Yeşil Bina ile Mersin'nin Enerji İhtiyacının Karşılanması
Güneş enerjisi potansiyeli ve güneşlenme süresi oldukça yüksek olan ilimizin bitmeyen bir enerji kaynağı olan Güneş'ten sadece su ısıtmada değil elektrik üretiminde de yararlanması için somut adımlar atılması gerekmektedir. Bu projede, her konutun çatısına kurulan güneş enerjisi sistemi ile Mersin'in enerji ihtiyacının karşılanması ve ekonomiye katkısı incelenmektedir.
Şebeke dahili sistemlerinin fiyatları incelenmiş, her konutun çatısına yerleştirilen bu sistemler ile Mersin'in yıllık enerji ihtiyacının ne kadarının karşılanabileceği, sistemin kendini ne kadar sürede amorti edebildiği incelenmiştir.
Sistemin kendini yaklaşık olarak 7 yılda amorti ettiği, Mersin'in yıllık enerji tüketiminin 9,5 katını karşıladığı hesaplandı. Bu sistem ülke genelinde pek çok ilde uygulanarak ekonomiye büyük oranda katkı sağlanabilir. Her mevsim başında panellerin eğim açısının ayarlanması ile verim artışı elde edilebilir.
Giriş
Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970'lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, güneş enerjisi çevresel olarak temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir (EİE Genel Müdürlüğü, 2014).
-Dünya genelinde kullanılan enerji, %80 oranında binalarca tüketilir.
-Yeşil bina; çevreye dost, ihtiyaçlarını doğal kaynaklardan karşılayan binalardır.
-Güneş, rüzgar ve jeotermal gibi temiz enerji kaynakları kullanımı, yeşil binaların en
önemli özelliğidir.
-Elektrik enerjisi üretiminde güneş enerjisi kullanımı çevreci bir çözümdür.
500 kW gücünde bir güneş tarlasıyla engellenen yıllık sera gazı salımı miktarları şöyledir:
-3,75 ton Karbon monoksit
-225 ton Kükürt dioksit
-2,5 ton katı parçacıklar
-130 ton Azot oksit
-1,25 ton hidrokarbon
-27,8 m3 kül
Bu maddelerin doğada yok olması için dikilmesi gereken ağaç sayısı yılda yaklaşık 230'dur.
-Fazla enerjiyi sisteme satma avantajı vardır.
-Sistemde akü gibi depolama birimleri kullanılmayacağı için depolama için ayrıca ek bir maliyet olmaz.
-Sisteme yakın yerlerde olacağı ve depolama olmadığı için enerji çevriminin daha az olmasından dolayı kayıp minimum miktarda olacaktır.
-Üretilen enerji şebekeye bağlı olduğu için aynı zamanda üretilen enerji yetmediğinde şebeke devreye girecektir.
-Şebeke bağlı sistem yapılacağı zaman, sistemin enerjinin tamamını karşılaması zorunlu olmadığı için istenilen miktarda tasarım yapılabilme esnekliğine sahiptir.
-Aynı zamanda istenildiğinde sistem kolayca büyütülebilmektedir. Üretim kapasitesini arttırma opsiyonu vardır.
Sistem konutların çatısına yerleştirilmektedir.
Şekil1'de belirtilen kısımlardan oluşmaktadır.
Şekil-1: on-Grid sistem
• A. Panel
• B. İnverter
• C. Şebekeye satış sayacı
• D. Ev Panosu
• E. Şebeke
• F. Şebekeden eve alınan elektrik sayacı
• G. Cihazlar
Güneş enerjisinden yararlanmada en önemli etmenler şöyledir:
1-Birim alana düşen güneş ışınımı,
2-Güneş panelinin verimliliği,
3-Güneşlenme süresi,
4-Panelin güneşe göre yönü ve konumu
|
Tablo-1. Türkiye'nin Yıllık Toplam Güneş Enerjisi Potansiyelinin Bölgelere Göre Dağılımı ( EİE Genel Müdürlüğü,2014) |
||
|
BÖLGE |
TOPLAM GÜNEŞ ENERJİSİ (kWh/m2-yıl) |
GÜNEŞLENME SÜRESİ (Saat/yıl) |
|
G.DOĞU ANADOLU |
1460 |
2993 |
|
AKDENİZ |
1390 |
2956 |
|
DOĞU ANADOLU |
1365 |
2664 |
|
İÇ ANADOLU |
1314 |
2628 |
|
EGE |
1304 |
2738 |
|
MARMARA |
1168 |
2409 |
|
KARADENİZ |
1120 |
1971 |
Tablo-1'de görüldüğü gibi ülkemiz güneş enerjisi potansiyeli ve güneşlenme süresi açısından Karadeniz Bölgesi hariç güneş enerjisinden enerji üretiminde yüksek verim alınabilecek potansiyele sahiptir. Türkiye, 110 gün gibi yüksek bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir ve gerekli yatırımların yapılması halinde Türkiye yılda birim metre karesinden ortalama olarak 1100 kWh’lik güneş enerjisi üretebilir (Şen, Z., 2004; Türkiye Çevre Vakfı, 2003).
Güneş panelleri yardımıyla elektrik enerjisi elde edilirken güneş ışığından yüksek oranda yararlanmak amacıyla sabit paneller, kullanıldığı bölgenin coğrafik konumuna göre değişen eğim açılarına sahip olacak şekilde yerleştirilir. Bu eğimin farklı iller için aylık, mevsimlik ve yıllık optimum değerleri hesaplanmıştır. Bu değerler incelendiğinde, kış ile yaz arasında büyük bir fark olduğundan yıllık ortalama değerler yerine mevsimlere göre değişen optimum değerlerin kullanılması avantajlı olur. Her bir mevsim sonunda bu eğimler manuel olarak ayarlanarak güneş paneli sisteminin verimli çalışması sağlanır (Şenpınar, A., 2006).
Tablo-2. Farklı Bölgedeki İllere Göre Optimum Eğim Açısının Mevsimlere Göre Değerleri, Şenpınar, A., (2006).
|
Sabit Güneş Paneli için Optimum Eğim Açısı (derece) |
|||||||
|
|
Mevsimlik Değerler |
|
|||||
|
İl |
Enlem (N) |
Boylam (E) |
İlkbahar |
Yaz |
Sonbahar |
Kış |
Yıllık değer |
|
Ankara |
39,56 |
32,52 |
30,92 |
20,40 |
48,52 |
58,64 |
35,60 |
|
Elazığ |
38,68 |
39,14 |
30,04 |
19,52 |
47,64 |
57,76 |
34,82 |
|
İstanbul |
41,01 |
28,58 |
32,37 |
21,85 |
49,97 |
60,09 |
36,91 |
|
İzmir |
38,25 |
27,09 |
29,61 |
19,09 |
47,21 |
57,33 |
34,43 |
|
Mersin |
36,48 |
34,38 |
27,84 |
17,32 |
45,44 |
55,56 |
32,83 |
|
Sinop |
42,01 |
35,09 |
33,37 |
22,85 |
50,97 |
61,09 |
37,81 |
|
Ş.Urfa |
37,08 |
38,46 |
28,44 |
17,92 |
46,04 |
56,16 |
33,37 |
“Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimine İlişkin Yönetmeliğin Uygulamasına Dair Tebliğ “ 2 Ekim 2013 tarihinde yayınlanmasıyla binalarda şebekeye bağlı olarak enerji üretimi rahatlıkla yapılabilir ( 28783 sayılı resmi gazete, 2013).
Amacı
Bu projede, her konutun çatısına kurulan güneş enerjisi sistemi ile Mersin'in enerji ihtiyacının karşılanması ve ekonomiye katkısı incelenmektedir.
Yöntem
-Tedaş'tan satın alınan elektriğin birim fiyatı: 0,2838~ /kWh (Tedaş tüketici tarifeleri, 2013).
-Tedaş,(2009) Mersin ilinde yıllık enerji tüketimi: 2798564 MWh
-Tedaş,(2009)Mersin ilinde binaların yıllık enerji tüketimi: 946333 MWh
-Tedaş,(2009) Mersin ilinde mesken abone sayısı: 600674 MWh
-1 mesken için yıllık ortalama elektrik tüketimi: 1,575MWh = 1575kWh
-1 mesken için yıllık elektrik faturası tutarı: 1575 x 0,2838 = 446,985
-Yıllık enerji üretimi: 2956h x 1,5kW = 4434kWh
-Yıllık artık enerji miktarı: 4434 -1575= 2859kwh
-Geri satılan elektrik tutarı: 13,3 ABD Doları cent/kWh = 0,298 (22 Ocak 2014 itibariyle dolar fiyatına göre hesaplanmıştır.)
Elektrik enerjisi üreten gerçek ve tüzel kişiler ihtiyaçlarının üzerinde ürettikleri elektrik enerjisini dağıtım sistemine vermeleri halinde, I sayılı cetveldeki fiyatlardan (Güneş enerjisine dayalı üretim tesisi için uygulanacak tutar = 13,3 ABD Doları cent/kWh) on yıl süre ile faydalanabilir. (Yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik enerjisi üretimi amaçlı kullanımına ilişkin kanun, 2005.)
-Yıllık geri satılan elektrik tutarı : 2859 x 0,298 = 851,75
-Yıllık Kar : 446,985 + 851,75 = 1298,73
-1,5kW gücünde bir on-grid sistemin ortalama kurulum maliyeti:9000
-Amorti Süresi: Kurulum maliyeti / yıllık kar = 9000 / 1298,73 = 6,929 yıl~7yıl
-Tüm meskenlerde yıllık enerji üretimi: 4434MW x 600674 = 26663388,5MW
Mersin'in yıllık enerji tüketiminin 26663388,5MW/2798564 = 9,52 katı bu sistemle karşılanabilir.
Sonuç ve Tartışma
Yaptığımız çalışmayla ilgili bulgular ve sonuçlar tabloda verilmiştir.
Tablo-3. Bulgular ve sonuçlar
|
Mersin ilinde yıllık enerji tüketimi |
2798564 MWh |
|
Mersin ilinde binaların yıllık enerji tüketimi |
946333 MWh |
|
Mersin ilinde mesken abone sayısı |
600674 |
|
1 mesken için yıllık ortalama elektrik tüketimi: |
1,575MWh = 1575kWh |
|
1 mesken için yıllık elektrik faturası tutarı |
446,985 |
|
1 mesken için yıllık enerji üretimi |
4434kWh |
|
1 mesken için yıllık artık enerji miktarı |
2859kwh |
|
1 mesken için geri satılan elektrik tutarı |
1429,5 |
|
1 mesken için yıllık kar |
1298,73 |
|
1 mesken için 1,5kW gücünde bir on-grid sistemin ortalama kurulum maliyeti: |
9000 |
|
Amorti süresi |
7 yıl |
|
Tüm meskenlerde yıllık enerji üretimi |
26663388,5MW |
|
Mersin'in yıllIk enerji tüketiminin kaç katı üretim yapılabileceği |
9,52 |
Yapılan bu çalışmada tüm binaların çatısına her mesken için 1,5 kWh'lik Güneş enerjisi sistemi kurulmasıyla Mersin'in enerji ihtiyacının yaklaşık olarak 9,5 katının karşılanabileceği bulundu..Sistem yaklaşık 7 yılda kendini amorti ettikten sonra güneş pillerinin ömrünün 20-30 yıl arasında olması ve veriminin giderek düşmesi hesaba katılsa bile kurulmasında yarar olduğu görülmektedir. Her bir mevsim sonunda panellerin eğimleri manuel olarak ayarlanarak güneş paneli sisteminin verimli çalışması sağlanır (Şenpınar, A., 2006). Sistem kendi maliyetini amorti ettikten sonra kullanıcıyı kara geçirir. Çevreci, yenilenebilir ve uzun vade sonunda kullanıcıyı kara geçireceği gözönünde bulundurulur ise sistemden verim alınabilmesi muhtemel tüm bölgelerimizde kurulmasında fayda vardır.
Güneş enerjisi ile elektrik üretimi en kolay kurulabilen enerji üretim aracı olduğu gibi, en uzun ömürlü, hemen hemen hiç işletme maliyeti olmayan, pratik ve seyyar olması sebebi ile kullanım kolaylığı sunan enerji üretim şeklidir (Adana Makina Mühendisleri Odası, 2013) .Güneş pillerinin ilerleyen yıllarda maliyetini düşmesi,daha verimli pillerin üretilmesi ve güneş pillerinin kolaylıkla sistemde yenilenebilmesi sistemi avantajlı hale getirmektedir. Yenilenebilir ve çevresel zararları en az olan ve ülke içinde bol olarak bulunan enerji kaynaklarına yönelmek, Türkiye 'yi hem enerji dar boğazından kurtaracak hem de dışa bağımlılığı azaltacaktır.
Türkiye’de güneş enerjisinin kullanımı (sıcak su elde edilmesi dışında) genelde bilinmemekte,tanıtımı yapılmamakta ve devletçe teşvik edilmemektedir. Dolayısıyla, bu konuda hizmet verecek mühendislik, müşavirlik ve müteahhitlik firmaları ve ilgili sanayi gelişememektedir.İlk yatırım giderleri yüksek olan, ancak yakıt masraflarının olmaması nedeniyle isletme masrafları bulunmayan çevre ile uyumlu, güneş kaynaklı enerji üretim sistemlerinin gerçekleştirilmesi için gerekli uzun vadeli finansman imkânı sağlandığında bu teknolojiler gelişecek ve enerji darboğazlarının konuşulduğu ülkemizde bu kaynaktan en üst seviyede faydalanmanın yolu açılmış olacaktır. Ayrıca Devletçe, sadece güneş pillerinin değil diğer güneş enerjisinden faydalanma yöntemlerinin de tanıtılması, teşvik edilmesi ve gerekli kanuni düzenlemelerin yapılması gereklidir (Varınca, K.B., Gönüllü, M.T, 2006). 2 Ekim 2013“Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimine İlişkin Yönetmeliğin Uygulamasına Dair Tebliğ “ bu konuda umut verici bir kanuni düzenlemedir (Resmi Gazete, 2013) .
Kaynaklar
Adana Makina Mühendisleri Odası, 2013, Fotovoltaik enerji santrali kurulumu projesi, www.mmo.org.tr/resimler/dosya_ekler/3c1551d6a35703c_ek.pdf?tipi=68,erişim:Ocak 2014.
EİE Genel Müdürlüğü, www.eie.gov.tr, erisim: Ocak 2014.
Mersin Valiliği, resmi internet sayfası,www.mersin.gov.tr/valilik/mersin-rehberi/ekonomi-ve-istihdam-durumu/enerji-tuketimi.aspx,erişim: Aralık 2014.
Resmi gazete, 2013, sayı :28783, www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2013/10/20131002-6.htm,erişim:Ocak 2014
Şen, Z., Türkiye’nin Temiz Enerji İmkanları, Mimar ve Mühendis Dergisi, Sayı: 33, Nisan-Mayıs-Haziran, 6-12, 2004.
Şenpınar, A., (2006) , Güneş açılarına bağlı olarak optimum sabit güneş paneli açısının hesaplanması , Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları, sayfa 36-41.
Tedaş tüketici tarifeleri, 2013, www.tedas.gov.tr/BilgiBankasi/Sayfalar/ElektrikTarifeleri.aspx, erişim:Ocak 2014.
Türkiye Çevre Vakfı, Türkiye’nin Çevre Sorunları 2003 , Ankara, 2003.
Varınca,K.B., Gönüllü, M. T., 2006,Türkiye’de Güneş Enerjisi Potansiyeli ve Bu Potansiyelin Kullanım Derecesi, Yöntemi ve Yaygınlığı Üzerine Bir Araştırma, Ughek’2006: 1. Ulusal güneş ve hidrojen enerjisi kongresi 21-23 Haziran 2006, esogü, Eskisehir,sayfa 270-275.
Yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik enerjisi üretimi amaçlı kullanımına ilişkin kanun, (2005), http://www.mevzuat.gov.tr/MevzuatMetin/1.5.5346.pdf, erişim: Ocak 2014.
Ekip Tanıtımı
Öğrenciler:
Ali Yaşar
Duygu Tayyar
Danışman Öğretmen:
Emel Yıldırım
Mersin Bozyazı Anadolu Lisesi
