Location selection for coal-fired power plants using gis and calpuff dispersion model: A case study for Thrace region
Kömür yakıtlı termik santraller için cbs ve calpuff dağılım modeli kullanılarak yer seçimi: Trakya Bölgesi örneği
- Tez No: 609851
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 136
Özet
Dünyada 23,789,000 MW kurulu elektrik üretim kapasitesi mevcuttur. Türkiye'de elektrik üretimi için çeşitli kaynaklara sahip enerji santralleri işletilmektedir. Ulusal kurulu gücün yarısından fazlası (% 55,37) fosil yakıtlarla elde edilmektedir. Doğal gaz %32,29 linyit % 11,36 ve taşkömürünün payı % 1,26'dır. Türkiye elektrik şebekesinde bir ada gibi olan Trakya'da 2016 yılında 19.544 GWh elektrik üretilirken, 32.334 GWh tüketilmiş olup 2027 yılında tüketiminin 43.000 GWh'ye yükselmesi beklenmektedir. Trakya'ya elektriğin sınırlı bir alana sahip olan Boğaziçi'nden veya genişliğinden dolayı pahalı ve ithal edilmesi gereken bir yeraltı / denizaltı hattı olması gereken Çanakkale Boğazı'ndan geçmesi gerekmektedir. Trakya'da iki tanesi kısmen Trakya'da olmak üzere beş il mevcuttur: Çanakkale (Gelibolu ve Eceabat ilçeleri), Edirne, İstanbul (Avrupa yakası), Kırklareli ve Tekirdağ. Trakya'nın toplam nüfusu 11.500.000'dur. Kuzeyde Karadeniz ve Bulgaristan, güneyde ve doğuda İstanbul Asya yakası, Çanakkale'nin Biga Yarımadası ve Marmara Denizi, batıda ise Yunanistan ve Bulgaristan ile sınırlanmıştır. Tarımsal üretim, sanayi faaliyetleri ve yoğun nüfus, bölgeyi Türkiye ekonomisi için önemli bir alan haline getirmektedir. Türkiye'nin pirinci ve ayçiçeği üretiminin neredeyse tamamı bu bölgede gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada, bir yer seçimi yöntemi detaylandırılmış ve bu yöntem ile Trakya'da üç farklı alternative yer seçilmiştir ve birbirleriyle ve mevcut bir proje sahası ile hava kirliliğine katkıları bakımından karşılaştırılmıştır. Trakya'daki hava kalitesinin SO2 ve PM10 kirliliği ile ilgili sorunları mevcuttur. Yüksek kirliliğe işaret eden ve Edirne, Kırklareli ve Tekirdağ illerinde bulunan hava kalitesi izleme istasyonları dikkate alınmıştır. NO2 kirliliği büyük ölçüde sınır değerin altındadır. Keşan MTHM istasyonunda saatlik SO2 ve PM10 ölçümleri sınır değeri sürekli olarak aşmakta ve yıllık 200'e varan günlük aşımlar görülmektedir. Kış SO2 sınır değeri, 2018 yılı hariç tüm yılların hemen hemen tüm istasyonlarında aşılmıştır. Yıllık SO2 sınır değeri, 2018'deki üç istasyon hariç, sınır değerin üstünde veya biraz altında görülmüştür. PM10 değerleri günlük ortalamaların çok üzerinde gözlenmiştir ve yılda en az 55, en fazla 181 kere aşılmıştır. Yıllık PM10 konsantrasyonları Çerkezköy MTHM hariç tüm istasyonlarda standartların üzerindedir. Yer seçiminde, belirlenmiş faktörler şunlardır: ekonomik, çevresel ve coğrafi. Çevresel ve coğrafi faktörler şunlardır: nüfus merkezlerine göre rüzgar yönleri, tarihi ve doğal rezerv alanlarının varlığı, tarım alanları, ormanlar, yükseklik ve yüzey pürüzlülüğü, mevcut hava kirliliği ve nüfus yoğunluğu. Ekonomik faktörler ise şunları içerir: ulaşım altyapısına yakınlık, kömür rezervlerine yakınlık, tüketicilere yakınlık ve bölgedeki mevcut işgücü. Referans olarak, Trakya'daki iki termik santral projesi seçildi: EÜAŞ'a ait Çerkezköy ilçe merkezine çok yakın 990 MW'lık linyit yakıtlı bir enerji santrali projesi olan Çerkezköy Termik Santrali (Çerkezköy alternatifi) ve Marmara Ereğlisi'nin 6 km batısında yer alan 350 MW gücünde ithal kömür yakıtlı enerji santrali projesi olan Çebi Termik Santrali (Marmara Ereğlisi alternatifi). İkincinin konumu bu çalışmadaki kriterlerle uyumludur. Yerindeki hakim rüzgar yönü kuzeydoğudandır ve ekilebilir bir arazide bulunur. Kriterler kullanılarak iki alternatif konum daha seçilmiştir. Bunlardan ilki, Çorlu ilçe merkezinin 15 km kuzeyindeki Çorlu ilçesi, Karamehmet köyü Tekirdağ'da. E80 karayoluna 1 km'den daha az bir mesafededir (Çorlu alternatifi). Yerindeki hakim rüzgar yönü kuzeydoğudur. Diğer alternatif lokasyon Edirne ilinde, Havsa ilçesinde, Havsa ilçe merkezinin 15 km batısında ve Edirne il merkezinin 35 km güneydoğusunda bulunan Azatlı köyündedir (Havsa alternatifi). D100 devlet yoluna 7 km uzaklıktadır ve kullanılmayan bir ekilebilir arazidedir. Rüzgâr yönü çoğunlukla Kuzey'den gelir, fakat çok baskın değildir. Kuzeyden esen rüzgar kirliliği Yunanistan'a doğru taşımaktatır. CALPUFF hava kalitesi dispersiyon modeli kullanılarak tüm alternatif yerler için PM10, NO2 ve SO2 kirlilik katkısı ve kuru çökelme miktarları hesaplaması yapılmıştır. 2016 yılı için bir yıllık simulasyonlar gerçekleştirilmiş olup mevsimsel kirlilik dağılımları incelenmiştir. CALPUFF kararsız-hal meteorolojik ve hava kalitesi modelleme sistemidir. Model, ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) tarafından, kirleticilerin uzun menzilli taşınımını ve bunların karmaşık meteorolojik koşulları içeren saha uygulamaları üzerindeki etkilerini değerlendirmek için alternatif bir model olarak listelenmiştir. Çerkezköy TS'in dağılımı genellikle güneybatı yönünde gerçekleşmektedir. Etkilenen ana nüfus merkezleri Çerkezköy ve Çorlu'dur. Çorlu TS'in SO2 ve PM10 konsantrasyonları genellikle, güneybatı rüzgarları tarafından kuzeydoğuya doğru yayıldığı bahar hariç, güneye ve güneydoğuya doğru yaymaktadır. Etkilenen başlıca nüfus merkezleri, Çerkezköy ve Çorlu'dur, bazı durumlarda Tekirdağ da etkilenmektedir. Marmara Ereğlisi TS'in SO2 ve PM10 konsantrasyonları genellikle, güneybatı rüzgarları tarafından kuzeydoğuya doğru yayıldığı bahar hariç, güneye ve güneydoğuya doğru yayılmaktadır. Çorlu ve Çerkezköy sadece ilkbaharda etkilenmektedir. Diğer mevsimlerde, konsantrasyonlar genellikle Marmara Denizi'ne yönelmektedir. Havsa TS'in SO2 ve PM10 konsantrasyonları genellikle, kuzeye de yayıldığı kış hariç, güneye doğru yayılmaktadır. Edirne şehir merkezi sadece kış ve ilkbahar aylarında, hava kirliliği ile ünlü Keşan ise yaz ve sonbahar aylarında hafif etkilenmektedir. Havsa bölgesi SO2, PM10 ve NO2'de en az miktarda hava kirliliğine hem pik hem de ortalama değerlerde sebep olmuştur. Bu çalışmada bulunanlara göre, Çorlu konumu Çerkezköy konumuna çok yakın olsa da daha düşük nüfusu olan daha küçük bir bölgeyi etkiledi. Havsa ve Marmara Ereğlisi'ndeki konumlar diğerlerine göre daha düşük konsantrasyonlara yol açtı. Çerkezköy konumunun en yüksek hava kirliliği katkısına yol açtığı ve en iyi termik santral konumunun Havsa olduğu görüldü.
Özet (Çeviri)
Globally, 23,789,000 MW of electricity production capacity is installed. In Turkey, various types of power plants are operated for electricity production. More than half (55.37%) of national installed power is from fossil fuels with natural gas 32.29%, lignite 11.36% and regular coal being 1,26%. In Thrace, which acts like an island in Turkish electricity grid, 19,544 GWh is produced while 32,341 GWh is consumed in 2016. Its consumption is expected to rise to 43,000 GWh in 2027. Thrace has a limited access to Turkish electricity grid since any power lines either has to go through the Bosphorus which has a limited amount of space or through the Dardanelles which because of its width has to be a subterranean/submarine line which is expensive and needs to be imported. Thrace has five provinces in it (two of which are partly in Thrace): Çanakkale (Gelibolu and Eceabat districts), Edirne, Istanbul (European side), Kırklareli and Tekirdag of which the combined population of Thrace is 11,550,000. In the north it borders the Black Sea and Bulgaria, in the south and east it borders Istanbul Asian side, Çanakkale's Biga Peninsula and the Sea of Marmara, in the west it borders Greece and Bulgaria. The agricultural production, industrial activities and intensive population make the region an important area for the Turkish economy. Almost all of the Turkish rice and sunflower production is produced in this region. In this study, a location selection methodology was detailed and with that three different alternative locations were chosen and compared with each other and with an existing project site with respect to their contribution to air pollution in Thrace. Air quality in Thrace has issues of SO2 and PM10 pollution. Air quality monitoring stations which indicated high pollution in Edirne, Kırklareli and Tekirdağ provinces were taken into consideration. NO2 pollution is below the standard. Keşan MTHM station exceeded the SO2 and PM10 hourly and daily limit values for the last three years with very high concentrations and high number of exceedances up to 200 days. Winter SO2 limit value was exceeded almost in all stations all years except for the year of 2018. Annual SO2 limit value was exceeded or slightly below the limit value, which results in exceedances in winter averages except for three stations in 2018. PM10 concentrations were observed significantly higher than daily limit value in all the stations with minimum of 55 days and a maximum of 181 days in the most recent year, 2018. Annual PM10 concentrations exceeded the limit value for all stations except Çerkezköy MTHM station in 2018. In location selection, there are sets of factors were chosen: economical, environmentral and geographical. Environmental and geograhical factors include: wind directions compared to population centers, existence of historical and natural reserve areas, agricultural areas, forests, elevation and ruggedness, existing air pollution and population density. Whereas, economical factors include: proximity to transportation infrastructure, proximity to coal reserves, proximity to consumers and available workforce in the area. As a reference, two thermal power plant projects in Thrace were chosen. Çerkezköy Thermal Power Plant, a lignite-fired 990 MW power plant project owned by EÜAŞ is very close to Çerkezköy town center (Çerkezköy case). The other one, Çebi Thermal Power Plant, is an imported coal-fired power plant project with 350 MW power and located 6 km west of Marmara Ereğlisi (Marmara Ereğlisi case). Latter location is compatible with criteria in this study. The dominant wind direction in its location is from Northeast and it is located on an arable land. Two additional alternative locations have been selected using the methodology. The first one is in Tekirdağ province, Çorlu district, Karamehmet village 15 km North of Çorlu town center (Çorlu case). It is less than 1 km away from E80 highway. The dominant wind direction in its location is Northeast, carrying the pollutant plume away from Çorlu and towards Muratlı more than 30 km away. The other alternative location is in Edirne province, Havsa district, Azatlı village 15 km west of Havsa town center and 35 km southeast of Edirne city center (Havsa case). It is 7 km away from D100 state road and situated on an unused arable land. Wind direction is mostly from the North, but not very dominant. The wind from the north carries the pollution plume towards Greece. An air quality dispersion model, CALPUFF was used estimating PM10, NO2 and SO2 pollution contribution for all alternative locations with dry deposition values. One year simulations were performed for the year of 2016 and seasonal pollution distributions were investigated. CALPUFF is an advanced non-steady-state meteorological and air quality modeling system. The model has been listed by the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) as an alternative model for assessing long range transport of pollutants and their impacts on certain near-field applications involving complex meteorological conditions. Çerkezköy's dispersion usually occurs towards southwest. Main affected population centers are Çerkezköy and Çorlu. Çorlu's SO2 and PM10 concentrations usually disperse towards south and southeast, except in spring when it is spreading toward northeast as well by the southwesterly winds. Main affected population centers are Çerkezköy and Çorlu, with Tekirdağ being affected in some cases. Marmara Ereğlisi's SO2 and PM10 concentrations usually disperse towards south and southeast, except in spring when it is spreading toward northeast as well by the southwesterly winds. Çorlu and Çerkezköy are affected only in spring. In other seasons concentrations usually dirperse towards the Marmara Sea. Havsa's SO2 and PM10 concentrations usually disperse towards south, except in winter when it is spreading toward north as well. Edirne city center is affected only in winter and spring, whereas Keşan, famous for its air pollution is slightly affected in summer and fall. Havsa site caused the least amount of air pollution in SO2, PM10 and NO2 in both peak and average values. This study found that, Çorlu case affected a smaller region with lower population density than Çerkezköy, despite being very close to each other. Resulting concentrations in Havsa and Marmara Ereğlisi cases were similar and lower than other two cases. Çerkezköy location resulted in the highest air pollution impact, and the most suitable location for the CPP was found to be Havsa.
Benzer Tezler
- 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
EZGİ AKYÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL
- Enerji kaynağı olarak doğal gaz kullanımı ve doğal gaz kullanımına yönelik depolama sistemlerinin incelenmesi
Natural gas use as an energy source and investigation of storage systems for natural gas
KASIM ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURGUT GÜLMEZ
- Bantlı konveyörlerin bilgisayarla tasarımı
Başlık çevirisi yok
NESRİN KADİROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL GERDEMELİ
- Yanma ve yanma ürünlerinin hava kirliliğine etkileri ve Ağaçlı-Keşan linyitlerinin km.9003 analizörü ile baca gazlarının analizi
Combustion and environmental effects of combustion products and analyse of slack gases with km 9003 analysis device of Ağaçlı-Keşan lignites
İ.ETHEM KARAAĞAÇLIOĞLU
- Basamak patlatmasında tasarım parametrelerinin patlatma verimliliği ve çevresel etki açısından değerlendirilmesi
Evaluation of design parameters in bench blasting in terms of blast efficiency and environmental effect
ÖZGE AKYILDIZ
Doktora
Türkçe
2022
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TÜRKER HÜDAVERDİ