Enerji üretim ve tüketim dengesi için bir simülasyon modeli

Abstract

.,-rJv^ 1973 yılından itibaren başlayan petrol fiyat artişları bir çok ülkeyi enerji durumlarını yeniden gözden geçirmeye zorlamıştır. Pek çok ülkenin kısa ve orta vadedeki sorunu aptan fiyat artıklarına karşı ülkenin öz enerji kaynaklarını daha fazla kullanmaya yönelmek ve ülkenin ithal edilen petrole karşı bağımlılığını azaltmak yönünde gelişmiştir, öte yandan uzun vadede dünya enerji arzindaki ciddi yetersizliklerin ve fiyat artış- ! larının sorun olarak kabul edilmesi konusunda görüş birliği sallandığı halde, petrolün yerini alacak enerji kaynaklarından, hangisinin öncelikli olarak enerji sistemine dahil edileceği konusunda görüş birliği sağlanabilmiş değildir. Enerji sorununun gelişmiş ve az gelişmiş ülkelerde, yarattığı sorun farklı olmaktadır. Gelişmiş ülkeler fiyat artışlarını ürettikleri mallara yansıtmakta ve bu yolla petrol fiyat şokunu azaltabilmektedirler. Gelişmekte olan ülkeler ise. hem ithal edilen pahalı enerjiden hem de yüksek fiyatla ithal edilen yatırım malları nedeni ile zarar görmektedirler. Böyle bir durumda, kalkınma için gerekli yatırımların yapılmasının yanı sıra ener ji ihtiyacını öz kaynaklara dayalı olarak gidermek ve enerji arz ve tüketiminin dengesini kurmak önemli olmaktadır. Enerji konusunun karmaşıklığı ve içerdiği belirsizlik göz- önüne alındığında, bu konuda geliştirilebilecek modellerin konunun her yönünü kapsayamayacağı açıktır. Eu nedenle konunun değişik yönlerini içeren ve değişik amaçlara hizmet eden ve fakat birbirini tamamlayan bir çok modelin geliştirilmesi sözkonusu olabilmektedir. Her ülke ekonomisinde, ekonomiyi oluşturan sektörlerin üretimlerinin Cengeli olarak birbirlerine girdi vermesi ekonomini'n sağlıklı olarak gelişmesinde önemli rol oynayan etkenlerden biridir.- v - Enerji sektörü ise bu özelliği açısından sektörler arasın en önemli sektördür. Bu sektörde yapılması gereken yatırımların zamanında, yeterince ve istenen enerji türünde yapılamaması ve bu duruma bağlı olarak oluşan enerji açığı diğer tüm sektörler de etkisini göstermekte, üretimin ve genel olarak yaşam düzeyinin düşmesine neden olmaktadır. Ekonominin herhangi bir sektörüne yapılacak yatırım, diğer bazı sektörlere talep yaratır. Ekonominin her sektörüne yapılacak her türlü yatırımın enerji sektörüne, değişik enerji türlerinde, talep yaratması ve bu talebi karşılayacak yatırımların gerçekleşmesinin uzun süreler alması, enerji. üreten yatırımların daha dikkatli planlanmasını ve ekonominin tüm diğer sektörleri için yapılan yatırım planlarına dayandırılmasını gerektirmektedir. Enerji üretimi için yapılması gereken yatırımların enerji dışı sektörlerdeki yatırımlardan vazgeçilerek mi yoksa ekonomide sağlanacak tasarruflarla mı yapılacağı ise ülke yönetiminin üst düzeyde alacağı kararlara bağlı olacaktır. Az gelişmiş veya gelişmekte olan ve özellikle kaynakları kıt ve planlı kalkınma yolunu seçmiş ülke ekonomilerinde, enerji tüketimindeki ve enerji üretimindeki dengenin sağlanması büyük önem taşımaktadır. Enerji üreten sektördeki yatırımlar ile enerji tüketen sektördeki yatırımlar arasında, enerji tüketimi ve üretimi açısından denge sağlanamadığı takdirde ya enerji tüketen sektörde enerji açığı nedeni ile kapasitesinin altında çalışan yatırımlar ve bu yatırımlarda çalışır gözüken işçiler ve yüksek maliyetli üretim oluşacak ya da enerji sektörüne yapılacak fazla yatırım ve kullanılmayan enerji, bu yatırımların alternatif maliyeti, diğer bir deyişle, enerji tüketen sektöre yapılamıyan yatırım nedeni ile, üretim düşüklüğü, açık işsizlik vb. oluşacaktır. Bu çalışmada gelişmekte olan ve planlı ekonomiye sahip ekonomilerde kallanılabilecek bir simulasyon modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen modelin aşağıda belirtilen özelliklere' sahip olması amaçlanmıştır.- vx -. Model,. Enerji sisteminin (enerji üreten ve tüketen sektörler) bütününü kapsamalı talep, üretim, yatırım ile ilgili tüm bilgiler bir bütün içinde değerlendirilebilmelidir.. Ekonominin enerji tüketen sektörünün yarattığı enerji ta lebini enerji türlerine göre oldukça doğru bir şekilde belirliyebilmelidir.. Enerji üreten ve enerji tüketen sektörlerde ülkenin planlama örgütlerince planlanan yatırımların enerji dengesi açısından geçerliliği denenebilmelidir.. Enerji türlerine göre enerji açığını giderici yatırım kararları alınabilmelidir. Gerek enerji tüketen sektörde ve gerekse enerji üreten sektörde yatırımların gecikmesinden doğabilecek durumları alternatif senaryolar halinde belirliyebilmelidir.. Kısa gelecekte enerji dengesini korumada, enerji üreten sektörde yatırım planlarını yapmada ülkenin planlama örgütünce veya ilgili bakanlıkça bir planlama aracı olarak kullanılabilmelidir. Bu amaçla geliştirilen model tüm sektörleri kapsamaktadır. Modelde enerji tüketen sektördeki yatırımların hangi enerji türüne, ne zaman ve ne miktarda talep yaratacağı ve yaratılan bu talebin enerji üreten sektörde, hangi. türde, ne zaman ve ne miktarda bir yatırımla karşılanabileceği incelenmekte ve böylece enerji üreten ve enerji tüketen sektörler arasında bir denge sağlanmaya çalışılmaktadır. Birinci bölümde enerji politikasının belirlenmesinde sistem analizinin önemi, enerji modellerinin kapsam. düzeyi, enerji sorununa modelleme yaklaşımları ve enerji sorununa yönelik bazı modellerin ayrıntılı incelenmesi yer almaktadır. İkinci bölümde yapılan çalışmanın amacı, geliştirilen modelin kapsamı, enerji sistemi yatırım dinamiği, enerji talebi ve enerji üretimi içerilmektedir.- vıı - Üçüncü bölümde geliştirilen modelin Türkiye için uygulanması yer almaktadır, uygulamada kullanılan model girdileri ve sonuçlar da bu bölüm içinde kapsanmaktadır. Model 3950 kartlık bir bilgisayar programından oluşmakta ve bilgisayar kodu Ek 9'da yer almaktadır. Model 1970-1990 yılları için çalıştırılmıştır. Modelden 1970-1980 yılları için elde edilen sonuçlar aynı yıllardaki gerçekleşmiş rakamlarla karşılaştırılmış ve sonuçlar büyük ölçüde tatminkar çıkmıştır. Modelden 1980-1990 yılları için elde edilen sonuçlar üçüncü bölümde ayrıntılı olarak açıklanmak tadır.

- vııı - ABSTRACT : Many countries are obliged to reevaluate their energy situation' after the increase of oil prices starting from the j year 1973. The problem that is faced by many countries in the j short and medium term is to increase the utilization of domestic i energy resources in order to decrease the dependence of their ! countries on the imported oil. On the other hand, although in j the long term the problem of the inadequacy of the energy production and the increase of oil prices are widely accepted by many countries there is no concencus among them on how to j replace the oil with other energy resources. j The increase of oil prices created different problems in developed and developing countries. The developed countries charged the highly priced oil on the goods they produced and ! decrease the shock of high oil prices. The developing countries j started to import both the oil from OPEC countries and the investment goods from developed countries with high prices and had no instrument to decrease the price shock. In this situation,! in becomes extremely important for the developing countries to i try to satisfy the energy need of the country by the domestic -resources and to take care of the energy balance as well as to i continue to the investments necessary for the development. `j If the complexity and uncertainty of the energy problem is j taken in to consideration no model can encompass the whole aspects of the energy problem; For this reason several models j have been developed to comprise the different aspects of the < energy problem serving for different purposes. j In the economy of every country, the balance and adequacy j of the inputs, that are given by every sector to every other : sector of the economy are necessary and play an important role for the healthy development of the economy. j i The energy sector, giving input to every other sector of j the economy, is the most important one. among others from this-xı - In the approach in which the model is based the economy is seperated as ttye energy producing and the energy consuming sectors. The activities related to the riew investments» the capacity increase of the old investments» the capacity increase ? of the transportation facilities, the mechanization of the agriculture» the increase of per capita energy demand, the increase or the population etc. takes place in the energy consuming sector. And these activities create demand for several' types of energy to the energy producing sector i In order to satisfy the demand for various. types of energy occuring in the energy consuming sector the capacity expansions of the existing plants and new investments takes place in the energy consuming sector. The energy consuming sector of the economy consists of several subsectors. These subsectors arc defined as industry, household, agriculture and transportation subsectors. The energy producing sector consists of two subsectors. These sectors are defined as primary energy producing and secondary energy producing subsectors. The secondary energy producing sub sector produces energy by having input from the primary energy producing subsector. And the primary energy producing subsector takes input from the renewable and nonrenewable energy resources. The nonrenewable energy resources are the resources such as, petroleum, lignite, coal, nuclear fuel, asphaltite and natural gas which can be depleted by extensive, use. The renewable energy resources, are hydrolic power, solar,' jeothermal, wind» tide energies and some biological energy resources. The mostly used secondary energy is the electricity* Coke and coal, gas are also secondary resources but because. they are not used extensively they are considered. in the use of the energy resource of coal. Electricity can be produced from primary energy resources such as petroleum derivatives,' lignite, coal, nuclear fuel, hydro power and jeothermal, wind, tide and solar energies. Some of the energy sources such as coal are used directly and after conversion to electricity in the energy consuming sector. And in these cases the total demand of coal is calculated as the sum of directly used amount of coal and the amount converted to electricity. - The reserves of the nonrenewable source of energies and the yearly potential of the renewable source of energies are also considered in the model.-xii- The model is based on the system dynamics technique and the above mentioned sectors and subsectors are encompassed in the model. The formulation of the model is based on a detailed causal diagram of energy consuming and producing subsectors of the economy. The driving force of the mojiel is taken as the demand increase of several types of energies İn the subsectors of the energy consuming sector. A demand increase of energy in the energy consuming sector increases the need of investments in the energy producing sector. And after a delay the investments in the energy parodıroi^g sector will increase the energy production and the demand will be satisfied and the investments will be slowed down. During this causal effect the deficiency of some energy types will be imported and the surplus of s me energy types will be exported. This is a negative feed-back loop. In this system once the demand is. satisfied the system will reach to its equilibrium. And one important matter to be seriously considered to have the system to get in to equiblirium are the delays which occurs during the investments in the energy consuming sector `(3.-5 yeras) and daring the investments in the energy producing sector (5^10 years). This property of the system necessiates to have the investments in the energy producing sector to he planned ^ beforehand and for this it is necessary to observe the investments and other activities in the energy consuming sector in detail. The formulated model comprises the features stated above in detail. The model is implemented to the Turkish economy. The demand of various types of energy is estimated for the industrial subsector depending on the investment plan, of the state planning organization. And various energy demands of other subsectors is estimated depending on the activities and need of energy per capita and population growth. With the planned energy investments of the state planning organization the deficiency and surplus for various types of energy is estimated for the years 1980-İ990. The model is validated for the years 1970-1980 as well. In order not to have deficiencies in various energy types Investment alternatives for various energy production are obtained from the simulation model. The results of the implementation are given in the third chapter of the study in several figures.