Yenilenebilir Enerji Kaynaklarından Rüzgar Enerjisinin Konutlarda Kullanımı

18 Mart 2011 | TEKNİK MAKALE 31. Sayı (Mart - Nisan 2011)

Yrd. Doç. Dr. Şenay Boduroğlu Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi Mimarlık Fakültesi Yrd. Doç. Dr. Füsun Seçer Kariptaş T.C. Haliç Üniversitesi Mimarlık Fakültesi
Enerjinin kullanımı insanlığın varoluşu ile başlamıştır. İlk çağlarda insanlar ateşi keşfetmiş ve ondan faydalanmışlardır. Çinliler tarafından bulunan kömür, 19. Yüzyıl’a kadar temel enerji kaynağı olarak kullanılmış, daha sonra Amerika’da petrolün bulunmasıyla fosil yakıtların kullanımı artmış ve günümüze kadar gelinmiştir (1). Dünyadaki enerji tüketiminin yüzde 90’ının fosil yakıtlardan sağlandığı bilinmektedir. Kömür, petrol ve doğalgaz gibi fosil yakıtlar sınırlı kaynaklardır; bu nedenle yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi gün geçtikçe artmaktadır. Enerji üretimi ve tüketimi sırasında çevreye verilen zarar bu ilginin en önemli nedenlerinden biridir. Fosil yakıtlar atmosfere bıraktıkları zehirli gazlar nedeniyle bulundukları çevreyi kirletirken, oluşturdukları sera gazları nedeniyle iklim değişikliklerine sebep olmakta ve küresel olarak tüm dünyayı tehdit etmektedir. Yenilenebilir enerji, “doğanın kendi evrimi içinde, bir sonraki kısa süreçte aynen mevcut olan enerji kaynağı” olarak tanımlanabilir (2). Yani yenilenebilir enerji kaynakları doğal olarak yenilenen, hiç bitmeyecek enerji kaynaklarıdır. Başlıca yenilenebilir enerji kaynakları güneş enerjisi ve onun türevleri olan rüzgar enerjisi, jeotermal enerji, su enerjisi, biyokütle enerjisi, hidrojen enerjisi gibi enerji kaynaklarıdır. Bunlardan güneş ve rüzgar enerjisi ülkemizde ve dünyada yaygın olarak kullanılan yenilenebilir enerji kaynaklarıdır.

Rüzgar Enerjisi
Ana kaynağı güneş olan rüzgar, güneşin atmosferi homojen olarak ısıtamamasından kaynaklanan basınç ve sıcaklık farkları sonucu oluşmaktadır. Yeryüzünün farklı ısınması, havanın sıcaklık, nem ve basıncının farklı değerlerde olmasına, dolayısıyla farklı basınçta hava hareketine neden olmaktadır. Güneşten gelen enerjinin ancak yüzde 1-2’sinin rüzgara dönüştüğü tahmin edilmektedir. Havanın kütlesi az olduğundan rüzgardan sağlanacak enerji miktarı, rüzgar hızına ve mevsimsel farklılıklara bağlı olarak değişmektedir. Rüzgardan yararlanarak enerji elde edilmesi çok eski çağlara dayanır. Yel değirmenleri, rüzgar enerjisi sistemlerinin ilk örnekleri olarak kabul edilmektedir. Günümüzde ise rüzgar enerji sistemleri gün geçtikçe gelişen ve kullanımı yaygınlaşan yenilenebilir enerji kaynaklarındandır.

Konutlarda Rüzgar Enerjisinin Kullanımı
Rüzgar enerjisi konutlarda doğal havalandırma ve elektrik enerjisi üretiminde kullanılmaktadır ve rüzgar enerjisinden iki şekilde yararlanılmaktadır:

•    Pasif sistemler yardımıyla doğal havalandırma
•    Aktif sistemler yardımıyla elektrik enerjisi elde edilmesi

Pasif Rüzgar Sistemleri
Doğal havalandırmayla rüzgar enerjisinden pasif olarak enerji elde edilmektedir. Hakim rüzgar yönü doğrultusunda yerleştirilen binalar arasında ve içinde oluşan koridorlar sayesinde pasif rüzgar enerjisiyle yapı soğutulabilmektedir. Yapı içinde koridor, karşılıklı duvarlarda boşluk açılarak sağlanabilir. Doğal havalandırma sağlamanın en iyi yöntemi, yapı içinde hakim rüzgar yönünde bir atrium tasarlamaktır. Bina içine alınan soğuk havanın sirkülasyonu, karşılıklı açılan boşluklar sayesinde sağlanmakta, ısınan hava ise atrium içine alınmaktadır. Burada hava genleşmekte, yükselmekte ve bu doğal sirkülasyon kulesinden dışarı atılmaktadır (3).
 
Aktif Rüzgar Sistemleri
Aktif rüzgar sistemlerinden enerji elde edilmesi rüzgar türbinleri ile gerçekleşmektedir. Rüzgar türbinleri, pervane kanatları, güç şaftı ve rüzgarın hareket enerjisini önce mekanik, daha sonra elektrik enerjisine dönüştürecek olan jeneratörden oluşmaktadır. Rüzgar türbinleri pervanenin eksenine göre yatay ve düşey eksenli olmak üzere ikiye ayrılır. Yaygın olarak kullanılan ise yatay eksenli rüzgar türbinleridir.
Rüzgar eserek pervanenin kanatlarını döndürmeye başlar. Böylece rüzgarın sahip olduğu kinetik (hareket) enerji, pervane milinin devir hareketi ile hız kazanarak pervaneye bağlı şaftı döndürür. Şaftın dönmesiyle motor içinde hareket oluşur ve motorun çıkışında oluşan elektrik enerjisi gövdede yer alan jeneratöre aktarılır. Jeneratörden elde edilen elektrik enerjisi akülerde toplanır ya da doğrudan alıcılara ulaştırılır. Küçük ve orta büyüklükteki rüzgar türbinleri tek bir konut için kullanılırlar; büyük ölçekli rüzgar türbinleri ise rüzgar santralleri gibi büyük tesislerde kullanılmaktadır. Küçük ve orta büyüklükteki rüzgar türbinleri, konutların rüzgarı daha çok alan çatılarına ya da arsalarına yerleştirilir. Arsaya yerleştirilmesi durumunda sistem, konuta toprak yüzeyinden zemin kat ya da ekipmanların konumlandırılacağı bodrum kattan giriş yapar.
Çatıya yerleştirilmesi durumunda ise ekipmanlar çatı arasında konumlandırılırlar. Sistemden elde edilen kullanılmayan fazla elektrik enerjisi, akülerde depolanarak sonradan kullanılabilir. Bu, akülü sistemlerin tercih edilme sebebidir (2).

Sonuç
Son yıllarda yaşanan teknolojik gelişmeler, olumlu etkilerinin yanında çevre kirliliği ve kaynakların tüketilmesi gibi problemleri de beraberinde getirmiştir. Bu teknolojik gelişmelere paralel olarak artan enerji ihtiyacı ve dünyadaki enerji kaynaklarının hızla tükenmekte olması, fosil yakıtların kullanımından kaynaklanan yüksek karbondioksit oranı ve buna bağlı olarak yaşanan iklimsel değişiklikler, toplumları her sektörde üretim ve tüketim biçimlerini tekrar gözden geçirmeye yöneltmiştir. Uzun yıllardan beri yaşanan enerji krizi, enerji tüketimini minimuma indirmeyi ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını amaçlayan tasarım yaklaşımının önemini artırmıştır. Yapı sektörü enerji tüketimi konusunda bu sektörler arasında önemli bir paya sahiptir. Özellikle ülkemizde konut sektörünün enerji tüketimindeki payı yüksektir ve bu enerjinin büyük bir kısmı tükenmekte olan fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Bu nedenle enerjinin etkin bir şekilde kullanımı ve böylece tüketimin azaltılması konutlar için önem taşımaktadır. Konutlar, enerji verimliğini artırmak için gerekli olan fiziksel çevre kontrolünü kendi kendine sağlayan, çevreye karşı duyarlı özellikte olmalıdır. Konutların tasarım yaklaşımında değişen iklim şartlarına uyum sağlanması, minimum enerji harcanarak uygun konfor koşullarının elde edilmesi amaçlanmalıdır. Enerji üretimi ve kullanımının çevre üzerindeki olumsuz etkilerinin minimuma indirilmesi için enerjinin etkin bir şekilde kullanımı ve tasarrufu sağlanmalı, yenilenebilir enerji kaynaklarından hem pasif hem de aktif sistemler aracılığıyla faydalanılmalıdır.  

Kaynaklar

1. Erengezgin, Ç., “Enerji Yaşamın Çekirdeği’,  İnterteks İnşaat 2003 Fuarı, İstanbul, 2003.
2. Uzunali, A., (2003), “Akıllı Evler Düşünceli midir?”, Yüksek Lisans Tezi, KTÜ, FBE, Trabzon, Türkiye.
3. Esin T., “Yapılarda Pasif  Tasarım Yöntemleriyle Yenilenebilir Enerji Kullanımı”, İzolasyon Dünyası Dergisi, Sayı: 61, S: 68-72
4. http://ruzgarenerjisitr.blogspot.com/2008_08_01_archive.html  
5. http://ytam.marmara.edu.tr/dosya/Fotovoltaik%20Paneller.bmp

 

---

R E K L A M