNL), PNL--6518, 14 p. (1988).
• [44] O. Kitani and C. W. Hall: Biomass Handbook, Gordon and Breach science publishers, New York (1989)
• [45] N. Magasiner and J. W. de Kock: Design criteria for fibrous fuel fired boilers. Energy World (8-9) pp. 4-12 (1987).
• [46] O. Kitani and C. W. Hall: Biomass Handbook, Gordon and Breach science publishers, New York (1989)
• [47] P. D. Grover: Thermochemical characteristics of biomass residues for gasification, Indian Institute of Technology, Delhi, India (1989).
• [48] P.V.R. Iyer, T.R. Rao, P.D. Grover, N.P. Singh: Biomass Thermo-chemical Characterization (revised second edition), Indian Institute of Technology, Delhi, India (1997). Also in: Biomass and Bioenergy 22 (2002) 195-203.
• [49] IRENA (2020), Renewable Power Generation Costs in 2019, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi, (7) 110-119.
• [50] Bojić, S., Đatkov, Đ., Brcanov, D., Georgijević, M., & Martinov, M. (2013). Location allocation of solid biomass power plants: Case study of Vojvodina. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 26, 769-775..
• [51] Vijay Ramamurthi, P., Cristina Fernandes, M., Sieverts Nielsen, P., & Pedro Nunes, C. (2014). Logistics cost analysis of rice residues for second generation bioenergy production in Ghana. Bioresource Technology, 173, 429–438. doi:10.1016/j.biortech.2014.09.102
• [52] Singh, J. (2015). Overview of electric power potential of surplus agricultural biomass from economic, social, environmental and technical perspective—A case study of Punjab. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 42, 286–297. doi:10.1016/j.rser.2014.10.015
• [53] Delivand, M. K., Barz, M., & Gheewala, S. H. (2011). Logistics cost analysis of rice straw for biomass power generation in Thailand. Energy, 36(3), 1435–1441. doi:10.1016/j.energy.2011.01.026
• [54] MAJOR, P. (2012). Availability and physical properties of residues from major agricultural crops for energy conversion through thermochemical processes. American Journal of Agricultural and Biological Science, 7(3), 312-321.
• [55] Deloitte (2014) Biyokütlenin Altın Çağı