Biogas renewable energy : conversion of solid waste to energy in the Marmara Region - Budak, Muhammed Ömer (My University, 2025)
Bu çalışmada, Marmara Bölgesi'ndeki atıktan enerjiye dönüşüm sisteminin optimizasyonu için Karma Tamsayılı Doğrusal Programlama (MILP) modeli geliştirilmiştir. Atıktan Enerji Sistemi (Waste-to-Energy - WtE), katı atıkların fiziksel, kimyasal veya biyolojik işlemlerle enerjiye (elektrik, ısı veya yakıt) dönüştürülmesini sağlayan teknolojik sistemler bütünüdür. Bu sistemler, hem çevre kirliliğini azaltmak hem de enerji ihtiyacını karşılamak amacıyla kullanılır. Atıktan enerji sistemleri, çöp ve organik atıkların değerlendirilerek enerji elde edilmesini hedefler. Bu sistem sayesinde hem atık miktarı azaltılır hem de alternatif enerji kaynağı oluşturulur. Geliştirilen matematiksel model, katı atık dönüşüm merkezlerini ve kapasitelerini, üretilen elektriğin taşındığı trafo merkezleri aracılığıyla içeren tüm elektrik ağı tasarımını kapsamaktadır. Toplanan atık miktarı, açılacak dönüşüm tesisleri ve bu tesislerin ilgili kapasiteleri matematiksel model tarafından belirlenmiştir. Modelin amacı, katı atık dönüşüm tesislerinin kurulum ve işletme maliyetleri ile katı atık ve elektrik taşımacılığına ilişkin maliyetleri en aza indirmektir. Modelin önemli parametrelerini anlamak amacıyla, düşük, orta ve yüksek düzeylerde elektrik tüketimi, aday dönüşüm tesislerinin verimliliği, talep karşılama oranı ve katı atık miktarını dikkate alan bir duyarlılık analizi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, model üzerinde en etkili parametre talep karşılama oranı olup, onu tesis verimliliği takip etmektedir. En az etkili parametrenin ise toplanan katı atık miktarı olduğu bulunmuştur. Bu duyarlılık analizi bulguları doğrultusunda, talep karşılama oranı ile tesislerin verimlilik düzeyleri dikkatle değerlendirilmelidir. Bu çalışmada sunulan tasarım yapısı, Marmara Bölgesi’nin elektrik tüketiminde fosil yakıtlara olan bağımlılığının azaltılmasına katkı sağlayacaktır.

In this study, a Mixed Integer Linear Programming (MILP) model was developed for the optimization of the waste-to-energy system in the Marmara Region. Waste-to-Energy (WtE) is a set of technological systems that enable the conversion of solid wastes into energy (electricity, heat or fuel) through physical, chemical or biological processes. These systems are used both to reduce environmental pollution and to meet energy needs. Waste-to-energy systems aim to obtain energy by evaluating garbage and organic wastes. With this system, both the amount of waste is reduced and an alternative energy source is created. The developed mathematical model covers the entire electrical network design including solid waste conversion centers and their capacities through transformer centers where the generated electricity is transported. The amount of waste collected, the conversion facilities to be opened and the relevant capacities of these facilities are determined by the mathematical model. The aim of the model is to minimize the installation and operating costs of solid waste conversion facilities and the costs related to solid waste and electricity transportation. In order to understand the important parameters of the model, a sensitivity analysis was performed considering low, medium and high levels of electricity consumption, efficiency of candidate conversion facilities, demand response rate and solid waste amount. According to the results obtained, the most effective parameter on the model is the demand response rate, followed by facility efficiency. The least effective parameter was found to be the amount of solid waste collected. In line with the findings of this sensitivity analysis, the demand response rate and the efficiency levels of the facilities should be carefully evaluated. The design structure presented in this study will contribute to reducing the dependency of the Marmara Region on fossil fuels in electricity consumption.
Biyogaz yenilenebilir enerji : katı atıkların Marmara Bölgesinde enerjiye dönüştürülmesi
Keywords: Biogas; Biomass gasification; Biyogaz; Biyokütlenin gazlaştırılması; electricity generation; electricity network design; elektrik ağı tasarımı; elektrik üretimi; karma tamsayılı model; katı atık dönüşümü; mixed integer model; Renewable energy; solid-waste transformation; Turkey; Türkiye; Yenilenebilir enerji