Content uploaded by Mustafa Yeğin
Author content
All content in this area was uploaded by Mustafa Yeğin on Feb 25, 2020
Content may be subject to copyright.
ENERJİ ETKİN YAPILARDA
GÜNEŞ PİLİ UYGULAMALARI
Öğr. Gör.Tolga UZUN *
Yard.Doç. Dr. Mustafa YEĞİN *
ÖZET:
Geçen yüzyılın en önemli problemleri arasında görülen insan eli ile doğal kaynakların
hızla tüketilmesi ve bunun paralelinde oluşan çevre sorunlarına çözüm arayışı bu
yüzyılda da öncelikli çözülmesi gereken sorunları arasında yer almaktadır.
Günümüzde planlamada “çevre”nin bir ana karar ölçütü olarak devreye girmesi belki
de sağlıklı fiziksel ve sosyal çevrelerin oluşmasında etken bir rol oynayacağının da
göstergesidir.
Planlama, tasarım, yapım ve kullanım süreçlerinde ‘enerji kullanımları’ ve ‘atık
üretimleri’ kapsamında ele alınabilecek tüm yapılar ekosistem içerisinde yaşayan
birer organizma gibi davranmaktadırlar. Günümüzde -sosyal sorumluluk kavramı
içerisinde- ‘Akıllı Yapılar’ genel başlığı altında incelenen ‘Enerji Etkin Yapı
Planlaması’ mühendis ve mimarlar tarafından benimsenmiş durumdadır.
Biyolojik konfor açısından yapı kullanım sürecinde ‘enerji’ tüketimi büyük boyutlara
ulaşmaktadır. Bu noktada çevresel sorunlarla baş etmede temiz enerji-teknoloji bir
çözüm yolu olarak karşımızda durmaktadır. Çevre üzerinde olumsuz etkiler yaratan
enerji kazanımı ve kullanımı sorununa, temiz enerji üretimi ve teknolojilerinin yapı
alanına entegrasyonu ile katkı sağlanabileceği unutulmamalıdır.
Özellikle disiplinler arası koordinasyonun sağlandığı yapı üretiminde ‘güneş enerjisi
kazanımlı’ teknolojilerin kullanılması artık alıştığımız bir kavram olarak tasarıma
yansımaktadır. Deneysel amaçlı tekil birimlerle başlayan bu uygulamalar bugün artık
konut, toplu konut, kamu binaları, ofis binaları, gökdelenler gibi değişik ölçeklerdeki
yapılarda karşımıza çıkmaktadır.
Günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına yönelik teknolojilerin yapıya
entegrasyonunun sağlanabileceği en önemli alanlarından biri “güneş pili”
uygulamalardır.
Bu bildiri, güneşten aktif yararlanmayı sağlayan “Güneş Pili Teknolojisi”nin değişik
ölçeklerdeki yapılarda uygulanma alanlarını saptayarak, kullanım sürecinde enerji
kazanımlarını inceleyerek bu konuya ilgi duyan mühendis ve mimarların konuya
bakış açılarını genişletmeyi amaçlamaktadır.
Anahtar Sözcükler: Enerji Etkin Tasarım, Sürdürülebilirlik, Fotovoltaik(Güneş Pili),
Güneş Enerjisi
GİRİŞ
Günümüzde sürekli artan tarımsal ve sanayi faaliyetleri ile kentli insanın konfor
ihtiyaçları paralelinde gereksinim duyulan 'enerji' ihtiyacı da artmaktadır. 1970’li
yıllarda yaşanan enerji krizinden sonra anlaşılan tüketim profillerinin yanlış seçim ve
yapılanması ile fosil tabanlı enerji kaynağı tercihlerinin ülke ekonomilerini olumsuz
yönde etkilemesi, toprak hava ve su kirliliğinin kendi kendini yenileyemez duruma
gelmesi ile başlayan ekolojik dengelerin bozulma süreci artık tüm dünya ülkelerinin
ortak problemidir. Özellikle 90'lı yıllardan itibaren endüstriyel, çevresel ve mimari
tasarımlarda ön plana çıkan ekoloji tabanlı düşünce sistematiği bu açıdan önemlidir.
Bu anlamda farklı disiplinlerdeki bilim dallarına düşen sorumluluk yeni yüzyılın
tasarımlarında 'doğal çevreye negatif etkinin en az olduğu tasarımlar'
gerçekleştirmektir.
Bu noktadan hareketle mimarlık disiplinin aldığı sorumluluk; kullanıcının yaşam
kalitesini yükseltirken kullanım, işletim, bakım ve yenilemeye ilişkin süreçlerde
yapının gereksinim duyduğu tüm kaynak ve enerjinin etken ve edilgen kullanımını
etkin biçimde sağlamaktır.
Bozulma sürecine giren ekosistemlerin kendini yenileme çabasına mimarlık
mesleğinin enerji etkin yaklaşımı; yapıyı oluşturan tüm malzeme, bileşen ve sistem
üretiminden; yapının Tasarım, Üretim ve Kullanım süreçlerini de içeren geniş bir
perspektifle ele alır.
MİMARİ ve ENERJİ ETKİN TASARIM
Brundtland Raporu’nun çevreyle uyumlu yeni bir “sürdürülebilir büyüme” modelini
önermesi bağlamında, doğal kaynakları tüketmeyen, ekonomi ve ekosistem
arasındaki dengeyi koruyan, ekolojik açıdan sürdürülebilir nitelikte olan ekonomik
kalkınma amaçlanmaktadır [1]. Sürdürülebilirlik açısından vazgeçilmez bir araç olan
enerji, gelişmişliğin de önemli ölçütlerindendir. Ancak çevre üzerinde olumsuz etkiler
yaratan enerji üretiminin, kalkınmada vazgeçilmez bir öğe olması, rasyonel
kullanımını ve temiz enerji üretimine yönelik gelişmiş teknolojiler kullanmanın önemini
giderek arttırmaktadır. Bu nedenle ‘enerji’nin yoğun olarak tüketildiği mimari
uygulamalar sorumluluk taşımaktadır.
Binaların enerji kullanımı yapım süreçleriyle başlar. Kullanım süreci ve yıkımı dahil
değişik dönemlerde enerji tüketirler. Yapımı için gereken her türlü malzeme, öge,
bileşen ve sistemin üretiminde kullanılan enerji, üretildiği yerden inşaa yerine
gelinceye kadar kullandığı enerji, inşası için gereken enerji, yapının kullanım
sürecinde ihtiyaç duyduğu enerjiler, kullanım süreçi bitiminde yıkımı için gereken
enerji ve kullanılan malzemelerin geri kazanımı için gereken enerji gibi pek çok
değişik aşamada değişik oranlarda ve değişik türde enerji kullanırlar.
En az 50 yıl yaşam süresine sahip bir binanın kullanım öncesi evresinde ,
malzemelerin üretimi, taşınması ve inşaatı için kullanılan enerjinin en az 5 katı kadar
bir enerji miktarı kullanım ve işletim evresinde gerekmektedir[2]. Binaların kullanım
süreçinin çoğu zaman 50 yılı aştığı göz önüne alınırsa kullanım ve işletim evresinde
enerji etkin tasarlanmış binaların önemli derecede enerji ekonomisi potansiyeli
taşıdığı söylenebillir.
Çevre sorunlarına neden olmaması, temiz ve güvenilir olması ve tükenme olasılığının
az olması gibi nedenlerle, güneş enerjisi, gittikçe daha çok önem kazanmaktadır.
Örneğin, rüzgar enerjisi kullanımı, son on yılda, yaklaşık %25 oranında artarken,
güneş pili kullanımı %300 den fazla artmıştır. Önümüzdeki on yıl için artış oranları,
rüzgar için %45, güneş için ise %800 olarak tahmin edilmektedir. ABD ve İsrail,
2000’li yıllarda, toplam enerji gereksinimlerinin % 20 kadarlık bir kısmını güneş
enerjisinden karşılamayı hedeflemektedirler[3].
Ülkemizde güneş enerjisinden ısıl kazanım teknolojileri daha yaygın biçimde
kullanılmaktadır. Günümüzde kurulu 3.000.000m2 kurulu kolektör alanı ile güneşli su
ısıtıcılarından 121 Btep enerji kazanılmaktadır. 2020 yılında bu oran 745 Btep olması
düşünülmektedir[4]. Ayrıca Bitkisel ürünlerin kurutulması, su distilasyonu, yapıların
aktif ve pasif yöntemlerle ısıtılması ve soğutulması, sanayi proses ısısı üretilmesi söz
konusudur.
Gelişen teknoloji ile mimari tasarımda yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına
yönelik teknolojilerin en önemlilerinden biri “Fotovoltaik”/ “Güneş Pili” uygulamasıdır.
Güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirmenin, basit, çevre dostu olan fotovoltaik
sistemlerin araştırılması ve geliştirilmesi, maliyetinin düşürülerek yaygınlaştırılması
misyonu uzun yıllar üniversitelerin yüklendiği ve yürüttüğü bir görev olmuştur. Ancak
son yirmi yılda dünya genelinde çevre konusunda duyarlılığın artmasına bağlı olarak
kamuoyundan gelen baskı, çok uluslu büyük şirketleri fosile dayalı olmayan yeni ve
yenilenebilir enerji kaynakları konusunda çalışmalar yapmaya zorlamışlardır. Büyük
şirketlerin devreye girmesiyle fotovoltaik piller konusundaki teknolojik gelişmeler ve
güç sistemlerine artan talep ve buna bağlı olarak büyüyen üretim kapasitesi,
maliyetlerin hızla düşmesini de beraberinde getirmiştir. Yakın geçmişe kadar alışıla
gelmiş elektrik enerjisi üretim yöntemleri ile karşılaşıldığında çok pahalı olarak
değerlendirilen fotovoltaik güç sistemleri, artık yakın gelecekte güç üretimine katkı
sağlayabilecek sistemler olarak değerlendirilmektedir. Özellikle elektrik enerjisi
üretiminde hesaba katılmayan ve görünmeyen maliyet olarak değerlendirilebilecek
“sosyal maliyet” göz önüne alındığında, fotovoltaik sistemler fosile dayalı sistemlerdin
daha ekonomik olarak değerlendirilebilir[5].
Mimari tasarımlarda uygulama alanı çeşitliliği ile güneşten etken olarak yararlanmayı
olanaklı kılan “Güneş Pili Teknolojisi” Japonya, Amerika ve Kuzey Avrupa ülkelerinde
geniş uygulama alanları bulmaktadır.
Ülkemizde ise güneş pilleri halen ancak elektrik şebekesinin olmadığı bölgelerde
lokal kullanımlar sergilemektedir. Gözlem istasyonları, deniz fenerleri, otoyol
aydınlatması, sinyalizasyon,telekominikasyon ve sulama suyu pompajı gibi kurulu
enerji hattı bulunmayan kırsal alanlarda kullanılmaktadır.
Son yıllardaki güneş pili üretim teknolojisindeki gelişmeler sayesinde üretim
maliyetinin düşürülmesi ve verim artışı sağlanarak güneş pillerinin mimari
tasarımlara entegasyonu çalışmaları hız kazanmıştır. Ülkemiz mühendis ve mimarları
tarafından daha henüz geniş uygulama alanı bulamaması teknolojinin dışa bağımlı
olması, ile bilgi ve alt yapı sistemlerinin yeterli düzeyde olmamasından
kaynaklanmaktadır. Bu amaçla bildiri yurtdışında yapılan örnekler üzerinde güneş
pillerinin mimari tasarıma entegre olma biçimlerini araştırarak bu konuya ilgili mimar
ve mühendislere tasarım sürecinde yol göstermeyi amaçlamaktadır.
MİMARİ TASARIMDA GÜNEŞ PİLLERİNİN OPTİMİZASYONU
Güneş enerjisinden ekonomik olarak yararlanabilmek için, “Güneş Kuşağı” denilen,
45o kuzey-güney enlemleri arasında yer almak gerekmektedir. Yapılan ölçümler,
güneşlenme zamanı ve ışınım şiddeti açısından, ülkemizin yüksek bir potansiyele
sahip olduğunu bilinmektedir.
Ülkemizde Güneş pillerinden aktif yararlanma için uygun yönler Doğu ve Batı ile 45o
açı yapan yönlerdir, güney batıdan batıya döndükçe ve ya güney doğudan doğuya
döndükçe verim azalacağından bu extrem noktalar dışında kalan alanda
yönlendirilmesi gerekmektedir.
Güneş pilleri (fotovoltaik modüller),
güneş enerjisini kullanarak, çevreye
zararlı atık vermeden, gürültü
olmaksızın, elektrik enerjisi üretebilen
elemanlardır[6]. Mimaride bina kabuğu,
enerji korunumu ve mimarinin
biçimlenişi açısından önemli bir rol
üstlenmekle birlikte, geleneksel
işlevlerinin yanı sıra, cephe ve çatı
elemanları yapıların enerji
gereksiniminin karşılanmasına katkıda
bulunan birimler halinde
tasarlanabilmektedir. Ancak bu
noktada uygun panel veya modül
açısının tespiti önemlidir. Bu anlamda
nitelikli bilgisayar programları ve PV
firmalarının internet siteleri ciddi
hizmetler vermektedir.
Şekil1. Güneş Pillerinin Bakması Gereken Yönler
Ticari veye konut kullanımına yönelik tasarlanan mimari kütlenin uygun yüzeylerinin
çevre engelleri kapsamında değerlendirilerek Kuzey yarımküre için panel eğimi
alanın bulunduğu paralele göre değişiklik gösterecektir. Bulunduğumuz yarımküre
için 15 o ile 55o arasında maksimum verim sağlanabilmektedir. Panel açılarının sözü
edilen eğim açılarından düşük veya yüksek olması durumunda ciddi verim kaybı söz
konusu olacaktır. Ayrıca enerji kazanım ihtiyacı yaz ve kış aylarında değişiklik
gösteren bina tiplerinde kazanım istenen mevsimlere göre panel eğim açılarının
mevsimsel güneş geliş açılarına göre düzenlenmelidir.
Şekil 2. Panel Eğimi ve Yönlenme Şekil 3. Yaz ve kış Kullanımı İçin uygun Eğim Tespiti
GÜNEŞ PİLLERİNİN YAPILARDA KULLANIM ALANLARI
Özellikle yurtdışında özgün örneklerini görebildigimiz güneş pili entegre edilmiş
yapların mimari tasarım planlama sürecine baktığımızda, bu yapıların enerji etkin
tasarım bilincine sahip, yasa ve yönetmeliklerle korunan ve ödüllendirme sistemiyle
teşvik edilen bir yapıya sahip olduğunu görmekteyiz. Genel anlamda yüksek
performanslı bina, yeşil-ekolojik yapı olarak adlandırılan sürdürülebilir mimari
tasarımların özünde; yapay çevrenin negatif etkisini azaltan ve yok eden
konstrüksiyon ve entegre edilmiş sistem tasarımları ile inşa edildiğini görmekteyiz[7].
Bu tasarımlarda; Alan Koruması Ve Sürdürülebilir Planlama, Su Verimini ve
Korunumunu Arttırma, Enerji Etkinliği ve Yenilenebilir Enerjilerin Kullanımı, Doğal
Kaynak ve Malzemenin Korunumu, İnsan Sağlığı ve İç Hava Kalitesi konularında
uzman ekiplerin disiplinler arası çalışması ile mimari tasarım süreci, uygulama ve
kullanım süreçlerine yansıtılmaktadır.
Bu açıdan, çevre bilincine sahip tasarımcılar olarak her ne ölçekte olursa olsun güneş
pili kullanımının projemize ve çevre kalitemize katkısını değerlendirmemiz gerekliliği
sebebiyle yapılarda kullanım alanları belirlenmeye çalışılmıştır.
Uygulama ve kullanım süreçlerindeki nitelikli örnekleri incelediğimizde PV modül,
panel, plaka, film, tablet vb tüm öğelerinin yapılarda Çatılarda, Saçaklarda,
Parapetlerde, Cephelerde, ve Güneş Kırıcılarda kulanılanım alanı bulduğu tespit
edilmiştir.
Güneş Pillerinin Çatıda Kullanımı
Teras Çatılarda Yatay Uygulamalar
Özellikle ticari, kültürel ve sanayi amaçlı yapılmış büyük çatı yüzeyine sahip
yapılarda herhangi bir konstriktif uygulamaya gerek kalmaksızın mevcut çatı
kaplaması üzerine yapılan uygulamalardır.
Çevre kirliliğine ve ekolojik dengenin bozulmasına neden olan fosil tabanlı elektrik
üretiminden kaynaklanan kirlenmeye göz ardı edilemeyecek derecede faydaları olan
PV uygulamaları, fosil tabanlı enerji üretiine göre; nitrojen oksit, sülfür oksit ve karbon
dioksit türevleri kirlilik üreten emisyon üretmezler. Ayrıca is, duman, asit yağmuru ve
global ısınmayla ilgili risk taşımazlar.
Teras çatı üstü uygulamaları; temiz ve yenilenebilir enerji üretiminin yanı sıra bina
kabuğu için termal yalıtım sağlamaktadır. Çatı yüzeyini iklim koşullarından ve UV
ışınlarından korur. Bu sebeple ısıtma ve soğutma giderlerini azaltmakta ve çatı
ömrünü uzatmaktadır.
Örnekler:
Cal State Hayward University Physical Education Building, Meiklejohn
Hall, Music & Business Building, Art &
Education Building
Yer: 25800 Carlos Bee Blvd.,
Hayward, California 94542
Yapım Tarihi: Mart 2004
Sistem Kapasitesi: 1.01MW
PV Yüzey Alanı: 75,000 sq. ft.
Solar Elektrik Modülü: 5264
1957 yılında kurulan üniversite yükselen sabit giderlerin artması üzerine karar verdiği
güneş pili uygulaması çalışmalarını Mart 2004 te tamamlamıştır. Toplam 1,01 MW lık
güç kapasitesine sahip olan sistem 1000 evin elektrik kapasitesini karşılama
gücündedir. Ancak sistem mevcut hali ile Kampus ihtiyacının %30’unu
karşılamaktadır. Bu kazanım çevresel kazanımın yanında yılda elektrik
harcamasında 200,000$ tasarruf sağlar. Fosil tabanlı yakıtın kullanılmaması
nedeniyle kurulan sistemin 30 yıllık ömrü boyunca yaklaşık 8,900 ton karbondioksit
emisyonunun oluşmamasını sağlanacaktır.
Inderkum High School
Yer: 2500 New Market Drive, Sacramento, CA 95835
Yapım Tarihi: June 2004
Sistem Kapasitesi: 467 kW
PV Yüzey Alanı: 33,524 sq. ft.
Solar Elektrik Modülü: 2,456
Halk eğitiminde, üretken toplum yaratma modelin denenmesi bağlamında inşa edilen
lise binası 2004 yazında tamamlanmıştır. Operasyon maliyetlerinin azaltılması
amaçlanan bina da güneş pilleri, enerji etkin aydınlatma, jeotermal mühendislik
uygulamaları görülmektedir.
Kullanılayan alan olarak çatıları kullanan sistem elektrigin en fazla ihtiyaç duyulduğu
ve pahalı olduğu dönemlerde 450 evin ihtiyacını karşılayacak elektrik enerjisi
üretmektedir.
Janssen Pharmaceutica
Yer: 1125 Trenton-Harbourton Road,
Titusville, NJ 08560
Yapım Tarihi: February 2003
Sistem Kapasitesi: 500 kW
PV Yüzey Alanı: 40,000 square feet
Solar Elektrik Modülü: 2,850
Johnson & Johnson firmasının ürün geliştirme birimini oluşturan Janssen
Pharmaceutica, New Jersey temiz enerji programı desteği ile firmanın ihtiyaç
duyduğu elektrik enerjisini düşük maliyetle ve çevresel fayda açısından güneş
pillerinden elde etmek üzere 2003 yılında yapımını tamamlamıştır. PowerLight firması
tarafından yapımı gerçekleştirilen sistem 500 kWelektrik enerjisi üretmektedir. 25 yıl
garantili elektrik enerjisi üretecek olan sistem bu süre içerisinde günlük 600 evin
ihtiyacı olan enerjiyi üretebilecek kapasitededir.
City of Fresno Municipal Service Center
Yer: 2101 G Street, Fresno, CA 93706
Yapım Tarihi: Nisan 2004
Sistem Kapasitesi: 668 kW
PV Yüzey Alanı: 76,400 square feet
Solar Elektrik Modülü: 9,362
Kaliforniyanın tarım ve endüstri şehri olan Fresno’nun öncelikli problemleri arasında
hava kirliliği ile mücadele gelmektedir. Bu sebeple çesitli yaptırımların yanında Temiz
hava konseyi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını öncelikli strateji olarak
belirlemiştir. Alan üzerinde çeşitli yenilenebilir enerji kaynaklarını değerlenirilmesi
sonucu Fresko belediyesi soler elektrik enerjisi üretimi için otobüs duraklarını seçmiş
ve yaklşık 62.500 f2 alan üzerinde 668 kW elektrik enerjisi üretmektedir. Bu günlük
670 evin elektrik ihtiyacını karşılamakla birlikte 25 yıllık ömrü boyunca 3.935.000$’lık
tasarruf sağlayacaktır.
FedEx
Yer: 1 Sally Ride Way, Oakland, CA 94621
Yapım Tarihi: August 2005
Sistem Kapasitesi: 904 kW
PV Yüzey Alanı: 81,000 square feet
Solar Elektrik Modülü: 5,769
Ulusal ve uluslararası taşımacılık firması olan FedEx, Oakland uluslar arası
havaalanında teras çatı üzeri düz panel uygulaması ile enerji ihtiyacının en yüksek
olduğu dönemde ihtiyacının %80’ini karşılayabilmektedir. Ürettiği enerji günlük 900
evin ihtiyacına eşdeğerdedir. Temiz enerji üretimi için çatı üzerine yerleştirilmiş
panellerin çatı yüzeyini koruması ile ayrıca ısıtma ve soğutma giderlerinde azalma
meydana gelmektedir.
Teras Çatılarda Eğimli Uygulamalar
Büyük çatı yüzeyine sahip ticari, kültürel ve sanayi amaçlı inşa edilmiş binaların
teras çatılarında asit konstriktif karkas üzerine monte edilerek uygulama alanı bulan
sistemlerdir.
Bu tür sistemler düz panel ve şitle uygulamalarına oranla ilk yatırım maliyeti olarak
daha yüksektir. Eğimden dolayı daha az panel kullanılmakta ancak panel verimliliği
güneş ışınımlarını daha dik aldığı için verim artmaktadır.
Diğer bir değiş ile daha dar alanlarda daha etkin kullanım alanı bulmaktadır. Ancak
panelin tasarım süreci içerisinde değerlendirilmesi durumunda görsel açıdan göz hoş
gelmeyecek panel görüntüleri oluşabilir. Bu nedenle bina planlama süreci itibariyle
düşünülmesi gereklililiği estetik açıdan gereklidir. Bu tür sistemlerin kuvvetli rüzgar
alan bölgelerde uygulanması durumunda problemler doğurabilmektedir.
Temiz elektrik enerjisi kazanmak üzere kurulmuş olan PV sistemler, Fosil tabanlı
enerji üretimine göre çevresel kirlilik yaratan emisyonlar üretmezler. Teras çatı üstü
uygulamaları; temiz ve yenilenebilir enerji üretiminin yanı sıra çatı yüzeyini UV
ışınlarından koruması nedeniyle soğutma giderlerini azaltmaya yardımcı olmaktadır.
German School San Salvador
Yer: El Salvador
Konfigürasyon: 20 kWp
Yapım Yılı : 2005
Sistem Uygulama:Phönix SonnenStrom AG
Deutsche Energie Agentur GmbH (dena)
tarafından Güneş çatıları programı
kapsamında desteklenen sistem, bağlı
olduğu üretim sistemi ile birlikte Merkez
Amerikanın en büyük PV projesidir. Bağlı
olduğu sisteme yılda yaklaşık 30 MWh
elektrik enerjisi satması planlanmaktadır.
Geneva,Switz Wiesbaden,Germany
Park Garden Apartments
Yer: Rohnert Park, Calif
Yapım Tarihi: March 5, 2004
Sistem Kapasitesi: 71.7 kW
PV Yüzey Alanı: 6,962 square feet
Kaliforniya ,Rohnert Park’ta yer alan 28
brimlik Park Garden Apartman kompleksi
günlük güneşlenme süresi içerisinde 30 evin
ihtiyacı olan yaklaşık 71.7 kW fotovoltaik
elektrik enerjisi üretmektedir. Çatı
konstrüksyon ve alanının uygun olması
sebebiyle, artan elektrik ihtiyacını karşısında
eklenebilir panellerle karşılayabilecektir.
Sistem yılda yaklaşık 20.000$‘lık elektrik
enerjisi tasarrufu sağlamaktadır.
Eğimli Catı Uygulamaları
Güneş Pillerinin mimari tasarımlarda en fazla uygulama alanı bulmuş tipidir. Bu tip
uygulamaları Panel ve Parça uygulamalar olarak iki bölümde ele almak mümkündür.
Çatı Paneli
Panel Güneş Pili uygulaması en yaygın kulanılan türdür. Bu uygulamanın geniş
kullanım alanı bulmasının sebebi panelerin mimari tasarım süreci tamamlanmış veya
kullanım sürecinde olan yapılarda herhangi konstrüktif bir detay gerek duymaksızın
uygulama alan bulmasından kaynaklanmaktadır. Uygun yönlerde ve uygun eğimlerde
bulunan çatı yüzeylerine monte edilerek, sistemin elektrik enerjisi üretmesi ve ürettiği
fazla enerjiyi mevcut enerji dağıtım hattıyla sisteme enteresi sağlanır.
Güneş pilleri; eğimli çatı yüzeylerinde, Solar Shingle, Güneş Tableti, güneş kiremiti
ve standing seams olarak kullanım imkânı bulmaktadır. Üretici firmaların çeşitli
ebalarda yapı elemanı veya öğesi olarak ürettiği güneş pillerinin uygulamasında, çatı
örtüsü üzeri panel, şilte, modül veya direk çatı kaplama malzemesi olarak kullanım
olanağı söz konusudur. Mimari tasarım aşamasında mimar ve mühendislerin ortak
çalışması sonucunda karar verilecek sistemler çevre kalitesi bağlamında
yadsınamayacak ölçüde önem kazanmış ve kullanım alanı artmıştır. Özellikle gelişen
silikon teknolosi ile verimin artması ile Amerika ve Avrupa’da hava kalitesinin artırımı
çalışmalarında sistem maliyetlerinin %50’sinin mahalli idareler tarafından sübvanse
edilmesi uygulama alanlarının tekil evsel uygulamalar kadar ticari alanlarda
kullanımını da arttırmıştır.
Çeşitli güneş kiremiti, solar shingle, güneş Tableti ve standing seams örnekleri
Cam Çatı Uygulamaları
Mimari tasarım sürecinde değerlendirilerek uygulamaya yansıtılması gereken bu
sistemler, güneş pilleri entegre edilmiş yapılarda en özgün örneklerini vermektedir.
Tepe ışılığı ve Atrium aydınlığı ve çatı yüzeyi oluşturmada kullanım alanı bulan güneş
pilleri gelişen lamine edilmiş PV camları ve İzoleli PV camları ile yapı fiziği açısından
sorunsuz çözüm ve detaylar sunabilmektedir.
Stillwell Terminal
Yer: New York
Yapım Tarihi: 2004
Sistem Kapasitesi: 210 kW
PV Yüzey Alanı: 60,000sqft
Houten Fire Station
Yer: Hollanda
Yapım Tarihi: Eylül 2000
Sistem Kapasitesi: 175 kWp
Münih Teknik Üniversitesi
Yer: Munich,
Almanya
Sistem Kapasitesi:
18.8kW
Yapım Tarihi: 1998
Mont-Cenis Academy Herne Sodingen
İngiltere Jubile Campus Nottingham University
.
Giriş Saçak, (Pergole, Kanopi) Kullanımı
Güneş pillerinin bina kütlesinden bağımsız veya entegre olarak düşünülmüş
uygulamalarını da görmek mümkündür. Bu uygulamalarda genellikle ince film
tabakası ihtiva eden lamine Pv camları kullanılmaktadır.
Teras saçağında 20.5 kW PV
uygulaması
Chateabrilland, İsviçre.
Shellharbour Workers Club,
Avusturalya
Mont-Cenis Academy
Herne Sodingen
10-kW PV system
Japonya.
Parapet kullanımı
Işık ihtiyacı ve pasif ısıl kazanımın yüksek oranda ihtiyaç duyulduğu bölgelerde
pencere altı parapet kısmında uygulama alanı bulan Pv panelleri bina izolasyonuna
da yardımcı olmaktadır.
Project name: Aerni Window Works
Application: Spandrel Glass
PV array: 25 kw Polycrystalline
Bina düşey yüzeyinde
parapet kısmında
panel kullanımı
Cephe Kullanımı
Her türlü bina grubunda uygulama alanı bulabilen cephe panel ve PV cam kullanım
olanağı yapıların enerji etkin tasarımlarına olumlu katkı sağlamaktadır. Çevresel
faydasının yanı sıra mimarların opsiyonel cephe tasarımları yaratmalarına da olanak
sağlar. Soğuk iklimlerde özellikle opak panellerin izoleli türleri kullanılır. Yarı
transparan paneller genellikle ışığın ve manzaranın olduğu yönlerde tercih
edilmelidir.
Sağır Cephelerde Kullanım
13 Kw Pv at vocational school in Tyrol, Avusturya
8,5 kW Perde Duvar Uygulaması, Japonya.
Opak ve Yarı Şeffaf Cephe uygulamaları
Cam takı cephe ve perde duvar uygulamalar ile entegre olabilen sistem Pv
uygulamaların en zengin örneklerini sergilemektedir. Gelişen teknoloji ile her türlü
iklim koşulunda verimliliği ve stabilitesini koruyan sistemler sayısız uygulama alanı
bulmuşur.
Solar Office Doxford International, İngiltere
Battery Park City--Solaire Binası , Manhattan, NY
ACADEMY MONT-CENIS HERNE
Güneş Kırıcılarda Kullanım
Kullanıldığı yöne göre uygun açının tespit edilerek bir yapı elemanı olarak hem bina
kabuğunu UV ışınlarının etkisinden hem fazla ısınmayı önlemesinden hemde ekolojik
yönü itibariyle yenilenebilir güneş kaynağından emisyon üretmeden elektrik enerjisi
üretmesiyle çevre kalitesinin artmasını sağlayan sistemler çok sayıda uygulama alanı
bulmuştur.
Research Centre for Molecular Biology, University of Erlangen, Almanya, 22 kW
Centre for Sustainable Living, Kanada Semi-transparent PV array SBIC
Binası, Japonya
ECN Binası, Holanda
S.U.N.Y University New York, USA
Güneş Pili ile Yapıda Elektrik Enerjisi Üretmenin Yararları
Elektrik üretimi için pek çok yöntem olmasına karşılık, güneş pilleri ile elektrik
üretiminin diğer sistemlere göre avantajları vardır. Bunlar ;
• Herhangi başka bir araç veya yakıta gerek duyulmadan, bağımsız olarak
elektrik üretilebilmesidir.
• Kullanılan yakıtı, uygun alanlarda ve ücretsiz bulmak mümkündür.
Hammaddenin taşıma ve depolama gibi sorunları yoktur.
• Sistemde kullanılan hareketli parçalar çok az olduğundan çok az
bakım gerektirirler.
• Diğer elektrik üretim sistemleriyle karşılaştırıldıklarında, belki de en
büyük yararları güvenilir olmalarıdır. Hareketli parçaları ya çok azdır; ya
da yoktur. Şimşekler, güçlü rüzgarlar veya kum fırtınaları, nem ve ısı,
kar veya buz gibi doğa olaylarına dayanıklıdırlar.
• Enerjiyi kullanmak istendiği yerde üretmek olasıdır. Böylece enerjiyi
taşımak gerekmez, güç kaybından kaçınılmış olur.
• Modüler bir sistem olduğu için güç çıkışı kolaylıkla arttırılabilir. Mevcut
modüllere yenilerinin eklenmesi ile sistem, artan güç gereksinimini
karşılayabilecek duruma getirilebilir.
• Tasarım aşamasında düşünülmüş sistemler ek bir yere ihtiyaç
duymaksızın kurulabilir.
• Yapı elemanı ve ögesi olarak kullanımlarında yapıynın estetik değerini
arttırmaktadır.
SONUÇ
Günümüzde çağdaş yapı üretim tekniklerinin gelişimi güneş pili uygulama
konseplerini desteklemektedir. Bu anlamada mimari tasarımların enerji etkin
yapı planlamalarının temel ilkeleri bu bilgiler doğrultusunda yönlendirilmelidir.
Gelişen teknoloji ile dünya enerji piyasalarının güneş pili ile elektrik enerjisi
kazanımı eğilimlerinin artması sonucu son 10 yılda binaların yukarıda
bahsedilen kısımlarında şebekeye bağlı elektrik üreten kW ve MW gücünde
sistem sayısında hızlı bir artış görülmektedir. Mimari tasarıma sağladığı
olanakları ile mimaride yüzeyler PV kullanımı için önemli bir potansiyel
oluşturmaktadır.
Yüksek maliyet sorununun giderek minimize edilmesi, detay sorununun
çözülmesi, istenen oranlarda ışık geçirgenlik, kabukta su geçirimsizliğinin
sağlanması, çift cam ve lamine cam teknolojilerinin gelişimi ile sürdürülebilir
gelecek açısından uygulamaların yaygınlaşması sağlanmaktadır.
Dışa bağımlılık faktörünün ortadan kaldırılması için sanayi ve üniversitler
arası işbirliğinin arttırılması gerekliliği yanında, bu yeni teknolojilerin mimar ve
mühendisler tarafından benimsenmesi için meslek odaları ve yerel yönetimler
tarafından desleklenmesi görüşünü taşımaktayız.
Ülkemizde gerek kullanıcı, gerekse bilim ve sanayi çevrelerinde sürdürülebilir
çevre için güneş enerjisine yönelmenin kaçınılmaz bir gerçek olduğu
ortadadır.
Türkiye”nin güneş enerjisi potansiyeli göz önüne alındığında PV güç sistemleri
birçok farklı uygulamalarda çekici bir seçenek olma potansiyeline sahip
olmasına rağmen, bu sistemlerin devlet otoritelerine ve toplumumuza geniş
ölçüde sağlıklı verilerle tanıtılmamış olması nedeni ile ülkemizde yeterince
desteklenmemektedir. Yakın gelecekte yeni ve yenilenebilir enerji
kaynaklarının dünya enerji dengelerinde küçümsenmeyecek katkılarının
olacağı ve PV sistemlerinin bu katkıda önemli bir payı olacağı, genel kabul
halindedir. Bu gelişmelere ayak uydurmak amacı ile “güneş pili teknolojileri” ve
“PV sistemleri” ile ilgili bilgi-beceri birikiminin ülkemize taşınabilmesi için bu
konuda bilimsel ve teknolojik projelerin üretilmesi devlet ve özel girişimce
özendirilebilmelidir. Ayrıca, PV güç sistemlerinin mimari entegrasyonu ve çift
yönlü sayaç kullanımı konusunda yasal düzenlemelerin yapılarak öncelikle
kamu ya ait yeni projelerde, üniversite yerleşke planlamalarında, sanayi ve
ticari yapılarında kullanımı desteklendirilmelidir.
PV konusunda toplumsal eğitime önem verilerek öncelikle orta öğretim
kurumları ve üniversiteler hedef gurup olarak seçilip eko-tanıtım kampanyaları
ile “Güneş Pilleri” ve “PV Güç Sistemleri” tanıtılmalıdır.
KAYNAKLAR
[1]Atalık, G., Baycan, T., “Sürdürülebilir Kalkınma/Kentleşme İkilemlerine İlişkin
Görüşler”, KENT ve ÇEVRE: Planlamaya Ekolojik Yaklaşım, Türkiye’de 17. Dünya
Şehircilik Günü, 4-6 Kasım 1993
[2] JonesD.L. 1998 architectur and the environment ;bioclimatic building design
laurence king london u.k.
[3] www.mmo.org.tr/muhendismakina/ arsiv/2000/haziran/gunes.htm
[4] www.dtm.gov.tr/ead/ekonomi/sayi%2011/teut.htm
[5] www.youthforhab.org.tr/tr/ yayinlar/enerji/gunespilleri/giris.html
[6]Hullmann, H., Photovoltaik in Gebauden, Handbuch für Architekten und
Ingenieure, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2000.
[7] www.usgbc.org/LEED/
[8] Dijital görüntüler
http://www.kisscathcart.com/pv.html
http://www.bear.nl/content/bearpvtxt4.html
http://www.bear.nl/content/bearecn1.html
http://www.pvdatabase.com/search_form.cfm
http://www.oja-services.nl/iea-pvps/cases/index.htm
http://www.solarcentury.co.uk/content.jsp?sectno=1&subno=6&pageno=1
http://www.atlantisenergy.org/CustomPVGlazing.html
http://homepage.mac.com/jmorrissey2/BIPVGLAZING/PhotoAlbum32.html
http://www.solarcentury.co.uk/content.jsp?sectno=1&subno=6&pageno=6#metal
http://www.arch.hku.hk/research/index.htm
http://www.powerlight.com/
http://www.californiasolarcenter.org/pvgallery1.html
http://www.sunpowergeo.com/
http://www.cooperativecommunityenergy.com/gallery/member/index.html
http://www.co.marin.ca.us/depts/CD/main/comdev/advance/best/Solar/solar_msr_ind
ex.cfm
http://www.greenlightsolar.com/commercial/sloped.html