Yaşam Döngüsü Analizi (YDA), enerji sistemlerinin gaz emisyonlarının belirlenmesinde en çok kullanılan yöntemlerden biridir. YDA, elektrik üretiminde kullanılan enerji kaynağının gaz emisyon faktörlerinin üç yaşam döngüsü evresini (yakıt tedariki, tesis işletimi ve altyapı) kapsamaktadır. YDA sürdürülebilirlik konusundaki çalışmalarda kullanılan önemli bir analiz aracıdır.
Elektrik üretimi karbondioksit (CO2), azot oksitleri (NOx) ve kükürt dioksit (SO2) gibi gazların emisyonlarına ve bunlara ilişkin çevresel etkilere önemli katkıda bulunmaktadır. 1990-2016 yılları arasında dünya elektrik tüketimi % 115 oranında artmıştır (IEA). Bu artışın bir sonucu olarak, elektrik üretiminde kullanılan kaynakların gaz emisyonlarının yarattığı olumsuz etkiler (iklim değişliği, asit yağmurları, partikül oluşumu gibi) giderek ağırlaşmaktadır.
Bugünkü yazım, Turconi vd. (2013) tarafından gerçekleştirilen çalışmayı konu alıyor. Çalışmada, farklı kaynaklardan elektrik üretiminin YDA’lerini içeren literatürde belirtilen 167 çalışmadan elde edilmiş CO2, NOx ve SO2 emisyon faktörleri değerlendirilmiştir.
Yaşam Döngüsü Analizi
YDA’de bir ürünün/hizmetin yaşam döngüsü ile ilişkili çevresel etkiler, ilgili girdi/çıktı verilerini ve söz konusu ürün/hizmetle ilişkili sistem için derlenen emisyonları içeren bir Yaşam Döngüsü Envanterine dayanılarak değerlendirilir.
Yaşam Döngüsü Envanteri elektrik üretiminde kullanılan kaynağın çıkarılması (madencilik aşamaları gibi), işlenmesi, üretim teknolojisi (PV panel üretimi gibi), elektrik üretiminde kullandığı teknolojiyi (termik santrallarda gaz temizleme teknolojilerine sahip olup olmaması gibi) ve kullanıldığı coğrafik bölgeyi (kullanılan kaynağın üretim tesisine yakınlığı, ya da ürünün ithal olup olmadığı gibi) içerir. YDA ile enerji kaynaklarının emisyon faktörlerinin belirlenmesi, Yaşam Döngüsü Envanterinin doğru bir şekilde belirlenmiş olmasına bağlıdır.
İki elektrik enerji sisteminin, YDA ile emisyon envanterinin karşılaştırılması ancak sistem sınırlarının birbirlerine yakın olması ile mümkündür: Aynı termik güce sahip, aynı kalitede kömür kullanan, aynı yaşta, kaynağa uzaklıkları aynı olan, baca gazı arıtma sistemi bulunan iki termik santralın SO2 emisyon faktörlerinin birbirlerine yakın olması gibi.
Enerji Kaynaklarının Emisyon Faktörleri
Taş kömürü, linyit, doğal gaz, petrol, nükleer, biyokütle, hidroelektrik, güneş fotovoltaik (PV) ve rüzgâra dayalı elektrik enerjisi sistemlerinin elektrik üretimlerinin YDA’ni içeren litaratürde belirtilen 167 çalışmadan elde edilen CO2, NOx ve SO2 emisyon faktörlerinin alt ve üst sınır değerleri Tablo 1’de sunulmuştur (Turconi vd., 2013).
Tablo 1’de sunulan yaşam döngüsü emisyon faktörleri, her enerji kaynağını kullanan elektrik üretim teknolojisi için yakıt tedariki (yakıtın çıkarılmasından tesisin kapısına kadar), enerji tesisinin işletimi (atıkların elden çıkarılması dahil işletme ve bakım) ve altyapı (işletmeye alma ve hizmetten çıkarma) fazlarından gelen katkıları kapsamaktadır. Ayrıca enerji sistemlerinin yaşam döngüsü emisyon faktörlerinin aynı zamanda karşılaştırılabilmeleri amacı ile seçilen enerji sistemlerinin yaşlarının birbirlerine yakın olmasına da dikkat edilmiştir.
Tablo 1. Elektrik üretim sistemlerinde yaşam döngüsü emisyon faktörleri (kg/MWh)*
| Enerji kaynağı |
CO2-eşd |
NOx |
SO2 |
| Taş kömürü | 660–1050 | 0.3–3.9 | 0.03–6.7 |
| Linyit | 800–1300 | 0.2–1.7 | 0.6–7 |
| Doğal gaz | 380–1000 | 0.2–3.8 | 0.01–0.32 |
| Petrol | 530–900 | 0.5–1.5 | 0.85–8 |
| Nükleer | 3–35 | 0.01–0.04 | 0.003–0.038 |
| Biyokütle | 8.5–130 | 0.08–1.7 | 0.03–0.94 |
| Hidrolik | 2–20 | 0.004–0.06 | 0.001–0.03 |
| Fotovoltaik (PV) | 13–190 | 0.15–0.40 | 0.12–0.29 |
| Rüzgâr | 3–41 | 0.02–0.11 | 0.02–0.09 |
* Tablo 1’de belirtilen emisyon faktörlerinin alt ve üst sınırları arasındaki farklılıklar ele alınan çalışmaların YDA’deki farklılıklardan ileri gelmektedir.
Tartışma
Sera gazı emisyonları (CO2 gazı gibi) küresel ısınmaya ilişkin çevresel performansın önemli bir göstergesi olsa da, diğer çevresel etki grupları da (ötrofikasyon, asit yağmurlarına neden olma v.b.) dikkate alınmalıdır. Tablo 1’den görüleceği gibi, doğal gaz (380-1000 kg CO2-eşd/MWh) ve petrol (530–900 kg CO2-eşd/MWh) benzer sera gazı emisyon faktörlerine sahiptir. Ancak petrol kullanan enerji sistemlerinin sebep olduğu SO2 emisyon faktörleri (0.85–8 kg/MWh), doğal gaza göre (0.01-0.32 kg/MWh) çok daha büyüktür.
Benzer şekilde, biyokütle ve fotovoltaik-PV’nin küresel ısınmaya ait emisyon faktörleri (sırasıyla 8,5–130 kg CO2-eşd/MWh ve 13-190 kg CO2-eşd/MWh) birbirlerine yakın iken, biyokütlenin NOx emisyon faktörü (0,08-1,7 kg/MWh) fotovoltaik-PV’den (0,15-0,40 kg/MWh) fazladır.
Bu iki örnek üzerinden yalnızca küresel ısınmaya odaklanarak yapılacak bir değerlendirme, iki teknoloji arasında benzer sonuçlar verir. Oysa, ötrofikasyon ve asit yağmurlarına neden olma etki kategorileri için sonuçlar farklı olacaktır. Benzer yorumlar Tablo 1’de belirtilen diğer enerji sistemleri için de yapılabilir.
Sonuç
Fosil yakıt tabanlı teknolojilerin emisyon faktörlerini etkileyen en önemli faktörler, enerji verimliliği ve gaz arıtma sistemleridir. Nükleer ve yenilenebilir elektrik sistemlerinin emisyon faktörleri, enerji sisteminin kullandığı teknoloji, altyapı için kullanılan malzemelerin gereksinim duyduğu enerji ve coğrafi kökenlerine göre önemli değişikler gösterebilmektedirler.
Yaşam döngüsü emisyon verilerinin yanlış kullanılması yanlış sonuçlar doğurabilir. Enerji sistemlerinde aynı kaynak ve aynı teknoloji kullanılsa bile yaşam döngüsü emisyon faktörlerinde önemli farklılıklar olabilir. Ayrıca, enerji sistemlerinin teknolojileri sürekli gelişmektedir. Bu da tutarlı ve gerçekçi yaşam döngüsü emisyon faktörlerini elde etmek için enerji sistemlerine ait en güncel ve ayrıntılı emisyon yaşam döngüsü verilerinin kullanılması gerektiği anlamına gelmektedir.
Kaynakça
Turconi, R., Boldrin A. & T. Astrup. (2013). Life cycle assessment (LCA) of electricity generation technologies: Overview, comparability and limitations. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 28, pp. 555-565. Erişim
