ENERJİ ÇEVRE İKİLEMİNE GENEL BAKIŞ

Doğan ANAKÖK

Y eryüzünde insanoğlunun geçmiş te ve bugün gerçekleştirdiği etkin likleri sonucu, içinde yaşadığı çev reye küresel olarak zarar verdiği bilinmektedir, insanlık, tonlarca atığı atmosfere salmakla kendi geleceğini etkileyen talihsiz bir deneyi pek de kasıtlı olmadan gerçekleştiriyor. Bu deneyin, yerkürenin ekosisteminde yol açtığı deği şiklikler, bilimsel bulguların elverdiği ölçü de gün ışığına çıkarken pek çok bilimsel belirsizlik ise gelecek nesilleri ne gibi geri dönülmez sürprizlerin beklediği sorusunu akla getiriyor.

Bugün artık küresel iklim ısınması, stratosfer ozon taba kasının incelmesi, kentsel ozon oluşumu, asit yağmurla rı, sera etkisi ve radyoaktif kirlenme gibi olgular bilim adamları ve ilgili uzmanlık kuruluşlarının gündeminden tüm kamuoyunun ilgi alanına taşındı. Çevre duyarlığı en geniş kesimlere mal olmaya başladı. Atmosferde oluşan değişikliklerin toplumları tehdit edebilecek sonuçlara yol açması karşısında, sorunları anlama ve etkili çözümler bulmak için köktenci çabalara gereksinim duyulduğu çe şitli çevrelerce kabul ediliyor. Gelecek yüzyılın temel ilgi alanının, askersel güvenlik yerine çevre güvenliği olacağı önde gelen devlet adamlarınca dile getiriliyor.

İklim Değişiyor mu...?

Bugün bilim adamları sera etkisi konusunda genel hatları ile anlaşma içindedirler. Isı tutan sera gazlarının, atmos ferde; insan etkinliği sonucu düzenli olarak arttığı ortaya çıkarılmıştır. Karbondioksit (CO2) bu etkinin yarısından sorumlu tutuluyor. Metan (CH4), Nitrojen Oksit (N2O), kloroflorokarbonlar (CFC) ve alt atmosfer ozonu (O3) gibi ısı tutucu gazlar ise diğer yarısının sorumlusu.

Son yüzyıl içinde sıcaklığın 0.5°C arttığı ortaya kondu. Önümüzdeki 50 100 yıl içinde atmosferdeki CO2 düzeyi n/n bugünkü değerinin iki katına çıkacağı bilgisayar mo dellemeleri ile tahmin ediliyor.

Atmosferin bileşiminde insan ürünü az bir değişiklikle iklim yapısının değişeceği dü şüncesi yıllar öncesine dayanıyor. 19. yy sonunda isveçli bilimci Suante A. Arrheni us atmosferdeki CO2 miktarının 2 katına çıkması ile 4 6°C'lik küresel ısınmanın meydana geleceğini tahmin etti. Bugünkü bilimsel araştırmaların sonuçları da pek farklı değil. Kapsamlı bilgisayar modelle melerine dayalı değişik araştırmalar, önü müzdeki 50 yıl içinde küresel sıcaklık artı şının 1 3°C arasında olacağını gösteriyor. 1765ten beri atmosferdeki CO2 miktarının 280 ppm'den 350 ppm'e, metan miktarının 800 ppm'den 1700 ppm'e, Nitrojen oksitle ri (NOx) miktarının ise, 285 ppm'den 310 ppm'e yükseldiği belirlendi. Stratosfer ozon tabakasının tahrip olmasından sorumlu tutulan Ktoroflorokarbonların (CFC) ise 0 ppb'den 1 ppbye yükseldiği saptandı. Atmosferdeki CO2 düzeyi artı şı sanayileşmeye koşut seyrediyor. Az gelişmiş ve* kalkın makta olan ülkelerin karbondioksit atıklarına katkısı 1980 yı lında yâlnızca % 20 oranında ABD, SSCB ve Batı Avru pa'nın payı ise % 70. Yalnızca ABD yıllık tüm CO2 üretimi nm 1/4'ünü üretiyor. Fosil yakıtların, taşımacılık, enerji üreti mi ve imalat sanayi gibi alanlarda kullanılması ile atmosfere çeşitli sera gazları salınıyor. Bugün fosil yakıtların kullanımı ile atmosfere atılan yıllık CO2 miktarı 5 Milyar tondur. Araş tırmacılar, ormanların ve bitki örtüsünün tahribi sonucu 0.5 1.5 Milyar ton CO2 artışına daha neden olunduğunu belirt mektedirler, özetle, yanma sonucu atmosfere karışan CO2'nin iklimin küresel ısınmasında önemli rolü olacağı, di ğer ısı tutan gazların ise bu süreci hızlandırdığı bilim çevre lerince kabul edildiği halde, böyle birtdeğişimin çevresel et kilerinin ne olacağı tam olarak kestirilemiyor. Dünyanın ik lim sisteminin bütünüyle istikrarını yitirmesi endişesi bu be lirsizlik içinde değişik varsayımların üretilmesine yol açıyor.

Asit Y ağmuru

Terim ortaya ilk kez İngiliz Kimyacı Robert Angus Smith'in kaleminden 1872'de çıktı. 1972 yılında yani tam 100 yıl

sonra, Birleşmiş Milletler Çevre Konfe ransı'nda bu kavram tüm kamuoyuna maloldu.

şetiyle tazeliğini koruyor. Pek çok ülke de nükleer programlar kamuoyunun tep kisiyle durduruluyor. Toplum daha rahat

Bugün artık asit yağmuru kavramı ulusla rarası konuların gündemine de girdi. Av rupa'da, ingiltere ile iskandinavya, Ameri ka'da ABD ile Kanada arasında gerginlik kaynağı oluşturuyor. Batı Almanya ve di ğer gelişmiş ülkelerde rastlanan büyük çaptaki orman yıkımlarından asit yağmur ları sorumlu tutuluyor. Asit yağışı ya da asit birikmesi bu alanda kullanılan eşan lamlı diğer terimler. Bilindiği gibi, suyun asitliliği hidrojen iyonunun konsantrasyo nunun bir ölçüsü olan PH birimi ile ölçü lür. Saf suyun PH'ı 7 iken asitli maddeler düşük PH'a, alkali (bazik) maddeler ise yüksek PH'a sahiptir. PH ölçüsü 0 14 de ğerleri arasında değişmektedir. Atmosfer de su, nominal karbondioksitle (CO2) te mas ettiğinde PH'ı 5.6 olan bir yağışa ne den olur. Bazı durumlarda insan etkinlik

"Pefc çok: ülkede nükleer programlar kamuoyunun tepkisiyle durduruluyor.

bir yaşam için beklentilerini günden gü ne arttırırken, bu talepler daha fazla elektrik üretimini gerektiriyor, yine aynı toplum en azından yaşadığı bölgede elektrik santrali görmek istemiyor. Bu arada, dünya çapında konservasyonu savunan görüşler taraftar bulmaya çalı şıyor. Bu konudaki görüşler enerji üreti minden tümüyle vazgeçilmesine kadar uzanan uç noktalara kadar varabiliyor. O halde araştırmacılara, bilim adamları na onlara kaynak ayıran hükümetlere ve yetkili kuruluşlara bu ikilem karşısında önemli görevler düşüyor. Toplumun elektrik enerjisine olan gereksinmelerini planlarken; artık, kamuoyuna malolmuş iklim ve çevre duyarlığı karşısında daha etkili ve yaygın önlemlerin yaşama geçi rilmesi gerekiyor.

leri ile ilgili atıkların atmosfere verilmediği ortamlar da do Santral Atıkları

ğal nedenlerle PH'ı 5 olan asitli yağışlara rastlanmaktadır. Asit yağmuru olarak tanımlanan yağışın PH'ı ise 5'in altın da kabul ediliyor. Endüstriyel tesislerden, enerji santralle rinden atmosfere atılan kükürt dioksit (SO2) ve Nitrojen oksitler (NOx) asit yağmuruna neden olmaktadır. Kamuo yu, orman ve bitki örtüsünün tahribinden, sulardaki canlı

Dünya çapında nükleer santrallara karşı olan tepki ile bir likte son yıllarda nükleer enerji programlarına daha az yer verilmek zorunda kalındığını daha önce belirtmiştik. Son yıllarda fosil yakıtlı santral atıklarının çeşitli ülkelerin kamuoyunda açtığı tartışmalar da boyutlandı. Önceleri

yaşamın olumsuz etkilenmesine kadar pek çok konuda

asit yağmurlarını sorumlu tutuyor. Yalnızca ABD'de 1985

yılında insan etkinlikleri sonucu 21 milyon ton SO2 atmos fere atıldı. Aynı yılda, NOx atık miktarı ise 24 milyon ton.

Asit yağmurlarının insan sağlığı, ormanlar, deniz, göl ve

akarsularda yaşayan canlılar üzerindeki olumsuz etkileri

nin araştırılması ve bu konuda etkili önlemlerin alınması

çevreye duyarlı kamuoyunun, bilim ve araştırma kuruluşla

rının, politikacıların ve hükümetlerin önemli gündem mad

delerinden birisi olmak durumunda.

Enerji Sektörü Ve Çevre Sorunları

Bugün pek çok ülkede bilimsel kuruluşlar kendilerine ay rılan büyük parasal kaynaklarla asit yağmuru, sera etkisi, sera gazlarının önemi, okyanus ve bitki fotosentezlerini kapsayan biyolojik araştırmalar çevre ve iklim değişiklik lerinde doğal nedenler, radyoaktif kirlenme ve sonuçları vb. gibi konularda araştırmalar yapıyorlar. Konu, bilim çevreleri ve uzmanlık alanlarının dışındada tartışılır hale geliyor. Konuya duyarlığın artması ile birlikte karşılaşılan yaşamsal önemdeki sorunlar sağduyulu bir yaklaşımın ortaya çıkmasına pek az yardımcı olurken, nüfusun deği şik kesimleri arasında birbiriyle kimi zaman çelişen tepki lerin ortaya çıkmasına neden oluyor. Elektrik enerjisi sektörü de; kendisini, çevre sorunlarının potansiyeli ile uğraşan ilginç bir konumda buluyor. Enerji sektörü, ya şanan sorunların başlıca sorumlusu durumuna geliyor. ABD'de yaşanan Three Mile island ve SSCB'de yaşanan Çernobil nükleer faciaları tüm insanların belleğinde deh

256 376 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

kamuoyunun ilgisi daha dar çerçevede asit yağmurundan sorumlu tutulan sül fürdioksit (SO2) atığı konusuna yönelir ken daha sonraları çevresel ilgi günde mine daha geniş ve kapsamlı konular yerleşti. Bugün artık nitrojen oksitlerin (NOx) artan bir trend de kentsel ozon oluşumuna yol açtığı, asit yağmurlarına neden olduğu biliniyor, iklimin küresel ısınması, ozon tabakasının incelmesi gi bi konularda artan kaygılar CO2 ve NOx atıklarını da hedef haline getirdi. Kömür santrallarından atılan kirleticiler arasında CO2 en büyük kütleyi oluşturuyor. Bunu sırasıyla toz, SO2, Hidrojen klorid, Hidrojen florid ve NOx izliyor. 1000 MVV'lık bir santral saatte 900 ton CO2'yi at mosfere göndermektedir. Elektrik santral atıklarının diğer kirletici kaynaklar ile karşılaştırılmaları tartışma konusu olurken örneğin tüm motorlu araçların NOx atık miktarı santral atıklarından daha çok çeşitli ülkelerde çevre ko ruma ile ilgili yasal kısıtlamalar elektrik kuruluşlarını da etkiliyor. Bugün kömür yakıtlı enerji üretiminin önündeki en büyük engel çevre korumaya dönük büyük maliyetler. Bu maliyetler 1970'li yıllardan başlayarak büyük bir hızla artıyor. Yeni santrallerde yatırım maliyetinin % 4O'ı, işlet me maliyetinin ise % 35'i kirlilik denetim sistemlerine ay rılıyor. Gelişmiş ülkelerde ayrıca, santral üretiminin % 3 8 arası oranlarda maliyet oluşturan kirlilik cezaları uygula nıyor. ABD'de 1970'de yürürlüğe giren temiz hava söz leşmesi (clean air act) ve buna bağlı yönetmelikler baca gazı sülfür arıtma sistemlerini tüm yeni santrallarda zo runlu kıldı. ABD'de yeni tesislerde % 70 oranında sülfür giderme verimliliği zorunlu kılındı.

1988 rakamlarıyla ABD'de 50.000 MVV'lık üretim kapasi tesini kapsayan ve 20 Milyar Dolar maliyetinde baca gazı sülfür arıtma tesisi gerçekleştirildi. Asit yağmuruna yol açan nedenlerin araştırılması için, büyük çapta araştırma programları oluşturuldu. Santral atık düzeylerinin daha da indirilmesi pak çok ülkede yasa ve yönetmeliklere bağlandı. AEJ Topluluğunda sülfür atıklarının 2003 yılına kadar % 60 oranında düşürülmesi kararlaştırıldı. Alman ya'da son yıllarda ortaya çıkan büyük çaptaki orman yıkı mının nedenlerini ortaya çıkarmak için bilimsel araştırma lar sürdürülürken, şimdilerde üzerinde daha dikkatli duru lan NOx atıklarının % 30 oranında azaltılması için yine AET ülkeleri karar aldılar, ingiltere'de Central Energy Ge neration Board (CEGB) 6000 MVV'lık rîıevcut santral üni tesine baca gazı sülfür arıtma sistemi kurmayı kararlaştır dı... Yine CEGB NOx atıklarının düzeyini düşürmek için 12 büyük santralda özel yakıcı (burner) sistemleri monte etmeye başladı. Bu iş için 170 Milyon £ (Paund) harca ma yapılması planlandı. Yalnızca CEGB SO2 ve NOx atıklarında AET direktifleri doğrultusunda azaltma yap mak üzere 2 Milyar £ (paund) harcama ile santrallarına arıtma tesisi kuruyor ya da sistem değişikliklerine gidiyor. Avusturya, yapımı biten nükleer santralı devreye almaz ken, isveç Parlamentosu 2010 yılına kadar 10000 MVV'lık Nükleer Santral kapasitesini kapatmayı kararlaştırdı.

Çevre sorunları açısından termik santrallann öneminin artacağı görülüyor. Bugünkü mevcut teknolojik olanaklarlasantralahklannı büyük ölçüde gidermek mümkün. Baca gazı sülfür giderme tesisleri pekçok santraldauygulanıyor."

Atık Giderme Y öntemleri

Gelecek 20 30 yıl içinde kömürün petrolü geçerek dün yada en çok kullanılan yakıt durumuna gelmesi bekleni yor. Gelecek yüzyılın ortalarında kömür üretiminin bu günkünün 3 katına çıkacağı tahmin ediliyor. Yakınlarda yapılan bir BM çalışmasına göre önümüzdeki 10 yıl için de yalnızca Asya'da ve pasifik havzasında 110.000 MVV'lık yeni kömür yakıtlı enerji üretim kapasitesinin dev reye gireceği belirtiliyor. Fosil yakıt kullanan diğer sant rallar da birlikte düşünüldüğünde çevre sorunları açısın dan termik santrallann öneminin artacağı görülüyor. Bu günkü mevcut teknolojik olanaklarla santral atıklarını bü yük ölçüde gidermek mümkün. Baca gazı sülfür giderme tesisleri pekçok santralda uygulanıyor. Artık nitrojen ok sitlerin (NOx) asit yağmuru oluşumu, fotokimyasal oksi dan oluşumu ve ozon tabakası incelmesinde olumsuz et kilerinin ortaya çıkması ile NOx atıklarının arıtılması üze rinde daha çok duruluyor. NOx denetimi için en ucuz yol olarak yanma (combustion) teknolojilerinde değişiklik ya pılması öngörülüyor. Yakıcılarda (Burner) yapılan bir de ğişiklikle nitrojenin (azot) oksitlenmesi sınırlandırılarak % 40 60 oranında NOx azaltılması sağlanabiliyor. NOx'in yanma sürecinde yapılacak daha kombine ve ileri yön temlerle % 75 oranında azaltılması ve hatta baca gazın da uygulanacak arıtma sistemleri ile % 80'lerin üzerinde oranlarda azaltılması planlanıyor. Japonya'da yanma sonrası NOx denetimine ilişkin olarak, küçük ölçekte ve seçici katalitik azaltma (SCR, Selective Catalitic Reducti on) diye anılan bir yöntem kullanıldı. Ticari olarak yaygın laşan bu yöntem basitçe anlatılacak olursa; baca gazj amonyakla bir katalizör aracılığıyla temas ettiriliyor ve so nuçda NOx nitrojen ve su moleküllerine ayrıştırılıyor. SCR yöntemi Almanya ve Japonya'da bazı kömür sant rallarında uygulanıyor. SCR genellikle düşük sülfürlü kö mür (% 1.5) kullanan santrallara uygulanıyor. Ancak 5 10 katı daha ucuza mal olacak ve yanma sürecinde (combustation process) değişiklikleri de içeren yeni NOx arıtma yöntemleri için araştırmalar sürdürülüyor. SO2 ve NOx atıklarını birlikte arıtmaya yönelik daha kombine sis temler için araştırmalar sürerken temiz kömür teknolojisi olarak ortaya atılan ileri teknolojiler gelecekte pek çok sorunu çözeceğe benziyor. Temiz kömür teknolojisi, yanma öncesinde kirleticileri kömürden uzaklaştırma, ya kıtın genel niteliğini arttırmaya yönelik önemli teknoloji

(i

Bilim adamlarınca öne sürülen yaygın görüşe göre, dünyanın geleceğini tehlikeye atmamak için, kaynak kullanımında şimdiden radikal değişikliklere gitmek gerekiyor.

gruplarını içeriyor. Temiz kömür teknolojisinin ticarileşti rilmesi yönünde ABD, Japonya ve Batı Avrupa ülkelerin de yoğun bir rekabet gözleniyor. Bir görüşe göre temiz kömür teknolojisi çevresel sınırlamalarla karşı karşıya olan elektrik kuruluşlarına bir esneklik getirecek.

Fosil yakıtlı santrallarda karbondioksiti baca gazından ayırarak atmosfere karışmasını önleyecek herhangi bir ekonomik yöntem bulunamamıştır. Durum böyle iken, fo sil yakıtların sera etkisinden sorumlu tutulan CO2'yi at mosfere hiçbir sınırlama olmadan göndermesine göz yu mulacak mıdır? Yoksa fosil yakıta dayalı enerji üretimin den tümüyle vazgeçmek mi gerekecektir? Nükleer, hid rolik ve yenilenebilir kaynaklara dayalı enerji üretiminde CO2 üretiminin söz konusu olmadığı ileri sürülebilir. Ama ilginçtir ki yapılan araştırmalar, doğrudan CO2 üretimi ol mayan bir santral türü için bile santralda kullanılan alü minyum, çelik, bakır, cam ve beton gibi malzemelerin üretimi ile dolaylı yoldan açığa çıkan CO2'nin hesaba ka tılması durumunda; örneğin güneş enerjisine dayalı bir santralın, fosil yakıtlı santrallardan sonra, hatırı sayılır bir CO2 üretim payına sahip olduğunu göstermektedir.

Çözüm Nedir?

Başta enerji üretimi olmak üzere, insan etkinlikleri sonucu doğal dengelerin olum suz olarak'etkilendiği bir gerçek. Geçen yüzyıl boyunca atmosfer bileşiminin bo zulmasına ağırlıklı olarak neden olan ABD, Almanya, Japonya gibi ülkelerde başta olmak üzere dünyanın pekçok ye rinde kamuoyunun konuya duyarlığı gide rek artıyor. Bilim adamları ulusal ve ulus lararası düzeylerde, insan ürünü tehlikeli atıkların çevreye ve ekosisteme etkileri üzerinde kapsamlı araştırmalar başlatı yorlar/Araştırmalara büyük parasal kaynaklar ayrılıyor. Pek çok ülkede çevre konusuna duyarlı demokratik örgüt ve siyasi kurumlar parlamentolara kadar girip seslerini du yurdular. Hükümetler atıkları azaltma programları uygula maya başladılar. 1987 yılında ABD ve SSCB Devlet Baş kanlarının, geniş çapta uluslararası ve ikili işbirliği çalışma larının giderek artan bir önem kazanan küresel iklim ve çevre değişiklikleri alanında geliştirilmesi görüşü, zirvenin sonuç bildirisinde yer aldı. Birkaç yıl önce Dünya Meteoro loji Örgütü ve Birleşmiş Milletler çevre programı öncülü ğünde 49 ülke Montreal'de yaptıkları bir toplantıda, stra tosfer ozon tabakasının incelmesine ve atmosferde ısı tu tulmasına neden olan kloroflorokarbonların ve halonların üretiminin sınırlandırılmasını kararlaştırdılar. Ozon tabaka sının korunması amacı ile Viyana sözleşmesi imzalandı. Birçok ülkede atık arıtma sistemleri yasalarla ve yönetme liklerle zorunlu hale getiriliyor. Bu konuda, AET ülkeleri ve ABD'deki uygulamalara yukarıda değinmiştik. Toplumlar da çevre duyarlığının gelişmesi, hükümetlerin ve ilgili kuru luşların harekete geçmek zorunda kalışı elbette olumlu dur, ancak olumsuz gidişi geri çevirmeye yetecek midir? Bilim adamlarınca öne sürülen yaygın görüşe göre, dün yanın geleceğini tehlikeye atmamak için, kaynak kullanı mında şimdiden radikal değişikliklere gitmek gerekiyor. Belki de uluslararası düzeyde alınacak geniş çaplı önlem lerle pek çok ekonominin canalıcı fonksiyonları kökten de ğişikliklere uğrayacak. Bilimsel, ekonomik ve çevresel güçlerin etkisi ile bu yönelişler en çok enerji ekonomisini ve teknolojisini etkileyecek. Bazı görüşlere göre atmosfe rik karbondioksidin temel kaynağının fosil yakıtlar olması, iklim istikrarını sağlayıcı stratejilerin geliştirilmesinde fosil yakıtların kullanımından bir an önce vazgeçilmesini gerek tiriyor. Bu durumda, yeni enerji kaynaklarının devreye so kulması konusunda çabalar daha da önem kazanıyor, özetle, bugüne kadar yaşam kalitesini arttırmak için uğraş veren insanoğlu, kendi etkinliklerinin çevresinde yol açtığı tehlikeli boyuttaki sonuçları önlemek için ulusal ve ulusla rarası düzeyde elbirliği ile çaba harcamak durumundadır. D

258 376 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

KAYNAKLAR

1) Epri Journal Jan/Feb 1989/July 1989,1988. 2) Power Technologies 1989. 3) SclenUflc AmericanJuly/199O/August 1990.