Hayalperest bir mucidin hayalleri

Eğer bilinmeyen, o şekliyle var olmayan bir şeyi bulan, geliştiren ve bunu patent veya faydalı model belgesi alarak tescil ettiren kişiye mucit deniyorsa, ben bir mucidim. Zira, büyük çoğunluğu küresel ısınma ve özellikle de güneş enerjisi ile ilgili olan 19 faydalı model ve patentim var. Bugün ben sizlere bu patent ve faydalı modellerimi anlatmayacağım. Önce bir itirafta bulunacağım:

Ben bir hayalperestim ve bundan utanmıyorum da. Zira, bir insanın mucit olması için dahi olmasının şart olmadığını kendimden biliyorum. Şart olan, inatçı (yorulmayan, bıkmayan, usanmayan, yılmayan) bir araştırmacılık ruhu ve ondan da önemlisi güçlü bir hayal gücüdür. İcat edilecek şey bilinmemektedir, mevcut değildir. Onu önce kafanızda oluşturmanız, yani hayal etmeniz gerekir. Ondan sonra iş, inatçı araştırmacılık becerinizle bu hayali gerçekleştirmeye kalır. Araştırmacılık bilgi, yetenek ve becerileriniz yeterliyse ve biraz da şansınız varsa başarılı olursunuz, yeni bir buluş, icat ortaya çıkar.

Hayalgücü (vizyonu da diyebilir miyiz acaba) güçlü olan mucitlerin, akılları gözlerinde olan (yani gözüyle görüp, eliyle tutmadığı şeylere pek güvenmeyen)  insanların çok büyük çoğunlukta olduğu Türkiye’de hayatları zordur. Hayalperest ve biraz da üşütük olarak görüldüklerinden, fazla ciddiye de alınmazlar.

2000’li yılların başlarında, okuduklarımdan, öğrendiklerimden Küresel Isınmanın, insanlığı, daha doğrusu Gezegenimizi bekleyen en büyük tehlike olduğuna inandım. Yakın çevreme anlattım, ama inandıramadım. “Şimdiden önlem almaya başlamazsak 50-100 sene sonra felaket olacakmış! Doğru olsa bile, biz görmeyeceğimize göre, bırak onu da torunlarımız düşünsün. Bizim derdimiz bize yetiyor zaten” dediler. Tehlikenin büyüklüğünü hayal edebildiğim için, ben yılmadım, bir tekstil profesörü olarak ne yapabilirim arayışı içerisine girdim.

Atmosferdeki karbondioksit miktarında, aşırı fosil esaslı yakıt (kömür, petrol, doğal gaz) kullanımı nedeniyle meydana gelen tehlikeli artışı azaltmak için alınabilecek en etkili önlemin, fosil esaslı yakıtlar yerine temiz ve yenilenebilir alternatif enerji kaynakları kullanımına yönelmek olacağı bilinmektedir. Alternatif enerji kaynağı olarak da, rüzgâr, güneş ve biraz da jeotermal enerji ön plana çıkmaktadırlar.

Türkiyemiz her 3 alternatif enerji kaynağı bakımından da avantajlı bir ülkedir. Yeterince bilinmeyen bir husus, haritada görüldüğü üzere Türkiye ve İspanya’nın, G. Avrupa (Akdeniz) ülkeleri dahil Avrupa’nın en fazla güneş ışınımı alan ülkeleri olduğudur. Belki biraz da bu nedenle ben çalışmalarımda güneş enerjisinden faydalanma konusuna odaklandım ve ne yapabilirim arayışı içerisinde, güneş enerjisinden en yüksek verimle ısı enerjisi olarak su ve hava ısıtmada faydalanılabileceğini gördüm. Bilinen tüm diğer termal güneş kolektörlerinden çok daha basit, ucuz ve verimli “Tekstil Esaslı Su ve Hava Isıtıcı Güneş Kolektörleri”ni geliştirip patentlerini aldım.

Hayalime gelince: Türkiye gibi güneş zengini bir ülkede su ısıtıcı güneş kolektörüne sahip olmayan bina kalmamasıdır (Bunu görüntü kirliliği yaratmadan gerçekleştirmek mümkündür). Biraz eksejere ederek 20 yıldır her fırsatta söylediğim şey “Doğal gaz, elektrik, fuel oil, odun, kömür kullanarak, hem para harcayıp, hem de karbon salınımına neden olaraktan su ısıtmak, yalnız aptallık değil, aynı zamanda günahtır.”

Tek başına güneş enerjisiyle mekan ısıtılması yeterli olmaz. Zira kış aylarında ortalama güneş ışınım süresi en düşüktür (Temmuz ayının günde 11 saatine karşılık, Aralık-Ocak aylarında 4 saat). Ama yine de kombiler resimde görüldüğü gibi su ısıtıcı güneş kolektörleri ile kombine edildiğinde ve özellikle de yerden ısıtma uygulandığında ısıtma giderlerinde yüzde 25-30 tasarruf sağlamak mümkündür.   Bizden çok daha az güneş ışınımı alan Avusturya’nın Salzburg ve Steiermark eyaletlerinde, yeni binalarda 2011 yılından beri bu uygulamanın zorunlu olduğunu belirterek, güneş enerjisiyle elektrik üretimi konusundaki hayalimi anlatmaya geçmek istiyorum.

Güneş enerjisinden fotovoltaik (PV) paneller vasıtasıyla elektrik üretimi uzun süredir bilinmekte ise de, uygulanması son 15-20 yılda yaygınlaşmıştır. Türkiye her konuda olduğu gibi, bu konuda da geç kalmış olsa da, son 5-6 yılda yaptığı atılımla, 1 GW’ın altında olan kurulu gücünü 9 GW seviyesine çıkarmayı başarmıştır. Ama, en fazla güneş ışınımı alan bölgesi bile bizim en az güneş ışınımı alan Karadeniz bölgemizden daha az güneş ışınımı alan Almanya’daki kurulu gücün 60 GW’ı geçtiği veya Çin’de yalnız bu yıl içerisinde 108 GW’lık yeni kurulu gücün devreye alındığı, yani Çin’de her ay bizim toplam kurulu gücümüz kadar yeni kurulu gücün devreye alınmakta olduğu göz önüne alındığında, bu rakamın (9 GW) hala çok düşük olduğu görülmektedir.

Türkiye’de güneş enerjisi kurulu gücünün yüzde 95’inden fazlası orta-büyük ölçekli güneş enerjisi santrallarından (GES’lerden) oluşmakta olup, konut ve işyerlerinin çatılarındaki küçük ölçekli kurulumların payı yüzde 5’in altındadır. Halbuki Almanya dahil birçok ülkede bu pay yüzde 20’lerdedir. 26 milyon nüfuslu Avustralya’da,  konut ve işyerlerinin çatılarında kurulan 3 milyon küçük ölçekli güneş enerjisi sisteminin toplam kurulu gücü 16 GW’dır.

Bu durum tespitinden sonra, benim hayalime gelince: Türkiye’deki güneş enerjisi kurulu gücünün süratle en az Almanya seviyesine çıkması ve konut ile işyerlerinin çatılarındaki veya güneş enerjisi kooperatiflerindeki küçük ölçekli kurulumların bu toplam kurulu güç içerisindeki payının en az yüzde 35-40 olmasıdır.  Bürokratik engeller daha da azaltılıp, düşük faizli uzun vadeli kredi sağlandığında, gerçekleşmesi hiç de zor olmayan bir hayaldir bu. Zira, enerji fiyatlarında meydana gelen korkunç artışlarla güneş enerjisi sistemlerinin geri ödeme süreleri 4-5 yıla kadar düşmüştür.

Gelelim daha büyük bir hayalime: İç mekan ısıtmada en fazla gelecek vaad eden ısıtma sistemi, ısı pompasıdır. Isı pompasının zengin Orta ve Kuzey Avrupa ülkelerinde gereğince yaygınlaşmamasının birinci nedeni, kışın sıcaklıklar eksi derecelere düştüğünde çalışmadıklarından, yeraltı ısısından faydalanmak için pahalı kuyulara ihtiyaç duyulması ve dolayısıyla kurulum maliyetlerinin yüksek olmasıdır. Türkiye’de ise, ısı pompalarının yeterli büyüklükte iyi izole edilmiş bir boyler üzerinden su ısıtıcı güneş kolektörleriyle kombine edilerek kullanılması durumunda, en soğuk günlerde bile sorun yaşamadan ve daha yüksek verimle ısıtma sağlamak mümkündür. Isı pompaları için Türkiye’deki sorun, elektrik enerjisinin pahalı olmasıdır. Ama, çatıda su ısıtıcı güneş kolektörlerinin yanında yeterli güçte PV panellerinin de kurulması durumunda bu sorun da ortadan kalkacaktır. Böylece ısı pompaları kışın ısıtma, yazın da soğutma için ideal olacaklardır.  Binanızın yalıtımı da iyi ise, alın size sıfır emisyonlu bina. 4-5 yıl elektrik ve doğal gaz faturası öder gibi kredi borçlarını öde ve sonra 15-20 yıl da elektrik ve doğal gaza para ödemeden ve de torunlarının geleceğini karartmadan yaşa!!! Ne kadar uçuk bir hayal değil mi!!!

Avrupa Birliği ülkelerinin nihai enerji tüketiminin yüzde 40’ı ve enerji kaynaklı sera gazı emisyonlarının yüzde 36’sı binalarda gerçekleşmektedir.  Bu nedenle AB ülkeleri binaların sera gazı emisyonunu azaltmaya ve sonuçta sıfırlamaya büyük önem vermektedirler.

AB Bakanlar Konseyinin mutabakat sağlanılan son kararına göre, Avrupa Birliği ülkelerinde 2028 yılından itibaren inşa edilecek tüm yeni kamu binalarının, 2030 yılından itibaren de diğer tüm binaların sıfır emisyon ilkelerine göre inşa edilmesi gerekmektedir.

Bu kapsamda yeni binalarda termal veya fotovoltaik güneş enerjisi yatırımı yapmak ve dolayısıyla  tüm yeni binaları güneş enerjisi kaynaklı enerji üretim potansiyelinin en verimli kullanılacağı şekilde tasarlamak zorunlu olacaktır.

Nihai hedef, 2050 yılına kadar AB ülkelerindeki tüm binaların SIFIR EMİSYONLU olmasıdır. Bu hedef doğrultusunda üye devletler en kısa sürede, mevcut binaların yenilenmelerinin hızlandırılması ve kötü performansa sahip binaların kademeli olarak kullanımdan kalkması için de Ulusal Planlarını belirleyeceklerdir.

AB’nin bu güzel ve gerçekçi hedef ve kararlarının yanında, benim hayallerim ne kadar boş ve uçuk hayaller değil mi !!!

Şimdi ironi bir yana, AB Konseyinin sıfır emisyonlu binalarla ilgili aldığı son kararlardan sonra,  kaç gündür anlattığım, kafanızı şişirdiğim hayallerimin, Türkiye’de olmasa da, AB ülkelerinde hayal olmaktan çıkıp, ulaşılması zorunlu hedef haline geldiği açık bir şekilde ortaya çıkmıştır. Hiç şüpheniz olmasın, ben görmeyecek de olsam, çok gecikmiş olarak ve çok daha ağır faturalarla, bir gün Türkiye’de de binaların sıfır emisyonlu olmaları zorunlu hale gelecektir.

Ama benim hala hayal olmaya devam eden hayallerim de var:

Fotovoltaik (PV) hücreler, üzerlerine düşen güneş ışınlarının (fotonların) yüzde 80 kadarını emebilmekteler, ama bu enerjinin sadece yüzde 20-25’ini  elektrik enerjisine dönüştürebilmektedirler. Emilen enerjinin geri kalan kısmı ise ısı enerjisine dönüşmektedir. Dolayısıyla PV panellerin sıcaklığı ülkemizin büyük bir kısmında yaz ayları öğle saatlerinde 70 ^oC’nin üstüne bile çıkabilmektedir.

PV panellerin etiketlerinde belirtilen W_p (maksimum -pik- güç) değerleri,        25 ^oC panel sıcaklığı için geçerlidir. Panel sıcaklığı arttıkça elde edilen elektrik miktarı (Wh), özellikle voltaj (V) her bir derece sıcaklık artışında % 0,35-0,5 kadar düşmektedir.

PV panellerin veriminin sıcaklık arttıkça düştüğünün yaygın olarak bilinmesine karşılık, panel sıcaklığı 6 ^oC ’nin üstüne çıktığında sıcaklık arttıkça panellerin faydalı kullanım ömrünün kısaldığı pek bilinmemekte veya dikkate alınmamaktadır. 65 ^o C’nin üstündeki her 10  ^oC sıcaklık artışı, panel bozuşma hızını yüzde 65 artırmaktadır. Sıcaklık ve kısa dalga (400-500 nm) UV ışınları arttıkça, normalde yüzde 0,5/yıl‘ın altında olan bozuşma (performans düşme) hızı, yüzde 1,75/yıl’a kadar çıkabilmektedir.

PV panellerin bu eksikliklerini gidermek için, PV panellerin arka yüzeylerinden suyla, havayla veya ısı pompasının yoğuşmuş gazıyla/sıvısıyla soğutulan hibrit (PV-T)  paneller geliştirilmiştir.

Suyla soğutmalı hibrit (PV-T) paneller, havayla soğutmalılara nazaran daha etkili olup, bunlarda panellerin arka yüzünden geçirilen su, bu geçiş sırasında panelleri soğuturken kendisi ılımaya başlamakta ve sirküle edildiği taktirde, öğle saatlerinden itibaren 45-55 ^oC sıcaklıkta su olarak depolanıp kullanılabilmektedir.

Hibrit (PV-T) kolektör/panellerin, normal PV panellere nazaran avantajları:

– Elektrik üretim verimleri, normal PV panellere nazaran yüzde 10-25 daha yüksektir;

–  Elektrik üretirken, sıcak su da üretmektedirler;

– Toplam (elektrik + ısı) enerji verimleri yüzde 80’nin üstündedir.

– Faydalı kullanım ömürleri daha uzundur.

– Yer gereksinimleri, elektrik ve sıcak su elde etmek için ayrı ayrı PV panel ve su ısıtıcı kolektör kurmaya nazaran daha azdır.

Hibrit (PV-T) kolektör/panellerin kullanımının, bütün bu avantajlarına rağmen yaygınlaşmamasının en önemli nedeni, piyasadaki bilinen PV-T kolektör/panellerin fiyatlarının çok yüksek olmasıdır. Geliştirdiğim ve patentini aldığım Hibrit (PV-T) Kolektör/Panellerde soğutma, suyu, bakır veya alüminyum boru ve levhalara gerek kalmadan, panellerin arka yüzüne yerleştirilen uygun bir kumaşın içerisinden geçirerek sağlanmaktadır. Dolayısıyla bu yüksek performanslı PV-T kolektör/paneller, piyasadaki muadillerine nazaran çok daha düşük fiyatlara mal edilebilmektedir.

Benim hayalim, çok uzak olmayan bir gelecekte, hibrit (PV-T) kolektör/panellerin fiyatlarının, benim geliştirdiğim veya başka geliştirilecek konstrüksiyonlar sayesinde düşmesiyle, sıfır emisyonlu binalarda ayrı ayrı PV panel ve su ısıtıcı kolektör kurulumlarının yerlerini, hibrit (PV-T) kolektör/panel kurulumlarına bırakmaya başlayacağıdır.

Güneş enerjisinden faydalanmayla ilgi olarak aldığım ilk patent, “Tekstil Bazlı Hava Isıtıcı Güneş Kolektörleri” hakkındadır. Esasında hava ısıtıcı güneş kolektörleri uzun yıllardır bilinmektedir. Bunların kullanımının, su ısıtıcı güneş kolektörleri kadar yaygınlaşmamasının nedeni, piyasadaki kolektörlerin fiyatlarının yüksek olması ve/veya performanslarının düşük olmasıdır. Ben sadece, havanın uygun siyah bir kumaşın içerisinden geçirildiği, bilinenlere nazaran daha ucuz ve daha verimli bir konstrüksiyon geliştirdim, o kadar.

Hava ısıtıcı güneş kolektörlerine bir fan da bağlandığında, bunlar 40-90 ^oC sıcaklıkta hava üflemektedirler. Sıcak hava üfleme borusunun ucunu, bir kurutma dolabına bağlayarak meyve, sebze vb. kurutabilirsiniz; Bir binanın içine sevk ederek iç mekan ısıtabilirsiniz, iç mekandaki havanın kalitesini iyileştirebilirsiniz (Kolektör(ler)den gelen sıcak temiz havanın üflendiği mekanlarda, pencereleri açarak havalandırmaya gerek kalmamaktadır. Bu husus merkezi havalandırma sistemi olmayan okullarda sınıfların havalandırılmasını sağlamada önemlidir).

Resimde gördüğünüz yazlık bir evin bahçesinde kurulu hava ısıtıcı PV-T güneş kolektörüyle, yaz aylarında meyve, sebze kurutulmakta, diğer aylarda da evde kimse yokken de, güneş çıkınca PV panelin ürettiği elektrikle çalışan kolektöre entegre bir DC fan yardımıyla evin içine kuru ve sıcak temiz hava üflenerek, hem uzun süre kapalı kalan yazlıklarda görülen nem ve bununla ilgili sorunlar ortadan kaldırılmakta, hem de iç mekanın aşırı soğuması önlenmektedir. Sisteme küçük bir akü de bağlandığında, kolektöre entegre fanın çektiği elektrik 24 Wh’i geçmediğinden, 60-80 W_p ‘lik panelden gelen elektriğin fazlasıyla akü şarj edilerek akşam bahçe aydınlatması da sağlanabilmektedir.

Çok sayıda insanın bulunduğu, kullandığı mekanların iyi bir şekilde havalandırılmasının, solunulan havanın kalitesi (karbondioksit oranının artmasının önlenmesi bakımından)  önemi eskiden beri bilinmektedir. Şimdi iyi bir havalandırmadan, ortamda bulunabilecek Corona ve diğer gribal virüsleri, etkili bir şekilde iç mekandan uzaklaştırması da beklenmektedir. Fakat kış aylarında havalandırma yüzde 100 soğuk temiz havayla yapılırsa, çok yüksek ısıtma giderleri ortaya çıkacağından, genellikle yüzde 25 temiz hava + yüzde 75 iç mekan havası karışımıyla yapılmaktadır ki, bu da ortamda bulunabilecek virüslerin iç mekandan bırakınız etkili bir şekilde uzaklaştırılmasını, tam tersine yayılmasını sağlamaktadır.

Yeterli sayıda hava ısıtıcı güneş kolektörünün kurulması ve bunların ortak sıcak hava çıkışının havalandırmanın temiz hava girişine  (emişine) bağlanması durumunda, havalandırmanın güneşli saatlerde iç mekanı soğutmadan, hatta hafif ısıtaraktan yüzde 100 temiz havayla yapılması sağlanabilecektir.