Life cycle assessment of combined bioheat and biopower production and cost: Simulated case studies based on combustion utilizing turkish oak (Quercus cerris L.) coppices

Birlikte biyoısı ve biyogüç üretimi yaşam döngüsü değerlendirmesi ve maliyeti: Türkiye meşe (Quercus cerris L.) baltalıklarını kullanan yanma temelli benzetilmiş durum çalışmaları

PDF İndir

Tez No: 486579
Yazar: GÜNER EKŞİ
Danışmanlar: PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU
Tez Türü: Doktora
Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Çevre Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering, Environmental Engineering
Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
Yıl: 2017
Dil: İngilizce
Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
Sayfa Sayısı: 356

Özet

Birlikte Isı ve Güç veya kojenerasyon, bir dönüşüm sürecinde tek bir yakıt kullanarak, faydalı ısı ve elektrik gibi iki veya daha fazla ikincil enerji taşıyıcısı üretir. Biyokütle kojenerasyon sistemleri için alternatif bir yakıttır. Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç, Birlikte Isı ve Güç üretiminde hammadde olarak bir biyokütle kaynağının kullanıldığını vurgulamak için isimlendirilmiştir. Türkiye, zengin biyokütle potansiyeline sahip bir ülkedir; bununla birlikte, geleneksel kullanım hakimdir. Yüksek teknik potansiyele sahip biyokütle, Türkiye'de enerji arzının çeşitlendirilmesi için stratejik bir kaynaktır. Yerli bir enerji kaynağı olan biyokütle, yakıt ithalatına bağımlılığı azaltmaya, sera gazı emisyonlarını en aza indirmeye ve yerel kalkınmayı artırmaya yardımcı olur. Üstelik biyokütle, enerji tasarrufu önlemlerine önemli katkı sağlayacak Birlikte Isı ve Güç yatırımlarını ülkemizde daha da geliştirmek için etkili bir araçtır. Türkiye'de yenilenebilir kaynakları kullanan elektrik lisansları birçok yatırımla artmakla birlikte, biyogüç uygulamaları halen gelişim aşamasındadır. Sektörün büyümesi beklenenden yavaştır. Sadece ulusal hedeflere ulaşmak için değil, uluslararası taahhütlere uymak için de biyogüç gelişiminde önemli bir artışın olması gerekmektedir. Türkiye'de biyogüç üretimindeki artış, esas olarak yaş biyokütle kaynaklarına uygulanabilir olan biyokimyasal dönüşüm teknolojileri yoluyla çöp gazı ve biyogaz üretmek şeklinde olmuştur. Bununla birlikte, katı biyokütle kaynakları gerektiren termokimyasal dönüşüm teknolojileri yoluyla biyogüç üretimi ülkemizde halen başlangıç aşamasındadır, ve bu nedenle de sınırlıdır. Buna ek olarak, çoğu santral sadece biyogüç üretmektedir, ve Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç uygulamaları çok azdır. Öte yandan, küresel biyogüç üretiminin çoğunluğunu Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç tesisleri oluşturmakta, ve sürdürülebilir hammadde tedariği biyokütle enerji uygulamaları için çok önemli olduğundan farklı ülkelerde, dağıtık ve diğer adı ile yerinde üretim yoluyla Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretimi yerel biyokütle kaynaklarının avantajlı bir şekilde kullanılması için uygulanabilir bir yol olarak görülmektedir. Türkiye'de de termokimyasal dönüşüm teknolojilerinin etkili bir şekilde uygulanması da dahil olmak üzere yerinde Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretimi yoluyla katı biyokütle kaynaklarının modern kullanımı gelecekteki biyogüç yatırımları için uygulamaya konulabilir. Meşe baltalık ormanları, biyokütle enerjisi üretmek için halihazırda mevcut katı biyokütle kaynakları olarak Türkiye'deki biyokütle hazinesidir. Verimsiz veya bozuk meşe baltalık ormanlarından yola çıkarak modern enerji ormancılık uygulamalarını başlatmak suretiyle, hem bu biyokütle hazinesinin hem de sabit ısı/soğuk ve güç talebinin olduğu yerleşimlerin yakınında, yerinde Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretim santrallerinin mümkün olan en kısa sürede kurulumu yapılabilir ve böylece ülkemizde Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretimi yaygınlaşabilir. Odunun, genellikle ormanların sürdürülebilirliği için ciddi bir tehdit oluşturan ısıtma ve pişirme ihtiyaçları için bir enerji kaynağı olarak kullanıldığı orman köyleri, yalnızca çevresel değil aynı zamanda teknolojik, sosyal ve ekonomik yararlar sağlayan yerinde Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretiminin yaygınlaşması için en iyi fırsattır. Yenilenebilir kaynaklı enerji teknolojilerinin geleneksel enerji teknolojileri ile rekabet edebilmeleri için sürdürülebilir olmaları gerekmektedir. Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi, biyokütle enerji uygulamalarının çevresel sürdürülebilirliğini tahmin etmek için tercih edilen anahtar bir araçtır. Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi, herhangi bir ürüne, ham madde toplama sürecinden son atık bertarafına kadar olan yaşam döngüsü süresince kaynakların kullanımını ve çevresel sonuçlarını belirlemek için bir yaşam döngüsü yaklaşımı ile bakabilme yöntemini kullanan standartlaştırılmış bir araçtır. Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi ayrıca eko-tasarım (yeşil tasarım) aracı olarak da kullanılabilir. Eko-tasarım, bir ürünün çevresel yaşam döngüsü etkilerini o ürünün tasarım aşamasından başlayarak en aza indirmeyi hedeflemektedir. Bir Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç uygulaması durumunda, Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi, Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretiminin bir eko-tasarım yaklaşımı da dahil olmak üzere çevresel sürdürülebilirliğini belirlemek için temel bir araç olarak kullanılabilir. Bu çalışmada ilk amaç, benzetilmiş durum çalışmalarına dayanan yanma temelli yerinde Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç santrallerinin çevresel sürdürülebilirliğini ortaya koymak için eko-tasarım yaklaşımı ile bir Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi çalışması yapmaktır. Bu amaç için, benzetilmiş durum çalışmalarına dayanan santraller farklı kurulu güçlere sahip olup, Türk meşesi (Quercus cerris L.) baltalık ormanlarından sağlanan meşe yongalarını (odunsu biyokütle) kullanmakta ve ayrıca dünya genelinde mevcut ticari Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç santrallerini dikkate almaktadır. Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi çalışması sonuçları, öncelikle, biyokütle-Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç değer zincirinin farklı aşamalarının sistem sınırındaki göreceli önemini anlamaya yönelik olarak orta ve son nokta etkilerinin bir katkı analizini, ve bir hassasiyet analizini içermektedir. Eko-tasarım yaklaşımı sunabilmek için ise Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi çalışmasında, en temel Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç tasarım parametrelerinin Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi sonuçları üzerindeki etkisi ortaya konulmaktadır. Ayrıca, Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretiminin Türkiye'nin linyit yakıtlı güç üretimine kıyasla en önemli çevresel faydaları nicelendirilmektedir. Bu çalışmadaki bir diğer amaç, Türkiye'de Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç teknolojileri ile ilgilenen yatırımcılar için karar vermeyi kolaylaştıracak temsili maliyet tahminleri ile araştırmayı sonuçlandırmaktır. Bu tez araştırması, bilgimiz dahilinde kendi spesifik araştırma konusunda, bir süreç benzetimi ile koordineli bir Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi yürüten ve sürdürülebilir Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretimi için bir eko-tasarım yaklaşımı getiren ilk denemedir. Türkiye'de ilk olan bu çalışmanın, ülkemizdeki biyokütle enerji uygulamaları ile ilgilenen herkes için yararlı olacağı düşünülmektedir. Bu çalışma, Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretimi için gerçekleştirilen kapsamlı bir teknoloji incelemesi ile başlamaktadır. Daha sonra, bu inceleme çalışmasını temel alarak, dağıtık Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretiminin karakterize edilebilmesi için Durum Çalışması-1 (CS-1), CS-2 ve CS-3 önerilmiştir. Durum çalışmalarında odak, dünya çapındaki biyogüç gelişmelerine paralel olarak direkt yakma teknolojisine dayanan buhar türbin sistemi, klasik Rankine çevrimi, olmuştur. CS-1, CS-2 ve CS-3 sırasıyla 2, 5 ve 10 megawatt elektrik (MWe) kurulu gücüne sahiptir. Bu arada, Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretimi için kullanılan biyokütle hammaddesi, Marmara Bölgesi'ndeki Türk meşesi baltalık ormanlarından sağlanan meşe yongaları olarak seçilmiştir. Örnekler alınıp, Türk meşe yongalarını karakterize etmek için deneyler gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, karakterizasyonu yapılmış Türk meşesi yongalarını kullanan CS-1, -2 ve -3' ün süreç benzetimleri, Aspen Plus V8.4 süreç benzetim yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç santrallerinin ilgili süreç parametreleri, gereklilikleri ve çevresel etkileri, eko-tasarım parametrelerini göz önünde bulunduran benzetilmiş durum çalışmalarına dayanılarak belirlenmiştir. Daha sonra, Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç süreç benzetimi çıktılarına ve eko-tasarım parametrelerine dayanarak, Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi çalışması SimaPro V8.1.1.16 Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi çalışmasının amaç ve kapsamını belirledikten ve envanter analiz aşamasını tamamladıktan sonra, Yaşam Döngüsü Envanteri, SimaPro yazılımı kullanılarak hazırlanmıştır. Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi çalışmasında, sistem sınırı Türk meşe baltalıklarının hasatıyla başlamakta ve elektrik şebekesine biyogüç ve bölgesel ısıtma şebekesine biyoısı tedarikiyle sonlanmaktadır. Fonksiyonel birim, enerji çıktısı ile ilgili olarak üç adet seçilmiştir: 1 kilowatt-saat (kWh) biyogüç, 1 kWh biyoısı ve 1 kWh (birlikte) enerji üretimi. Kullanılan modelleme yaklaşımı birim süreç tanımlamasına dayanmaktadır. Biyogüç ve biyoısı arasında ekserji tabanlı tahsisat yapılmıştır. World 2000 normalizasyon seti olan CML-IA baseline V3.03, seçilen orta nokta etki değerlendirme yöntemiyken, World ReCiPe H/A ve H/H ağırlıklandırma setleri ile ReCiPe Endpoint (H) V1.12 son nokta etki değerlendirme yöntemi olarak seçilmiştir. Ardından, SimaPro yazılımında sağlanan bu etki değerlendirme yöntemlerini kullanarak Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi sonuçları elde edilmiştir. Çalışmanın Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi sonuçları, karşılaştırmalı karakterizasyon, normalizasyon ve ağırlıklandırma sonuçları ile orta nokta ve son nokta etkileri için ayrıntılı bir katkı analizini içermektedir. Katkı analizi için, sistem sınırı ve dolayısıyla Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi sonuçları, Türk meşesi yonga tedarik zinciri, Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç santrali işletmesi, Türk meşe külünün taşınması ve yayılması ile tesisi işletmeye alma ve işletmeden çıkarma aşamalarına ayrılmıştır. Çalışmanın sonuçları ayrıca, eko-tasarım yaklaşımını uygulamak için hammadde özelliklerinin ve süreç şartlarının Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi sonuçları üzerinde etkilerini, en belirsiz varsayım ve tercihler için hassasiyet analizini, ve nihayet Türk meşe yongalarını yakıt olarak kullanan biyogüç üretimi ile Türk linyitlerini yakıt olarak kullanan güç üretiminde yanmadan kaynaklanan hava emisyonları için Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi sonuçları karşılaştırmasını içermektedir. Çalışma, Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretim maliyeti ile sona ermektedir. Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi sonuçları, bir Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretimi için bir kurulu güç belirlemek gerektiğinde, her zaman kurulu güç ile yıllık çevresel etkiler arasında bir dengelenme olması gerektiğini göstermiştir. Dahası, Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç santrallerinin biyokütle tedarik zincirindeki hammadde talebini ve yükünü azaltmak da dikkate alınacak bir diğer konudur. Seçilen karakterizasyon sonuçları, literatürde belirtilen aralıklar içinde bulunmuştur. Normalizasyon sonuçları, Türk meşesi yonga tedarik zincirinin arka plan atık işlem süreçlerinin, ve işletmeye alma ve işletmeden çıkarma operasyonlarının önemini ortaya koymuştur. Ağırlıklandırma sonuçları, kaynak kullanımından önce gelen insan sağlığının en yüksek önem derecesinde etkilendiğini göstermiştir. Eko-sistem üzerindeki etkilerin önem derecesi, kaynak kullanımı ve insan sağlığı üzerindeki etkilerin önem derecelerine kıyasla en düşüktür. Katkı analizi, sistem sınırındaki farklı aşamaların göreceli önemini ortaya koymuştur. Bu sonuçlara göre, hem Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç santral işletimi hem de Türk meşesi yonga tedarik zinciri, çevresel yükü en aza indirmek ve sürdürülebilir bir Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç üretimi sağlamak için en yüksek özenle tasarlanması gereken aşamalardır. Genel olarak farklı ağırlıklandırma perspektifleri için, Türk meşesi yonga tedarik zinciri çevresel etkinin % 43-52'sine katkıda bulunurken, Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç santral operasyonu % 42-52 civarında katkıda bulunmaktadır. Sonuç olarak, biri diğerine göre az ya da çok önemli yada önemsiz değildir. Türk meşesi yonga tedarik zinciri, daha fazla nakliye gereksinimi nedeniyle çoğunlukla nem içeriğindeki artışlardan etkilenen aşamadır. Aşırı hava oranı ve fırın sıcaklığı, çoğunlukla azot oksitlerin emisyon artışlarına bağlı olarak Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç santral işletmesinin önemini göstermektedir. Hassasiyet analizi, orman yol kenarı ve Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç santrali arasındaki nakliye mesafesi, ekipman verimlilikleri, Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç santral ömrü ve tahsisat prosedüründeki değişimlerin Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi sonuçları üzerindeki etkilerini analiz etmeyi sağlamıştır. Ayrıca, bir Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi çalışmasında hazırlanan tüm metodolojik seçimlerin ve envanter verilerinin mümkün olduğunca açık ve şeffaf olarak açıklanmasının önemi ortaya konmuştur. Türkiye'deki mevcut koşullar altında, çalışmadaki Birlikte BiyoIsı ve BiyoGüç maliyet tahminleri ekonomik açıdan mümkündür. Biyogüç birim maliyetleri 8.7 ila 9.5 ABD Doları cent/kWh arasında bulunmuştur. Türk meşe yongalarını yakıt olarak kullanan biyogüç üretimi ile Türk linyitlerini yakıt olarak kullanan güç üretiminin, yanmadan kaynaklı hava emisyonlarının Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi sonuçları karşılaştırılması, insan sağlığı için 1 kWh linyit yakıtlı güç üretimi çevresel etkisinin, 1 kWh Türk meşe yongası yakıtlı biyogüç üretimi çevresel etkisinden 15 kat daha yüksek olduğunu ortaya koymuştur.

Özet (Çeviri)

Combined heat and power (CHP) or cogeneration involves two or more secondary energy carriers such as useful heat and electricity, using a single fuel in one conversion process. Biomass is an alternative fuel for CHP systems. The name Combined BioHeat and BioPower (CBHBP) emphasizes that a biomass source is used as the feedstock for the production of CHP. Turkey is a country with rich biomass potential; however, traditional utilization is predominant. The high technical potential of biomass offers a strategic source for energy supply diversification in Turkey. As an indigenous energy source, biomass could help to minimize fuel import dependency and greenhouse gas (GHG) emissions, and to increase local development. Moreover, biomass is actually an effective means to further develop CHP investments in the country, which would contribute significantly to energy saving measures in Turkey. Although electricity licenses using renewables have been growing based on many investments in Turkey, biopower applications are in the developmental stage and sector growth is slower than anticipated. A challenging further increase in biopower development is needed, not only to reach the national targets, but also to adhere to international commitments. The growth in biopower production has mainly involved biochemical conversion technologies to produce landfill gas and biogas, which are applicable to wet biomass sources. However, biopower production through thermochemical conversion technologies that require solid biomass sources is still at an early stage and therefore limited in the country. In addition, most plants only generate biopower, and CBHBP applications are too few. The majority of the global biopower generated comes from CBHBP plants, and in other countries, CBHBP production through distributed generation (DG) is seen as a viable way of taking advantage of local biomass sources. Moreover, a sustainable supply of feedstock is crucial for biomass energy applications. Modern utilization of solid biomass sources through distributed CBHBP production, including the efficient application of thermochemical conversion technologies, could be put into use for future development of biopower in Turkey. Oak coppice forests are among the biomass treasures of Turkey and are readily available solid biomass sources for production of biomass energy. Initiating modern energy forestry applications starting with unproductive or poorly productive oak coppice forests in the areas near these biomass treasures that are also near settlements where there is a constant heating/cooling and power demand, distributed CBHBP plants could be implemented rapidly and become widespread in the country. Forest villages, where wood is already often used as a source of energy for heating and cooking, which practice results in a serious threat to forest sustainability, are the best opportunities for distributed CBHBP deployment. This would provide not only environmental, but also technological, social, and economic benefits. If renewable-based energy technologies are to compete with conventional energy technologies, they must be sustainable. Life Cycle Assessment (LCA) is a preferred key tool to estimate environmental sustainability of biomass energy applications. It is a standardized tool that uses a life cycle approach. An LCA provides a way of looking at any product to determine its resource consumption and the environmental consequences of releases throughout its life cycle, from raw material acquisition to final waste disposal. LCA can also be used as an eco-design (green design) tool. Eco-design aims to minimize environmental life cycle impacts of a product at its design stage. In cases of CBHBP implementation, LCA can be used as the fundamental basis to determine environmental sustainability of the project, including an eco-design approach for CBHBP production. In this study, the first aim is to conduct an LCA study with an eco-design approach to determine the environmental sustainability of combustion-based in situ CBHBP plants based on simulated case studies. To achieve this aim, the simulated case studies have different scales, all utilize Turkish oak (herein TR-Oak) (Quercus cerris L.) coppices, consider CBHBP eco-design parameters, and also take into account current commercial CBHBP plants worldwide. The results of the LCA study include a contribution analysis of midpoint and endpoint impacts for different stages of biomass-to-CBHBP value chain. This helps to figure out the relative importance of the stages in the system boundary. The results also include a sensitivity analysis on LCA results. In order to present an eco-design approach, the LCA study demonstrates the effect of the most fundamental CBHBP design parameters on LCA results. In addition, the LCA study quantifies the most important environmental benefits of CBHBP production compared to Turkish lignite coal-fueled power production. The next aim of the study is to finalize the research with CBHBP production representative cost estimates that could be used to facilitate decision making for investors interested in CBHBP technologies in Turkey. This thesis research is the first attempt, to our knowledge, to conduct an LCA in coordination with process simulation, and to introduce an eco-design approach for sustainable CBHBP production. This study, being the first of its kind in Turkey, should be helpful to all dealing with biomass energy applications in the country. This thesis starts with a comprehensive review of CBHBP production technology already used. Then, based on the review study, Case Study-1 (CS-1), CS-2, and CS-3 were proposed to characterize distributed CBHBP production. The focus was on a steam turbine system based on direct combustion technology, the conventional Rankine cycle, in line with worldwide biopower developments. CS-1, CS-2, and CS-3 have 2, 5, and 10 megawatt electrical (MWe) biopower output, respectively. Meanwhile, the biomass feedstock selected for use in CBHBP production was TR-Oak chips from TR-Oak coppice forests in the Marmara region of Turkey. Samples were taken and experiments were carried out to characterize TR-Oak chips. Later, process simulations of CS-1, -2, and -3 utilizing the characterized TR-Oak chips were carried out using Aspen Plus V8.4 process simulation software. The relevant process parameters, requirements, and environmental impacts of the CBHBP plants were quantified based on the simulated case studies considering eco-design parameters. Next, based on CBHBP process simulation outputs and eco-design parameters, the LCA study was conducted using SimaPro V8.1.1.16 LCA software. After defining the goal and scope, and completing the inventory analysis phase of the LCA study, a Life Cycle Inventory (LCI) was prepared using SimaPro software. In the LCA study, the system boundary starts with harvesting of TR-Oak coppices, and ends with biopower to an electrical grid and bioheat to a district heating network. Three energy output-related functional units were chosen: 1 kilowatt-hour (kWh) biopower, 1 kWh bioheat, and 1 kWh (combined) energy production. The modeling approach used was a unit process-based attributional LCA. Exergy-based allocation was used between biopower and bioheat. While CML-IA baseline V3.03 (with the World 2000 normalization set) was the midpoint impact assessment method chosen, it was ReCiPe Endpoint (H) V1.12, (with World ReCiPe H/A and H/H weighting sets) that was chosen as the endpoint impact assessment method. Then, the LCA results were obtained by following the impact assessment methods provided in the SimaPro software. The LCA results of the study include comparative characterization, normalization, and weighting results. In addition, there is a detailed contribution analysis for midpoint and endpoint impacts. For this, the system boundary (and hence the LCA results) was arranged in the stages of TR-Oak chip supply chain, CBHBP plant operation, TR-Oak ash transport and spreading, and construction and decommissioning. The results also include the effect of feedstock properties and process conditions on LCA results to implement the eco-design approach, a sensitivity analysis of the most uncertain assumptions and choices, and finally, a comparison of TR-Oak chip-fueled biopower production with Turkish lignite-based power production in terms air emissions from combustion. The study ends with CBHBP production cost estimates. The LCA results showed that when deciding on a scale of CBHBP production, there should always be a trade-off between scale and annual environmental impacts. Moreover, reducing feedstock demand and strain on the biomass supply chain of CBHBP plants is another issue to consider. The chosen characterization results are within the ranges reported in literature. Normalization results revealed the importance of background waste treatment processes on the TR-Oak chip supply chain as well as the construction and decommissioning operations. Weighting results showed that human health has the highest importance followed by resources. The importance of impacts on ecosystems is insignificant relative to those on human health and resources. Contribution analysis showed the relative importance of different stages in the system boundary. Both CBHBP plant operation and TR-Oak chip supply chain are stages that need to be designed with the highest care to minimize environmental loading and to achieve sustainable CBHBP production. To achieve a sense of overall perspective, the TR-Oak chip supply chain contributes ~ 43–52% to the single score, and operation of the CBHBP plant contributes ~ 42–52%. Thus, one is not more or less important than the other is. The TR-Oak chip supply chain is the stage most affected by increases in moisture content due to the consequent higher transportation requirements. Excess air ratio and furnace temperature affected the importance of CBHBP plant operation mostly due to nitrogen oxides (NOx) emission increases. Sensitivity analysis enabled estimation of the effects of variation in transport distance between roadside and CBHBP plant, equipment productivity, CBHBP plant lifetime, and allocation procedure. In addition, the significance of explaining all the methodological choices and inventory data prepared for an LCA study in as much detail and as transparently as possible, was revealed. Under the current framework conditions in Turkey, the CBHBP cost estimates provided in the thesis are economically feasible. Biopower unit costs were found to be 8.7–9.5 US Dollar cent (cent) per kWh. Comparison of TR-Oak chip-fueled biopower production with Turkish lignite-based power production, when considered in terms of the effects of air emissions from combustion on human health, the single score for 1 kWh of Turkish lignite-fueled power production is 15 times higher than that for 1 kWh of TR-Oak chip-fueled biopower production.

Benzer Tezler

Tez No
856536
Simulation and life cycle assessment of combined bioheat and biopower plant using hungary oak (Quercus frainetto L.) coppices as a feedstock
Macar meşesi (Quercus frainetto L.) baltalıklarını hammadde olarak kullanan birleşik biyoısı ve biyogüç santralinin simülasyonu ve yaşam döngüsü analizi
FAHRİYE ENDA TOLON
Doktora
İngilizce
2024
Enerji İstanbul Teknik Üniversitesi
Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU
Tez No
858250
Environmental and economic assessment of zero waste management
Sıfır atık yönetiminin çevresel ve ekonomik sonuçlarının değerlendirilmesi
KADRİYE ELİF MAÇİN
Doktora
İngilizce
2023
Çevre Mühendisliği İstanbul Teknik Üniversitesi
Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN
DOÇ. DR. ANDERS DAMGAARD
Tez No
787154
Exergoeconomic analysis and life cycle assessment of a combined cycle power plant
Kombine bir çevrim santralinin eksergoekonomik analizi ve yaşam döngüsü değerlendirmesi
AHMED EMİN KILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Enerji Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL ARCAKLIOĞLU
Tez No
907017
Gaz yakıtlı bir enerji santralinin yaşam döngüsü değerlendirmesi: Basit çevrimden birleştirilmiş çevrime geçiş
Life cycle assessment of a gas fired power plant conversion from simple cycle to combined cycle
HAKAN GEYİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mühendislik Bilimleri Yıldız Teknik Üniversitesi
Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAMAN ERARSLAN
Tez No
371581
Life cycle and economic assessment of electricity generation from combined heat and power plants using woody biomass in Turkey
Türkiye'de odunsu biyokütle kullanan birleşik ısı ve güç tesislerinde elektrik üretimi yaşam döngüsü ve ekonomik değerlendirmesi
ZÜHAL MEYDAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Enerji İstanbul Teknik Üniversitesi
Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU

Geri Dön