Cephelerde Yenilikçi Yaklaşımlar ve Sürdürülebilir Çözümlere Örnekler: Fotovoltaik Sistemlerin Cephelere Entegrasyonu

Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler tarafından her yıl atmosfere bırakılan toplam karbon emisyonlarının (salımının) % 40’ından yapı sektörü tek başına sorumludur. Bu durumu değiştirmeye yapılabilecek en büyük katkı da doğal olarak yapı sektöründen beklenmelidir. Artık yapımı sırasında sadece karbon emisyonlarını artıran yapılar değil, döngüsel malzemeler sayesinde mümkün olan en düşük karbon salımı ile inşa edilen ve kullanım süresinde de enerji üretimine katkıda bulunan yapıları tercih etmek zorunluluğu doğmuştur. 

DÜNYADA VE TÜRKİYE'DE MEVCUT DURUM 

Son yüzyılda hızını ve şiddetini artıran karbon salımı sonucunda etkileri gittikçe açık şekilde gözlenen küresel ısınma ve beraberindeki iklim değişikliği, dünyamızı tehdit eden en büyük ve güncel tehlikeyi oluşturmaktadır. Her yıl Birleşmiş Milletler tarafından düzenlenen İklim Değişikliği Konferansı’nda (bu yıl Kasım ayında COP29 adıyla düzenlenecek) küresel ısınmayı önümüzdeki 30 yılda 1,2 derecede tutabilmek, 2053 yılına kadar küresel karbon salımını sıfıra indirmek için alınacak önlemler ve bunların ülke ekonomilerine etkileri hakkında şiddetli tartışmalar yaşanmaktadır. Tutturulması oldukça zor görünen bu hedef yakalansa dahi dünyanın büyük bölümünün kuraklık ve olağanüstü doğa afetleri ile karşı karşıya kalacağı bir kehanet olmaktan çıkmış, neredeyse her yıl kırılan sıcaklık rekorları le bilimsel olarak genel kabul gören bir gerçek halini almıştır. Betonarme yapıların, asfalt ve beton katkılı yolların ve ısı deposu haline gelen doğal veya yapma taş esaslı yaya alanlarının, meydan zeminlerinin çoğunluğu oluşturduğu şehir merkezlerinde yaz aylarında oluşan ısı adaları hayatı zorlaştırmakta ve insanların bu merkezlerden kaçmasına sebep olmaktadır. 

Türkiye 2021 Paris Anlaşması’nı imzalamasına rağmen bu anlaşmanın gereklerinin hayata geçirileceği kanun halen taslak aşamasındadır ve aradan 3 yıl geçmesine rağmen TBMM tarafından görüşülüp kanun olarak karara bağlanmamıştır. Bunun yanında toplam rezerv olarak kısıtlı olduğu anlaşılan fosil temelli yakıtların giderek artan enerji ihtiyacını karşılayamayacağı ve bunlardan enerji elde etmenin sürdürülebilir olamayacağı anlaşılmıştır. Ayrıca dünyanın birçok bölgesinde politik güç mücadelesi veya dini politikaya alet etme sonucu çıkan savaşlar özellikle fosil temelli yakıtlardan elde edilen enerji maliyetlerini hızla artırmakta ve ülke ekonomilerini daha da zorlamaktadır. 

YAPILARDA İDEAL KONUMDA ÇATILARA UYGULANAN TEKNOLOJİNİN, SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK İLKESİNİN GEREĞİ OLARAK TOPLAM ENERJİ ÜRETİMİ İÇERİSİNDEKİ PAYININ HIZLA ARTIRILMASI İHTİYACI VE ZORUNLULUĞU ANLAŞILDIKÇA CEPHE ALANLARINA DA UYGULANMASI YÖNÜNDEKİ ÇABALAR VE AR-GE FAALİYETLERİ SON 20 YILDA ÖZELLİKLE AVRUPA BİRLİĞİ, KUZEY AMERİKA VE ÇİN ÖNDERLİĞİNDE CİDDİ İVME KAZANMIŞTIR. 

Bu olumsuz gelişmeler karşısında görünen tek ve kalıcı çare, sürdürülebilir bir yaşam tarzı ile birlikte sürdürülebilir enerji elde yöntemlerini ve yapı pratiklerini bir daha geri dönülmemek üzere uygulamaya koymaktır. Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler tarafından her yıl atmosfere bırakılan toplam karbon emisyonlarının (salımının) % 40’ından yapı sektörü tek başına sorumludur. Bu durumu değiştirmeye yapılabilecek en büyük katkı da doğal olarak yapı sektöründen beklenmelidir. Artık yapımı sırasında sadece karbon emisyonlarını artıran yapılar değil, döngüsel malzemeler sayesinde mümkün olan en düşük karbon salımı ile inşa edilen ve kullanım süresinde de enerji üretimine katkıda bulunan yapıları tercih etmek zorunluluğu doğmuştur. Bu tip yapıların maliyet ve malzeme olarak yaklaşım olarak % 15 ila % 20 sini cephe sistemlerinin oluşturduğu göz önüne alınırsa cephe sektörüne çok önemli görevler düşmektedir. Gelişmiş ülkelerde bu konuda katkı sağlayan ve sık görülen uygulamalardan birisi cephe sistemine entegre edilen güneş enerjisinden elektrik elde etme (BIPV) yöntemidir.

50 yılı aşkın bir süredir güneş enerjisinden elektrik üretme yöntemi maliyetindeki olumlu gelişim sürecine bağlı olarak 30 yıldan beri yapı sektöründe kullanılabilir olmuştur. Yapılarda ideal konumda çatılara uygulanan teknolojinin, sürdürülebilirlik ilkesinin gereği olarak toplam enerji üretimi içerisindeki payının hızla artırılması ihtiyacı ve zorunluluğu anlaşıldıkça cephe alanlarına da uygulanması yönündeki çabalar ve Ar-Ge faaliyetleri son 20 yılda özellikle Avrupa Birliği, Kuzey Amerika ve Çin önderliğinde ciddi ivme kazanmıştır. 2024 yılında Avrupa Birliği ülkelerinde yaklaşık 40 GW sadece Almanya’da yaklaşık 13 GW kapasitesinde güneşe enerjisine dayalı kurulu güç artışı gerçekleşecektir. Bu yıl Türkiye’de kurulu güce eklenecek kapasite ise 4 GW civarındadır.

YAPIYA ENTEGRE FOTOVOLTAİK PANELLERDE TEKNOLOJİ SEVİYESİ

Fotovoltaik uygulamanın uygulandığı konumun yönlerine göre verimi değişmektedir. Kuzey Yarımküredeki uygulamalarda kuzey yön dışındaki neredeyse her konumdan % 50 - % 100 arasında verim elde etmek mümkündür. Türkiye bulunduğu iklim kuşağı açısından oldukça avantajlı durumdadır. Türkiye’de yıllık ortalama güneş ışınım enerjisi potansiyeli 1.350 kwH/m2 iken örneğin Kuzey Avrupa ülkelerinden Almanya’da yaklaşık 1.050 kwH/m2 dir. Fotovoltaik panellerde kullanılan teknoloji de hızla gelişmekte ve çeşitlenmektedir. Günümüzdeki teknolojjileri ve verim % lerini sıralayacak olursak, 

1.Klasik uygulanan silisyum bazlı monoktristal hücreler, % 16- 22 verimle çalışmaktadır. 

2.İnce tabaka teknolojisi: Bakır, indium, gallium ve selen madenlerinden oluşan sadece 2 μm kalınlığındaki (binde 2 mm) ‘ince tabaka teknolojisi,’ yarı iletken bir tabak oluşturur. % 10 – 14 verimle çalışabilmektedir. 

3. Organik güneş hücreleri: Güneş panellerinin de sonuçta bir ömrü olduğu ve sürdürülebilirlik gereklilikleri dikkate alınırsa panellerin ömürleri sonunda tekrar yapı malzeme döngüsüne dahil edilmesi gerekliliğinden doğmuştur. Henüz yaklaşık % 4 -8 verimle çalışmaktadır, hızla bu verimin artması beklenmektedir. 

3a. Organik hücrelere ilave olarak ‘çift yüzlü’ güneş hücreleri yukarıda verilen toplam verimi % 8’ e kadar artırabilmektedir.

ORGANİK GÜNEŞ HÜCRELİ PANELLER 

Kullanılan teknolojinin yanında günümüzdeki paneller, renk olarak da klasik monmokristailin hücrelerin rengi olan lacivert görünümden çok farklı renk ve dokularda cephelere uygulanabilmekte, çeşitli mimari isteklere cevap verebilmektedir. Cephelerde özellikle güneş koruyucu, balkon korkulukları, mimari dekoratif ögeler olarak uygulanan entegre fotovoltaik panellerin kullanım alanı gün geçtikçe artmakta ve cepheye entegrasyonu gelişmektedir. 

FOTOVOLTAİK (PV) PANELLER, MODERN CEPHE TASARIMINDA ENERJİ VERİMLİLİĞİNİ ARTIRMAK VE ÇEVRESEL SÜRDÜRÜLEBİLİRĞİ DESTEKLEMEK İÇİN YAYGIN OLARAK KULLANILMAKTADIR. BU PANELLER, GÜNEŞ IŞIĞINI DOĞRUDAN ELEKTRİK ENERJİSİNE DÖNÜŞTÜREREK, BİNALARIN ENERJI İHTİYACINI KARŞILAMADA ÖNEMLİ BİR ROL OYNAR.  

Entegre fotovoltaik kaplamalar ve hücreler, cam içi uygulanabildiği gibi, profillerin ve opak malzemelerin de üzerine uygulanabilmekte, gölgeleme elemanı veya havalandırma elemenaı olarak kullanılan lamellere entegre edilebilmektedir. Ayrıca teknoloji geliştirme aşaması sona gelmiş olan ve önümüzdeki yıllarda maliyet olarak da pazara sunulma olgunuluğuna ulaşması beklenen ‚şeffaf‘ kaplamalar çığır açacak bir gelişmedir. Zira bu durumda Fotovoltaik panellerin en büyük dezavantajı olarak algılanan, ‚görüntüyü kapama veya engelleme‘ konusu tamamen aşılmış olmakta ve cepheyi oluşturan tüm camlara uygulama imkanı kazanılmaktadır. California merkezli Next Technologies firması bu konudaki öncü uygulamalara imza atmıştır.

UYGULAMANIN TÜRKİYE'DE GELİŞME POTANSİYELİ 

Türkiye’nin bu enerji türündeki potansiyeli çok avantajlı bir konumdadır. En önemlisi ‘güneş’, neredeyse sonsuz bir kaynak olarak kabul edilen, savaş sebebi oluşturmayan ve en uygun maliyetli enerji kaynağıdır. Dünyada hızla gelişen, maalesef Türkiye’de kısa vadeli ‘ilk maliyet’ hesaplarına takılan, fotovoltaik hücrelerin cephelere entegrasyonu uygulamasının geliştirilmesi ülke, dünya ve ekolojik çevre yararına yapılacak en önemli katkılar arasındadır. 

Özellikle kamu kurum ve kuruluşlarının, ayrıca ulaştıkları büyüklükleri ve başarı sayesinde ‘milli’ konuma gelen gurur kaynağımız cam, profil ve sistem üreticilerinin, bu konuya destek vermeleri, ilgi göstermeleri ve gönül vermeleri sağlanmalıdır. Belki bu sayede Fotovoltaik Güneş Paneli üretimi açısından Avrupa’da 1. sırada, dünyada 6. sırada bulunan Türkiye’nin, ‘güneş enerjisine dayalı kurulu güç’ açısından da Avrupa 16. lığı konumunu geliştirebilmesi ve sürdürülebilir yapı ilkelerini yaygın bir şekilde gerçekten hayata geçirebilmesi sağlanabilir.