Prof. Dr. Ahmet ARISOY İstanbul Teknik Üniversitesi

Transkript

1 Yapı Teknolojisinde Yenilenebilir Enerjiler ve Alternatif Sistemler Prof. Dr. Ahmet ARISOY İstanbul Teknik Üniversitesi

2 Çizelge. Türkiye de birincil enerji kaynakları tüketiminin kaynaklara göre dağılımı Kaynak Birim Üretim Tüketim Taş K. (Bin ton) Linyit (Bin ton) Asfaltit (Bin ton) Petrol (Bin ton) D. Gaz (10 6 m 3 ) Hidrolik (GWh) Jeo. Elek. (GWh) Jeo. Isı (Bin tep) Rüzgar (GWh) Güneş (Bin tep) Odun (Bin ton) Hayvan ve Bitki artıkları (Bin ton) Elektrik ithalat (GWh) 636 Elektrik ihracat (GWh) TOPLAM (Bin tep)

3 Şekil 1. Birincil enerji tüketiminde kaynakların payı (%) 100% 80% Odun+Hayvan ve Bitki Art. Hidrolik Yenilenebilir Doğal Gaz 60% Petrol 40% 20% Taşkömürü+Linyit +Asfaltit 0%

4 DÜNYADA YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARININ GELİŞİMİ VE GELECEK KULLANIMI Günümüzde elektrik enerjisi üretimine yönelik kullanımı ve teknolojisi en hızlı gelişme gösteren yenilenebilir enerji kaynağı rüzgar enerjisidir.

5 NİHAİ SEKTÖRLER TÜKETİM PAYLARI 1990 yılında bina sektörü enerji tüketimi sanayi sektöründen daha fazla iken sanayileşme sonucunda sanayi sektörünün tüketim payı % 40 çıkmıştır. Bu nedenlede enerji verimliliği çalışmalarında da önceliklidir Sanayi Bina Ulaşım Tarım Sanayi Bina Ulaşım Tarım

6 Ulaşım 19% Sektörel Tüketimde Sanayi En Büyük Paya Sahip Tarım 5% Enerji Dışı 5% Bina 31% Sanayi 40%

7 Sektörel Tüketim Değişimi % Konut Sanayii Ulaşım Tarım Enerji Dışı

8 ABD Sektörel Tüketimde Bina En Büyük Paya Sahip Ulaşım 30% Sanayi 20% Bina 50%

9 Yenilenebilir enerji kaynaklarını nerede kullanabiliriz? Bu kaynakların kullanımı nerede daha fizibil olmaktadır? Doğrudan elektrik üretiminde? Bina sektöründe ısıl enerji talebinin karşılanmasında? Bina sektöründe mikro ölçekte binanın kendi elektrik ihtiyacının karşılanması amacıyla elektrik üretiminde?

10 İlk standart ve yönetmeliklerde ısı tasarrufu birinci planda ele alınmıştır. binalardaki ısı kaybı minimize edilmeye çalışılmıştır. yakıt tasarrufu konusundaki optimizasyonda sadece ısı yalıtımı değil, aynı zamanda HVAC sisteminin verimliliği de ele alınmalıdır. ASHRAE Standart 90.1

11 2000 li yıllarda sürdürülebilirlik kavramı konuşulur olmuştur. Dünyanın kaynaklarının gelecek nesillere kalmayacak şekilde tükenmekte olduğu net olarak kavranılmaya başlanılmıştır. bugün ki tüketim hızıyla gelecek nesillere kullanabilecekleri fosil yakıtlar kalmayacaktır.

12 Avrupa Birliğinde (Energy Performance of Buildings, Directive 2002/91/EC 16 ) isimli direktif i geliştirmiştir. Bu direktif bütün Avrupa Birliği ülkelerinde geçerlidir.

13 Burada da binaların enerji etkinliği açısından değerlendirilmesinde; a)ısıl yalıtımı b)isıtma ve klima sistemleri ve bunların verimliliği c) Binanın dizaynı enerji kaynaklarının uygulanması (pasif sistemler,doğal güçlerden yararlanma) d) Yenilenebilir enerji kaynaklarının uygulanması birlikte ele alınmaktadır

14 Bu yöndeki çalışmaların sonucunda çıkan hedef kavram Net Zero Energy Building kavramıdır. Bu binalarda dışarıdan hiçbir fosil yakıt ve fosil yakıta dayalı enerji girişi olmamalıdır. Bina kendi enerji ihtiyacını yenilenebilir kaynaklardan kendi karşılamalıdır.

15 Enerji kriziyle başlayan dönemde yakıt dönüşümlerinin de etkisiyle çevre faktörü gündeme gelmiştir. hava kirliliği büyük ölçüde binalarda kullanılan ısıtma sistemleri kaynaklıdır. Çevre kirliliğinin ısıtma sistemlerinden ve enerji ekonomisinden bağımsız çözülmesi mümkün değildir.

16 Sürdürülebilirlik kavramı aynı zamanda çevre için de geçerlidir. Çevrenin de tükenme noktasına gelindiği net olarak kavranmıştır. Sadece zehirli ve zararlı madde emisyonlarıyla solunan havanın kirlenmesi değil, ozon tabakasının tüketilmesi ve sera etkisi yaratan gazların yoğunluğunun atmosferde artması gündeme gelmiştir.

17 CO2 insan eliyle öylesine yoğun olarak üretilip, atmosfere salınmaktadır ki bu dünyanın iklimini değiştirecek bir düzeye ulaşmıştır. Dolayısıyla sürdürülebilir bir çevre için diğer emisyonlar yanında, en önemlisi atmosfere salınan CO2 miktarı azaltılmalıdır.

18 Çevreye saygılı bina yöndeki çalışmaların sonucunda Green Building kavramı ortaya çıkmıştır. Leeds Standartları Green Building kavramı ile ilgilidir ve bu sertifikasyonun esaslarını belirlemektedir.

19 Energy Efficient Building (veya uç bir çözüm olan Net Zero Energy Building ) kavramıyla Green Building kavramını birleştiren Sustainable Building kavramından söz edilebilir.

20 Sustainable Building konusunda ASHRAE standart-189.1p çalışmaları son aşamasına ulaşmış ve bu yıl içinde yayımlanması planlanmaktadır. Avrupa Birliğinde üzerinde yoğun olarak çalışılan Energy Performance of Buildings Directive isimli direktif aslında yine sürdürülebilir binalara yöneliktir.

21 Bütün bu yeni yönelimler, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ve özellikle bu kaynaklardan elektrik üretimi olmadan mümkün değildir. Öte yandan bugünkü koşullarda yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik üretimi ancak bina sektörü için anlamlıdır.

22 Bu nedenle yenilenebilir enerji teknolojileri ve uygulamaları için dünyada ve Türkiyede çok ciddi bir Pazar potansiyeli vardır. Gelecekteki HVAC araştırma, geliştirme ve uygulama konuları içinde yenilenebilir enerji teknolojileri en ön sıralarda yer alacaktır.

23 Sustainable bina maliyetleri, özellikle yatırım maliyetleri yüksek. Buna karşılık enerji ve işletme giderleri daha düşük Ancak yine de geri dönüş süreleri ve yatırımın fizibilitesi düşünüldüğünde özellikle elektrik üretimi söz konusu olduğunda ekonomik değil.

24

25 Binalarda yenilenebilir kaynaklardan elektrik enerjisi üretiminin desteklenmesi gerekir Bu batıda çeşitli biçimlerde destekleniyor. En önemli desteklerden biri üretilen elektriğin şebekeye satış fiyatı ile şebekeden satın alış fiyatları arasındaki farkın ortadan kalkması hatta bu şekilde şebekeye satışların daha bile fazla olması gerekir.

26 Göz gördüğüne inanır uygulama örnekleri artırılmalıdır Ar-Ge çalışmalarına önem verilmeli Yerel yönetimler bu alanda halka destek olmalı, Finans kuruluşları ile özel yatırımcılar arasında işbirliği olanaklar yaratılmalıdır

27 Sustainable Bina tasarımında takım çalışması yapılması gerekiyor. Bütünleştirilmiş Tasarım Prosesi (IDP) kavramı Aydınlatma yükleri enerji yüklerindeki en önemli kalemlerden biridir. Dolayısıyla aydınlatma, sustainable bina tasarımında çok büyük öneme sahiptir. Türkiye için Binalarda enerji verimliliğinin artırılması yönetmeliğinde sözü edilen simülasyon programının geliştirilmesi gerekir.

28 YÖNETMELİKLER Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına İlişkin Kanun Yenilenebilir Enerji Kaynak Belgesi Verilmesine İlişkin Usul ve Esaslar Hakkında Yönetmelik

29 YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARININ ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETİMİ AMAÇLI KULLANIMINA İLİŞKİN KANUN Madde 1- Bu Kanunun amacı; yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik enerjisi üretimi amaçlı kullanımının yaygınlaştırılması, bu kaynakların güvenilir, ekonomik ve kaliteli biçimde ekonomiye kazandırılması, kaynak çeşitliliğinin artırılması, sera gazı emisyonlarının azaltılması, atıkların değerlendirilmesi, çevrenin korunması ve bu amaçların gerçekleştirilmesinde ihtiyaç duyulan imalat sektörünün geliştirilmesidir.

30 2005 yılında yürürlüğe konulan 5346 Sayılı Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına İlişkin Kanun ile; a) Enerji üretim tesis yatırımları, b) Kullanılacak elektro-mekanik sistemlerin yurt içinde imalat olarak temini, c) Güneş pilleri ve odaklayıcılı üniteler kullanan elektrik üretim sistemleri kapsamındaki yapılacak AR-GE ve imalat yatırımları, d) Biyokütle kaynaklarını kullanarak elektrik enerjisi veya yakıt üretimine yönelik AR-GE tesis yatırımları Bakanlar Kurulu kararı ile teşviklerden yararlandırılabilmektedir.

31 Bunun yanı sıra, yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilen elektrik enerjisine 10 yıl süreyle alım garantisi ve birim fiyatı en az 5 en fazla 5,5 Avro-cent/kWh karşılığı Türk Lirası olmak üzere tarife desteği de sağlanmaktadır. Ayrıca, 4628 sayılı Elektrik Piyasası Kanunu nda yapılan değişiklik ile yalnızca kendi ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla; yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı, kurulu gücü azami 500 kw lık üretim tesisi kuran gerçek ve tüzel kişilere lisans alma muafiyetleri sağlanmıştır.

32 Yenilenebilir enerji kaynaklarımızı özel sektör marifetiyle sonuna kadar değerlendirmek ve bu amaçla yatırım ortamını iyileştirmek için gerek mevzuat gerekse tanıtım ve bilinçlendirme çalışmaları Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından yoğun bir şekilde sürdürülmektedir.

33 Tüm bu uygulamalarla yenilenebilir enerji kaynaklarımızdan daha fazla yararlanılması hedeflenmekte ve yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı yatırımları daha da hızlandırmak amacıyla Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına İlişkin Kanun daki teşviklerin ve desteklerin iyileştirilmesine yönelik değişiklik çalışmaları yürütülmektedir.

34 Bugün için ve yakın gelecekte uygulanabilir teknolojiler olarak: Yarı yenilenebilir teknolojiler: Isı pompaları (ısı-eletrik) Kojenerasyon (ısı+elektrik) Tam yenilenebilir teknolojiler: Güneş enerjisi (Isı enerjisi, elektrik üretimi, aydınlatma) Rüzgar enerjisi (elektrik üretimi)

35 Rüzgar Enerjisi Üretim/Tüketim Rezerv Durumu Günümüz teknolojisi ile ülkenin rüzgar enerjisi kaynağını belirlemekle ile ilgili bazı çalışmalar yapılmıştır; fakat bunların MW gibi değerler içeren kaba tahminlerden ileri gitmediği söylenebilir.

36 TÜRKİYE RÜZGAR ENERJİSİ POTANSİYELİ (Ort. Rüzgar hızı > 7.0 m/s - 50 m.a.g.l.) Yıllık Ortalama Rüzgar Hızı -50 m (m/s) Güç Yoğunluğu 50 m (W/m 2 ) Kapasite (MW) , , ,92 > 9.0 > ,84 Total KARASAL ALANLAR (MW) DENİZ ÜSTÜ ALANLAR (MW)

37 Mevkii Üretime Geçiş Tarihi Kurulu Güç (MW) RT Kurulu Gücü Adedi İzmir-Çeşme , kw 3 İzmir-Çeşme , kw 12 Çanakkale-Bozcaada , kw 17 İstanbul-Hadımköy , kw 2 Balıkesir-Bandırma I/ , MW 20 İstanbul-Silivri II/2006 0, kw 1 İzmir-Çeşme I/ , kw 49 Çanakkale-İntepe I/ , kw 38 Manisa-Akhisar I/ , MW 6 Çanakkale-Gelibolu II/ , kw 18 İŞLETMEDEKİ KURULU GÜÇ

38 Manisa-Sayalar II/ , kw 38 Hatay-Samandağ II/ ,00 İstanbul-G.paşa I/ ,00 2MkW 12 İstanbul-Çatalca I/ ,00 3 MW 20 İNŞAATI DEVAM EDEN PROJELER

39 Mevkii Üretime Geçiş Tarihi Kurulu Güç (MW) RT Kurulu Gücü Adedi Muğla-Datça I/ , kw 36 İzmir-Aliağa I/ , MW 21 Aydın-Çine I/ , MW 13 Çanakkale II/ , MW 12 İzmir-Kemalpaşa II/ ,66 20 x E70 (2 MW) x E44 (900 kw) Hatay-Samandağ II/ , kw 39 Hatay-Samandağ II/ , MW 9 Bilecik II/ , kw 74 Balıkesir-Şamlı II/ ,00 3 MW 30 Balıkesir- II/ MW 10 15,00 Bandırma Osmaniye-Bahçe I/ , MW 52 SÖZLEŞME İMZALI KURULU GÜÇ

40 Rüzgar Enerjisi Uygulamada Durum Belirlenmesi Türkiye de halen çok kısıtlı olarak rüzgar gücünden elektrik üretimi yapılmaktadır. Teşvikler hem tesis kurulması, hem de ülkede rüzgar endüstrisinin oluşması için yeterli değildir. Çeşitli elektrik tarifelerinin uygulandığı ortamda yıllık ortalama elektrik alış maliyetinden rüzgardan üretilen elektriğin alınması yeterli bir teşvik değildir.

41 Rüzgar Enerjisi Sorunlar/Öneriler/Sonuçlar Ayrık veya yaygın elektrik üretimin de mümkün olduğunca kullanılarak üretime katkısı sağlanmalı ve teşvik edilmelidir.

42 Güneş Enerjisi Üretim/Tüketim Rezerv Durumu EİE tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7.2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kwh/m²-yıl (günlük toplam 3.6 kwh/m²) olduğu tespit edilmiştir.

43 Güneş enerjisinin binalarda kullanımı 4 ana başlık altında toplanabilir: Isıtma amaçlı kullanılan teknolojiler, Elektrik üretim amaçlı kullanılan teknolojiler Soğutma amaçlı kullanılan teknolojiler, Aydınlatma amaçlı kullanılan teknolojilier

44 Güneş Kollektörleri Güneş Enerjisi Ülkemizde çoğu Akdeniz ve Ege Bölgelerinde sıcak su üretmede kullanılmaktadır. Halen ülkemizde kurulu olan güneş kollektörü miktarı yaklaşık 12 milyon m² olup, yıllık üretim hacmi 750 bin m²dir ve bu üretimin bir miktarı da ihraç edilmektedir. Güneş enerjisinden ısı enerjisi yıllık üretimi 420 bin TEP civarındadır.

45 Güneş kollektörlerinin ürettiği ısıl enerjinin birincil enerji Tüketimimize katkısı yıllara göre aşağıda yer almaktadır. Yıl Güneş Enerjisi Üretimi (bin TEP )

46 Bina sektöründe ısıl güneş enerjisinden yararlanmak son derece fizibil. Bina sektöründe güneş enerjisinden ısı enerjisi olarak yararlanmak bu sektör açısından ciddi bir ticari potansiyel oluşturuyor. Türkiye dünyada 2. büyük kollektör alanına sahip ve 3. büyük Pazar Güneş enerjisinin binalarda kullanımı yasal çerçeve içinde zorlanabilir. Kollektörlerin kullanımı standartlar ve yönetmelikler çerçevesinde düzenlenmeli ve zorlanmalıdır.

47 Güneş Enerjisi Güneş Pilleri Fotovoltaik Sistemler Güneş pilleri, halen ancak elektrik şebekesinin olmadığı, yerleşim yerlerinden uzak yerlerde ekonomik yönden uygun olarak kullanılabilmektedir. Genellikle sinyalizasyon, kırsal elektrik ihtiyacının karşılanması, Orman Bakanlığı Orman Gözetleme Kuleleri, Türk Telekom, deniz fenerleri ve otoyol aydınlatması gibi uygulamalarda kullanılmaktadır.

48 Güneş Enerjisi Uygulamada Durum Belirlenmesi Kullanılan güneş pili kurulu gücü 1 MW' a ulaşmıştır. Güneş pilleri uygulamada binalarda elektrik üretimi amacıyla kullanılabilir. Güneş enerjisinin elektriksel dönüşümünde, fotovoltaik pazarı bütün dünyada hızla artmaktadır

49 Güneş Enerjisi Enstitüsü Binasının çatısında elektrik üreten 26 kw gücünde ki paneller, elektrik gereksinimin 50-60% sinin karşılayarak yılda yaklaşık TL elektrik harcamalarından tasarruf sağlamaktadır.

50 Aydınlatma amaçlı kullanılan Doğrudan günışığı aktarımı Işık borulu sistemleri teknolojiler Yoğunlaştırılmı ş gün ışığı ile Işık rafları Çatı pencereleri

51 SORULAR? Değerlendirmeler Sonuçlar