Fotovoltaik sistemlerin mimaride kullanımı

Fosil yakıtlar medeniyetin ve insan yaşamındaki refah düzeyinin gelişmesinde büyük yararlar sağlamış ulaşılabilen ve bilinen en eski enerji kaynaklarıdır. Ancak yaygın ve tek enerji kaynağı olarak üretimde fosil yakıtların kullanımı, sanayinin gelişimine tüm olumlu katkılarının yanında çevre sorunlarını da beraberinde getirmiş, hava ve çevre kirliliğine yol açarak dünyamıza geri dönülemez zararlar vermeye neden olmuştur. Fosil yakıtların olumlu ve olumsuz katkıları dışında diğer bir önemli sorunu da tükenmekte oluşudur. Bu durum, dünya üzerinde farklı yöntemler ile enerji elde edilmesi konusunda çalışmalar yapılmasına neden olmuş, çevreyi gözetmesi nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı araştırmaların odak noktası haline gelmiştir. Bu bağlamda, sonsuz olarak güneş enerjisinin kullanımı öne çıkmakta, güneş enerjisini elektrik enerjine dönüştüren fotovoltaik panellerin kullanım alanları giderek artmaktadır. Bu çalışmada, enerji tüketiminin büyük ölçüde binalardan kaynaklandığı göz önünde tutularak, mimari eleman olarak da kullanılan fotovoltaik sistemlerin, binalarda çatı, cephe ve gölgelik olarak kullanımları incelenmiştir. Tez çalışması 5 bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde, konu ile ilgili yapılan çalışmalar araştırılmış ve değerlendirilmiş; tezin amacı anlatılmış, çalışmadan beklenenler ile çalışmanın hedefi kısaca özetlenmiştir. İkinci bölümde, enerji elde edilmesi, kullanımı ve verimliliği kavramları ele alınmıştır. Enerji verimliliği sağlamaktaki en etkin yolun tasarruf olduğuna değinilmiştir. Enerji tasarrufu uygulamaları maliyet odaklı somut önlemler ve doğrudan enerji tasarrufu olarak iki bölümde değerlendirilmiştir. İnsanlığın bilgi toplumunu yaratmasıyla başlayıp hala devam etmekte olan süreçte enerjiye olan ihtiyacın artmasıyla birlikte temiz ve düşük maliyetli olan Güneş Enerjisi konusu ele alınıp bu doğrultuda çalışılmıştır. Sürekli artan enerji ihtiyacımızın karşılanmasında bilinen kaynakların yetersiz kalması ile insanlık farklı arayışlara yönelmiştir. Fosil yakıtlar kullanılarak üretilen enerjinin doğada geri dönülemeyecek hasarlara neden olduğu anlatılarak, küresel çevre sorunlarıyla beraber iklim değişikliğini arttıran fosil yakıt odaklı enerji üretim teknolojileri yerine çevreye olumsuz etkisi en aza indirgenmiş, yenilenebilir, sürdürülebilir enerji kaynaklarını araştırmak ve kullanılır hale getirmek doğrultusundaki yöntemler incelenmiştir. Bu doğrultuda güneş enerjisi kullanımında günümüzde en yaygın uygulama olan güneş hücrelerinin (fotovaltaik) gelişimi ve tarihçesi araştırılmıştır. Çalışmanın üçüncü aşamasında Fotovoltaik Sistemlerin, fotoelektrik etkisiyle güneş ışığından elektrik üreten düzenekler olduğu açıklanmıştır. Fotovoltaik sistemler Fransız Bilim İnsanı Edmond Becquerel tarafından 1839'da araştırılmış "Güneş Pili" veya "Güneş Elektriği (solar electricity)" olarak tanımlanmıştır. 1954 senesinde geliştirilen fotovoltaik hücreler uzay teknolojisinde kullanılmıştır. Fotovoltaik hücreler güneşten gelen ışığı elektrik enerjisine dönüştürerek güneş enerjisi üretirler. Ancak, güneş ışığı kesildiği zaman elektrik enerjisi üretmeyi durdurdukları ve bu durumda enerjiyi depolamak veya aktarmak için akü gibi yedekleyici bir sisteme gereksinme duyulduğundan bu konuda uygulanan yöntemler ele alınıp açıklanmıştır. Dördüncü bölümde binalardaki enerji tüketiminin önemli boyutlarda olduğu vurgulanarak mimar ve tasarımcıların binalarda fosil yakıt tüketimini ve çevresel sorunları minimize etmeye yönelik sorumlulukları olduğundan söz edilerek, yenilebilir enerji kaynakları arasında olan ve temiz bir gelecek oluşturulmasında önemli bir fırsat olduğu saptanan fotovoltaik sistemlerin kullanımına yönelmelerinin önemine değinilmiştir. Bu nedenle araştırmada, yapılarda Fotovoltaik uygulamalarına odaklanarak, dünyanın çeşitli bölgelerindeki uygulamalar karşılaştırmalı olarak araştırılmıştır. Beşinci bölümde 1990'lı yılardan itibaren yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının yaygınlaştığına, aktif ve pasif yöntemlerin fiziksel çevre tasarımında önemli rol oynadığına değinilmiştir. Güneşe maruz kalan geleneksel yapı bileşenlerinin kendi işlevleriyle birlikte elektrik üreteci olarak da kullanılabilecekleri açıklanmış, fotovoltaik özellikte çatı kiremitleri, pencere camları, balkon korkulukları, cephe kaplamaları ve gölgeleme elemanları ile kullanımda olmayan çatı dışındaki bina yüzeylerindeki potansiyelden yararlanılarak binaların enerji tüketicisinden, enerji üreticisine dönüştürülebilecekleri vurgulanmıştır. Binalardaki kullanımı yaygın olan fotovoltaik modüllerin özellikleri karşılaştırılarak açıklamaları yapılmıştır. Altıncı bölümde, tez çalışması kapsamında elde edilen sonuçlar değerlendirilerek öneriler sunulmuştur. Anahtar Sözcükler; Yenilenebilir enerji, güneş enerjisi, fotovoltaik, mimari eleman, enerji etkin bina, ekolojik tasarım.