The assessment and integration of material footprint in national energy development plans

Abstract

Bu araştırmada, Türkiye ve İngiltere'de çeşitli yenilenebilir ve fosil enerji kaynaklarından elektrik üretimi ile bunların materyal tüketimleri arasındaki ilişkileri araştırmak ve malzeme izdüşümü analizi yapmak üzere ilk defa küresel ticarete dayalı analiz sağlayan çok bölgeli girdi-çıktı (MRIO) modeli geliştirildi. Politika yapıcılara yardımcı olması amacı ile, Olağan, Resmi Plan ve Yenilenebilir Enerji Geliştirme Planı gibi ulusal elektrik üretim senaryoları analiz edildi. 12 farklı kaynaktan gelen 19 materyale dayalı enerji yatırım senaryoları ve bu senaryoların etkileri incelendi. 2050 yılına kadarki (olası)senaryoları analiz etmek için Otoregresif (öz bağlanımlı) bütünleşik yürüyen ortalama tahmin metodu kullanılmıştır. Çalışma göstermiştir ki, kömür kullanımına dayalı elektrik üretimi materyal tüketim yoğunluğu en yüksek enerji kaynağıdır. Türkiye'de kömür-den üretilen elektriğin, 2050 yılında, metalik materyal üretiminin %83.7'sinden, metalik olmayan materyal üretiminin ise %80.3'ünden sorumlu olması beklenmektedir. Olağan senaryoya göre, kömür, su ve rüzgar, Türkiye'deki elektrik üretiminin materyal tüke-timi bakımından en kritik kaynakları olarak tanımlanmaktadır. 2050 yılına gelindiğinde bu durumun, toplam materyal tüketiminin %72'sini olusturacağı beklenmektedir. 2050 yılında İngiltere'de metalik olmayan materyal tüketiminin yaklasık %41'ini yalnız kömür oluşturmaktadır. Kömür ve doğalgaza dayalı elektrik üretimi metalik materyal tüketiminin %84.6'sını ve metalik olmayan materyal tüketimi %81.4'ini oluşturacaktır. Ayrıca,İngiltere'de, bütün senaryolarda, 2050 yılına kadar kömür ve doğalgazdan elektrik üretiminden dolayı oluşan metalik olmayan materyal tüketimi toplam materyal tüketiminin%95.5'i olacaktır. Bu araştırmanın bulguları kritik madenleri ve enerji kaynaklarını belirlemede ve sonuç olarak enerji üretiminin kritik malzeme tüketimine bağımlılığını azalt-maya yardımcı olabilir.

In this research, Multi Region Input-Output (MRIO) model is used for to investigate the nexus between electricity production from various renewable and non-renewable energy sources and their material consumption in Turkey and UK, enabling a global trade-based analysis for material footprint accounting. Three national electricity production scenarios such as Business-as-Usual, Official Plan, and Renewable Energy Development Plan were analyzed to help policy makers to estimate the consequences of energy investment scenarios on resource footprint based on 19 minerals from 12 different sources of electricity production. The Autoregressive Integrated Moving Average (ARIMA) forecast method is used to analyze the scenarios until 2050. The study revealed that electricity generation using coal is the most material-intensive energy source. Electricity production by coal in Turkey is expected to be responsible for 83.7% of metallic mineral and 80.3%of nonmetallic mineral consumption by 2050. In Turkey, coal, hydro and wind have been identified as the critical sources for electricity production under business-as-usual scenario, which are anticipated to constitute 72% of the total minerals consumption in 2050. For each kWh of electricity is produced by each energy source in Turkey, coal,natural gas, and oil together cause 81% of the total mineral consumption. However, in UK, 84.6% of metallic mineral and 81.4% of nonmetallic mineral consumption will be due to electricity production from coal and natural gas combined while coal alone will constitute to about 41% of the nonmetallic mineral consumption in 2050. Also, the non-metallic mineral consumption by electricity production from coal and natural gas in UK will be 95.5% by 2050 under all three scenarios. The findings of this research can help identifying the critical minerals and energy resources to propose most optimum energy mix and eventually, to reduce dependency on the critical material consumption.