Süt sığırcılığı işletmelerinde güç gereksinimi ve enerji tüketiminin belirlenmesi
Determination of power requirements and energyconsumption in dairy cattle farms
- Tez No: 933411
- Danışmanlar: PROF. DR. CAN ERTEKİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Ziraat, Energy, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 170
Özet
Küresel süt ürünleri tüketiminin dünyada 2050 yılına kadar kişi başına %19 oranında artacağı tahmin edilmektedir. Süt üretimi yoğun enerji tüketen bir süreçtir. Bu yüzden tarımdan kaynaklanan küresel sera gazı emisyonlarıyla ilgili endişelerle birlikte, süt üretiminin artırılması, süt endüstrisinin gelecekteki ekonomik ve çevresel sürdürülebilirliğini sağlamak için enerji kaynaklarının sürdürülebilir kullanımıyla karşılanmalıdır. Enerji maliyetlerinin azaltılması ve enerji verimliliğinin artırılması hem ekonomik sürdürülebilirlik hem de çevresel etkilerin azaltılması açısından önem taşımaktadır. Fakat tüm bu verimlilik ile ilgili işlemlerden önce toplam tüketimlerin makinalarda dahil bütün enerji tüketen sistemler bazında incelenmesi gerekmektedir. Bu çalışma, büyükbaş süt sığırcılığı işletmelerinde enerji tüketimine yönelik bir analiz sunmaktadır. Modern işletmelerde enerji tüketimi; su ısıtıcılar, süt sağım makinaları, yem karma sistemleri, süt soğutma tankları ve gübre mekanizasyonu gibi çeşitli araçlara bağlıdır. Bu bağlamda, enerji tüketimindeki durumun dönemsel ve bireysel makina bazında ortaya konulması, geleceğe yönelik atılması gereken adımların tespiti ve iyileştirilmesi, hem işletmelerin mevcut durumunu ortaya koyacak hem de ileride yapılacak karbon ayak izinin düşürülmesine yönelik çalışmalara destek olacaktır. Araştırma, Türkiye'de Batı Akdeniz Bölgesinde yer alan Akdeniz Üniversitesi (AKDÜ), Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi (MAKÜ) ve Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi (ISUBÜ) büyükbaş hayvancılık işletmelerinde gerçekleştirilmiştir. Veriler, ENTES marka ES3-80LSE model enerji ölçüm cihazları kullanılarak toplanmıştır. Çalışmada, enerji tüketim verileri detaylı olarak analiz edilmiş ve işletmelerin enerji kullanım profilleri çıkarılmıştır. Ayrıca, farklı işletmelerin dönemler ve makinalar arasında enerji tüketimleri açısından karşılaştırmalar yapılmıştır. Enerji tüketim değerleri, düzensiz çalışan makinalar, su ısıtıcıları (SIST), süt sağım makinaları (SSM) ve süt soğutma tankları (SST) için birer hafta boyunca kaydedilirken, düzenli çalışan makinalar, gübre sıyırıcılar (GS), gübre pompaları (GP), gübre karıştırıcıları (GK), gübre separatörleri (GSP), hayvan serinletme fanları (HSF) ve hayvan kaşıma fırçaları (HKF) için bir tur ya da periyot tamamlanana kadar ölçülmüştür. Bir hafta süren ölçümler sırasında ahır içindeki sağım, yemleme ve bakım faaliyetlerinde çalışanlara eşlik edilmiş; işçilik süreleri ve yapılan işlemler detaylı şekilde kaydedilmiştir. Sağım sırasında sağım odasına giren ve sağım başlangıcından bitişine kadar aynı grupta bulunan sağmal hayvanların sağım süreleri ölçülmüş ve işletmeler arasındaki farklılıklar istatistiksel analizle değerlendirilmiştir. SST'ye giriş yapan süt miktarı (kg), SST içindeki süt sıcaklığı (°C) ve ortam sıcaklığı (°C), sağım süresi boyunca her dakika kaydedilmiştir. Bu veriler kullanılarak SST'deki sütün zamana bağlı sıcaklık ve ağırlık değişim grafikleri oluşturulmuştur. Vakum pompasının çalışma süresi boyunca her 5 dakikada bir, pompanın en sıcak bölgesi olan egzoz çıkış noktasından sıcaklık (°C) ölçümleri alınmış ve işletmeler arası farklılıklar karşılaştırılmıştır. Toplanan aktif enerji tüketim verileri, günlük sağmal hayvan sayısı ve elde edilen süt miktarı üzerinden analiz edilmiştir. Bu hesaplamalar sonucunda, farklı dönemlerdeki işletmelerin sağılan hayvan başına ve elde edilen süt miktarı başına birim enerji tüketimleri belirlenmiştir. Araştırma sonuçları, süt sığırı işletmelerinde enerji tüketiminin büyük bir kısmının su ısıtıcılar, süt sağım makinaları ve süt soğutma sistemlerinden kaynaklandığını göstermiştir. Ayrıca yeni geliştirilen hayvan serinletme fanlarının tüketimde kaleminde büyük bir orana sahip olduğu tespit edilmiştir. Kış dönemi denemelerinde günlük enerji tüketimi (kWh), birim sağmal hayvan (kWh/baş) ve sağılan süt (kWh/kg) başına enerji tüketim değerleri sırasıyla AKDÜ işletmesinde 52.69 kWh, 0.99 kWh/baş ve 0.044 kWh/kg, MAKÜ işletmesinde 106.98 kWh, 2.42 kWh/baş ve 0.083 kWh/kg, ISUBÜ işletmesinde 48.56 kWh, 2.70 kWh/baş ve 0.138 kWh/kg olarak belirlenmiştir. Yaz dönemi denemelerinde belirtilen veriler aynı sırayla, 146.26 kWh, 3.37 kWh/baş ve 0.176 kWh/kg, 194.71 kWh, 3.51 kWh/baş ve 0.121 kWh/kg, 48.11 kWh, 3.01 kWh/baş, 0.133 kWh/kg olarak bulunmuştur. Kış döneminde AKDÜ, MAKÜ ve ISUBÜ işletmelerinde süt verimleri sırasıyla 22.51, 29.23 ve 19.56 kg/baş, yaz döneminde ise yine aynı sırayla 19.17, 29.06 ve 22.56 kg/baş değerleri elde edilmiştir. Birim süt başına tüketilen aktif enerji açısından kış döneminde en düşük, yaz döneminde en yüksek işletme AKDÜ işletmesi olmuştur. Büyükbaş süt sığırcılığı işletmelerinde aktif enerji tüketimini sağılan hayvan sayısı (baş), süt verimi (ortalama kg) ve makinaların çalışma süreleri (dk.) doğrudan etkileyen unsurlardır. Makinaların düzenli bakım ve onarımlarının yapılması, bu tüketim değerlerini doğrudan etkilemektedir. Bu çalışma ile elde edilen veriler makinalar bazında değerlendirilerek yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım durumları gibi çeşitli verimlilik artırıcı ve tüketimi azaltıcı çalışmalar yapılabilir. ANAHTAR KELİMELER: Büyükbaş hayvan yetiştiriciliği, Hayvansal üretimde mekanizasyon, Tarımda enerji kullanımı, Tarımsal enerji sistemleri, Tarımsal makina sistemleri.
Özet (Çeviri)
Global consumption of dairy products is projected to increase by 19% per capita by 2050. Milk production is an energy-intensive process. Therefore, along with concerns related to greenhouse gas emissions originating from agricultural activities, it is imperative that the expansion of milk production is accompanied with increased utilization of sustainable energy resources in order to ensure the economic and environmental sustainability of the dairy industry. Reducing energy costs and improving energy efficiency are crucial for both financial viability and environmental impact mitigation. However, before implementing the efficiency-enhancing measures, it is essential that the total energy consumption of all energy-consuming systems be evaluated. This study presents an analysis of the energy consumption in dairy cattle farms. Energy consumption in modern dairy farms is highly dependent on various technological components, including water heaters, milking machines, feed mixing systems, milk cooling tanks, and manure management systems. In this context, identifying the energy consumption patterns of machines used on a seasonal basis will facilitate the development of strategies for improvement, allowing for both a comprehensive assessment of the current situation and the implementation of measures to reduce the carbon footprint in future operations. This study was conducted in dairy farms affiliated with Akdeniz University (AKDÜ), Burdur Mehmet Akif Ersoy University (MAKÜ), and Isparta University of Applied Sciences (ISUBÜ), all located in the Western Mediterranean Region of Turkiye. The collected energy consumption data were analyzed in detail, and energy consumption profiles of the farms were established. Additionally, comparisons of energy consumption across different farms, seasons, and machine types were conducted. Energy consumption values were recorded for one week for irregularly operated machines, including water heaters (SIST), milking machines (SSM), and milk cooling tanks (SST). For regularly operated machines, including manure scrapers (GS), manure pumps (GP), manure mixers (GK), manure separators (GSP), animal cooling fans (HSF), and animal grooming brushes (HKF), measurements were taken for a complete cycle or period. During the measurements that lasted one week, employees conducting milking, feeding and maintenance operations in the barn were observed closely and labour times and procedures were recorded in detail. The milking times of dairy animals that entered the milking parlors as a group were measured from the beginning to the end of the milking period and the differences between the farms were statistically analyzed. The amount of milk (kg) entering the SST, the milk temperature inside the SST (°C), and the ambient temperature (°C) were recorded minute by minute throughout the milking period. Based on these measurements, time-dependent temperature and weight variation graphs of the milk stored in the SST were generated. Additionally, temperature readings were collected every five minutes from the hottest point of the vacuum pump, which is the exhaust outlet, to compare operational differences among farms. The recorded active energy consumption data were analyzed based on the daily number of lactating cows and the total milk yield. These calculations enabled the determination of unit energy consumption per lactating animal and per 1 kg of milk produced for different seasons and farm conditions. The research findings indicate that a significant part of energy consumption in dairy farms originates from water heaters, milking machines, and milk cooling systems. Additionally, newly developed animal cooling fans were found to account for a considerable share of energy consumption. During the winter trials, the daily energy consumption (kWh), energy consumption per lactating animal (kWh/head), and energy consumption per unit of milk produced (kWh/kg) were recorded as follows: 52.69 kWh, 0.99 kWh/head, and 0.044 kWh/kg for AKDÜ, 106.98 kWh, 2.42 kWh/head, and 0.083 kWh/kg for MAKÜ, and 48.56 kWh, 2.70 kWh/head, and 0.138 kWh/kg for ISUBÜ. In the summer trials, the corresponding values were 146.26 kWh, 3.37 kWh/head, and 0.176 kWh/kg for AKDÜ, 194.71 kWh, 3.51 kWh/head, and 0.121 kWh/kg for MAKÜ, and 48.11 kWh, 3.01 kWh/head, and 0.133 kWh/kg for ISUBÜ. The milk yields recorded during the winter season were 22.51 kg/head for AKDÜ, 29.23 kg/head for MAKÜ, and 19.56 kg/head for ISUBÜ, while during the summer season, the values were 19.17 kg/head, 29.06 kg/head, and 22.56 kg/head, respectively. In terms of active energy consumed per 1 kg of milk, AKDU had the lowest amount in the winter period and the highest amount in the summer period. The number of milked animals (heads), milk yield (average kg), and machine working hours (min.) are the factors that directly affect active energy consumption in dairy farms. Regular maintenance and repair of machines directly affect these consumption values. The machine-based energy consumption data obtained in this study can be used to investigate various energy saving and energy efficiency increasing mechanisms, such as the use of renewable energy sources. KEYWORDS: Dairy cattle breeding, Mechanization in animal production, Energy use in agriculture, Agricultural energy systems, Agricultural machinery systems.
Benzer Tezler
- Modern süt sığırcılığı işletmelerinde enerji ihtiyacının fotovoltaik güneş panelleri ile karşılanmasına yönelik bir araştırma
A research to meet energy demand of modern dairy cattle enterprises by photovoltaic solar panels
MEHMET EMİN BİLGİLİ
Doktora
Türkçe
2018
ZiraatKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiBiyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADİL AKYÜZ
- Tokat ili farklı iklim koşullarında süt sığırcılığı işletmelerinin besleme özellikleri ve süt verimi
Feeding characteristics and milk production of dairy cattle facilities in different climate conditions in Tokat
ÖZGE TOSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
ZiraatTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiZootekni Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARDA YILDIRIM
- Giresun yöresindeki süt sığırcılığı işletmelerinin genel değerlendirilmesi
A survey study on dairy cattle farms in Giresun province
AHMET TUGAY
- Modern bir süt sığırcılığı işletmesinde optimum motor güçlerinin analizi
The Analysis of optimum engine power in a modern dairy
KAMİL GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
1989
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ KASAP
- Kayseri ilindeki besi sığırcılığı işletmelerinin üretimsel ve yönetimsel özellikleri açısından değerlendirilmesi
Evaluation of the beef farms for productional and manegerial features with in Kayseri province
AHMET CAN ERAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Veteriner HekimliğiErciyes ÜniversitesiZootekni (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DAVUT BAYRAM