Tarımsal Sulamada Enerji Verimliliği Raporu

Tarımsal Sulamada Enerji Verimliliği Raporu

YAS Sahalarında Su ve Enerji Kullanımının Araştırılması ve Verimliliğinin Artırılması Projesi (Yönetici Özeti)

Konya Kapalı Havzası'nda yeraltı su seviyesi her yıl ortalama olarak 2-3 metre civarında düşmektedir. Bu durum, mevcut sulanan alanların büyük bir kısmının, ileride sulanamama riskini ortaya çıkarmaktadır. Dolayısıyla, havzanın yıllık 2 milyar m3 cari açık verdiği görülmektedir. Yapılan saha çalışmaları çerçevesinde, havzadaki tüm Sulama Kooperatiflerinde verimsiz çalışan pompaların verimli hale getirilmesiyle %20-%25 oranlarında Elektrik Enerji Tasarrufu sağlanması planlanmaktadır. Havzanın toplamı için yıllık 65-80 Milyon kWh Elektrik Enerjisi tasarrufu yapılabileceği ve 2018 elektrik birim fiyatları üzerinden (0,65 TL/kWh) bu tasarrufun yaklaşık olarak 42-52 Milyon TL/Yıl olması öngörülmektedir.

Konya Ovası Projesi (KOP); Konya Kapalı Havzasında (KKH) bulunan Aksaray, Karaman, Konya ve Niğde illeri ile Kırıkkale, Kırşehir, Nevşehir ve Yozgat illerini kapsamaktadır. KOP Bölgesi; yüz ölçümü olarak, Türkiye yüzölçümünün %12,2’sini, tarım alanı olarak ise Türkiye tarım alanının yaklaşık %19,15’sini oluşturmaktadır. Konya Kapalı Havzasında (KKH) bulunan Aksaray, Karaman, Konya ve Niğde illeri hem KOP Bölgesinin hem de ülkemizin gerek tarım alanı gerekse tarımsal üretim deseni konularında vazgeçilmez konumdadır.

Bu illerimizde tarımsal sulama faaliyetlerinde kullanılan suyun büyük çoğunluğu yeraltından temin edilmektedir. Yeraltı Suyu (YAS) kaynaklarının tarımsal sulamada kullanılması da doğal olarak ciddi enerji kullanımı sonucunu doğurmaktadır. Yeraltı su seviyesini korumak suretiyle, kooperatiflerin enerji maliyetlerinin düşürülmesi bölgenin en önemli sorunlarından birisidir. Bu bağlamda “YAS Sahalarında Su ve Enerji Kullanımının Araştırılması ve Verimliliğinin Artırılması Projesi” ile bölgedeki kooperatiflerin enerji verimliliği açısından mevcut durumları ve envanterlerinin çıkartılması, pompa, motor, kontrol ve güç sistemlerinin revizyonu ile elde edilebilecek olası kazançları ortaya koyarak çiftçiler üzerinde farkındalık oluşturulması amaçlanmıştır.

KKH, ortalama yağış miktarı açısından Türkiye'nin en fakir bölgesi konumundadır. KKH’nın yıllık ortalama yağış miktarı 338 mm (kg/m2) civarındadır. Son 50 yıllık ortalama yağış haritasına göre Konya – Karapınar bölgesi yağış miktarı 250 mm (kg/m2) olup, ülkemizin en az yağış alan bölgesidir.

Türkiye Yıllık Toplam Yağış Dağılımı Haritası (1970-2017)

KKH, Türkiye kullanılabilir su varlığının %4’üne sahip iken, tarım alanlarının %12'sine, sulanan tarım alanlarının ise %17’sine sahiptir. Hektar başına düşen su miktarı Türkiye ortalamasının üçte birinden, yıllık yağış miktarı da Türkiye ortalamasının yarısından daha azdır. Mevcut sulanan alanlarında kullanılan suyun yaklaşık %60'ı yeraltı suyundan karşılanmaktadır. Bu yoğun kullanım sebebi ile KKH’da yeraltı su seviyesi her yıl ortalama olarak 2-3 metre civarında düşmektedir. Yeraltı sularındaki düşüşlerin devam etmesi halinde, belirli bir derinlikten sonra su çekimi ekonomik olmaktan çıkacaktır. Bu durum, mevcut sulanan alanların büyük bir kısmının, ileride sulanamama riskini ortaya çıkarmaktadır. KKH’daki toplam kullanılabilir su kaynağı; 4,3 milyar m3/yıl, su tüketimi ise 6,5 milyar m3/yıl civarındadır. Suyun yaklaşık %90’ı tarımsal sulama için kullanılmaktadır. Dolayısıyla, KKH’ın yıllık 2 milyar m3 cari açık verdiği görülmektedir.

KOP Bölgesi Kullanılabilir Su Kaynağı Potansiyeli

Sulama kooperatiflerin ve dolayısıyla çiftçilerin en önemli gider kaynağı şüphesiz elektrik enerjisidir. Yeraltı sularının sondaj kuyuları ve dalgıç pompalar vasıtasıyla yeryüzüne çıkartılması ve basınçlandırılarak tarla bitkilerine ulaşması için kullanılan pompa ve motorların ilk yatırım maliyeti, 10 yıllık temel kullanım ömrü ve bir tarımsal sulama sezonunun 180 gün x 18 saat pompa kullanımı ile dikkate alındığında, bu süre boyunca yapılan enerji harcamasının yaklaşık olarak 1/50’si kadardır. Pompaların yanlış seçilmesi sonucu çok büyük miktarlarda elektrik enerjisi boşa harcanmakta ve dolayısıyla enerji verimsiz kullanılmaktadır. Pompalardaki enerji verimsizliğinin diğer sebepleri ise; pompaların kullanıma bağlı olarak yaşlanması, yer altı sularının her geçen yıl düşmesi, aynı kuyudan sulanan tarlaların kuyuya olan mesafeleri, tarlalar arası kot farkları, çek-valf ve kum filtrelerindeki sorunlar nedeniyle pompaların basma yüksekliklerinin değişmesidir.

Yeni bir YAS kuyusu kurulurken; pompa çıkışındaki mekanik malzemelerin, doğru seçilmiş bir pompanın, bu pompayı verimli bir şekilde çalıştıracak sensör grubu, otomasyon panosu ve sürücülü güç panosunun maliyeti saha ölçümleriyle beraber, 2018 yılı birim fiyatlarıyla, yaklaşık 325.000 TL olan toplam ilk yatırım maliyetinin %26’sını oluşturmaktadır. Bu amaçla mevcut kuyularda yapılması planlanan revizyon çalışmalarında ise mekanik & elektronik altyapıya göre revizyon maliyetlerinin 57.000 TL ile 85.000 TL arasında değiştiği görülmektedir. Elektronik, mekanik ekipmanların ve kuyunun ekonomik ömrü dikkate alındığında, ömür-devir ve işletme maliyetleri açısından pompa ve otomasyon grubunun maliyetinin ihmal edilebilecek kadar küçük olduğu görülmektedir.

Bu hususlar göz önünde bulundurularak KKH’daki mevcut durumun analiz edilebilmesi amacıyla araştırmalara başlanmış ve Yeraltı Su Kaynaklarını kullanan 439 adet Sulama Kooperatifine bağlı 4.750 adet YAS kuyusu bulunduğu tespit edilmiştir. Bu rakamlar KKH’da yer alan İller bazında Kooperatif sayısına göre sıralandığında; Konya 322 kooperatife bağlı 3.275 kuyu ile birinci, Niğde 55 kooperatif ve 501 kuyu ile ikinci, Karaman 35 kooperatif ve 684 kuyu ile üçüncü ve Aksaray ise 27 kooperatif ve 290 kuyu ile dördüncü sırada yer almaktadır. Bunun yanı sıra DSİ tarafından 2007 yılında yapılan YAS Kuyu envanterine göre KKH’daki Belediye, DSİ, şahıs ve YAS Kooperatiflerine ait toplam kuyu sayısı 90.854 olarak tespit edilmiştir. Ancak, günümüz itibariyle (2018 yılı sonu) kuyu sayısının 105.000 rakamlarına ulaştığı tahmin edilmektedir. Ayrıca MEPAŞ’dan elde edilen veriler ışığında, KKH’daki kooperatiflerin 2017 yılındaki 331.190.773 kWh tüketim göz önüne alındığında, YAS Kooperatiflerince tüketilen su miktarının yaklaşık olarak 827 Milyon m3 olduğu değerlendirilmektedir.

Bu çerçevede KKH’ da detaylı bir analiz yapılabilmesi amacıyla Konya – Karaman İllerini temsilen Konya ili Çumra ilçesi S.S. Alibeyhüyüğü Sulama Kooperatifi ve Niğde – Aksaray İllerini temsilen Niğde ili Bor ilçesi S.S. 1145 Nolu Merkez Aliyer Sulama Kooperatifi pilot uygulama kooperatifi olarak seçilmiştir. Bu kooperatiflerde çiftçiler tarafından ağırlıklı olarak Mısır, Pancar ve Hububat ürünlerinin ekimi tercih edilmektedir. Seçilen Kooperatiflerden S.S. Alibeyhüyüğü Sulama Kooperatifi’nde %98 oranında basınçlı sulama sistemleri tercih edilirken, S.S. 1145 Nolu Merkez Aliyer Sulama Kooperatifi’nde ise basınçlı sulama sistemlerinin oranının %50 olduğu görülmektedir. Ayrıca Seçilen Kooperatiflerden S.S. Alibeyhüyüğü Sulama Kooperatifinin kurduğu 600 kWh toplam kurulu ve çalışır güce sahip Güneş Enerji Santrali (GES) bulunmaktadır.

Projede, Kooperatif sahalarındaki tüm YAS Kuyularının detaylı ölçümlerinin yanı sıra S.S. Alibeyhüyüğü Sulama Kooperatifinde belirlenen KOP TEV-1 Test Kuyusu ve S.S. 1145 Nolu Merkez Aliyer Sulama Kooperatifinde belirlenen KOP TEV-2 Test Kuyusunda Mevcut Durumun tespiti ve Sistem Revizyon gereksinimlerinin belirlenmesi amacıyla Kontrol Panosu ve İlgili tüm ekipmanlar temin edilerek 2 hafta boyunca sistemdeki debi, güç, basınç, verim ve sulamaya ilişkin tüm bilgiler detaylı olarak kayıt altına alınmıştır. Elde edilen veriler ışığında detaylı analizler yapılarak KOP TEV-1 ve KOP TEV-2 Test Kuyularında Pompa, Motor, Sürücülü Güç Panoları ve verimi etkileyen tüm sistem bileşenleri değiştirilerek revize edilmiştir. KOP TEV-1 ve KOP TEV-2 Test Kuyularında Sistem Revizyonu Öncesi ve Sonrası durumu ortaya koyabilmek adına aynı şartlarda ve farklı uzaklıklardaki Sulama Sahalarında Elektrik Enerji Tüketim değerleri incelenmiştir.

S.S. Alibeyhüyüğü Sulama Kooperatifi’nde;

KOP TEV-1 Test Kuyusunda yakın ve uzak mesafelerde Elektrik Enerjisi Tüketim Değerlerinde %10,5 - %28,9 oranında Tasarruf sağlandığı net bir şekilde görülmüştür. S.S. Alibeyhüyüğü Sulama Kooperatifine ait 111 adet YAS Kuyusunda yapılan anlık (1 Saatlik) ölçümler neticesinde Çekilen Su Miktarının 15.964 m3/h ve Kullanılan Elektrik Enerjisinin de 6.853 kWh olduğu tespit edilmiştir. Bu kapsamda Kooperatife ait YAS Kuyularının tamamı revize edildiği takdirde anlık Çekilen Su Miktarı sabit kalmak şartıyla Elektrik Enerjisi Tüketim Değerinin 5.181 kWh olacağı ve dolayısıyla ortalama %24 lük bir Elektrik Enerjisi tasarrufu sağlanacağı hesaplanmıştır.

S.S. 1145 Nolu Merkez Aliyer Sulama Kooperatifi’nde;

KOP TEV-2 Test Kuyusunda yakın ve uzak mesafelerde Elektrik Enerjisi Tüketim Değerlerinde %21,1 - %68,5 oranında Tasarruf sağlandığı net bir şekilde görülmüştür. S.S. 1145 Nolu Merkez Aliyer Sulama Kooperatifine ait 7 adet YAS Kuyusunda yapılan anlık (1 Saatlik) ölçümler neticesinde Çekilen Su Miktarının 1.279 m3/h ve Kullanılan Elektrik Enerjisinin de 294 kWh olduğu tespit edilmiştir. Bu kapsamda Kooperatife ait YAS Kuyularının tamamı revize edildiği takdirde anlık Çekilen Su Miktarı sabit kalmak şartıyla Elektrik Enerjisi Tüketim Değerinin 208 kWh olacağı ve dolayısıyla ortalama %29 lük bir Elektrik Enerjisi tasarrufu sağlanacağı hesaplanmıştır.

Her iki kuyunun tüm değişken şartları bir arada değerlendirildiğinde ağırlıklı ortalaması %21,2 civarında Elektrik Enerjisinden tasarruf sağlandığı görülmüştür. Ayrıca, Su miktarının da anlık olarak takip edilebilmesi ile Bitki – Su ihtiyacına göre Sulama yaparak Su tüketiminden de ciddi oranlarda tasarruf sağlanacaktır. Öngörülen tasarruf miktarları dikkate alındığında S.S. Alibeyhüyüğü Sulama Kooperatifi ve S.S. 1145 Nolu Merkez Aliyer Sulama Kooperatifine ait tüm kuyularının sistem revizyonu yatırım maliyetlerinin yaklaşık olarak 2 ila 3,5 yıl arasında amortisman sürelerinin olduğu söylenebilir.

Yapılan araştırmalar çerçevesinde, KKH’daki tüm Sulama Kooperatiflerinde %20-%25 oranlarında Elektrik Enerji Tasarrufu sağlanması varsayımıyla, havzanın toplamı için yıllık 65-80 Milyon kWh Elektrik Enerjisi tasarrufu yapılabileceği ve 2018 elektrik birim fiyatları üzerinden (0,65 TL/kWh) bu tasarrufun yaklaşık olarak 42-52 Milyon TL/Yıl olması öngörülmektedir.

Tarımsal sulamada enerji ve su verimliliği için YAS Kooperatifleri özelinde atılması gereken adımlar şu şekilde özetlenebilir:

1.    YAS kooperatifine ait kuyu envanterinin çıkartılması

2.    Kuyulardaki mevcut dalgıç pompaların ve dalgıç motorların etiket değerlerinin elde edilmesi, bu işlemler için gerekirse pompaların sökülmesi (pompanın debi grubu ve kaç kademeli olduğu, motorun çapı ve gücü)

3.    Kuyuların yakın ve uzak sulamada ayrı ayrı olmak suretiyle çalışmaları esnasında harcadıkları güç (kWh), ürettikleri su miktarı (m3/h), statik ve dinamik yeraltı su seviyeleri (metre) ve hat çıkış basıncının (bar) ölçülmesi ve raporlanması

4.    Kuyuların çıkışlarında bulunan vana, çek valf ve kum filtresi gibi mekanik elemanların varsa eğer sürtünme kayıplarının belirlenmesi

5.    Bu verilere göre kuyularda kullanılan dalgıç pompa ve motorların verimlerinin değerlendirilerek bir revizyon gerekli olup olmadığına karar verilmesi

6.    Dalgıç pompa ve motorlar eğer revize edilecekse, sürücülü veya sürücüsüz kullanılma durumu gözetilerek boyutlandırma işlemlerinin yapılması

7.    Terfi boru hatlarının ihtiyaç duyulan basınca ve mesafeye göre çaplarının belirlenmesi

8.    Kurulacak otomasyon sistemlerinde sadece kuyuyu uzaktan açma kapama yapabilen sistemler yerine pompayı sürücü desteğiyle basınca, debiye veya yeraltı su seviyesine göre değişken olarak çalıştırabilen yani enerji verimliliği yapabilen su yönetim sistemlerinin tercih edilmesi,

9.    Sulama Sistemlerinin uzaktan izlenmesi sağlanarak bitki deseni dikkate alınması ve bitki-su ihtiyacına göre sulama yapılması,

10. Açık Sulama Sistemleri yerine Kapalı Sulama sistemlerinin tercih edilmesi,

11. Tarımsal Üretim Sezonlarında, Meteorolojik veriler dikkate alınarak sulama yapılması,

12. Damlama ve Yağmurlama gibi basınçlı sulama yöntemlerinin tasarımında arazinin topoğrafik yapısı ve Sulanan Alan büyüklüğü göz önünde bulundurulması,

13. Sulanan Alanın rüzgâr potansiyeline göre yağmurlama sistemlerinin efektif olup olmadığının araştırılması ve buna uygun sistemin tercih edilmesi,

14. Kooperatiflerin bünyelerinde sulama sistemleri üzerine tecrübesi olan en az 1 adet Alan Uzmanı (Ziraat Mühendisi) istihdam etmesi gerekmektedir.

Bu yol haritası eşliğinde yapılacak çalışmalar neticesinde; su kaynaklarının verimli kullanımı, tarımsal üretimle uğraşan çiftçilerimiz üzerindeki elektrik enerjisi ve sistem arızalarından kaynaklanan maliyetlerin azaltılması ile tarımsal üretimde enerji ve su verimliliğinin arttırılması sağlanacaktır.

Projenin uygulandığı KKH’da tarımsal amaçlı su tüketiminin büyük bir kısmının yeraltı suyundan sağlandığı düşünüldüğünde “Kısmi Hibe” şeklinde destekleme metodunun hem enerji tasarrufu hem de yeraltı suyu potansiyelinin korunmasına katkı sağlaması sebebiyle daha uygun bir metot olacağı aşikardır. Bu amaçla, “Kısmi Hibe” şeklinde destekleme önerisinin belirli ölçüt ve şartlara bağlanarak “Şartlı Kısmi Hibe” şeklinde önerilmesinin daha doğru olacağı değerlendirilmiştir.

Sonuç olarak Şartlı Kısmi Hibe Metotlarından; İdare tarafından belirtilen şartların sağlanması ya da sağlanmaması durumuna göre “Enerji Tasarrufundan Ödeme Metodu” ve “Değişken Oranlı Destek Metodu” şeklinde iki farklı Destekleme Metodu önerilmiştir.

Hazırlayan: Açılım Teknik Ltd. Şti. (Koru1000 Su Yönetim Sistemleri Çözüm Ortağı)

Onaylayan: KOP Kalkınma İdaresi Başkanlığı, 2019.


            [email protected] KORUSU | Tüm Hakları Saklıdır.