Cumulative impact of the proposed coal-fired thermal power plants on air quality in Canakkale province
Kurulması planlanan kömür yakıtlı termik santrallerin Çanakkale ili hava kalitesine kümülatif etkisi
- Tez No: 485356
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Türkiye'de endüstrileşmenin artmasıyla birlikte hava kirliliği de artış göstermektedir. Hava kirliliği boyutunun belirlenmesini ve kirliliğin artışının önlenmesini amaçlayan çalışmalar yapılmaktadır. Mevcuttaki kirliliğin tespiti, hava kalitesinin değerlendirilmesi ve kirliliğin yönetilebilmesi için yeterli olmamakta ve sanayileşmenin hava kirliliğine ve dolayısıyla çevreye yapacağı etkilerin üzerinde durulması gerekmektedir. Nüfus artış hızı yüksek olan Türkiye'nin enerji politikası, yerli tüm kaynakların kullanılması ve nüfus ihtiyacını karşılayacak şekilde enerji üretiminin arttırılması yönündedir. Bu kapsamda işletilen 20 kömür yakıtlı termik santrale ek olarak Türkiye genelinde yaklaşık 80 adet kömür yakıtlı termik santralin kurulması ile planlanmaktadır. Bir kısmı rapor yazım aşamasında olan bu santrallerin bir kısmının ise yalnızca duyurusu yapılmıştır, on tanesi ise inşa aşamasındadır. Önerilen kömür yakıtlı termik santrallerin Türkiye genelinde dağılımına bakıldığında bazı illerde santrallerin yoğunlaştığı ve diğer illere göre daha fazla sayıda kurulması planlandığı görülmektedir. Planlanan termik santrallerin kurulu güçlerine bakıldığında Çanakkale, Kahramanmaraş ve Hatay illerine önerilen kömür yakıtlı termik santrallerin planlanan toplam kurulu güçleri, diğer illerinkine oranla daha yüksektir. Çanakkale ve Adana illerindeki bölgesel kirliliklere rağmen bu bölgelere sayısı onu geçen kömür yakıtlı termik santral kurulmasının önerilmesi dikkat çekmektedir. Çanakkale'de, İÇDAŞ'ın işletmesinde olmak üzere Biga ve Bekirli Termik Santralleri ile 18 Mart Çan Termik Santrali olmak üzere toplamda üç adet kömür yakıtlı termik santral bulunmakta ve hali hazırda işletilmektedir. İkisi inşa halinde olmak üzere on adet daha kömür yakıtlı termik santralin kurulması önerilmektedir. İnşası süren santraller Cenal Termik Santrali ve Çan-2 Termik Santrali olup önerilen diğer santrallerin isimleri ise Ağan Termik Santrali, Karaburun Termik Santrali, Kirazlıdere Termik Santrali, Biga Termik Santrali, Naren Termik Santrali, Çırpılar Termik Santrali, Kocadalyan Termik Santrali ve Namal Termik Santrali'dir. Bu santraller Karabiga, Bekirli ve Çan Bölgesi'nde yoğunlaşmaktadır. Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği'nde belirtilmiş olan kütlesel debi değerinin aşılması durumunda, bu tesislerin hava kalitesine etkisinin araştırılması için bu yönetmelik gereğince Çevresel Etki Değerlendirmesi raporlarında bir hava kalitesi dağılım modeli ile bölgedeki kirliliğe yapacağı katkı değeri hesaplanmaktadır. ÇED raporlarında, Çevre ve Şehircilik Bakanlığı tarafından önerilen hava kalite dağılım modeli AERMOD kullanılmaktadır. Fakat Çanakkale Bölgesi gibi kara-su-kara geçişli coğrafi özelliklere sahip bölgelerde diğer dağılım modellerine göre CALPUFF dağılım modelinin, daha iyi sonuç verdiği bilinmektedir. Bu çalışmada da ikisi inşa halinde olmak üzere önerilen on adet santralin kükürt dioksit (SO2) kirliliğine katkısı CALPUFF dağılım modeli kullanılarak belirlenmiştir. ÇED raporlarında, santrallerin, Gelibolu Yarımadası'nın karşı kıyısı olan Biga Yarımadası'nın özellikle kuzey kıyısında yoğunlaştığı ÇED raporlarından bilinmektedir. Bu durumun bölgedeki kirliliği arttıracağı tahmin edilmektedir. ÇED raporları incelendiğinde görülmektedir ki kurulması önerilen santraller için ithal kömür tedarik edilmesi ve çok az sayıda santral için yerli kömür kullanılması planlanmaktadır. Santrallerden kaynaklanması muhtemel SO2 kirletici konsantrasyonları farklı senaryolar için hesaplanmıştır. Modelin tüm tesisleri kapsayacak şekilde çalıştırılması birden fazla termik santralin hava kirliliğine kümülatif katkısının belirlenmesi için önemlidir. Bu nedenle model her santral için hem ayrı ayrı hem de birlikte çalıştırılmıştır. Böylelikle her birinin tek başlarına yapacakları katkı ile kümülatif olarak yapacakları katkı belirlenmiştir. Model alanı 150×150 km2 ve hücre boyutları 1 km olarak belirlenmiştir. Modelleme yılı seçilirken 2014–2016 yılları arasındaki üç yılın meteorolojik verileri değerlendirilmiştir. Kirliliğin de son yıllarla kıyaslandığında en yüksek olarak belirlenmiş olduğu 2014 yılı, modelin çalıştırılacağı yıl olarak seçilmiştir. Ayrıca rüzgar hızı, rüzgar yönü, sıcaklık, bulut yüksekliği, bulut kapalılığı ve yağış miktarı gibi verilerin 2014 yılında diğer yıllara göre ulaşılabilen en fazla veriye sahip olduğu yıl olması da bu yılın model yılı olarak seçilmesinin bir diğer sebebidir. Arazi kullanım verileri Avrupa Çevre Ajansı (European Environment Agency) sorumluluğunda hazırlanmış olan CORINE arazi kullanım veritabanından Çanakkale İli verileri yine aynı ajansın internet sitesinden elde edilmiştir. ArcGIS programı ile CALPUFF ön işlemcisinin okuyabileceği hale getirilmiş ve ardından bu ön işlemci tarafından arazi kullanım haritası oluşturulmuştur. Arazi yükseklik bilgileri ise Amerika Birleşik Devletleri Jeoloji Araştırmaları Kurumu (United States Geological Survey) internet sitesinden indirilmiş ve CALPUFF ön işlemcisi ile arazi yükseklik haritası oluşturulmuştur. Her iki veri seti ve oluşturulan haritalar da konsantrasyon tahminlerinin doğruluğu açısından önemlidir. Kurulması önerilen santrallerin muhtemel konsantrasyon hesabından önce, Ulusal Hava Kalite İzleme Ağı'ndan Çanakkale'de bulunan dört hava kalite gözlem istasyonu verileri bu internet sitesinden elde edilerek Çanakkale'nin mevcut hava kalitesi değerlendirilmiştir. CALPUFF modeli, kurulması önerilen santrallerin ÇED raporlarından elde edilen baca ve emisyon bilgileri kullanılarak kurulu üç termik santralin mevcut kirliliğe muhtemel katkısı hesaplanmış ve taşınma doğrultusu belirlenmiştir. NASA'nın (National Aeronautics and Space Administration – Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi) internet sitesinden temin edilen ve ArcGIS ile işlenen uydu verileri ile kirleticinin taşınma doğrultusu desteklenmiştir. ÇED raporlarında katkı değerlerinin belirlenmesi için kullanılan AERMOD modeli tek meteoroloji istasyonu ile çalıştırılmıştır. Dağılım modelinde kullanılan meteorolojik istasyon sayısının modelin çalışma performansına etkisinin olabileceği öngörülmüş ve model farklı sayıda meteoroloji istasyonları verisi ile çalıştırılmıştır. ÇED raporlarında rüzgar alanlarının hesaplanması için bir adet yüzey seviyesi ve bir adet ravinsonde meteoroloji istasyonu kullanılmıştır. Bu çalışmada ise ildeki tüm meteoroloji istasyonları çalışmaya dahil edilmiştir. Çanakkale'de ravinsonde istasyonu bulunmamaktadır. İle en yakın mesafede İstanbul ve İzmir illerinde bulunan ravinsonde istasyonları, yüksek seviye verileri için kullanılmıştır. Model, öncelikle bir yüzey ve bir ravinsonde meteoroloji istasyonu (Senaryo 1), ardından 22 yüzey ve bir ravinsonde meteoroloji istasyonu (Senaryo 2) ve son olarak da 22 yüzey ve iki ravinsonde meteoroloji istasyonu (Senaryo 3) ile çalıştırılmıştır. Yüzey ve ravinsonde meteoroloji verileri ise Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nden temin edilmiştir. Kirletici dağılımın belirlenmesinde kullanılan rüzgar alanları CALMET ile oluşturulmuştur. ÇED Raporlarında tesis etki alanı baca yüksekliğinin 50 katı olarak belirlendiğinden, kümülatif katkı değerleri hesaplanmasına yalnızca tesis etki alanında kalan termik santraller dahil edilmektedir. Ayrıca tesis etki alanının baca yüksekliğinin sadece 50 katı uzaklığı kapsayacak şekilde belirlenmesiyle, kurulması planlanan termik santrallerden kaynaklanacak kirliliğin ildeki hava kirliliğine katkısının tam olarak yansıtılamayacağı düşünülmektedir. Bu sebeple aynı yıl, aynı büyüklükte model alanı ve aynı baca bilgileri kullanılarak CALPUFF modeli çalıştırılmış ve AERMOD modelinin kullanıldığı ÇED raporları sonuçları ile değerlendirilmiştir. Kurulması planlanan kömür yakıtlı termik santrallerin bölgedeki hava kirliliğine muhtemel katkısı mevzuattaki sınır değerler ile kıyaslanmıştır. Sonuç olarak, meteoroloji verilerindeki değişikliğin muhtemel konsantrasyon hesabına etkisi olduğu ve çalışma alanı büyüklüğünün ise santrallerden kaynaklanan maksimum kirletici etkisinin çalışma alanı dışında hesaplandığı görülmüştür. Farklı sayıda ve çalışma alanının farklı bölgelerinde bulunan yüzey meteoroloji istasyonlarının sonuçlara etkisinin yüksek olduğu fakat ravinsonde istasyonlarının, çalışma alanına uzaklığına bağlı olarak görece daha az etkisi olduğu görülmüştür. Mevzuatta verilmiş olan saatlik sınır değer (350 μg/m3) yılda en fazla 24 defa aşılabilmektedir. Günlük ve yıllık sınır değerler (125 μg/m3 ve 20 μg/m3) için aşma sayısı bulunmamaktadır. Model sonuçlarına göre çalışma alanında maksimum saatlik konsantrasyonlar 1394 μg/m3 (Senaryo 1), 3881 μg/m3 (Senaryo 2) ve 2709 μg/m3 (Senaryo 3) değerlerine ulaşmaktadır. Model alanının geniş seçilmesi ile bölgede ortaya çıkabilecek yüksek konsantrasyonlar hesaplanmış ve kirliliğin taşınma yerleri ayrıntılı olarak görülmüştür. Maksimum günlük ortalama konsantrasyonlar sırasıyla 213 μg/m3, 377 μg/m3 ve 416 μg/m3'dür. Her üç senaryo için de bazı bölgelerde saatlik ve günlük sınır değerler aşılmaktadır. Maksimum yıllık ortalamalar ise sırasıyla 13.7 μg/m3, 27.6 μg/m3 ve 26.5 μg/m3 olarak bulunmuştur. Çalışma alanında Senaryo 1 için yıllık sınır değerler aşılmazken, Senaryo 2 (82 noktada) ve 3 (71 noktada) için sınır değerler aşılmaktadır. ÇED raporlarında ise tesis etki alanının yeterli büyüklükte olmaması sebebiyle kirletici, yer seviyesine inmeden model alanının dışına doğru taşınmakta ve bazı durumlarda maksimum konsantrasyonlar bu alan içerisinde gözlenmemektedir. CALPUFF modeline göre görülmüştür ki çalışma alanının ÇED raporlarında verilen büyüklükte seçilmesi ile maksimum muhtemel katkı değerleri kümülatif etki için çoğunlukla çalışma alanlarının dışında kalmaktadır. Alan yeterli büyüklükte olmadığında ise bu değerler model tarafından tahmin edilememektedir. Son olarak, hava kalite gözlem istasyonlarında muhtemel kirlilik katkı değerleri hesaplanmıştır. Çanakkale'nin meteorolojik koşulları, yüzey şekilleri ile bu istasyonların konumları dikkate alındığında model sonuçlarında bölgede görülen en yüksek muhtemel katkı değerlerinin bu konumlarda olmadığı görülmüştür. Bu istasyonlarda daha düşük katkılar gözlenmiştir. Uydu ve hava kalite gözlem istasyonu ölçümleri incelendiğinde mevcut kirliliğin çoğunlukla Çan Bölgesi'ne ve Çanakkale'nin güneyine doğru taşındığı görülmüştür. Biga'da kurulu tesislerin kirliliği Çan bölgesine, 18 Mart Çan Termik Santrali'nin kirliliği ise Çanakkale'nin güneyine doğru taşınmaktadır. Model sonuçlarına göre kurulması önerilen diğer sekiz ve kurulu iki termik santralden kaynaklanacak muhtemel kirlilik Lapseki Bölgesi tarafına doğru taşınırken,18 Mart Çan Termik Santrali civarında kurulacak diğer iki tesisin kirliliği Çan Bölgesi ve Çanakkale'nin güneyine doğru taşınacaktır.
Özet (Çeviri)
Increasing industrialization in Turkey, also causes an increase in air pollution. Studies, which aim to determine the extent of air pollution and prevent air pollution increase, are ongoing in Turkey. The number and spatial distribution of air quality monitoring stations and pollutants regularly monitored are increasing. New monitoring methods such as remote sensing are investigated. However, determination of existing pollution is not enough by itself to assess and manage the air quality. It is necessary to consider the possible future effects of pollution sources such as energy production and the other manufacturing sector. These sectors still use solid fossil fuels and therefore may have significant environmental impacts with an emphasis on air pollution. The energy policy of Turkey, which has a high population growth rate, puts priority on making use of all domestic resources and increasing the domestic energy production to supply the population demand. For this purpose, 79 coal-fired thermal power plants are proposed for Turkey along with other existing power plants. However, when the environmental impact assessment reports of these CPPs are examined, imported coal is mentioned to be used for the proposed power plants and domestic coal will be used in very few power plants. When the distribution of the proposed CPPs is examined, it is seen that in some regions the number of proposed power plants are intensified. There will be excessive number of power plants in the provinces of Çanakkale, Adana and Hatay. However, considering the total proposed capacity, it is seen that Çanakkale, Kahramanmaraş and Konya rank the highest. Çanakkale stands out among the other cities because of existing air pollution and coal use as fuel in power plants. More than ten CPPs are proposed for Çanakkale provinces. In Çanakkale province, currently a total of three CPPs, two of which belong to İÇDAŞ, produce electricity. Ten CPPs, two of which are under construction, are proposed. According to information in Environmental İmpact Assessment (EIA) reports, the power plants are concentrated mainly on the northern coast of the Biga Peninsula, south of Marmara Sea. In this study, the effects of those CPPs were investigated in the Çanakkale region. The contribution of three operating power plants and ten proposed power plants, two of which are under construction, to sulfur dioxide (SO2) pollution was determined using CALPUFF dispersion model. Model is selected because of its better results in regions with land-water-land features as Çanakkale region. Model domain and cell size were chosen respectively as 150×150 km2 and 1 km. Three years of meteorological data (2014-2016) was evaluated. As the worst-case scenario, the year 2014, in which the pollution was the highest among other years, was selected as the year for simulations. In addition, simulation year of 2014 has the least amount of missing values for meteorological data such as wind speed, wind direction, temperature, cloud height, cloud cover, precipitation, and humidity. With different scenarios, the concentrations of SO2 were calculated. Simulations including all sources are important for determining the cumulative effect of multiple CPPs on the region. For this reason, the model was performed separately and together for each power plant. In this manner, the individual and cumulative impacts were estimated. To determine the impact of existing CPPs on air pollution, model was performed for three plants separately and together for each power plant. The results were compared with ground and satellite observations. The existing pollution is caused from existing CPPs and the possible contribution values will be caused from proposed CPPs were evaluated. Possible contribution values the proposed CPPs were compared with the limit values in the legislation and the AERMOD model results given in the EIA reports focusing on the same year. As a result, ground-level meteorological stations with different numbers and in different locations of the study area have high impact on the results, however, radiosonde stations are seen to have a relatively small impact due to their distance to the study area. The hourly limit value given in the regulation (350 μg/m3) cannot be exceeded more than 24 times a year. For daily and annual limit values (125 μg/m3 and 20 μg/m3) number of exceedances are not given in the regulation. The maximum hourly concentrations within the study area according to the model results are 1394 μg/m3 (Scenario 1), 3881 μg/m3 (Scenario 2), and 2709 μg/m3 (Scenario 3). Higher concentrations can be observed and the pollution transport areas can be investigated in detail with larger modeling domain. The maximum daily averages are 213 μg/m3, 377 μg/m3 and 416 μg/m3, respectively. Hourly and daily limit values are exceeded for all three scenarios. The maximum annual average concentrations are 13.7 μg/m3, 27.6 μg/m3 and 26.5 μg/m3. According to model results, annual limit value for Scenario 1 is not exceeded, while the limit value for Scenarios 2 (82 grids) and 3 (71 grids) is exceeded. However, the pollutants transport outside the modeling area without going down to ground level due to the size of the plant impact area in the EIA reports. In some cases, the maximum concentrations are not observed within plant impact area. According to the CALPUFF model estimates, the selection of the study area same as in the EIA reports resulted in the maximum possible contribution values for cumulative impact not being observed. If the study area is not large enough, these values are not estimated by the model. Finally, when meteorological conditions, topography and the locations of air quality monitoring stations are taken into consideration, possible values, is monitored at air quality monitoring stations, always be lower than the absolute maximum contribution values. When the satellite retrievals and the air quality monitoring station values are examined, the existing pollution is mostly carried to Çan Region and to the south of Çanakkale. The pollution of the facilities in Biga is transported to Çan region and the pollution of 18 Mart Çan Thermal Power Plant is transported to the south of Çanakkale. Possible pollution of proposed CPPs located around 18 Mart Çan Thermal Power Plant, will be transported to the Çan Region and south of Çanakkale, while the pollution of the pollution of other eight proposed and two existing CPPs mainly will be transported to Lapseki Region.
Benzer Tezler
- Dünya ve Türkiye'deki çimento endüstrisinin CO2 emisyonunu azaltmayöntemlerinin karşılaştırılması
Comparison of CO2 emission reduction methods of the cement industry in the world and Türkiye
FATMA DİKÇAL AKARSU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Tıbbi Ekoloji ve Klimatolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiAfet ve Acil Durum Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DİDEM SALOĞLU DERTLİ
- Approximating multivariate distributions with cumulative residual entropy: A Study on dynamic integrated climate-economy model
Kümülatif artık entropi ile çok değişkenli dağılımların tahminlenmesi: Dinamik entegre iklim-ekonomi modeli üzerine bir çalışma
MUHAMMED SÜTÇÜ
Doktora
İngilizce
2015
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiUniversity of Illinois at Urbana-ChampaignEndüstri ve Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ABBAS
- Approximating multivariate distributions with cumulative residual entropy: A study on dynamic integrated climate-economy model
Başlık çevirisi yok
MUHAMMED SÜTÇÜ
Doktora
İngilizce
2015
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiUniversity of Illinois at Urbana-ChampaignPROF. DR. ALİ ABBAS
- Optimal aircraft trajectory planning based on high-resolution actual weather data
Yüksek çözünürlüklü gerçek hava durumu verileri ile optimum uçak rota planlaması
ALI ALIZADEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE KOYUNCU