Bir Konut Binası Örneğinde PV Sistemlere İlişkin Enerji Performans Göstergelerinin Hesaplanması

25 Ocak 2016 | TEKNİK MAKALE 60. Sayı (Ocak-Şubat 2016)

Y. Mimar Suzi Dilara Mangan - Prof. Dr. Gül Koçlar Oral İTÜ Mimarlık Fakültesi

1. GİRİŞ

Artan dünya nüfusunun enerji talebinin karşılanmasında öncelikli rol oynayan fosil yakıtların azalması, fosil yakıt tüketimine bağlı çevresel sorunların artış göstermesi ve yüksek enerji fiyatları, farklı yenilenebilir enerji kaynaklarının bulunması ve kullanılmasına yönelik küresel bir kabulün oluşmasına neden olmuştur. Yaşanılan bu enerji sorununun giderilmesi amacıyla ele alınan yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde güneş enerjisi, hem çevre açısından daha yararlı hem de sürdürülebilir kalkınma programlarının temel bir bileşeni olmasından ötürü diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına kıyasla daha önemli bir yer tutmaktadır [1]. Son yıllarda pek çok ülke, çevre korunumuna ilişkin düzenlenen yasalar ile küresel olarak zorunlu kılınan yükümlülükleri yerine getirebilmek ve Kyoto protokolünde belirtilen hedeflere ulaşabilmek amacıyla yenilebilir enerji teknolojilerinin kullanımını ve özellikle güneş enerjisini kullanarak elektrik enerjisi üreten fotovoltaik (PV) teknolojisini teşvik edecek politikalar geliştirmektedir [2]. 2003 yılından beri özellikle Avrupa’da PV teknolojisi kullanımına ilişkin yürütülen enerji politikaları ve tanımlanan teşvik programlarına bağlı olarak PV teknolojisinde hızlı bir gelişme yaşanmaktadır. 2012 yılı içerisinde 70 GW’tan fazla kurulumun gerçekleştiği ve dünyanın toplam PV kapasitesinin %70’ini temsil eden Avrupa, dünyada toplam kurulu PV kapasitesi açısından lider konumdadır [3].
PV teknolojisinin sürdürülebilir enerji sistemine büyük oranda katkı sağlayabilecek bir potansiyele sahip olmasına ve dolayısıyla olası CO2 salımlarını azaltabilmesine rağmen pek çok sistem bileşenlerinin üretimi evresinde çok fazla miktarda enerji harcanmaktadır. Harcanan bu enerji nedeniyle, PV teknolojisinin çevre üzerinde doğrudan (evre içerisinde salımlar) ya da dolaylı (üretim evresindeki fosil yakıt tüketimi) etkileri mevcuttur. Bu nedenle, PV sistemlerin çevresel sürdürülebilirliğinin doğru olarak değerlendirilebilmesi için tüm yaşam döngüsüne yönelik enerji analizlerinin gerçekleştirilmesi gerekmektedir. PV sistemlerin enerji performansının değerlendirilmesi amacıyla genellikle enerji geri ödeme süresi ve enerji getirisi faktörü gibi enerji göstergeleri ve CO2 salımı azaltım potansiyeli gibi çevresel göstergeler kullanılmaktadır.
Enerji geri ödeme süresi ve enerji getirisi faktörü, kurulan PV sistemden elde edilen yıllık enerjinin PV sistemlerin üretim evresinde tüketilen enerjiye oranıdır. PV sistemler için üretim evresinde harcanan enerji, coğrafik konuma göre büyük oranda değişmemesine rağmen PV sistemin kullanım evresinde üreteceği enerji miktarı, coğrafik konuma göre değişen iklimsel koşullara (örneğin güneş ışınımı ve yerel sıcaklık değerleri) bağlı olarak önemli farklılıklar göstermektedir. CO2  salımı azaltım potansiyelinin hesaplanmasında ise PV sistemlerden üretilen enerji değerine ek olarak enerji karşımı içerisindeki CO2 değeri de dikkate alınmaktadır. Bu nedenle, PV sistemlerin enerji performansları ülke bazında değerlendirilmeli, farklı iklimsel koşulların mevcut olduğu ülkeler için ise PV sistemlerin en yüksek enerji üretebilme potansiyeline sahip olduğu iller dikkate alınmalıdır [4].
Bu bağlamda, yapılan bu çalışma ile Türkiye’de kurulu PV sistemlerden elde edilebilecek elektrik enerjisi potansiyeli ve bu potansiyelin sağlayacağı çevresel sürdürülebilirliğin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, ele alınan konut binasının, Türkiye’nin farklı güneşlenme süresi ve güneş ışınım şiddetine sahip sıcak nemli, ılımlı nemli ve soğuk iklim bölgelerinin temsili illeri sırasıyla Antalya, İstanbul ve Erzurum’da yer aldığı kabul edilmiştir. Farklı iklim bölgelerine yönelik konut binasının mevcut çatı ve cephe alanlarında optimum verimde çalışabilecek PV sistemler tasarlanmıştır. Bu iki PV sistem için gerçekleştirilen yaşam döngüsü analizleri çerçevesinde PV sistemlerin üretim ve kullanım evrelerine ilişkin enerji analizleri yapılmıştır. Enerji analizleri sonucunda PV sistemlerin enerji performansları, enerji geri ödeme süresi, enerji getirisi faktörü ve CO2 salımı azaltım potansiyeli açısından değerlendirilmiştir.

Makalenin devamı için tıklayınız...

 

---

R E K L A M