Farklõ Tip Termal Kollektörler İçin Ekolojik Değerlendirme Analizi. Hans-Jörg Althaus, MSc, ETH, Ernst Schweizer AG, Hedingen

Transkript

1 Farklõ Tip Termal Kollektörler İçin Ekolojik Değerlendirme Analizi Hans-Jörg Althaus, MSc, ETH, Ernst Schweizer AG, Hedingen Binalara entegre güneş kollektörlerinin üretim süreçleri ve malzemelerinin çevreye olan etkisinin araştõrõldõğõ bir analiz ve test çalõşmasõ yapõlmõştõr. Bulgulara göre, kirliliğin başlõca iki sebebinin soğurucularda ve kollektör kasalarõnda kullanõlan malzemelerden kaynaklandõğõ anlaşõlmõştõr. Yine bulgulara göre, kullanõlan malzemeye göre, yaratõlan kirliliğin de büyük ölçüde değişkenlik gösterdiği gözlemlenmiştir. Seçici yüzeyli soğurucu üretiminin, yaratõlan kirlilik yükünün sadece %1 inden az bir oranõndan sorumlu olduğu anlaşõlmõştõr. Özgeçmiş Yõllar önce fiziksel yöntemler ile uygulanan ilk seçici yüzeyli soğurucu kaplamalarõ pazarda yer almaya başladõğõnda, bu kaplamalar ve kaplama yöntemlerinin çevreye etkisi tartõşõlmaya başlandõ. Geleneksel, galvanik, siyah-krom kaplamaya kõyasla bu metod, çevresel etki bakõmõndan 100 kat daha iyi bir sonuç vermekte idi. Fakat, bir köllektörü bükün olarak göz önüne aldõğõmõzda bu etki nasõl bir şekilde değerlendirilmekte idi? Temel olarak termal bir güneş kollektörü, izole edilmiş bir kasa, geçirgen bir kaplama ve soğurucudan oluşur. Kasa genellikle bir aliminyum veya çeliktendir. Isolatör olarak cam yünü, kaya yünü veya köpüklendirilmiş plastik kullanõlabilir. Soğurucu ise genellikle bakõrdan mamül, yüzeyi kaplõ bir metaldir. Yukarõda da söz edildiği gibi, seçici yüzey galvanik veya fiziksel yöntemlerle uygulanabilir. Bu analizde Eco İndikatör 95 metodu ve 1. Tablo daki veriler kullanõlmõştõr. TABLO 1 Malzeme Verisi/ Aliminyum Ecol, Standart Envanter, Buwal, 1996 %30 Dönüşümlü Malzeme Veris/ Bakõr Ecol, Standart Enerji Sistemleri Envanteri, ETHZ, 1994 %40 Dönüşümlü Proses/Aliminyum-Bakõr İşleme Metallerin cevresel ve enerji davranõş biçimleri, R.Van Duin, Kerkhoven, 1996 Proses/Siyah Krom Kaplama ETHZ, Ecol. İki adet sõfõr-enerji evinde yapõlan ekstra yatõrõmlarõn geri dönüş unsurlarõ Proses/PVD Kaplama Interpane, ürün dökümantasyonu Transport Verisi Pre Malzeme Verisi/Çelik Levha Van Der Bergen en Jurgens, Rotterdam, 1990, %20 dönüşümlü Galvanizleme Galvanic İşlem, SPIN İlişkisi, RIVM, Bilthoven Malzeme Verisi/ Ecol, Standart Envanter, Buwal, 1996 Polypropilen (PP) Proses/PP İşleme Plastic Üretim Endüstrisi, RIVM, Bilthoven, 1993 Kaya Yünü Kaya Yünü Üretimi, Kaskens, HJM Metal, RIVM, 1992

2 Cam Van Der Bergen en Jurgens, Rotterdam, 1990, %20 Dönüşümlü Veri kalitesi değişkendir. BUWAL den elde edilen veriler, nisbeten sabit ve tutarlõ iken, bakõr a ilişkin veri, orijinal yayõnlarda kaba olarak tanõmlanmaktadõr. Çevresel yük değerlerinin kayda değer olarak daha yüksek olacağõ varsayõlmalõdõr. Üretime ilişkin veriler, enerji tüketimine yönelik göreli değerleri barõndõrmaktadõr. PVD Soğurucu kaplama sürecine yönelik sadece enerji tüketim değerlerinin neler olduğunu bilmekle birlikte, siyah-krom kaplamaya yönelik veriler oldukça açõk ve anlaşõlõr bir durumdadõr. Bakõr Soğurucular a Kõyasla Aliminyum/Bakõr Soğurucular Bu karşõlaştõrma için, eşdeğer F faktörlü ürünler test edilmiştir. Bu ürünler 112mm enli bakõr lamellir ve 143mm enli aliminyum/bakõr lameller dir. Malzeme ve işlem listesi Tablo 2 de verilmektedir. TABLO 2 Soğurucu Listesi Bakõr (Cu) Bakõr/Aliminyum (Cu/Al) Bakõr kg/m2 Alu Birincil kg/m2 Alu İkincil kg/m2 Ekstrüzyon kg/m2 Kaplama M2 Deniz Nakliye Tkm Kara Nakliye Tkm Şekil 1, geri dönüşümlü veya dönüşümsüz her iki malzemenin de kullanõm ömrü sonundaki değerlerini göstermektedir. Görüldüğü gibi her iki değişkende de, sadece bakõrdan mamül soğurucunun çevresel etkisi, aliminyum/bakõrdan mamül soğurucunun çevresel etkisinin iki katõndan fazladõr. Grafiği büyütmek için tõklayõnõz.

3 Şekil 1-1 m2 soğurucu imali için yaratõlan çevresel atõk ve kirlenme Şekil 2 ve 3 te özetle ifade edilebileceği gibi, çevresel kirlenmede, kollektörlerin metal bileşenleri (kasa, soğuruclar) etkili olmaktadõr. Bakõr metali tarafõndan ağõr metal ve kõş sisine yol açan gazlar yayõlmaktadõr. Aliminyum ise daha çok kanserojen bileşenler olarak adlandõrõlabilecek salõnõm içermektedir. Grafiği büyütmek için tõklayõnõz Güneş Kollektörleri: Farklõ Değişkenlerin Kõyasõ Tabloda görülen kollektör bileşenlerine ilişkin değişkenler karşõlaştõrõlmaktadõr. Testlerde, ES AG grup tarafõndan üretilen kollektörler kullanõlmõştõr. TABLO 3 Tahsis Çerçeve Arka Panel Malzeme Ağõrlõk Uzunluk Malzeme Ağõrlõk Alan Kg/m m Kg/m2 M2

4 Bileşen Alu Çelik Galvaniz Yeni Plastik Alu Polipropilen Yeni Alu Alu Alu Ek olarak tüm kollektörler cam (26.87 kg), kaya yünü (10.85 kg) ve 2.6 m2 seçilen soğurucudan ihtiva etmektedir. Yeni Plastik değişkeni, arkasõ plastik ve ağõrlõklarõ minimize edilmiş profillerden oluşan çerçeve ihtiva eden bir modeldir. Yeni Alimunyum, aliminyumdan tüplerden oluşan ve cam yüzeyi hafif profiller ile destekleyen bağlantõlardan oluşan bir kollektör türüdür. 4 ve 5. şekiller, 2.6 m2 lik, bakõr veya bakõr/aliminyum soğurucular ve tablo 3 teki listede belirtilen kasa yapõsõna haiz panel güneş kollektörlerlerinin ekolojik denge uyumunu göstermektedir. Denge, kollektörün geri dönüşümsüz olarak münhasõran üretimi veya üretim ile birlikte,kullanõm ömürlerinin sonunda metal aksamõnõn %95 inin dönüştürülmesine yönelik değerleri içermektedir. Tüm kasa değişkenleri arasõnda en iyi değerleri, minimize edilmiş çerçeve profilleri ve plastik arka panel içeren tür vermektedir. Ekolojik olarak, sadece aliminyum tübe haiz kollektör tipinin yaratacağõ çevresel etki galvanizli çelik türünden daha fazladõr. Her iki değer, bir güneş kollektörünün çevreye etkisinin altõnda yatan en önemli parametrenin soğurucu bileşeni olduğunu ortaya koymaktadõr. Grafiği büyütmek için tõklayõnõz Şekil 4 Panel Güneş Kollektörü Bakõr Soğurucu (2.6 m2) Şekil 5 - Panel Güneş Kollektörü Aliminyum/Bakõr Soğurucu (2.6 m2) Daha detaylõ bir analizde de görüldüğü üzere, çerçeve, arka panel ve soğurucu metal bileşenleri, çevresel atõk yükleri açõsõndan en baskõn bileşenlerdir. Diğer Unsurlar Bu çalõşmada kullanõlan güneş kollektörlerinin 20 ile 30 yõllõk kullanõm ömürleri boyunca, yenilenebilir enerji kaynaklarõndan elde ettikleri enerji miktarõ ile eşdeğer enerjinin fosil temelli yakõtlarca elde edilmesine yönelik bir kõyaslama da yapõlmalõdõr. Böylesi bir çalõşma,

5 R. Frischknecht tarafõndan 1994 yõlõnda yapõlmõştõr. Bu çalõşmada bir güneş kollektörünün en kötü bileşenli türevinin çevreye olumsuz etkisinin bile, eşdeğer enerjiyi elde etmek üzere fosil temelli girdi kullanan matodlarõn çevre etkisinin sadece %10-20 si mertebesinde olduğu görülmektedir. Sonuç Aliminyum/Bakõr bileşenli kollektörlerin üretiminde ortaya çõkan olumsuz çevre etkisi, sadece bakõrdan mamül bir kolektörün çevre etkisine kõyasla çok daha azdõr. Süreç ve nakliye yöntemlerinin etkisi, kollektörde kullanõlan metal bileşenlerin etkisine kõyasla ihmal edilebilir düzeydedir. Seçici yüzey kaplama yöntemleri değişkenlik gösterse de, çevresel etkileri çok kayda değer olmamõştõr. Asõl etki, soğurucu, çerçeve ve arka panel malzemelerinden kaynaklanmaktadõr. Ekolojik olarak optimize edilmiş güneş kollektörleri, minimal kütleye sahip olmalõlar. Verimden ödün vermeksizin, aliminyumun bakõrõn yerini aldõğõ tasarõmlarda, birim metalin çevreye yaydõğõ kirlenme etkisi, hem özgül ağõrlõk hem de materyal özelliklerine bağlõ olarak düşecektir. Kollektörlerin dönüşüme tabi tutulabilirliği, çevreye yaydõklarõ olumsuz etkinin %50 ye varan oranlarda düşürülebilmesi anlamõna gelir. Sunstip şerit soğurucularõ, yukarõdaki analiz sonuçlarõndan da görüleceği üzere, verimden ödün vermeksizin cevre ile en uyumlu patentli tasarõma sahiptirler. Avrupa Birliği Enerji Kurumu nun enerjinin üretiminde çevre etkilerine yönelik katõ yaptõrõmlarõ, yerel kolektör üreticilerimizin bu konularda şimdiden önlem almalarõnõ zorunlu kõlmaktadõr. Sunstrip Türkiye, üreticilerimize bu konularda destek vermekten, ürün sağlamaktan memnuniyet duyacaktõr.