Sera Gazı Ölçüm Teknolojileri: Güncel Yöntemler ve Araçlar

Emisyon hesaplama; aktivite verileri ve emisyon faktörü çarpımıyla yapılan tahminlere dayanmaktadır. Ancak teknolojinin hızla gelişmesiyle birlikte doğrudan ölçüm seçenekleri giderek daha erişilebilir ve uygun maliyetli hale gelmektedir. Sürekli emisyon izleme sistemlerinden uydu tabanlı metan tespitine, IoT sensörlerden yapay zeka destekli analitiklere kadar uzanan bu teknoloji ekosistemi; MRV (Measurement, Reporting, Verification - Ölçüm, Raporlama, Doğrulama) standartlarını dönüştürmektedir. Bu rehber, günümüzde kullanılan başlıca sera gazı ölçüm teknolojilerini teknik ve pratik boyutlarıyla ele almaktadır.

MRV Çerçevesi: Neden Ölçüm Önemlidir?

ISO 14064-1 sera gazı envanterinde aktivite verisi ve emisyon faktörü yaklaşımı hem standart hem de başlangıç için yeterlidir. Ancak bazı bağlamlarda doğrudan ölçüm zorunlu veya tercih edilir hale gelir:

• Regülasyon gereklilikleri: AB ETS kapsamındaki büyük tesisler için CEMS yasal zorunluluktur
• Karbon kredisi projelerinde: ISO 14064-2 kapsamında yüksek doğruluk gerektiren izleme planları
• CBAM uyumunda: "Gerçek değer" (actual data) kullanımı, default değere göre avantaj sağlar
• Doğrulama kalitesi: ISO 14064-3 doğrulama sürecinde doğrudan ölçüm daha güçlü kanıt sunar

MRV'nin üç bileşeni:

• Ölçüm (Measurement): Emisyonların miktar olarak belirlenmesi
• Raporlama (Reporting): Standart formatlarda belgelenmesi
• Doğrulama (Verification): Bağımsız tarafça teyit edilmesi

Sürekli Emisyon İzleme Sistemleri (CEMS)

CEMS (Continuous Emission Monitoring Systems), baca gazı veya egzoz noktalarında sürekli olarak çalışan otomatik ölçüm sistemleridir. AB ETS ve pek çok ulusal emisyon düzenlemesi kapsamında büyük tesisler için yasal zorunluluktur.

CEMS'in Bileşenleri

Gaz analizörleri: Farklı gazlar için farklı analiz ilkeleri kullanılır:

Gaz	Ölçüm Yöntemi	Hassasiyet
CO2	NDIR (Non-Dispersive Infrared)	±2%
SO2	UV Floresan, NDIR	±2%
NOx	Chemiluminescence, NDIR	±2%
CH4	TDLAS, NDIR	±1-5%
O2	Paramanyetik, Zirkonyum	±2%
Toz	Optik (forward scattering)	±5%

Gaz örnekleme sistemi: Baca gazının analizöre ulaştırılması için koşullandırma ünitesi (filtre, ısıtıcı, nem tutucu).

Veri toplama sistemi (DAS): Ölçüm verilerinin kaydedildiği, raporlandığı ve regülatör sistemine iletildiği yazılım altyapısı.

Akış ölçümü: Ultrasonik veya Pitot tüpü ile baca gazı debisi ölçümü; emisyon kütlesinin (kg/s, tCO2/saat) hesaplanması için gereklidir.

CEMS Kalibrasyon ve Kalite Güvencesi

CEMS'in doğruluğu sürekli kalibrasyonla korunur:

• Otomatik sıfır ve span kalibrasyonu: Günlük olarak referans gaz ile yapılır
• Periyodik el ölçümü (RATA - Relative Accuracy Test Audit): Yılda 1-2 kez manuel numune alımıyla CEMS doğruluğu doğrulanır
• Veri kalite oranı: Yasal gereklilik genellikle %90-95 geçerli veri oranıdır; eksik veri için konservatif tahmin prosedürleri uygulanır

Taşınabilir Emisyon Ölçüm Sistemleri (PEMS)

PEMS (Portable Emission Measurement Systems), sabit CEMS'in ekonomik olmadığı durumlar için alternatiftir. Seyyar analiz cihazları; periyodik izleme, regülatif denetim ve proje doğrulama için kullanılır.

PEMS kullanım alanları:

• Araç egzoz emisyonlarının seyir halinde ölçümü (Euro 6d RDE standardı)
• Sabit tesislerde dönemsel emisyon testi
• AB ETS küçük tesislerde yılda bir kez periyodik izleme

Lazer Tabanlı Uzaktan Algılama

Lazer teknolojisi, tehlikeli veya erişilmesi güç bölgelerdeki emisyonların temassız ölçümünü mümkün kılar.

TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)

Ayarlanabilir bir lazer, hedefteki gazın belirli bir dalga boyunda ışığı soğurma özelliğini kullanır. Boru hatlarındaki metan kaçağı tespiti, büyük sanayi tesisleri ve nükleer tesis çevrelerinde kullanılır.

LIDAR (Light Detection And Ranging)

Lazer pulsları ile uzak mesafedeki gaz konsantrasyonları haritası oluşturulur. Ham metan sızıntısı bölgelerinin ve geniş alanların taranmasında etkilidir.

OGI (Optical Gas Imaging)

Kızılötesi kamera teknolojisiyle gaz kaçakları görsel olarak tespit edilir. Özellikle metan (CH4) ve VOC (Uçucu Organik Bileşik) kaçaklarının hızlı tespitinde petrochemical sektöründe yaygın kullanılır.

IoT Sensörler ve Dağıtık İzleme Ağları

Nesnelerin İnterneti (IoT) teknolojisi, sera gazı izlemeyi dönüştürmektedir. Küçük, düşük maliyetli sensörler; tesis ölçeğinde dağıtık ölçüm ağlarının kurulmasını mümkün kılmaktadır.

Elektrokimyasal Sensörler

CO, NOx, H2S gibi gazlar için uygun maliyetli sensörler. Hassasiyet; laboratuvar analizörlere kıyasla düşük, ancak trend izleme ve anomali tespiti için yeterlidir.

Fotoakustik Sensörler

Gaz moleküllerinin lazer ışığıyla ısıtılarak oluşturduğu ses dalgasını ölçer. CH4 ve CO2 için ppm düzeyinde hassasiyet sağlar.

Sensör Ağlarının Avantajları

• Gerçek zamanlı izleme ve uyarı
• Uzamsal haritalama (hangi bölgeden emisyon geliyor?)
• Düşük birim maliyet ile yüksek tesis kapsamı
• Bulut tabanlı veri yönetimi ve analitik

Zorluklar: Çevre koşulları (nem, sıcaklık, kirletici) sinyali bozabilir; kalibrasyonu daha sık gerektirir. Hassas ölçüm için referans analizörle periyodik doğrulama şarttır.

Uydu Tabanlı Emisyon İzleme

Son yılların en çarpıcı gelişmesi, uydu tabanlı emisyon izlemenin giderek operasyonel kullanıma girmesidir.

Sentinel-5P / TROPOMI

Avrupa Uzay Ajansı'nın Copernicus programı kapsamındaki TROPOMI uydusu; metan (CH4), NO2, SO2, CO ve ozon konsantrasyonlarını küresel ölçekte günlük olarak haritalar. Çözünürlük: 3.5x5.5 km (2019 öncesi 7x7 km).

Büyük metan emisyon olaylarının (kaza, sızıntı, kasıtlı bırakma) tespitinde küresel referans haline gelmiştir.

GHGSat

Özel sektör uydusu olan GHGSat, tesis ölçeğinde (25 m çözünürlük) metan emisyon tespiti yapabilmektedir. Petrol-gaz, kömür madeni ve sanayi tesisleri için ticari izleme hizmeti sunar.

MethaneSAT

Environmental Defense Fund (EDF) tarafından geliştirilen MethaneSAT; petrol ve gaz sektöründeki metan emisyonlarını yüksek hassasiyetle ve sık aralıklarla ölçmek amacıyla tasarlanmıştır.

GOSAT (Ibuki)

Japonya'nın GOSAT serisi uydular; CO2 ve CH4 konsantrasyonlarının uzun vadeli trendini izler. İklim bilimi araştırmaları için birincil referanstır.

Uydu verilerinin kullanım alanları:

• Büyük emisyon noktalarının (tesis, saha) haritalanması
• Ulusal envanter doğrulaması ve bağımsız kontrol
• Uyumdan kaçınan büyük emisörlerin tespiti
• Gönüllü karbon projelerinin uydu tabanlı izlenmesi

Eddy Covariance Yöntemi

Ekosistem ölçeğinde sera gazı akışının ölçüldüğü bu yöntem; orman, sulak alan, tarım arazisi veya okyanus yüzeylerinden gerçekleşen CO2 ve CH4 değişimini doğrudan ölçer.

Nasıl çalışır: Hava akışı ve gaz konsantrasyonu eş zamanlı ölçülür; iki sinyal arasındaki korelasyon, yüzeyden atmosfere olan gaz akışını verir.

Kullanım alanları:

• Ormancılık karbon projelerinin izlenmesi
• Tarım arazilerinin karbon tutum kapasitesinin ölçümü
• Wetland (sulak alan) ve mavi karbon ekosistemlerinin değerlendirilmesi

Emisyon Hesaplamada Hibrit Yaklaşım

Pratikte en güçlü envanter; doğrudan ölçüm, aktivite verisi ve uzaktan algılamayı birleştiren hibrit yaklaşımı benimser.

Öneri matrisi:

Kaynak Türü	Önerilen Yöntem
Büyük baca gazı kaynakları	CEMS
Proses kayıpları	CEMS veya PEMS + kütle dengesi
Soğutucu gaz kaçakları	Gaz dolum kaydı + OGI
Araç filosu	OBD telemetri + yakıt kaydı
Geniş alan kaçakları (CH4)	LIDAR, UAV tabanlı ölçüm
Tedarik zinciri	Tedarikçi verisi + sektörel faktör
Uzak alan / orman	Eddy covariance + uydu

Yapay Zeka ve Makine Öğrenimi

Emisyon ölçüm verilerinin yorumlanmasında yapay zeka (AI) ve makine öğrenimi giderek kritik rol oynamaktadır:

• Anomali tespiti: Sensör ağlarında olağandışı emisyon artışlarının otomatik tespiti
• Veri boşluğu doldurma: CEMS verisi eksik dönemler için istatistiksel interpolasyon
• Emisyon faktörü optimizasyonu: Tesis spesifik veriden sürekli güncellenen emisyon faktörleri
• Kaynak yükleme modelleme: Karmaşık proseslerde emisyon kaynaklarının ayrıştırılması

Türkiye'de Emisyon Ölçüm Düzenlemeleri

Türkiye'de sanayi tesislerinde emisyon ölçümüne ilişkin temel mevzuat:

• Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği (SKHKKY): Büyük yanma tesisleri için CEMS zorunluluğu
• İklim Değişikliği Uyum Stratejisi: Emisyon izleme altyapısının geliştirilmesine yönelik hedefler
• CBAM uyum: Türk ihracatçılar için CBAM kapsamındaki actual data ile raporlama yapabilmek için tesis düzeyi ölçüm kapasitesi kritik

CarbonEmit, emisyon ölçüm sistemi değerlendirmesi, CEMS veri yönetimi ve MRV sistem tasarımı konularında teknik danışmanlık sunar.

Sıkça Sorulan Sorular

CEMS zorunlu mu? AB ETS kapsamındaki büyük tesisler için evet. Türkiye'de SKHKKY kapsamında belirli büyüklük ve kirletici için zorunluluk mevcuttur. CBAM raporlamasında CEMS verisi "actual data" olarak kabul edilmektedir.

CEMS mi, aktivite verisi mi daha iyi? CEMS daha doğru ölçüm sağlar; ancak kurulum maliyeti (50.000-500.000 TL) ve bakım gerektirdiğinden büyük tesisler için ekonomik olup olmadığı değerlendirilmelidir. Küçük kaynaklar için aktivite verisi yeterlidir.

Uydu verileri envanter için kullanılabilir mi? Henüz primer veri kaynağı olarak kabul edilmiyor; ancak doğrulama ve çapraz kontrol amacıyla giderek daha fazla kullanılıyor. Yakın gelecekte uydu verisi daha büyük rol oynayacak.

IoT sensörleri ISO 14064 uyumlu mu? IoT sensörleri, kalibre edilmiş ve referans sisteme göre doğrulanmış olduğu sürece envanter veri kaynağı olarak kullanılabilir. ISO 14064-1 veri kalite kriterlerini sağlamaları gereklidir.

Uydu tabanlı metan tespiti endüstriyel tesisler için tehdit mi? Evet. Büyük metan kaçakları artık uydu verisiyle bağımsız olarak tespit edilebilmektedir. Bu, raporlama şeffaflığını artırmakta ve kaçakların görmezden gelinmesini zorlaştırmaktadır.

Sonuç

Sera gazı ölçüm teknolojileri, emisyon verilerinin güvenilirliğini ve izlenebilirliğini hızla artırmaktadır. CEMS'ten uydu tabanlı izlemeye, IoT sensör ağlarından eddy covariance'a uzanan bu ekosistem; MRV süreçlerini daha şeffaf ve manipülasyona kapalı hale getirmektedir. ISO 14064-1 envanter kalitesini artırmak isteyen şirketler için doğrudan ölçüm altyapısına yatırım yapmak, hem doğrulama kolaylığı hem de CBAM actual data avantajı açısından stratejik değer taşımaktadır.