Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü 1978 Güneş kaynaklı enerjiler alanında Lisansüstü eğitim vermek ve Ar-Ge faaliyetlerinde bulunmak üzere 1978 yılında Türkiye Büyük Millet Meclisi kararıyla kurulmuştur. Enerji ve Enerji Teknolojisi adlı 2 anabilim dalı mevcuttur
Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü Araştırma Faaliyetleri: Solar Foto kimya Araştırma Grubu Boya esaslı güneş pili Organik ışık yayan diyotlar (OLED) Alan etkili organik transistörler (OFET) Fotooksidasyon, fotobozundurma reaksiyonları Fotokimyasal yakıt üretimi Fotosensörler, fotoaktif polimer sentezleri
Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü Araştırma Faaliyetleri: Güneş Elektriği Araştırma Grubu Otonom ve şebeke bağlantılı PV güç sistemleri PV panellerin laminasyonu Güç ve performans testleri 14/02/2006 da üretilen Mono Kristal Silisyum Güneş Paneli 1.35 x 0.85 = 1.15 m 2 36 Volt 5.1 A ~150 Watt Cihaz ile maksimum boyutları 95x145 cm 2 olan modüllerin üretilmesi mümkündür.
Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü Araştırma Faaliyetleri: Güneş Elektriği Araştırma Grubu Otonom ve şebeke bağlantılı PV güç sistemleri PV panellerin laminasyonu Güç ve performans testleri
Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü Araştırma Faaliyetleri: Biyokütle Araştırma Grubu Aneorabik çürütme yöntemiyle biyogaz ve gübre üretimi Biyodizel üretimi ve testleri Biyoetanol üretimi ve testleri Biyokütlenin gazlaştırılması Biyokütlenin pirolizi
Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü Araştırma Faaliyetleri: Enerji Teknolojileri Araştırma Grubu Güneş mimarisi ile etkin tasarım Güneş enerjili sıcak su hazırlama sistemleri Güneş enerjili kombisistemler Güneş enerjisiyle saf su ve içme suyu eldesi Günışığı ile aydınlatma Isıl enerji depolama Isı pompaları tasarımı ve uygulamaları Rüzgar enerjisi ile elektrik üretimi Rüzgar türbini üretimi Meteoroloij parametrelerin ölçümü
Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü Araştırma Faaliyetleri: Enerji Teknolojileri Araştırma Grubu
1. BEP Yönetmeliği ve Zorunluluklar 2.Güneş Enerjisi Potansiyeli 3. Güneş Enerjisinin Kullanım Alanları 4.Isıtma Amaçlı Kullanılan Teknolojiler 5.Soğutma Amaçlı Kullanılan Teknolojiler 6.Elektrik Üretim Amaçlı Kullanılan Teknolojiler 7. Aydınlatma Amaçlı Kullanılan Teknolojiler
BEP Yönetmeliği ve Zorunluluklar 5 Aralık 2008 Cuma Resmi Gazate Sayı : 27075 YÖNETMELİK BİNALARDA ENERJİ PERFORMANS YÖNETMELİĞİ Yönetmeliğin 13. maddesine göre 1000 m 2 ve üzeri kullanım alanına sahip (ki bu, en az 4 katlı ve sekiz daireli bir bina anlamına geliyor) binalarda merkezi ısıtma sistemi kullanımı zorunlu kılınıyor. 22. maddeye göre ise, 1000 m 2 ve üzeri kullanım alanına sahip konaklama amaçlı konut dışı binalarda ile spor merkezlerindeki merkezi ısıtma ve sıhhi sıcak su sistemlerinde güneş enerjisi toplayıcıları ile sistemin desteklenmesi zorunludur.
BEP Yönetmeliği ve Zorunluluklar 5 Aralık 2008 Cuma Resmi Gazate Sayı : 27075 YÖNETMELİK BİNALARDA ENERJİ PERFORMANS YÖNETMELİĞİ Yine 22. maddeye göre, 1000 m 2 ve üzeri kullanım alanına sahip yeni yapılacak binalarda ısıtma, soğutma, havalandırma, sıcak su, elektrik ve aydınlatma enerjilerinin bir kısmını veya tamamını karşılamak üzere yenilenebilir kaynaklı sistem çözümleri rapor halinde sunulacak ve yatırım maliyeti ve enerji ekonomisi göz önünde bulundurularak 20000 m 2 'ye kadar olan binalarda 10 yıl, 20000 m 2 'den büyük olan binalarda 15 yıl geri kazanılması durumunda bu sistemin uygulaması zorunlu olacak.
Güneş Enerjisi Potansiyeli ve Yararlanabilirlilik Dünyaya ulaşan güneş enerjisinin gücü (3,9 10 15 GJ); Toplam enerji tüketiminin yaklaşık 10.000 katıdır.
Türkiye'de Durum Yıllık güneşlenme süresi : 2640 saat, Güneş enerjisi potansiyeli : 1311 kwh/ m 2 yıl Türkiye'nin yüz ölçümü : 779.452 m 2 Nüfus yoğunluğu : 72.90.000 kişi Kişi başına düşen güneş enerjisi miktarı : 14 GWh/yıl Kişi başına düşen elektrik tüketimi : 2700 kwh/yıl (2007 yılı sonu itibariyle) Alansal karşılama oranı : (2700/1311)= 2.06 m 2 %15 PV verimi kabulü ile : ~13 m 2 %30 CSP verimi kabulü ile : ~6 m 2 1 milyar GWh/yıl 5000 katı
Güneş Enerjisinin Yapılarda kullanımı 4 ana başlık altında toplanabilir: 1.Isıtma amaçlı kullanılan teknolojiler, 2.Soğutma amaçlı kullanılan teknolojiler, 3.Elektrik üretim amaçlı kullanılan teknolojiler, 4.Aydınlatma amaçlı kullanılan teknolojilier
Isıtma amaçlı kullanılan teknolojiler Pasif sistemler Aktif sistemler Hibrit sistemler
Isıtma amaçlı kullanılan teknolojiler Pasif Sistemler Direkt Kazanç Yöntemi Dolaylı kazanç sistemi (Trombe duvarı) Entegre sera uygulaması (sunspace) Gölgeleme elemanları Geçirgen yalıtım uygulamaları Doğal dolaşımlı havalı toplayıcılar Hareketli yalıtım ve kontrol
Isıtma amaçlı kullanılan teknolojiler Aktif Sistemler Sıcak Hava Kullanımı Sıcak Su Kullanımı Fanlı havalı toplayıcılar Havalı toplayıcılar ve kanallı çevresel uygulamalar Enerji depolama uygulamaları Döşemeden ısıtma Konvektörlü ısıtma İklimlendirme ünitesi hava ısıtma serpantinine ısı sağlama Yüzme havuzu ısıtma teknolojileri
Sıcak hava kullanımı ve havalı toplayıcılar a) Dış havanın ısıtılarak direkt odaya verilmesi: Yazlıkların kışın rutubetten korunması ve endüstri yapılarının havalandırılması amaçlı kullanılabilir. b) Mekandaki havanın ısıtılarak tekrar mekana verilmesi: Apartmanlara uygulanabilir.
Sıcak hava kullanımı ve havalı toplayıcılar c) Toplayıcı tarafından ısıtılan hava, yalıtılmış dış duvar ile iç cephe arasındaki boşluktan geçirilir. Böylelikle cephelerden olan ısı kayıpları oluşturulan bu tampon bölge ile azalır. Yalıtım açısından zayıf binaların iyileştirilmesi için kullanılabilir. d) Toplayıcı tarafından ısıtılan hava döşemedeki ya da duvardaki kanallar aracılığıyla dolaştırılır. Isının ışınım yoluyla mekâna ulaşması 4-6 saatlik bir gecikmeyle gerçekleşir. Işıma yapan yüzeylerin genişliği sebebiyle, dengeli bir iç mekân konforu oluşur.
Sıcak hava kullanımı ve havalı toplayıcılar e) Mekân havası deponun ayrı kanalları içerisinde dolaştırılır. Bu sayede ısı daha uzun bir süre depolanabilir ve ihtiyaç olduğunda salınabilir. Bu tip, yatırım maliyetleri açısından oldukça pahalıdır. f) Toplayıcı bir ısı değiştirici aracılığıyla konvansiyonel bir ısıtma sistemi ile ilişkilendirilir. Radyatör ve döşeme ya da duvar ısıtma bileşenleri kullanılabilir. Bu sistem kullanım suyunun ısıtılmasında da kullanılabilir.
Isıtma amaçlı kullanılan teknolojiler Hibrit Sistemler Aktif ve pasif sistemlerinin birlikte uygulaması Akümülatör (sıcak su) depolu sistemler Enerji depolamalı uygulamalar (Çakıl dolgulu sistemler) Güneş enerjili kombi sistemler Faz değişimli enerji depolama sistemleri Güneş enerjisi destekli ısı pompalı sıcak su ve mekan ısıtma
Güneş enerjili sıcak su hazırlama sistemi
Toplayıcı tipleri
İki Görünüm:
Güneş enerjili kombisistemler Özellikle müstakil düşük enerjili konutların ihtiyacını sağlamak için uygun çözümlerdendir.
Güneş enerjili kombisistemler
Güneş enerjisi destekli ısı pompalı sistemler Isıtma modu; Seçim şartları altındaki çalışma noktası Çalışma Noktası Güneş Enerjisi Sistemi ile Takviye
Örnek Uygulama 225 m 2 kullanım alanı ~7 kw gücünde kurulu güç 180 lt boyler Vakum tüplü ısı borulu toplayıcı (20 tüp) Güneş enerjisinin ısıtmaya katkısı %18
Buharlaştırıcı olarak toplayıcının kullanımı (I) scroll kompresör (II) su soğutmalı yoğusturucu (III) sıvı soğutkan deposu (IV) filtre kurutucu (V) gözetleme camı (VI) solenoid vana (VII) stop vana (VIII) termostatik genleşme vanası (IX) toplayıcı (buharlaştırıcı) (X) akümülatör (XI) sirkülasyon pompası (XII) döşemeden ısıtma sistemi
Sistemin bileşenleri ve son hali
Döşemeden ısıtma sistemi
Güneş enerjili bölgesel ısıtma ve mevsimsel depolama
Güneş enerjili bölgesel ısıtma ve mevsimsel depolama
Güneş enerjili bölgesel ısıtma ve mevsimsel depolama
Soğutma amaçlı kullanılan teknolojiler Mekanik enerji ve elektrik enerjisi üretimi Buhar Sıkıştırmalı soğutma çevrimi Isı etkilerinin kullanımı Isı dönüşüm prosesi Buhar üretimi ve buhar jeti Doğal havalandırma Gece ışıması ile soğutma teknolojisi
Soğutma amaçlı kullanılan teknolojiler Isı dönüşüm prosesi Açık çevrim, nem almalı (desiccant) Kapalı çevrim Sıvı sorbent Katı sorbent Sıvı sorbent Katı sorbent Ters akışlı absorber Sabit yataklı proses Absorbsiyon (Su-Lityumbromür) Adsorbsiyon (Silika-jel) Ters akışlı rotor Absorbsiyon (Amonyak-Su) Kuru Absorbsiyon
Absorbsiyonlu soğutma sistemleri Güneşin yarattığı etkiyi güneş ile yok etmek prensibine dayanan Absorbsiyonlu soğutma sistemlerinde kullanılan akışkan türüne göre kullanılabilirliliği; Lityumbromür Su : Hava şartlandırma için kullanımı uygun Amonyak Su : Gıdaların soğukta saklanması için ucuz yöntem
Absorbsiyonlu soğutma'ya bir örnek
Absorbsiyonlu soğutma'ya bir örnek
Absorbsiyonlu soğutma'ya bir örnek
Soğutma amaçlı kullanılan teknolojiler Doğal havalandırma Gece ışıması ile soğutma Güneş bacalı havalandırma Doğu ve batı cephelerine Trombe duvarı uygulaması
Güneş bacalı havalandırma
Elektrik üretim amaçlı kullanılan teknolojiler Doğrudan elektrik üretimi Isı yoluyla elektrik üretimi Fotovoltaik (PV) güneş gözeleri Yoğunlaştırılmış güç sistemleri Doğrusal odaklı ve Parabolik yansıtıcılı Noktasal odaklı ve küresel yansıtıcılı Tuz tabakalı güneş havuzları Merkezi alıcılı ve yansıtıcılı aynalı
Güneş elektriğinin kullanılabilirliği
Güneş elektriğinde fırsatlar PV sistemler açısından incelendiğinde, tüm bölgeler uygun. Ancak aynı enerjiyi üretebilmek için mavi renkli bölgelerde, kırmızı renkli bölgelere göre %33 daha fazla alan kullanılmaktadır. Bu durum ilk yatırım maliyetine aynı oranda yansımaktadır.
PV ile elektrik üretimi teknolojisi DC system UPS (12, 24, 48 Volt) AC system UPS (220, 380 Volt)
Güneş gözesi (PV) Tek kristal Çok kristal Güneş pili, iç fotoelektrik olayı kullanarak foton enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürür. Verim (uygulamada). Tek kristal ~%12-15. (~3.03 /W p ) Çok kristal ~%11-14. (~3.11 /W p ) Amorf ~%6-7. (~2.78 /W p ) Boya esaslı ~%3-4 (?)
Güneş Enerjisi Enstitüsü Binasının çatısında elektrik üreten 26 kw gücünde ki paneller, elektrik gereksinimin 50-60% sinin karşılayarak yılda yaklaşık 40.000.- TL elektrik harcamalarımızdan tasarruf sağlattırmaktadır.
BARSELONA Kütüphane Cephe malzemesi
Doğrusal odaklı ve parabolik yansıtıcılı sistemler ile elektrik üretimi Yoğunlaştırma oranı 100'e kadar çıkan bu toplayıcılarla 400 o C'ye kadar buhar elde etmek mümkündür.
Doğrusal odaklı ve parabolik yansıtıcılı sistemler ile elektrik üretimi Yoğunlaştırılmış güneş enerjili güç santrallerinin tasarımında ve kurulmasında dikkate alınması gereken bazı önemli parametreler vardır. Bunlar; 1.Bölge seçimi 2.Güneş enerjisi ve iklim değerlendirmesi 3.Uzun Dönem Performans Değerlendirmesi 4.İzleme Modülünün Seçimi 5.Proses Parametrelerinin Optimizasyonu
Doğrusal odaklı ve parabolik yansıtıcılı sistemler ile elektrik üretimi 1.Bölge seçimi Santralın tesis edileceği ideal bölge seçilirken meteorolojik bazı kriterler göz önünde bulundurulmalıdır. Bunlar; Yıllık yağış miktarının düşük olması, Bulutsuz ve sissiz bir atmosfere sahip olması, Hava kirliliğin olmaması, Rüzgar hızının düşük olması. Kullanılamaz Alanlar: Arazi eğimi 3 dereceden büyük olan alanlar Yerleşim alanları ile 500 m emniyet şeridi içindeki alanlar Kara ve demir yolları ile 100 m emniyet şeridi içindeki alanlar Havaalanları ile 3 km emniyet şeridi içindeki alanlar Çevre Koruma, Milli Parklar ve Tabiat Alanları ile 500 m emniyet şeridi içindeki alanlar Göller, nehirler, baraj gölleri ile sulak alanlar Koru Ormanları, Ağaçlandırma Alanları, Özel Ormanlar, Fidanlıklar, Sazlık ve Bataklıklar,
Doğrusal odaklı ve parabolik yansıtıcılı sistemler ile elektrik üretimi 2. Güneş enerjisi ve iklim değerlendirmesi Santralın tesis edileceği bölgenin, Yılda en az 2000 saat güneşlenme süresine Metrekare başına yıllık en az 1500 kwh'lık bir güneş enerjisi değerine sahip olması gereklidir. Ayrıca, 4 saatlik güneşlenme süresine sahip gün sayısının 150 den az olmaması gereklidir. 3. Uzun dönem performans değerlendirmesi Yoğunlaştırıcı toplayıcıların uzun dönem performans değerlendirmesi için saatlik direkt güneş enerjisi değerleri kullanılır. Bu değerler ölçümlerden elde edilemediği zaman, bir model yardımı ile günlük toplam güneş enerjisi değerlerinden elde edilmelidir. Coğrafi bölge ve toplayıcı seçiminin yapılmasında uzun dönem yıllık güneş enerjisi değerlerinden faydalanılır. Bu değerler aynı zamanda ekonomik analiz için de gereklidir.
Doğrusal odaklı ve parabolik yansıtıcılı sistemler ile elektrik üretimi 4. İzleme modülünün seçimi Doğrusal yoğunlaştırıcı kollektörler, Kuzey-Güney veya Doğu-Batı doğrultusunda yerleştirilebilir. Yön seçilirken, maksimum güneş enerjisinin hangi doğrultuda alındığı göz önünde bulundurularak yerleştirme yapılır. Genelde Kuzey-Güney doğrultusunda yerleştirmekle en iyi sonuç elde edilir 5. Proses parametrelerinin optimizasyonu Doğrusal yoğunlaştırma yapan ve ısı transfer akışkanı olarak termal yağ kullanılan sistemlerde proses parametrelerinin optimizasyonu için aşağıdaki kriterler dikkate alınmaktadır. Bunlar; Isı Transfer Yağının Seçimi Basınç Düşmesi Boru Boyutlandırması Kapasite Seçimi Korozyon
Aydınlatma amaçlı kullanılan teknolojiler Doğrudan günışığı aktarımı Yoğunlaştırılmış gün ışığı ile Işık borulu sistemleri Işık rafları Çatı pencereleri
Görsel konfor gereksinimi.. İnsanın görsel açıdan konforlu olabilmesi, süreklilik sağlanabilmesi, göz sağlığının korunabilmesi ve dolayısıyla görsel performansın artırılabilmesi yönünden en temel etkenler; aydınlık düzeyi, parıltı, renk, Değişkenlerinin belirli değerler ulaşması yada belirli sınırla içerisinde tutulması gereklidir.
Aydınlık düzeyi.. Gözün görme yeteneği, aydınlık düzeyine bağlı olarak değişim göstermektedir. Aydınlık düzeyi, düşen ışıksal akının aydınlatılacak yüzeye oranı olarak ifade edilir. Birimi: lux 1 lux = 1 lümen / 1m 2
Aydınlık düzeyi.. Ofisler Konutlar,oteller,restorantlar Genel Ofis Alanları 500 Lux Yatak odaları (Genel) 50 Lux Açık Ofisler 750 Lux Yatakbaşı 200 Lux Çizim Yapılan Ofisler 1000 Lux Banyolar (Genel) 100 Lux Bekleme Salonları 200 Lux Banyolar (Ayna Önü) 500 Lux Bilgi İşlem Merkezleri 300 Lux Oturma odaları (Genel) 100 Lux Oturma odaları (Okuma) 500 Lux Alışveriş Merkezleri Merdivenler 100 Lux Self servis mağazaları ve showroomlar 500 Lux Mutfaklar (Genel) 300 Lux Mağazalar (Genel) 300 Lux Mutfaklar (Tezgah üstü) 500 Lux Süpermarketler 750 Lux Hastaneler Konser salonları,sinemalar,tiyatrolar Gece 50 Lux Genel 100 Lux Gündüz 200 Lux Fuaye 200 Lux Muayane odaları 500 Lux Personel odaları 100 Lux Müzeler ve Sanat galerileri Laboratuarlar 500 Lux Işığa duyarsız nesnelerin sergilenmesi 300 Lux Işığa duyarlı nesnelerin teşhiri 150 Lux Endüstriyel Alanlar Tekstil atölyeleri 750 Lux Eğitim Test ve kontrol noktaları 750 Lux Sınıflar 500 Lux Dikiş atölyeleri 750 Lux Konferans Salonları 300 Lux Deri atölyeleri 500 Lux Labortuarlar 500 Lux Mobilya atölyeleri 300 Lux Kütüphaneler 500 Lux Metal işleme atölyeleri 300 Lux
Işık kaynaklarının verimliliği (Etkinlik faktörü)..
Parıltı.. Bir yüzeyin birim alanından belli doğrultuda yayılan ışık şiddeti ile ilgili bir kavramdır. Aynı aydınlık düzeyi ile aydınlanan yüzeylerin, yansıtma özellikleri farklı ise parıltıları farklı olacaktır.
Renk.. Işık kaynaklarının renksel özellikleri 2 temel değişkene bağlı olarak tanımlanır. Renk sıcaklığı Renk geriverim indeksi (Ra) Renk sıcaklığı (K) Sıcak Ilık Soğuk 3300 K 3300 K 5000 K 5000 K Günışığının renk sıcaklığı 6000 K olarak kabul edilir.
Renk sıcaklığı.. Kaynak Renk sıcaklığı ( K ) Güneş (şafak zamanı) = 1 850 Güneş (doğduktan bir saat sonra) = 3 500 Güneş (Yaz öğlesi) = 5 500 Ay = 4 100 Kapalı gök = 6 500 Akkor Lamba = 2 400-3 000 Beyaz flüoresan (ılık) = 3 000 Flüoresan lamba = 3 500 Flüoresan lamba (soğuk beyaz) = 4 500 Flüoresan lamba (günışığı) = 6 500
Renksel geriverim indeksi (Ra).. Aydınlatma renklerin duyarlı bir şekilde algılanabilmesini sağlamalıdır. Bir ışık kaynağının renk geriverim indeksi bu özellik için bir ölçüttür. Ra = 100 renk geri verim değerine sahip bir ışık kaynağı bütün renkleri günışığı altındaymış gibi gösterir. Ra değeri düşerken, renklerin uygun yansıtma özellikleri de değişecektir. Işık Kaynağı RGI Günışığı 100 Açık Civa 17 Beyaz Delüks Civa 45 Ilık beyaz Flüoresan 55 Serin beyaz Flüoresan 65 Delüks ılık beyaz Flüoresan 73 Günışığı Flüoresan 79 Metal Halojen 4200K 85 Delüks serin beyaz Flüoresan 86 Metal Halojen 5400K 93 Düşük basınç sodyum 0-18 Yüksek basınç sodyum 25
Işık borulu sistem
Işık borulu sistem
Işık borulu sistem
Işık borulu sistem
Işık borulu sistem
Işık borulu sistem
Yoğunlaştırılmış günışığı sistemi
Yoğunlaştırılmış günışığı sistemi Paraboloidal yoğunlaştırıcı çanak odak aparatı ile bütünleştirilmiş optik filtreli fiber optik kablo demeti girişi
Yoğunlaştırılmış günışığı sistemi
Yoğunlaştırılmış günışığı sistemi Güneşi izleme sistemi
iç mekan aydınlatması
Aydınlık Düzeyi-Çalışma Düzlemi (lux) 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Güneş Zamanı (saat) Ocak-Haziran ayları için çalışma düzlemi aylık ortalama saatlik aydınlık düzeyi (lux)
Aydınlık Düzeyi-Çalışma Düzlemi (lux) 700 600 500 400 300 200 100 Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Güneş Zamanı (saat) Temmuz-Aralık ayları için çalışma düzlemi aylık ortalama saatlik aydınlık düzeyi (lux)
Test mekânında lambalarla alınan ölçüm sonuçları Günışığı aydınlatma sisteminden alınan ölçüm sonuçları
Günışığı aydınlatma sistemine ilişkin maliyet özellikleri
Sabırla dinlediğiniz için Teşekkürler İletişim : Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü 35100 Bornova / İzmir Tel: 0232 3884000 1239 Fax: 0232 3886028 Cep: 0533 7739544 e-posta: koray.ulgen@ege.edu.tr