Türkiye'nin 2023 yılı sektörel bazda enerji ve ekserji kullanım verimliliğinin analizi
Analysis of Turkey's sectoral energy and exergy utilization efficiency by 2023
Yazar: ZAFER UTLU
Danışman: DOÇ. DR. ARİF HEPBAŞLI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2003
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Ekserji = Exergy ; Enerji = Energy ; Sektörel analiz = Sectoral analysis ; Verimlilik = Productivity

Özet:
Son günlerde, enerji tasarrufları ve bundan dolayı parasal tasarruflar elde etmek için, enerji kullanımı değerlendirmelerinde enerji ve ekserji modelleme tekniklerim kullanmaya olan ilgi artmaktadır. Bu çalışmada, enerji ve ekserji analizleri kullanılarak, 2023 yılında Türkiye'nin enerji kullanım verimliliği değerlendirildi. Bu tezde, Reistad yaklaşımını bazı küçük farklılıklar ile kullanan Rosen ve Dincer tarafından önerilen benzer metodoloji Türkiye'ye uygulandı. Türk enerji sektörü; çevrim, sanayi, konut-hizmetler ve taşımacılık sektörleri olmak üzere, dört ana alt gruba ayrıldı. 2023 yılında Türkiye'nin genel görünümü ortaya çıkarılırken ve enerji ile ekserji kullanım verimleri tahmin edilirken, her bir sektör detaylı olarak incelendi. Tez on bir bölüm ve bir ek' ten oluşmaktadır. Birinci bölümde, incelenen konu ayrıntılı olarak tanıtılırken, enerji ve ekserji üzerine yapılan daha önceki çalışmaların bir özeti ikinci bölümde verilmektedir. Sonraki bölümde, kullanılan model ve 2023 yılında Türkiye'nin genel görünümü içerilmektedir. Dördüncü bölümde, termodinamik parametrelerle birlikte enerji ve ekserji kavramları işlenmektedir. Çevrim sektörü beşinci bölümde incelenmektedir. Sektörel bazda yapılan incelemede; çevrim sektörü ilk olarak ele alındı.. Yeni ve yenilenebilir enerji kaynak kullanımının yaygınlaşacağı varsayımıyla, buVI sektörünün enerji verimliliği % 39,07 bulunurken, ekserji verimliliği % 38,11 elde edildi. Sanayi sektörü altıncı bölümde verilmektedir.. Bu sektör, en yoğun enerji ve ekserji kullanan sektör olarak bulundu ve demir-çelik, çimento, petrokimya, şeker ve gübre alt sektörlerinde incelendi. Bu alt sektörlerin enerji kullarımı verimlilikleri özgül enerji tüketimlerine göre belirlenirken, ekserji kullanım verimlilikleri de literatürde önerilen CDP yöntemi (ham materyal ve yakıtların ekserji değerleri birlikte hesaplanması) kullanarak hesaplandı. Tüm sanayi sektörünün enerji ve ekserji kullanım verimlilikleri, sırası ile, % 74,48 ve % 39,07 olarak elde edildi. Yedinci bölüm, yüksek kaliteli kaynakların düşük nitelikli ihtiyaçlar için kullanıldığı konut-hizmet sektörünü içermektedir. Bu sektör; mesken ısıtma, su ısıtma, pişirme ve elektrik cihazları bakımından incelendi. 2023 yılı konut sektörü enerji ve ekserji verimliliği, sırası ile, % 65,77 ve % 10,14 olarak hesaplandı. Taşımacılık sektörü, sekizinci bölümde analiz edilmektedir. Türkiye enerji girdisinin yaklaşık % 10-1 5 'sini kullanan taşımacılık sektörü; kara, hava, deniz ve demiryollarının kullanım sıklığı ve araçlann yoğunluğu bakımından incelendi. 2023 yılı sektörel enerji ve ekserji kullanım verimlilikleri, sırası ile, % 29,05 ve % 29,02 olarak bulundu. 2023 yılında Türkiye'nin genel enerji ve ekserji kullanım verimlilikleri dokuzuncu bölümde değerlendirilmektedir. Bu verimler, sırası ile, % 57,22 ve % 30,94 olarak öngörüldü. Elde edilen sonuçlar, onuncu bölümde bildirilirken, son bölüm önerileri içermektedir. Mevcut çalışma, incelenen alt sektörlerde enerji ve ekserji kullanım verimliliklerinin artırılmasına yönelik yürütülecek planlı çalışmaların gerekliliğini açık olarak göstermektedir. Anahtar sözcükler: Enerji, Ekserji, Verimlilik, Kullanım, Sektör, Türkiye

Abstract:
Recently, there has been increasing interest in using energy and exergy modeling techniques for energy utilization assessments in order to attain energy savings, and hence financial savings. in this stıudy, Turkey's energy utilization efficiency in the year of 2023 was evaluated by using energy and exergy analyses. in this thesis, the similar methodology proposed by Rosen and Dincer was applied to Turkey, who also used the approach of Reistad. with several minör differences. The Turkish energy sector was divided into four main subsectors, namely conversion, industrial, residential- com-mercial and transportation sectors. Each sector was studied in detail, while a general perspective of Turkey in 2023 was revealed and the values for energy and exergy utilization efficiencies were estimated. This thesis consists of eleven chapters and an appendix. The subject investigated is decribed in detail in the first chapter, while a summary of the previous studies performed on energy and exergy analysis is given in the second chapter. The next chapter contains the methodology used and the general perspective of Turkey by 2023. The fourth chapter treats energy and exergy concepts together with the thermodynamical parameters. The conversion sector is investigated in the fifth chapter. in the evaluation performed on the sectoral basis, the conversion sector was investigated first. Assuming that renewable energy sources will beVIII \yidely used, the energy efficiency of this sector was found to be 39.07%, while the exergy effîciency of that was obtained as 38.11%. The industrial sector is given in the sixth chapter. This sector was found to be the most energy and exergy consuming sector and was investigated under the subsectors of iron-steel, cement, petrochemicals, sugar and fertilızers. The energy utilization efficiencies of these subsectors were determined according to their specific energy consumptions, while exergy efficiencies of those were calculated using cumulative degree of perfection (CDP) method proposed in the literatüre. The energy and exergy utilization efficiencies of the whole industrial sector were obtained to be 74.48% and 39.07%, respectively. The seventh chapter includes the residential and commercial sector, in which high quality energy resources have been used for low quality demands. This sector was studied in terms of space heating, water heating, cooking and electrical appliances. The energy and exergy utilization efficiencies of the residential sector in 2023 were computed as 65.77% and 10.14%, respectively. The transportation sector is analysed in the eighth chapter. This sector, which uses about 10-15% of Turkey's total energy input, was investigated in terms of the utilization frequency of the road, air, marine and railway lines and the density of vehicles. The sectoral energy and exergy utilization efficiencies in 2023 were found to be 29.05% and 29.02%, respectively. Turkey's overall energy and exergy utilization efficiencies by 2023 are evaluated in the ninth chapter. These efficiencies were projected to be 57.22% and 30.94%, respectively. The results obtained are reported in the tenth chapter, while the last chapter includes the recommendations. The present study has clearly shown the necessity of the planned studies towards increasing energy and exergy utilization efficiencies in the subsectors studied. Keywords: Energy, Exergy, Effîciency, Utilization, Sector, Turkey