Tesisat Dergisi 327. Sayı (Mart 2023)

58 TESİSAT • Mart / 2023 yıllarda üzerinde pek çok çalışma yapılmaktadır. Bina meka- nik sistemleri açısından TED, YEK kaynakları mevcutken termal enerjiyi depolamak ve bina enerji ihtiyacının bir kısmını buradan sağlamak olarak tanımlanabildiği gibi; yazın ısısını depolayıp kışın (ya da gündüz ısısını depolayıp gece), kışın soğuğunu depolayıp yazın kullanarak enerji tasarrufu sağlama olarak da tarif edilebilir. Elektrik şebekesi açısından, TED elektrik enerjisine duyulan gereksinimi azaltmakta ve elektriğe en çok ihtiyaç duyulan zamanlarda aşırı yüklenmeyi engelleyebilmektedir. Böylece akıllı şehirler ve şebekeler için gerekli olan enerji esnekliği ve altyapı yatırımı gibi önemli sorunların çözümüne katkı sağlamaktadır. TED süre açısın- dan kısa dönem ve uzun dönemli olabilir. Depolama yöntemi olarak üzerinde en çok çalışılan depolama tipleri “duyulur ısı”, “gizli ısı” ve “termokimyasal” depolama yöntemleridir. Ülkemizde de pek çok başarılı akademik çalışma yapılmış, laboratuvar ortamında sistem verimlilikleri gösterilebilmiştir. Fakat henüz ticari bir ürün ortaya çıkmamıştır. TED bina ölçeğinde uygulanabilir ama en verimli uygulama bölgesel ısıtma-soğutma sistemleri ile entegrasyonudur. BÖLGESEL ISITMA-SOĞUTMA SISTEMLERI Bölgesel ısıtma-soğutma sistemleri (BIS), birçok ülkede etkinliği kanıtlanmış bir çözümdür ve 2030 itibariyle bina- lardaki küresel ısı talebinin yaklaşık %20’sini karşılayacağı öngörülmektedir (kaynak iea.org ). Bazı ülkelerde, bölge- sel ısıtma en büyük ısı kaynağıdır. Örneğin Danimarka’da binalardaki ısı talebinin %65’i bölgesel ısıtma ile karşılan- maktadır. Bölgesel ısıtma-soğutma sistemlerinin en önemli özellik- leri, enerji verimliliği yanında yenilenebilir ve ikincil enerji kaynaklarının entegrasyonunu en üst düzeye çıkarmanın etkili bir yolu olmalarıdır. Uygun teknolojiler ve YEK enteg- rasyonu ile bu sistemleri neredeyse sıfır enerji bölgeler haline getirmek mümkündür. Hatta, AB ülkelerinde pozitif enerji bölgeleri için çalışmalar yapılmaktadır. Bu nedenle BIS, sürdürülebilir kentleşme stratejilerinin ayrılmaz bir parçası haline gelmiştir. Önceleri fosil yakıtlar ve buhar kullanılan bölgesel ısıtma sistemleri (1. Jenerasyon BIS) artık yenilenebilir enerji kaynakları ve ısı pompası gibi elektrikli cihazlarla donatılmaktadır (5. Jenerasyon BIS). Buradaki en önemli konu, sistem çalışma sıcaklıkları düştükçe verimin artma- sıdır. 1. ve 2. Jenerasyon sistemler 100-200 C sıcaklıkla çalışırken 1960’lardan sonra 3. Jenerasyon sistemler çalışma sıcaklığı 100 C altına inmiştir. Kombine enerji sistemleriyle beraber (kojenerasyon vb.) atık ısı kaynaklarının ve TED sistemlerinin kullanıldığı 4. Jenerasyon sistemlerde çalışma sıcaklıkları 50-60 C’ye kadar düşmüş, dolayısıyla verimleri çok daha artmıştır. 2015’den sonra uygulanmaya başlanan 5. Jenerasyon sistemler son derece düşük sıcaklık rejimiyle (15-20 C) en yüksek verimlilik seviyesine ulaşmış ve sistemin tamamen elektrifikasyonuna (dolayısıyla fosil yakıt kullanı- mının sonlandırılmasına ve akıllı şebeklerle entegrasyonuna) olanak sağlamıştır. Bu sistemlerde elektrik kaynağı olarak akıllı şebekeler ve YEK kullanılır. Isıtma için TED ve atık ısı kaynakları ile düşük sıcaklıklı altyapı beslenir. Bu altyapı binalardaki “su kaynaklı ısı pompalarına” bağlanır. Böylece binaların hem ısıtma-soğutma ihtiyacı karşılanır hem de ısı pompalarının atık ısısı altyapıya iletilerek, ısıtma sezonunda soğuk hat soğutma sezonunda da ılık hat şarj edilip sistem toplam verimi en üst seviyeye çıkartılır. Avrupa’da düşük sıcaklıklı bölgesel ısıtma sistemlerinin potansiyel olarak 2050’ye kadar geleneksel bölgesel ısıtma sistemlerine göre beş kat daha fazla ısı sağlayabileceği göste- rilmiştir. Bu şekilde, jeotermal, yüzey suyu ve kanalizasyon suyu gibi düşük sıcaklıktaki kaynaklar, Avrupa ısı talebinin yaklaşık üçte birini karşılayabilecektir. Geleneksel bölgesel ısıtma sistemleri doğrusal bir tasarıma sahiptir. Isı bir kay- nakta üretilir ve sıcak suyla tüketicilere taşınır. Geri dönüş suyunun enerji açısından hiçbir değeri olmayan bir akışı vardır. 5. Nesil sistemlerde ise doğrusal olmayan, çift yönlü ve merkezi olmayan bir yapı vardır. Prensipte her tüketici bir üretici olarak da faaliyet gösterebilir. Özellikle ısıtma ve soğutma talebinin birbirine yakın olduğu durumlarda sistem neredeyse dairesel “loop” özelliği gösterebilir Şekil -1 [16]. Bu konuda daha fazla bilgi için INTERAG D2Grids projesine bakılabilir [17]. Yukarıda belirtildiği gibi, bu sistemlerin önemli zor- lukları vardır. Her şeyden önce, enerji verimli binalar için uygundurlar. Ayrıca her binanın düşük sıcaklık rejimlerine uygun bir altyapıya (yerden ısıtma, duvardan serinletme vb.) ve pahalı su kaynaklı ısı pompalarına sahip olması gerekmektedir. Bu nedenle, 4. ve 5. Nesil sistemler sermaye yoğundur ve maliyetler yüksektir. Ayrıca, düşük/sıfır karbon teknolojilerini entegre eden BIS kurmak için gereken teknik ve pratik beceri eksikliği de önemli bir sorundur. Fakat AB ülkelerinde bu sorunların üstesinden gelmek için pek çok çalışma yapıldığını, bu sistemlerin yaygınlaşması için farklı Şekil 1. 5GDHC sisteminin dairesel bir temsili. MAKALE