Türkiye'de olası karbon fiyatlandırmasının yenilenebilir enerji yatırımları ve emisyon azaltıcı uygulamalara olan etkisi
The effect of possible carbon pricing on renewable energy investments and emission reduction practices in Türkiye
Yazar: CAFER ŞUTAŞDEMİR
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR KAYALICA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Enerji Enstitüsü / Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim ve Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
İklim değişikliği ile mücadele tüm ülkelerin ortak sorunudur. Türkiye de bu mücadeleye Paris İklim Anlaşması uyarınca ortak olmuş ve 2053 yılını Net Sıfır yılı olarak beyan etmiştir. Türkiye'nin belirlemiş olduğu bu hedefe ulaşması için atması gereken önemli adımlar olacaktır. Öncelikle ulusal düzeyde uygulanacak bir karbon fiyatlandırma atılacak en önemli adımlardan biridir. Avrupa Birliği'nin Sınırda Karbon Düzenleme Mekanizması (SKDM) kapsamında karbon fiyatlandırması olmayan ülkelerden ithal edeceği ürünlere Avrupa Birliği içerisinde oluşan karbon fiyatlarına eşdeğer bir vergi uygulaması, herhangi bir karbon fiyatlandırması olmaması durumunda Türkiye'ye ekonomik bir yük olarak etki edecektir.
Tez kapsamında ilk olarak dünya genelinde uygulanmakta olan yenilenebilir enerji teşvik mekanizmaları üzerinde detaylı bir bilgilendirme yapılmıştır. Ülke bazlı olarak incelenen teşvik mekanizmalarının uygulama yöntemleri açıklanmıştır. Özellikle Türkiye'de uygulanan mekanizmaların güncel durumları incelenmiştir. Bu aşamada tez çalışmasının daha iyi kavranabilmesi için bazı konuların da iyi bilinmesi gerekir. Bu konulardan biri Yenilenebilir Enerji Sertifikalarıdır. Yenilenebilir Enerji Sertifikalarının özünde üretilen enerjinin kaynağının yenilenebilir kaynaklardan (rüzgâr, güneş, hidrolik... vb.) sağlandığını belgelendirmek ve tüketiciye bunu ispatlamak yatmaktadır. Bilindiği üzere elektrik enerjisi üretildiği kaynaktan bağımsız olarak üretim noktasından tüketim noktasına ulaştırılırken aynı fiziki yolu kullanmaktadır. Daha açık bir ifade ile herhangi bir rüzgâr santralinde üretilen elektrik enerjisi ile kömür santralinde üretilen elektrik enerjisi aynı iletim ya da dağıtım hattı üzerinden son kullanıcıya ulaşmaktadır. Dolayısıyla elektriğin kendine özgü yapısı itibari ile son tüketim noktasında üretim kaynağını belirlemek neredeyse imkânsızdır. Bu amaçla tüketilen elektriğin yenilenebilir kaynaklardan olduğunu ispatlamak için bir takım sertifikalar geliştirilmiştir. Dünya genelinde uygulanan sertifika sistemlerine bakıldığında genel olarak aynı özelliklere sahip oldukları görülür. Bu sertifikaların ortak özelliği üretilen her 1 MWh yenilenebilir elektrik enerjisi için oluşturulmalarıdır. Bir diğer ifade ile rüzgâr, güneş gibi yenilenebilir kaynaklardan üretilen her 1 (bir) MWh elektik enerjisi için bir sertifika oluşturulmaktadır. Satın alınan/satılan bu sertifikalar sayesinde tüketilen/üretilen elektrik enerjisinin yenilenebilir kaynaklardan üretildiği ispat edilmektedir. Enerji Takip Sertifikaları ( Energy Attribute Certificates- EAC) olarak adlandırılan bu sertifikalar Guarantee of Origin (GOs) adı ile Avrupa'da, Renewable Energy Cerficates (RECs) adı ile Kuzey Amerika'da ve Kanada'da, International REC Standard (I-RECs) adı ile de Asya, Afrika, Orta Doğu ve Latin Amerika ülkelerinde işlem görmektedirler. GOs sertifikaları Avrupa'da en çok işlem gören ve en popüler sertifika sistemi olarak öne çıkmaktadır. Türkiye'de işlem göre sertifikaların ismi ise YEK-G olarak adlandırlmaktadır. Her ne kadar isim farklılığı olsa bile genel amaç üretilen/tüketilen elektrik enerjisinin kaynağını ispat etmektir.
xxiv
GOs, RECs ve I-RECs haricinde bölgesel olarak da kullanılan sertifika sistemleri mevcuttur. Meksika'da kullanılan Clean Energy Certificates (CELs) ve Avustrulya'da kullanılan Large Scale Generation Certificates (LGCs) bu sertifikalara örnek gösterilebilir. Bir diğer konu ise sera gazı emisyonlarının kapsamları ve emisyon azaltıcı uygulamalardır. Öncelikle sera gazı tanımına bakacak olursak sera gazları; gerek doğal süreçler gerekse de insani faaliyetler sonucu doğaya salınan ve atmosferde kızıl ötesi ışınları absorbe ederek atmosferin ısınmasına neden olan gazlar veya bileşiklerdir. Esasında bu gazlar yeryüzüne ulaşan ışınların dünya üzerinden atmosfer dışına çıkmasını engelleyerek dünyanın ısınmasına sebep oldukları için, kısacası bir sera etkisi yarattıkları için sera gazları olarak anılmaktadırlar. Sera gazları içerisinde en bilinen gaz, hepimizin çok yakından tanıdığı karbondioksit (CO2) gazıdır. GHG Protokolüne göre üç farklı kapsam tanımlanmıştır. Bu kapsamlar literatürde Kapsam 1, Kapsam 2 ve Kapsam 3 olarak adlandırılmaktadırlar. Kapsam 1 emisyonları, bir şirketin ya da tesisin sahip olduğu veya kontrol ettiği kaynaklardan kaynaklanan doğrudan sera gazı emisyonlarını kapsamaktadır. Kapsam 2 emisyonları dolaylı olarak tüketilen elektrik, ısı ve buhar kaynaklı dolaylı emisyonları kapsamaktadır. Kapsam 3 emisyonları ise Kapsam 1 ve Kapsam 2 emisyonlar haricindeki emisyonları içermektedir. Emisyon azaltım noktasında uygulanan yöntemlerden biri Emiston Ticaret Sistemi'dir. Emisyon Ticaret Sistemi emisyon miktarını azaltmak ya da kontrol altına almak için düzenleyici otoriteler tarafından kullanılır. Emisyon ticaretinin işleyişinde temel esas düzenleyici bir kurulun belirli bir zaman dilimi içinde sera gazı yayımcılarına salmalarına müsaade edecekleri maksimum emisyon miktarını hedef olarak belirlemesidir. Emisyon Ticareti Sistemi'nde düzenleyici kurum, emisyonun miktarını belirler ve fiyatın piyasa içerisinde belirlenmesine izin verir. Emisyon Ticareti Sistemi'nde sera gazı emisyonunun belirli miktarı, belirli bir zaman aralığı için tanımlanır. Tanımlanan bu miktar daha doğrusu sınırlandırılan bu miktar "üst sınır" olarak adlandırılırken, zaman aralığı ise "taahhüt ya da uyum periyodu" olarak adlandırılır. Üst sınır her yıl azalttırılır iken, ilgili taahhüt döneminde belirlenen üst sınırı aşan tesisler, aşım miktarı kadar sertifika temin etmek zorundadırlar.
Emisyon azaltım noktasında bir diğer önemli uygulama ise Karbon Vergisi'dir. Karbon Vergisi kapsamında düzenleyici kurumlar, emisyona sebep olan üreticiler için yaydıkları her bir ton sera gazı emisyonu için ödemesi gereken bir fiyat belirlerler. Üreticilerin vergi ödememek için emisyon miktarlarını azaltmaları gerekir. Gerek Karbon Vergisi gerekse de Emisyon Ticaret Sistemi'nin ortak noktası emisyon azaltmaya teşvik olsa da aralarında bir takım farklılıklar bulunmaktadır. Temel farklardan biri Karbon Vergisi emisyon azaltım konusunda herhangi bir taahhüt sunmaz ve fiyat konusunda kesinlik sağlar. Dolayısıyla bu bakımından Emisyon Ticareti Sistemi uygulamasından farklıdır. Diğer farklardan biri de Emisyon Ticaret Sistemi'nin maksimum emisyon seviyesini belirlemesidir. Böylece çevresel sonucun bilinir fakat sonuçta ortaya çıkan fiyatın bilinmemesi durumu söz konusudur. Karbon Vergisi ise uygulanacak fiyatı belirler ve piyasanın çevresel sonucu belirlemesine izin verir. Kısacası her iki uygulama da temel olarak aynı amaca hizmet etseler de Karbon Vergisi altında karbonun maliyeti önceden belirlenip yapılacak olan karbon azaltım miktarı piyasaya bırakılır, emisyon ticaretinde ise yapılacak olan karbon azaltımı miktarı belirlenir ve karbon fiyatı buna göre piyasada oluşur.
xxv
Avrupa Birliği'nin (AB) iklimle mücadele kapsamında 2030 yılına kadar karbon emisyonlarını 1990 yılı seviyesine göre %55 azaltma hedefi bulunmaktadır. Bu hedefin yanı sıra nihai hedef 2050 yılında tamamen karbon nötr bir kıta olmaktır. Bu amaçla 2021 yılı Temmuz ayında AB'nin küresel bir iklim lideri olarak itibarını daha da güçlendirecek "55'e Uyum (Fit for 55) " adı altında bir paket yayınlamıştır. Bu pakette önemli bir mekanizma yer almaktadır. Sınırda Karbon Düzenleme Mekanizması olarak adlandırılan bu mekanizmaya göre herhangi bir karbon fiyatlandırılması olmayan ülkelerden Avrupa'ya ihraç edilecek ürünler için Avrupa Birliği tarafından karbon vergisi uygulanacaktır. Uygulanacak karbon vergisinin fiyatı ise yine AB ETS içerisinde oluşan fiyatlara göre belirlenecektir. Dolayısıyla bu noktada SKDM'nin etki edeceği ekonomik yükün hafifletilmesi için karbon fiyatlandırmasının uygulanması önemlidir.
AB gibi Türkiye'nin de Paris İklim Anlaşması uyarınca Net Sıfır hedefi bulunmaktadır. 2053 yılını Net Sıfır hedef yılı olarak seçen Türkiye, 2022 yılında Mısır'da gerçekleştirilen COP 27 toplantısında 2015 yılında yüzde 21 olarak açıklanan "Niyet Edilen Ulusal Katkı" (INDC) beyanını hedef 2030 yılı için yüzde 41 oranında azaltıma yükseltmiştir. Türkiye en geç 2038 yılında emisyonları tepe noktasına ulaştırma ve akabinde Net Sıfır hedefine güçlü politikalarla ilerlemeye devam etme kararı almıştır.
Karbon azaltım noktasında uygulanan bir diğer uygulama ise karbon yakalama teknolojileridir. Bu uygulamaya göre enerji üretiminden veya çelik, çimento yapımı gibi endüstriyel faaliyetler tarafından üretilen karbondioksit yakalanır, taşınır ve yer altında depolanır. Karbondioksit ayrıca doğrudan atmosferden de yakalanabilir. Yerinde kullanılmazsa, yakalanan CO2 sıkıştırılır ve çeşitli uygulamalarda kullanılmak üzere boru hattı, gemi, demiryolu veya kamyonla taşınır veya kalıcı depolama için CO2'yi tutabilen derin jeolojik oluşumlara (tükenmiş petrol ve gaz rezervuarları veya tuzlu akiferler dâhil) enjekte edilir.
Bu tez kapsamında Türkiye'de olası bir karbon fiyatlandırmasının etkileri Bayes Ağları metodu ile analiz edilmiştir. Çünkü bu yöntem, verilerin mevcut olmadığı veya yetersiz olduğu durumlarda kullanılan etkili bir yaklaşımdır. Yukarıda bahsedildiği üzere özellikle emisyon azaltıcı uygulamalar olan yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik teşvikler, Yeşil Sertifika Ticareti, Karbon Yakalama Teknolojileri hakkında bilgilendirme yapılmış, karbon piyasalarının küresel durumu incelenmiş ve Sera Gazı Protokolü uyarınca karbon ayak izini hesaplama yöntemleri üzerinde durulmuştur. Karbon fiyatlandırma uygulamalarının etkilerini analiz edebilmek adına değişkenler (faktörler) belirlenmiş ve bu faktörlerin birbirleri ile olan ilişkileri ve birbirlerine olan olasılıksal etkileri anket uygulamaları ile uzman görüşüne dayalı olarak elde edilmiştir. Uzman görüşlerine dayalı olarak elde edilen bu veriler Bayes Ağı Modelleme Programı olan NETICA üzerinde derlenmiştir. NETICA programı üzerinde yapılan senaryo çalışmaları ile faktörlerin birbirleri üzerindeki etkileri incelenmiştir.
Sonuç olarak yapılan tüm senaryolarda Türkiye'de Emisyon Ticaret Sistemi'nin özellikle emisyon azaltımı ve Sınırda Karbon Düzenleme Mekanizması kapsamında Türkiye'nin karşılaşacağı ekonomik yükü azaltma noktasında Karbon Vergisine göre daha fazla etkiye sahip olduğu görülmüştür.

Abstract:
As it is known, the fight against climate change is a common issue of all countries. In accordance with the Paris Climate Agreement, Türkiye has became a partner in this struggle and declared the year of 2053 as the year of Net Zero. There are some important steps to be taken by Türkiye in order to reach this target it has determined. First of all, a carbon pricing to be implemented at the national level is one of the most important steps to be taken. In absence of any carbon pricing in Türkiye, the implementation of a carbon tax equivalent to the carbon prices within the scope of the Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM) in the European Union on the products that the European Union will import from countries that do not have carbon pricing will affect Türkiye as an economic burden.
Within the scope of the study, first of all, a detailed information was given on the renewable energy incentive mechanisms that are being implemented over the world. Particularly, the current situation of the mechanisms applied in Türkiye has been examined. At this point, some topics should be well known in order to better understand the study.
One of these topics is Renewable Energy Certificates. The aim of Renewable Energy Certificates is to certify that the source of the energy produced is provided by renewable sources (wind, solar, hydraulic... etc.) and to prove this to the consumer. As it is known, electrical energy uses the same physical way while being transported from the point of production to the point of consumption, regardless of the source from which it is produced. In other words, the electrical energy produced in any wind power plant and the electrical energy produced in the coal power plant are transmitted to the end user through the same transmission or distribution line. Therefore, due to the unique structure of electricity, it is almost impossible to determine its source of production at the end consumption point. For this purpose, a number of certificates have been developed to prove that the electricity consumed is from renewable sources. When we look at the certificate systems applied over the world, it is seen that they generally have the same features. The common feature of these certificates is that they are created for every 1 (one) MWh of renewable electricity produced. In other words, a certificate is created for every 1 MWh of electricity produced from renewable sources such as wind and solar. Thanks to these purchased/sold certificates, it is proved that the electricity consumed/produced is coming from renewable resources. These certificates, called Energy Attribute Certificates- EAC, are issued in Europe as Guarantee of Origin (GOs), in North America and Canada as Renewable Energy Cerficates (RECs) and in Asian, African, Middle Eastern and Latin American countries as International REC Standard (I-RECs). GOs certificates stand out as the most traded and most popular certificate system in Europe. In Türkiye, the name of the certificates is called YEK-G. Although the name is different, the general purpose
xxviii
is to prove the source of the electrical energy produced/consumed. Apart from GOs, RECs and I-RECs, there are also regionally used certification systems. Examples of these certificates are Clean Energy Certificates (CELs) used in Mexico and Large Scale Generation Certificates (LGCs) used in Australia.
Another topic is the scope of greenhouse gas emissions and emission reduction practices. First of all, if we look at the definition of greenhouse gases, greenhouse gases are gases or compounds that are released into nature as a result of both natural processes and human activities and that absorb infrared rays in the atmosphere and cause the atmosphere to warm up. In fact, these gases are called greenhouse gases because they prevent the rays reaching the earth from escaping out of the atmosphere and cause the world to warm up, in short, they create a greenhouse effect. Among the greenhouse gases, the most well-known gas is carbon dioxide (CO2), which we all know very well. Three different scopes are defined according to the GHG Protocol. These scopes are called Scope 1, Scope 2 and Scope 3 in the literature. Scope 1 emissions cover direct greenhouse gas emissions from sources owned or controlled by a company or facility. Scope 2 emissions cover indirect emissions from electricity, heat and steam consumed indirectly. Scope 3 emissions include emissions except for Scope 1 and Scope 2 emissions.
One of the practises applied at the point of emission reduction is the Emiston Trading System. The Emissions Trading System is used by regulatory authorities to reduce or control emissions. The basic principle in the operation of emissions trading is that a regulatory board determines the maximum amount of emissions that they will allow to emit to greenhouse gas emitters within a certain period of time. In the Emissions Trading System, the authority determines the amount of the emission and allows the price to be determined within the market. In the Emissions Trading System, a certain amount of greenhouse gas emission is defined for a certain time period. While this defined amount, or rather, this limited amount, is called the "cap", the time period is called the "commitment or compliance period". While the cap is reduced every year, facilities that exceed the cap determined in the certain period are obliged to provide certificates equal to the excess amount.
Another important practise at the point of emission reduction is the Carbon Tax. Within the scope of the Carbon Tax, the regulatory authorities set a price for the producers that cause the emission, which they must pay for each ton of greenhouse gas emissions they emit. Producers need to reduce their emissions to avoid paying taxes. Although the common feature of both the Carbon Tax and the Emissions Trading System is the incentive to reduce emissions, there are some differences between them. One of these difference is that the Carbon Tax does not make any commitment to emissions reductions and provides price certainty. Therefore, in this respect, it differs from the Emissions Trading System. Another difference is that the Emission Trading System determines the cap of emission. In this way, the environmental effect is known, but the resulting price is not known. A Carbon Tax sets the price to be paid and allows the market to determine the environmental effect. In short, although both practises basically serve the same purpose, under the Carbon Tax, the cost of carbon is determined in advance and the amount of carbon reduction is released to the market. In Emission Trading System, the amount of carbon reduction to be avoided is determined and the carbon price is determined in the market.
The European Union (EU) has a target to reduce carbon emissions by 55% by 2030, compared to 1990 levels, within the scope of fighting climate change. In addition to
xxix
this aim, the ultimate aim is to be a completely carbon neutral continent by 2050. For this purpose, in July 2021, it has published a package called "Fit for 55", which will further strengthen the EU's reputation as a global climate leader. This package includes an important mechanism. According to this mechanism, called the Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM), a carbon tax will be applied by the European Union for products that will be exported to Europe from countries that do not have any carbon pricing mechanism. The price of the carbon tax to be applied will be determined according to the prices formed in the EU ETS. Therefore, at this point, it is important to apply carbon pricing in order to alleviate the economic burden of CBAM.
Türkiye has a Net Zero target in accordance with the Paris Climate Agreement like EU. Türkiye,which choosed the year of 2053 as the Net Zero target year, increased the "Intended National Contribution" (INDC), which was announced in 2015 as 21 percent of reduction for the target year 2030, to a reduction of 41 percent at COP 27 held in 2022 in Egypt. Türkiye has decided to reach the peak of emissions by 2038 and then to continue to progress towards Net Zero target with strong policies.
Another practice applied at the point of carbon reduction is carbon capture technologies. According to this practice, carbon dioxide produced from energy production or industrial activities such as steel and cement producing is captured, transported and stored underground. Carbon dioxide can also be captured directly from the atmosphere. If not used in place, the captured CO2 is compressed and transported by pipeline, ship, rail or truck for using in a variety of applications or injected into deep geological formations (including depleted oil and gas reservoirs or salty aquifers) that can hold CO2 for permanent storage
Within the scope of this thesis, the effects of a possible carbon pricing in Türkiye were analyzed by Bayesian Networks method. Because this method is an effective method used when data is not available or insufficient. As mentioned above, particulary, the emission reduction practices such as renewable energy incentives, Green Certificate Trade, Carbon Capture Technologies were informed, the global situation of carbon markets was examined and in scope of the Greenhouse Gas Protocol carbon footprint calculation methods were emphasized. In order to analyze the effects of carbon pricing practices, variables (factors) were determined and the relationships of these variables with each other and their probabilistic effects on each other were obtained based on expert opinion with the help of surveys. These data obtained based on expert opinions, were compiled on NETICA, the Bayesian Network Modeling Program. The effects of the factors on each other were examined by making scenario studies on the NETICA program.
As a result, in all scenarios, it has been observed that the Emissions Trading System has more effect than the Carbon Tax in terms of reducing the economic burden that Türkiye will face within the scope of Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM) and emissions reduction.