USAGE OPPORTUNITIES OF RENEWABLE ENERGY RESOURCE IN BUILDINGS

Transkript

1 5. Uluslaarası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS 09), Mayıs 2009, Karabük, Türkiye YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARININ YAPILARDA KULLANIM OLANAKLARI USAGE OPPORTUNITIES OF RENEWABLE ENERGY RESOURCE IN BUILDINGS İzzet YÜKSEK a, * ve Tülay ESİN b a, * Kırklareli Üniversitesi, Kırklareli, Türkiye, izzetyuksek@trakya.edu.tr b Gebze İleri teknoloji Enstitüsü, Kocaeli, Türkiye, tesin@gyte.edu.tr Özet Günümüzde enerji nın çeşitli nedenlerle gittikçe artması, çevre kirliliği ve doğal kaynakların azalması/tüketilmesi gibi önemli çevre sorunlarına neden olmaktadır. Özellikle yenilemeyen enerji türlerinin diğerlerine göre daha kirletici ve kaynaklarının sınırlı olması bu sorunu önemli hale getirmektedir. Çevre kirlenmesi ile ilgili yapılan araştırmalar, en önemli kirletici kaynağının fosil tabanlı enerjiler olduğunu ortaya koymaktadır Bunlara karşı, dünyadaki toplam enerji tüketiminin yaklaşık % 86 sını fosil tabanlı enerjiler oluşturmaktadır. Yenilenebilir ve nükleer kaynaklardan elde edilen enerjiler ise sadece birincil enerji tüketimi içinde % 7,8 ve % 6,5 lik paylara sahiptir. Türkiye de, kullandığı enerji türü ve miktarıyla ilgili olumsuz bir durum göstermektedir. Yapılaşma faaliyetleri, her yıl küresel olarak kullanılan enerjinin % 40 ını tüketmektedir. Türkiye de de konut/ hizmet sektörünün enerji tüketimindeki payı, yüksektir. Bu enerjinin genel olarak fosil kaynaklı olması sorunu artırmakta ve yapı sektörüne büyük sorumluluklar yüklemektedir. Bu nedenlerle, enerji kullanan her sektör gibi yapı sektörünün de enerjiyi etkin kullanma zorunluluğunu ortaya çıkarmaktadır. Yapılarda enerji korunumu sağlamanın etkili yöntemlerinden biri de, sınırlı kaynaklar yerine yenilenebilir kaynaklardan elde edilen enerjiyi kullanmaktır. Bu çalışmada, yapılarda yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılma olanakları tartışılmıştır. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen enerjiler çok çeşitlidir ve değişik alanlarda kullanılmaktadır. Yapılarda kullanılabilecek en uygun yenilenebilir enerji olarak güneş enerjisi görülmektedir. Çünkü Türkiye güneşlenme açısından uygun bir konumdadır. Özellikle güneş enerjisinden yararlanmak için basit sistemlerin kullanıldığı pasif yöntemlerin uygulanması, yapılarda enerji etkinliği açısından önemli bir çevresel yaklaşım olmaktadır. Çünkü bu yöntemlerde, tasarım kararlarıyla sadece yapının kendi elemanları kullanılmakta ek donanımlara genellikle gereksinim duyulmamaktadır. Anahtar kelimeler: Yenilenebilir enerji, sürdürülebilir mimarlık Abstract Gradual increase in the energy use due to various reasons results in important environmental problems such as environmental pollution and exploitation/depletion of natural resources. The fact that particularly nonrenewable energies are more polluting and limited when compared to other types of energy turns this problem into a serious one. Studies on environmental pollution show that fossil-based energies are the most important pollutants. However, fossil-based energies constitute nearly 86% of the total energy consumption in the world. Renewable and nuclear energies, on the other hand, have a share of 7.8% and 6.5% share, respectively, in the primary energy consumption. Turkey is in a negative position in terms of the type and amount of the energy used. 40% of the annual global energy consumption results from construction activities. Turkish housing/service sector has an important share in energy consumption as well. The energy consumed for this purposes is mainly fossil-based, which worsens the problem and lays a heavy burden on the construction sector. Therefore, as any sector that uses energy, construction sector has to use energy in an efficient manner. One of the most effective methods of ensuring energy conservation in buildings is to prefer the energy produced from renewable resources rather than the energy produced from limited resources. This study aimed at discussing the possibility of the use of renewable energy resources in buildings. There are various renewable energy resources, which can be used in various areas. Solar energy is deemed the most appropriate renewable energy for buildings since Turkey has a good location in terms of sunshine. Implementation of passive methods -which are developed by using simple systems- to utilize solar energy is an important environmental approach in terms of energy efficiency of buildings as the design of such methods requires use of only the own elements of the buildings and does not necessitate use of extra equipment. Keywords: Renewable energy, sustainable architecture 1. Giriş Günümüzde enerji n çeşitli nedenlerle gittikçe artması, çevre kirliliği ve doğal kaynakların azalması/tüketilmesi gibi önemli çevre sorunlarına neden olmaktadır. Özellikle yenilemeyen enerji türlerinin diğerlerine göre daha kirletici ve kaynaklarının sınırlı olması bu sorunu önemli hale getirmektedir. Fosil tabanlı enerjiler en önemli çevre kirletici kaynağıdır. Bununla birlikte dünyadaki toplam enerji tüketiminin yaklaşık IATS 09, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye

2 %86 sını fosil tabanlı enerjiler kapsamaktadır. Yenilenebilir ve nükleer kaynaklardan elde edilen enerjiler ise, sadece birincil enerji tüketimi içinde % 7,8 ve % 6,5 lik paylara sahiptir [1]. Türkiye de kullandığı enerji türü ve miktarıyla ilgili olarak olumsuz bir durum göstermektedir. British Petroleum (BP) tarafından her yıl yayınlanan Dünya Enerji Raporu verilerine göre, 2007 yılında dünya enerji tüketiminde bir yıl önceye göre ortalama % 2,4 oranında artış olurken Türkiye de bu oran % 5 olmuştur [2]. Dünyada olduğu gibi Türkiye de de enerji bağlantılı CO 2 emisyonlarının 20 yıllık periyotta arttığı izlenmektedir [3]. Ayrıca Türkiye de tüketilen toplam enerjinin yaklaşık % 70 i ithal edilmekte ve bu oran gittikçe artmaktadır. Türkiye nin enerji ithalatının 2010 da % 73 e, 2020 de ise % 78 e yükselmesi beklenmektedir [4]. Bu durum ülkemizi çeşitli açılardan olumsuz etkilemektedir. Bu bilinçle, enerji türünün doğru seçimi ve etkin nın benimsenmesi, ülkemiz için ekonomik, sosyal, çevresel açıdan birçok yarar sağlayacaktır. Yapılaşma faaliyetleri, her yıl küresel olarak kullanılan enerjinin % 40 ını tüketmektedir. Türkiye nin de üyesi olduğu IEA (International Energy Agency) ülkeleri arasında yapılan bir çalışmada, yapılar önemli bir enerji tüketici olarak görülmekte ve toplam tüketilen elektriğin yarısının, doğal gazın üçte birinin yapılarda tüketildiğini açıklanmaktadır. Yine bu çalışmada dünyada oluşan sera gazlarının üçte birinden yapılaşma faaliyetleri sorumlu tutulmaktadır [5]. Türkiye de yapılarda enerji tüketimi oldukça fazladır ve konut/ hizmet sektörünün enerji tüketimindeki payı, yılları arasında ortalama % 2.7 oranında büyüyerek, 2001 yılında % 34.5 oranına ulaşmıştır [4]. Bu enerjinin genel olarak fosil kaynaklı olması sorunu artırmakta ve yapı sektörüne büyük sorumluluklar yüklemektedir. Bu nedenlerle, enerji kullanan her sektör gibi yapı sektörünün de enerjiyi etkin kullanma zorunluluğunu ortaya çıkarmaktadır. Türkiye de enerji etkinliği ile ilgili olarak AB (Avrupa Birliği) ye giriş sürecinde 2007 yılında Enerji Verimliliği Yasası kabul edilmiştir [6]. Mevcut yasa ve yönetmeliklerin dışında 2009 yılında yürürlüğe girmek üzere, binaların enerji verimliliğini arttırmaya yönelik geniş kapsamlı bir yönetmelik Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği hazırlanmıştır [7]. Yapılarda enerji tasarrufu sağlamanın etkili yöntemlerinden biri de sınırlı kaynaklar yerine yenilenebilir kaynaklardan elde edilen enerjiyi kullanmaktır. Bu şekilde hem tükenebilir kaynaklar korunarak gelecek nesillerin de na olanak sağlanmakta, hem de çevresel değerlere zarar verilmemektedir. Çünkü bu tür enerjilerin nın doğa ve insan sağlığı üzerinde olumsuz bir etkisi yoktur. Bu çalışmanın amacı, yapılarda yenilenebilir enerji kullanılmasının önemini vurgulamak ve kullanılma olanaklarını araştırmaktır. Bunun için yenilenebilir enerji türlerinin yapılarda kullanım şekilleri ve yararları tartışılarak uygun çözümler önerilmiştir. 2. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Yapılarda Kullanım Olanakları Yapı yaşam döngüsü boyunca çeşitli nedenlerle enerji kullanılmaktadır. Bu aşamalarda kullanılan toplam enerjinin %94,4 ü kullanım sırasında yapı içi konfor koşullarını sağlayan HVAC (ısıtma/havalandırma/iklimlendirme) sistemleri için tüketilmektedir [8]. Bu oranı düşürmek için konfor koşullarının mekanik sistemler yerine doğal yöntemlerle ve yenilenebilir enerjiler kullanılarak karşılanması etkili bir yöntem olmaktadır. Bu şekilde, yapı içinde insan sağlığı için daha uygun fiziksel koşullar oluşurken aynı zamanda, yaygın olarak kullanılan fosil tabanlı enerji gereksinimini azaldığı için ekonomik ve çevresel yararlar da sağlanmaktadır. Bu nedenle yapıların enerji tüketimi yönünden doğru olarak tasarlanmaları, doğal kaynakların sürdürülebilir şekilde işletilmesi, çevre kirliliği kontrolü ve sınırlı enerji kaynaklarının tüketilmesinin azaltılması yaklaşımları ön plana çıkmalıdır. Burada, yapıda kullanılan enerjinin türü de önemli olmakta ve yenilenebilir enerji kullanmaya yönelik tasarımlar önemli bir enerji etkinliği sağlamaktadır. Yenilenebilir enerji kaynakları, sürekli devam eden doğal proseslerdeki var olan enerji akışından elde edilen enerjidir. Genel olarak, yenilenebilir enerji kaynağı; enerji kaynağından alınan enerjiye eşit oranda veya kaynağın tükenme hızından daha çabuk bir şekilde kendini yenileyebilmesi ile tanımlanır [9]. Su Enerjisi, rüzgar enerjisi, güneş enerjisi, dalga ve gelgit enerjisi, biyo (Organik) yakıt, jeotermal enerji, hidrojen enerjisi, okyanus enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Kömür ve petrol gibi günümüzde ağırlıklı olarak kullanılan enerjilerin tükenme olasılığı, insanlığı yeni enerji kaynaklarına yöneltmiştir. Enerji kaynakları seçilirken çevreye zarar vermeyen, yüksek ısıl değerli, güvenli, temiz, ekonomik ve en önemlisi yenilenebilir kaynaklı olmasına dikkat edilmektedir. Bu tür enerjiler özelliklerine göre çeşitli alanlarda kullanılabilirler. Yapılarda da bu tür enerjilerin kullanılması, diğer tükenebilir kaynaklı enerjilere olan gereksinimi azalttığı gibi aynı zamanda enerji ndan kaynaklanan çevre sorunlarının azalmasına önemli katkılarda bulunmaktadır. Çünkü yapılarda enerji tüketim oranı daha önceki bölümlerde de belirtildiği gibi küresel ve bölgesel olarak oldukça yüksektir. Aşağıdaki bölümlerde yenilenebilir enerji türlerinin yapılarda kullanılma şekilleri irdelenmektedir Yapılarda Güneş enerjisi Güneş, sınırsız ışık ve ısı enerjisi kaynağıdır. Yapılarda güneş enerjisi kullanmaya yönelik tasarımlarda ana prensip olarak, ısısal enerjisinin iletim (kondüksiyon), taşınım (konveksiyon) ve ışınım (radyasyon) yoluyla akışı kullanılmaktadır. Bu doğal süreçler yapının ısınmasına ve soğutulmasına yardım eden bir yapı tasarımı aracılığıyla yönetilmektedir. Yapı yüzeyine gelen güneş ışınları yapı malzemesi tarafından yansıtılır, geçirilir veya emilir. Ayrıca güneş tarafından üretilen ısı, tasarlanmış alanlar içinde önceden tahmin edilebilir hava hareketlerine neden olmaktadır. Güneş ısısının bu temel etkisi, yapının içinde ısınma ve soğutma etkisi sağlayan malzeme seçimi ve yapı elemanı tasarımına öncülük eder. Bu tasarımlarda uygun yapı

3 malzeme seçiminde malzemelerin kalınlığı, yoğunluğu (δ) (g/cm 3 ), ısı iletim katsayısı (λ) (W/m 0 K) özgül ısısı (c) (Wh/m 3 0 K), yüzeyinin ışığı emme ve yansıtma katsayısı, yüzeyin düzlüğü veya pürüzlülüğü, boşluk ve doluluğu göz önünde bulundurulmalıdır. Güneş enerjisinden mimaride tasarımda alınan önlemlerle etken (aktif) ve edilgen (pasif) olarak yararlanmak olanaklıdır Yapılarda pasif sistemlerle güneş enerjisi Pasif güneş sistemlerine yönelik tasarım uygulamaları ile, güneş enerjisinden kış ayları boyunca güneş ısı kazançlarını artırma, yaz ayları boyunca soğutma - havalandırma ve doğal aydınlatma için yararlanılabilir. Güneş enerjisini ısıtma amaçlı kullanmada temel prensip, yapı kabuğunu oluşturan elemanların bu amaca yönelik tasarlanarak güneş ışınımından mümkün olduğu kadar çok yararlanmayı sağlamaktır. Sistemde kullanılan üç temel öğe vardır. Bunlar, toplaçlar (kolektörler), depolayıcılar ve dağıtıcılardır. Toplaçlar, güneş enerjisini toplamakta ve ısıya dönüştürmektedir. Depolayıcılar güneş enerjisi olmadığı durumlarda ısıdan yararlanmayı sağlamaktadır. Dağıtıcıların görevi ise toplaçlar aracılığıyla toplanan enerjiyi depolama elemanlarına ve gereksinim duyulan mekânlara aktarmaktır. Sıcak nemli iklimlerde soğutma-havalandırma için güneş enerjisinden yine pasif sistemler kullanılarak yararlanılabilir. Pasif yapı soğutmasında başlıca strateji doğal havalandırma sağlamaktır. Isı kazancı sağlama amacıyla düzenlenen ısısal kütle duvar ve güneş odası düzenlemeleri, farklı şekillerde kullanılarak havalandırma ve soğutma sağlayabilmektedir. Isısal baca (thermal chimney) tasarımlarıyla da güneş enerjisinden pasif yöntemle havalandırma ve soğutma amaçlı yararlanmak mümkün olmaktadır. Isısal bacalar, yapının güney cephesinde düzenlenmiş ve çatı seviyesinde sona eren dar bir baca konumundadır. Güneş alan yüzeyinde cam kaplama ve camın arkasında siyah renkli metal malzemeden güneş ışınlarını emen bir tabaka bulunmaktadır. Bu tabakanın arkasında bulunan baca içindeki hava kolayca yüksek sıcaklıklara ulaşabilmektedir. Rüzgar hızı düşük olduğu zaman baca içindeki ısınmış havanın dışarı çıkışını hızlandırmak için üst kısma dönen metal bir kepçe yerleştirilebilir (Şekil 1) [10]. Isısal bacadan yükselerek dışarı çıkan hava, bacanın alt kısmında bulunan ve iç mekânla bağlantılı olan havalandırma deliğinden iç mekândaki havayı çekerek burada bir hava hareketi oluşturur. Baca tarafından çekilen iç havanın yerine yapının soğuk tarafındaki pencereden serin havanın içeri dolmasını sağlayarak, içeride hem havalandırma hem de soğutma meydana getirmektedir. Şekil 1. Isısal baca ile havalandırma ve soğutma sağlanması [10] Güneş enerjisini soğutma amaçlı kullanmada yararlanılarak başka bir yöntem ise, 180 dereceye kadar güneş enerjisi ile ısıtılan suyun 144 derecede ve 4 barlık basınçta buhar halini alması ve bunun daha sonra iki kademeli makinede soğuğa dönüştürülmesidir [11]. Dünyada kullanılan tüm enerjinin %17 si aydınlatma amaçlı tüketilmektedir. Doğru bir tasarımla aydınlatma ihtiyacının %70 ini güneşten sağlanabilir. Sıradan binalarda bu oran %25 dir. Yapılarda mekânların aydınlatılmasında, görsel konfor ihtiyaçlarına göre mümkün olduğunca günışığından yararlanılması, yapay aydınlatma gereksinimini azaltarak, yapıların kullanım sürecinde daha az enerji tüketmesini sağlamaktadır. Doğal aydınlatma yapı kabuğunda bırakılan açıklıklar aracılığıyla sağlanabileceği gibi, güneş ışığını dış mekândan iç mekâna aktarabilen ışık tüpleri aracılığıyla da sağlanabilir (Şekil 2) [12]. Şekil 2. Bir ışık tüpünün çalışma prensibi [12] Yapılarda aktif sistemlerle güneş enerjisi Güneş enerjisinin kullanıldığı aktif sistemler, amaca göre üretilmiş toplaçlar aracılığıyla yutulan güneş ışınımını, istenen biçimdeki enerjiye dönüştürüp bunun yapıda na olanak veren mekanik ve/ya elektronik elemanların bütününden oluşan sistemlerdir. Bu sistemler

4 aracılığı ile güneş ışınımı ısı ve elektrik enerjisine dönüşebilmektedir [13]. Güneş ışınımlarını enerjiye dönüştüren bu sistemler ürettikleri enerjilere göre; Isı enerjisi üreten, güneş enerjili ısıtma sistemleri (Solar Thermal systems), ve elektrik enerjisi üreten, ısıl elektrik (Fotovoltaik) sistemler (PV systems) olarak ikiye ayrılır. Bu sistemler aşağıda kısaca açıklanmaktadır. Güneş enerjili ısıtma sistemleri: Güneş ışınımlarını toplaçlarla ısı enerjisine dönüştürüp; bu ısıyı su, hava vb bir akışkan ile doğrudan; ya da bir depolama ünitesinde değerlendirerek nı sağlayan mekanik ve/veya elektronik sistemlerin bütününe, Güneş Enerjili Isıtma Sistemleri (etken güneş ısıtma sistemleri denir. Güneş enerjili etken ısıtma sistemleri yapılarda, / havuz suyunun ısıtılması, İklimlendirme havasının ön ısıtılması ve mekân ısıtması için kullanılmaktadır[13]. Isıtma sistemlerinin genel çalışma ilkesi, ısının toplaçlar aracılığı ile toplanması, gerekli durumlarda toplanan ısı enerjisinin daha sonra da kullanılabilmesi için depolanması ve ilgili alanlara dağıtılması esasına dayanır [14]. Güneş enerjili su ısıtma sistemleri: Bu sistemler, güneş ışınımını ısı enerjisine dönüştürüp, bu ısıyı su ortamında saklayan ve dağıtan elemanlardan oluşmaktadır. Gereksinimin karmaşıklığına ve büyüklüğüne bağlı olarak sistemlerin ayrım göstermesine karşın, tüm güneş enerjili su ısıtma sistemleri, suyun ısıtılması, depolanması ve dağıtılması temeline dayanır. Güneş enerjisinin dönüşümü ile üretilen sıcak su, sistemin özelliklerine bağlı olarak, yıkanma, çamaşır, bulaşık gibi kullanıcı gereksinimlerinin karşılanması için doğrudan kullanılabildiği gibi geleneksel ısıtma sisteminin desteklenmesi için de kullanılabilir [13]. Fotovoltaik Sistemler: Güneş ışınımından toplaçlar aracılığı ile elektrik enerjisi üretip, bu enerjinin na olanak sağlayan bileşenlerin tümüne fotovoltaik (PV) sistemler denir. PV sistemler, basit ya da karmaşık değişik yapılanmalarla, yol aydınlatması, deniz fenerleri, taşıt araçları, yapılar, elektrik santralleri, gibi birçok ayrı alanda elektrik üretimi için kullanılmaktadır. Bir fotovoltaik sistem, elektrik enerjisi üretir, üretilen enerjiyi gerekli durumlarda saklar ve bu enerjiyi kullanım alanlarına güvenilir biçimde aktarır. Fotovoltaik piller yapılarda cephe ve çatılara yerleştirilerek bu yüzeylere gelen güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirmektedir (Şekil 3). Evsel amaçlı kullanılan güneş pilleri bir inverter aracılığı ile elektrik şebekesine bağlanmakta, böylece üretilen elektriğin akülerde depolanmasından tasarruf edilmektedir Yapılarda rüzgar enerjisi Pasif sistemlerle rüzgâr enerjilerinden etkin bir şekilde yararlanabilmek için çeşitli tasarım parametrelerinin dikkate alınması gerekir. Bu parametreler yapının yeri, diğer yapılara olan mesafesi ve konumlandırılış durumu, yönü, biçimi, kabuk elemanlarının ısı geçişini etkileyen fiziksel özellikleri, güneş kontrol ve doğal havalandırma sistemleri olarak sayılabilir. Güneş enerjisi nda olduğu gibi, rüzgâr enerjisinden de pasif ve aktif sistemler kullanılarak yararlanmak mümkündür Yapılarda pasif sistemlerle rüzgar enerjisi Sıcak nemli iklimlerdeki pasif yapı soğutmasında başlıca strateji doğal havalandırma sağlamaktır. Doğal havalandırma için açılabilir pencerelerin en yaygın olanıdır. Ayrıca planlama aşamasında yapı içerisinde hâkim rüzgâr yönünde olacak şekilde bir iç avlu tasarlanabilir. İç avluyu saran hacimler pencereler yoluyla soğuk havayla dolarken, avlu sıcak havayı toplayarak dışarı taşır. Soğutma yükünün fazla olduğu Ortadoğu ülkelerindeki geleneksel yapılarda, yaygın olarak kullanılan ve badgir olarak isimlendirilen rüzgâr bacaları da, rüzgâr enerjisinden pasif sistemlerle yararlanmaya örnek olarak gösterilebilir Yapılarda aktif sistemlerle rüzgar enerjisi Dünya yüzeyinin %27 sinde rüzgârdan elektrik elde etmek mümkündür yılında tüm dünyanın, enerjinin %40 ını rüzgârdan elde etmesi öngörülmektedir. Ülkemizde ekonomik rüzgâr potansiyeli yıllık MW olarak hesaplanmıştır [12]. Aktif rüzgâr enerjisi kullanım sistemleri rüzgâr tribünleridir. Binalarda orta ve küçük ölçekli rüzgâr tribünleri kullanılmaktadır. Bu tribünler bahçede uygun bir noktaya konulabildiği gibi çatılara konulabilmektedir. Çok katlı yüksek yapılarda ise yapıya entegre rüzgar tribünlerinin kullanım örnekleri vardır (Şekil 4). Şekil 4. Yapıya entegre edilmiş rüzgar tribünleri [16] 3.3. Yapılarda jeotermal enerji Şekil 3. Yapıya entegre edilmiş fotovoltaik paneller [15]

5 Jeotermal enerji, yeraltında olağandışı birikmiş olarak bulunan ısının çatlaklardan yeryüzüne su veya su buharı olarak çıkması ile elde edilir. Bazen de sondaj çalışmaları ile yeraltından sıcak su, sıcak su ve su buharı karışımı ya da buhar olarak çıkartılabilir. Kaynaklarının sadece %3 ünü kullanabilen Türkiye, dünyanın 7 inci Jeotermal gücüne sahiptir. Buna göre, Türkiye de ev ısıtma ihtiyacının % 30 gibi çok büyük bir bölümü jeotermal kaynaklardan karşılanabilir. Jeotermal enerji konutlarda ısıtma ve soğutmada, seracılıkta, tarımda kullanılmaktadır. Jeotermal akışkanın uygulama yöntemlerine göre jeotermal enerji sistemleri, ısı pompaları, kuyu içi eşanjörler ve ısı boruları olarak üç farklı şekilde uygulanmaktadır. Yapılarda yaygın kullanım ısı boruları şeklindedir. Jeotermal enerjinin bir başka kullanım şekli ise toprak sıcaklığının kullanıldığı yöntemlerdir. Yeryüzünün bir miktar altında sıcaklık enleme de bağlı olarak sürekli F (7.22 C C) arasındadır [17]. Toprağın bu sıcaklığından hava yoluyla veya su yoluyla yararlanılabilmektedir. Toprağın çeşitli derinliklerinde açılmış bacalar aracılığıyla alınan hava yapı içerisine aktarılır ve iç hacmin toprak sıcaklığı ile aynı seviyeye gelmesi sağlanır. Bu uygulama kışın ısıtma yazın ise soğutma yönünde yarar sağlar. Benzer uygulama yeraltı sularının sıcaklığından faydalanmak için de yapılmakta, borular aracılığıyla yapı içerisinde dolaştırılan su, sahip olduğu ısıyı iç hacimlere yaymaktadır. Aşağıda bu uygulamaları gösteren şematik şekil verilmiştir (Şekil 5). Güneş-Hidrojen Evi enerji düzeneğinde sistemin işleyişi şu şekildedir[19]; - PV paneller ile güneş enerjisinden elektrik üretilir, - elektrolizör ile H 2ve O 2üretilir, - gazlar yer ve su ısıtımı için depolama tankına alınır, -kışın katalitik hidrojen yakıcısı (1.5 kw) ile hidrojen alevsiz yakılarak havalandırma sistemindeki hava ısıtılır, - ilave elektriğe ihtiyaç varsa yakıt pili devreye girer, -yakıt pilinde açığa çıkan ısının bir kısmı suyu ısıtmada da kullanılır Yapılarda biyokütle enerjisi Biyo enerjiye canlılık enerjisi de denebilir. Bütün canlılar güneş enerjisi kullanırlar. Bu nedenle her türlü biyolojik madde enerji içermekte, yakılınca bu enerji açığa çıkmaktadır. Bitkiler fotosentez yaparak güneş enerjisini kimyasal enerjiye çevirir ve depolar, böylelikle biyolojik kütle ve organik madde kaynağı oluşur, buna biyokütle denir [20]. Biyokütle enerji teknolojisi kapsamında; odun (enerji ormanları, ağaç artıkları), yağlı tohum bitkileri (ayçiçek, kolza, soya v.b), karbo-hidrat bitkileri (patates, buğday, mısır, pancar, v.b), elyaf bitkileri (keten, kenaf, kenevir, sorgum, vb.), bitkisel artıklar (dal, sap, saman, kök, kabuk v.b), hayvansal atıklar ile şehirsel ve endüstriyel atıklar değerlendirilmektedir. Biyokütle yenilenebilir, her yerde yetiştirilebilen, sosyo-ekonomik gelişme sağlayan, çevre dostu, elektrik üretilebilen, taşıtlar için yakıt elde edilebilen stratejik bir enerji kaynağıdır. Biyokütle doğrudan yakılarak veya çeşitli süreçlerle yakıt kalitesi arttırılıp, mevcut yakıtlara eşdeğer özelliklerde alternatif biyoyakıtlar (kolay taşınabilir, depolanabilir ve kullanılabilir yakıtlar) elde edilerek enerji teknolojisinde değerlendirilmektedir. Biyokütleden; fiziksel süreçler (boyut küçültme-kırma ve öğütme, kurutma, filtrasyon, ekstraksiyon ve biriketleme) ve dönüşüm süreçleri (biyokimyasal ve termokimyasal süreçler) ile yakıt elde edilmektedir [21]. Konutlarda biyokütle kaynağından; havasız çürütme yöntemi ile elde edilen biyogaz elektrik üretiminde, piroliz yöntemi ile elde edilen etanol ısınma amaçlı, doğrudan yakma yöntemi ile elde edilen hidrojen su ısıtma amaçlı kullanılmaktadır [13]. 4. Sonuç ve Tartışma Şekil 5. Toprak kaynaklı ısı pompası kullanım şekilleri [18] 3.4.Yapılarda hidrojen enerjisi Hidrojen enerjisi, konutları ısıtmada, sıcak su temininde, yemek pişirmede ve elektrik ihtiyacını karşılamak amacıyla kullanılabilir. Hidrojeni buralarda kullanmak için önce onun üretilmesine, depolanmasına ve nakledilmesine ihtiyaç vardır. Hidrojen güneş, hidroelektrik, rüzgâr, jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilebilir. Günümüzde yenilenebilir enerji kaynakları arasında güneşhidrojen hibrid sistemi en verimli sistem olarak göze çarpmaktadır. Böyle bir sistemde fotovoltaik paneller, elektrolizör, yakıt pili, Hidrojen (H 2) depolama tankı, akü grubu, inverter (dönüştürücü) gibi bileşenlere ihtiyaç vardır. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen enerjiler çok çeşitlidir ve değişik alanlarda kullanılmaktadır. Bu tür enerjilerin kullanılması, diğer enerji türlerine göre çevreyi çok daha az kirlettiği ve sınırlı kaynaklara olan gereksinimi azalttığı için çok çevresel bir yaklaşım olmaktadır. Küresel ve bölgesel boyutta önemli enerji tüketim payına sahip olan, dolayısıyla enerji kullanımdan kaynaklanan sorunların ortaya çıkmasından da sorumluluğu olan yapılarda, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılmasının çevresel ve ekonomik açıdan yararlar sağlayacağı açıktır. Türkiye nin taraf olduğu 1994 yılında İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi, 2005 yılında yürürlüğe giren Kyoto Protokolü, Enerji Verimliliği Yasası ve Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği gereği her alanda olduğu gibi yapılarda da enerji etkinliği sağlamak gerekmektedir. Özellikle yapı yaşam döngüsünün kullanım aşamasında yapı içi konfor koşullarını sağlamak için çok enerji

6 tüketilmektedir. Bu enerji miktarının mümkün olduğu kadar azaltılması kadar yenilenebilir kaynaklardan elde edilmesi de yapılara enerji etkinliği ve ekolojik özellik sağlayan etkili yöntemlerden biridir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından güneşten aktif ve pasif yöntemlerle, ısıtma, soğutma, havalandırma, doğal aydınlatma ve sıcak su elde etmede, rüzgâr enerjisinden yine aktif ve pasif sistemlerle havalandırma ve soğutmada, Jeotermal enerjiden ısıtma ve soğutmada, hidrojen enerjisinden ısıtma ve sıcak su temininde, yemek pişirmede ve elektrik ihtiyacını karşılamada, biyokütle enerjisinden ısınmada ve sıcak su temininde yararlanmak mümkündür. Bunların uygun olduğu durumlarda bir arada kullanılmaları da gerçekleşebilir. Bu yenilenebilir enerji türlerinden yapılarda kullanılabilecek en uygunu güneş enerjisi görülmektedir. Çünkü Türkiye güneşlenme açısından çok uygun bir konumdadır. Özellikle güneş enerjisinden yararlanmak için basit sistemlerin kullanıldığı pasif yöntemlerin uygulanması yapılarda enerji etkinliği için önemli bir çevresel yaklaşım olmaktadır. Çünkü bu yöntemlerde, tasarım kararlarıyla sadece yapının kendi elemanları kullanılmakta ek donanımlara genellikle gereksinim duyulmamaktadır. Bu nedenle öncelikle daha basit ve düşük maliyetli pasif sistemler denenmeli, pasif sistemlerin yetersiz kaldığı durumlarda aktif sistemlerle desteklenmelidir. Ülkemiz yenilenebilir enerji kaynakları yönünden zengindir. Bu nedenle yapılarda sadece güneş enerjisi ile sınırlı kalınmamalı, biyokütle enerjisi rüzgâr enerjisi, jeotermal enerji, hidrojen enerjisi gibi farklı alternatifler arasından bölgeye uygun olan sistemler tercih edilmelidir. Yapılarda kullanım aşamasında ısınma, soğutma, havalandırma, doğal aydınlatma gibi konfor koşullarının sağlanmasında önemli miktarlarda enerji tüketilmektedir. Bu koşulların mümkün olduğu yenilenebilir enerjilerle sağlanması, sınırlı ve kirletici enerji enerjilerin nı azalttığı için birçok çevresel ve ekonomik yararlar sağlayacaktır. Ancak yenilenebilir enerji kaynaklarının yapılarda kullanılmasının yaygınlaşması için yönetimler tarafından gerekli yasaların ve düzenlemelerin hazırlanması, bunların uygulanmaları için de yaptırımların ve teşviklerin olması gerekli ve önemli görülmektedir. [8] Scheuer, C., Gregory, A., Reppe, P., Life cycle energy and environmental performance of a new university building: modeling challenges and design implictions, Enerji and Building Volume 35, Issue 10, pp , [9] [10] Esin, T., Yapılarda Pasif Tasarım Yöntemleriyle Yenilenebilir Enerji Kullanımı, İzolasyon Dünyası, Sayı 61, s.68-72, Eylül-Ekim İstanbul. [11] [12] Enerji Yolculuğunda Önemli Bir Durak, Bilgilendirme Kitabı, Diyarbakır Güneş Evi, Diyarbakır, [13] Sakınç, E., Sürdürülebilirlik Bağlamında Mimaride Güneş Enerjili Etken Sistemlerin Tasarım Öğesi Olarak Değerlendirilmesine Yönelik Bir Yaklaşım, YTÜ, FBE, Doktora Tezi, İstanbul, [14] Şerefhanoğlu, M., Güneş Işınımlarından Yararlanma ve Korunma, YTÜ Basımevi, İstanbul, [15] rehau.jpg [16] d.jpg [17] [ [18] pg [19] Tabakoğlu, Ö., Hidrojen Enerjisi & Hidrojenin Binalarda Kullanımı, F. Öznur Tabakoğlu, Enerji- Ekoloji Paneli, Diyarbakır, [20] Göksu, Ç., Güneş Kent- Güneş Enerjili Yerleşim Modeli, Güneş Kitapları, Ankara, [21] Karaosmanoğlu, F., Yenilenebilir Enerji Kaynakları ve Türkiye, Görüş Dergisi, İstanbul, Mart-Nisan Kaynaklar [1] [Altın, V. Enerji Dosyamız, Bilim ve Teknik Dergisi,Sayı: 470, Yeni Ufuklara Eki, [2] BP Statistical Review of World Energy, June Available at [3] Anonim, Energy Information Administration (EIA) Turkey: Environmental Issues. [4] Anonim, Vizyon 2023 Teknoloji Öngörüsü Projesi Enerji ve Doğal Kaynaklar Paneli Ön Rapor, Tübitak, Ankara, [5] Anonim, INTERNATIONAL ENERGY AGENY, Online Kaynak, [6] Anonim, 5627 Sayılı Enerji Verimliliği Kanunu, [7] Anonim, Sayılı, Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği, Ankara, 2008.