Son yıllarda gelişen sosyo-ekonomik etkiler ve farkındalıklara bağlı olarak, ülkelerin sürdürülebilir kalkınma süreçlerinde enerji ve çevre yönetimi önemli parametreler olarak öne çıkmaktadır. Bununla birlikte petrole bağlı fosil yakıt kaynaklarının artan nüfus yüküyle birlikte hızla azalması, ozon tabakasının azalması sera gazı salınımları, iklim değişikliği ve küresel ısınma gibi küresel anlamda yaşamsan tehdit haline dönüşen çevresel problemler, günümüzde enerjiyi önemli bir problem haline getirmiştir.
İçindekiler
Bu kapsamda ülkeler için enerjide sürdürülebilirliğin sağlanabilmesi, fosil kaynaklara olan bağımlılığın azaltılması yanında iklim değişikliği ve küresel ısınma ile mücadele çalışmaları tüm dünyada olduğu gibi Türkiye’de de enerjinin ve enerji kaynaklarının verimli kullanımını öne çıkartmıştır.
Enerji üretiminden tüketimine tüm sektörlerde sürdürülebilir enerji yönetimi yönüyle arz güvenliğinde sürekliliğin sağlanabilmesi, stratejik olarak enerjinin verimli kullanımıyla birlikte ele alınmalıdır. Yıllarda enerji tasarrufu olarak ele alınan bu kavram, günümüzde enerji verimliliği kavramıyla tanımlanmaktadır. Tüm mühendislik çalışmalarında projeden uygulamaya, işletmeden bakım süreçlerine kadar enerji verimliliği tüm aşamalarda dikkat edilmesi gerek bir mühendislik çalışması olarak değerlendirilmelidir. Bu bölümde de tüm sektörlerde uygulama alanı bulan iklimlendirme sistemlerinde enerjinin verimli kullanımı kavramlardan uygulamaya kadar geniş bir yelpazede ele alınmıştır.
İklimlendirme sistemleri, kısaca bina, süreç, endüstriyel soğutma ve havalandırma gibi pek çok farklı amaçla kullanılan önemli bir mekanik ve otomasyon içeren bir yapıdır. Tercih edildiği bina sistemlerinde ortamın talep edilen konfor veya işletme sıcaklıklarına bağlı olarak akışkanın şartlandırılması prensibiyle çalışan bu sistemlerde, işlevin yerine getirilmesi tamamıyla enerjiye bağlıdır. Örneğin iç ortamlarda ihtiyaç duyulan taze havanın iç ortama taşınması, konfor şartlarında havanın ısıtılması veya soğutulması, iç ortamdan kirli havanın egzoz edilmesi, enerji tüketimine bağlı işlevler olarak görülmelidir. Arıca yaz iklimlendirmesinde soğutma için elektrik, kış iklimlendirmesinde ısıtma için elektrik ve yakıt kullanımı gibi farklı enerji kaynaklarının kullanımı; bu tür sistemlerde enerji kaynak yönetimini de ortaya çıkartmaktadır. Tüm bu değerlendirmeler iklimlendirme sistemlerinde enerjinin verimli kullanımı ve buna bağlı enerji tasarrufunu öne çıkartmıştır.
Enerjiyi Verimli Kullanmanın Önemi
Enerjide tasarruf geçmiş yıllarda tasarruf bilincinin geliştirilmesi ve insanlarda kullanım kısıtlılığını doğuran bir kavram olarak geliştirilmiştir. Oysa gelişmiş ülkelerde enerji tüketimleri birey başına enerji tüketim değeri olarak gelişmişliğin bir ölçütü şeklinde ele alınmaktadır. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte verimlilik artarken talep edilen güç artmıştır. Bu teknolojinin kullanılabilirliği, endüstride makinalaşmanın gelişmesi, bina teknolojilerinde konfor ve enerji yönetim sistemlerini birleştiren akıllı bina teknolojilerinin gelişmesi, enerji talebini arttırırken kullanımda verimliliğin artmasını da sağlamıştır. Bu yönüyle insanların enerji kullanımını kışlamaları değil etkin ve verimli teknolojilerle birlikte enerjiyi etkin ve verimli kullanmaları öne çıkmıştır.
Sürdürülebilirlik kavramıyla bütünleşen bu süreçte enerji verimliliği, yaşam kalitesinden, ihtiyaçlardan ve üretimden ödün vermeden enerjinin etkin ve verimli kullanılmasıyla tasarruf edilmesi olarak da ifade edilebilir. Bugün yapılan verimlilik analizleri göstermiştir ki, bina sistemlerinde sanayi sektörüne kadar pek çok yapıda tasarruf potansiyelleri yaklaşık %40’lar seviyesine ulaşmaktadır. Mevcut enerji kaynaklarına alternatif olarak geliştirilen yenilenebilir enerji teknolojilerinde verimlilik sınırları teorik olarak maksimum %35-40 aralığına ulaştığı değerlendirilirse, enerjinin etkin ve verimli kullanımına bağlı olarak sağlayacak olan enerji tasarrufunun, işletmeler için en hızlı ve ucuz elde edilebilecek bir enerji kaynağı olduğu tanımlanabilir. Ayrıca tıpkı yenilenebilir enerji kaynaklarının temiz enerji etkisi gibi, sağlanabilecek tasarruf ile birlikte, çevresel etki yönüyle fosil yakıt etkisinin azaltılması olarak değerlendirilmelidir.
Mühendislik uygulamalarında önemini gittikçe arttıran bir konu olarak enerji verimliliği öncelikle kavramsal anlamda tanımlanabilmektedir. Bu yönüyle aşağıda enerji verimliliği konusunda kısa bir bilgi verilmiştir.
Enerji Verimliliği
Enerji, geçmiş yıllarda pek çok kaynakta kısaca “iş yapabilme yeteneği” olarak tanımlanmıştır. Oysa iş kavramsal olarak enerjinin farklı bir hal yapısıdır. Bu nedenle son yıllarda özellikle termodinamik biliminde enerjinin tanımı, kısaca “hareket ve hareket üretebilme kabiliyeti” olarak ifade edilmektedir. Enerji bu haliyle süreçlerde; ısıl, mekanik, kinetik, potansiyel, elektrik, manyetik, kimyasal, nükleer gibi değişik biçimlerde bulunabilir. Enerji termodinamiğin birinci yasasına göre korunan bir forma sahiptir ve buna göre yok olmaz ve yoktan var edilemez. Ancak bir formdan başka bir forma dönüşebilir.
Bu kavram enerjinin tüketimi için, enerjinin kavramsal olarak yok olması değil, tersinmezlikler nedeniyle kaybedilmesi olarak değerlendirilmelidir. Ancak özellikle birinci yasaya bağlı analizlerde enerji nicel olarak ele alınır ve verimliliğe bağlı kayıp potansiyeli, bulunduğu çevresel şartlar irdelenmeden tanımlanır. Oysa çevresel parametreler kayıp potansiyelinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu nedenle termodinamiğin ikinci yasasına bağlı geliştirilen ekserji kavramı (kullanılabilirlik) ile nitel bir değerlendirme geliştirilmiş ve bu kavram kısaca bir sistemin bulunduğu çevre koşullarında üretebileceği maksimum iş olarak tanımlanmaktadır. Tüm ısıl sistemlerde üretilen entropiyle birlikte kayıp potansiyeli öngörülerin çok üstündedir. Bu verimsizlik fosil kaynak yakıt maliyetlerin yükselmesi ile birlikte ozon tüketimi, sera gazı salınımları, iklim değişikliği ve küresel ısınma gibi çevresel tehditlerin artmasına yol açmaktadır. Tüm bu etkiler tüm ısıl sistemlerde enerjinin etkin kullanımı ve enerji verimliliğini öne çıkartmaktadır.
Enerji verimliliği günümüzde farklı tanımlamalarla karşı karşıya kalmıştır. Bunlardan bazıları aşağıdaki gibidir.
- Enerji verimliliği; enerji girdisinin üretim içindeki payının azaltılması, aynı üretimin daha az enerji tüketilerek gerçekleştirilmesidir.
- Enerji verimliliği, tüketilen enerji miktarının, üretimdeki miktar ve kaliteyi düşürmeden iktisadi kalkınmayı ve sosyal refahı engellemek en aza indirilmesidir (EİE).
- Enerji verimliliği; binalarda yaşam standardında ve hizmet kalitesinde, endüstriyel işletmelerde ise üretim kalitesinde ve miktarında düşüşe yol açmadan enerji tüketiminin azaltılmasıdır. (Enerji Verimliliği Kanunu)
Tüm bu tanımlar, enerji verimliliği işlevsel olarak;
- Enerji kaynağı olarak süreçlerde öncelikle enerji kayıplarını önlemek,
- Tüm süreçlerde kayıpların azaltılması için geri kazanımı ve bunun değerlendirilmesini sağlamak,
- Düşük karbon teknolojileri gibi gelişmiş verimli teknolojilerin kullanımı arttırarak üretimi düşürmeden enerji talebini azaltmak,
- Gelişmiş endüstriyel süreçler ile birlikte daha verimli enerji teknolojilerini kullanmak ve
- Tüm süreçlerde etkin kontrol yöntemleriyle enerji kullanım etkinliğini arttırmak şeklinde tanımlanabilir.
Yenilenemez Enerji Kaynakları ile İlgili Düzenlemeler
Enerji kaynaklarını temelde yenilenemez (örneğin fosil kaynak) ve yenilenebilir (örneğin güneş) olmak üzere iki grupta sınıflandırılabilir. Yenilenemez enerji kaynaklarının talep artışı ile birlikte tükenebilir olması, yenilenebilir enerji kaynaklarında enerji sürekliliğinin sağlanmaması veya maliyet etkisi enerji sistemlerinde verimliliğin önemini ortaya çıkartmaktadır. Özellikle Türkiye gibi enerji arzının yaklaşık %72’sinde dışa bağımlı olan bir ülke için kaynakların verimli kullanımı stratejik bir gerekliliktir. Bu yönüyle iklimlendirme sistemlerinde de kullanılan birincil enerji tüketiminin kontrol altına alınması ve enerjinin verimli kullanımı önemlidir. Üreticiden tüketiciye kadar enerji verimliliği yasal sürekler olmak üzere yöneltilebilir olmalıdır. Ancak bu konuda bir standart uygulama gelişmemiştir. Pek çok ülke için farklı tercihlerle birlikte enerji verimliliği, iklimlendirme sistemleri için oldukça eksik kalmış bir konudur.
Pek çok ülke için iklimlendirme sistemlerinden enerji tüketim potansiyeli önemli bir etkiye sahiptir ve ülkelerde enerji verimliliği için farklı çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmaları genelde aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir:
- Klimalar ve iklimlendirme sistemleri için performans verimlilik ve benzeri gereksinimleri asgari sınırlarda sağlayan yönetmelikler,
- Daha verimli klima sistem tercihleri için kullanıcıları mali veya mali teşviklerin sağlanması,
- Kullanıcıların enerji verimli klima sistemlerini kullanmaları konusunda yönlendirici uygulamalar.
İklimlendirme Sistemlerinde Enerji Verimliliğine İlişkin Düzenlemeler
| Ölçütler | Kapsam | Uygulandığı Yerler |
| Enerji verimli bina kodları | İklimlendirme sistemlerinde ısıtılmış ısı yükünü içeren nitelik kıstası | Pek çok sanayileşmiş ülkede kullanılmaktadır |
| Klima Etiketi | Gönüllü veya zorunlu olabilir | Şekil 1 de örnek ülkeler verilmiştir |
| Minimum enerji performans standartları | Piyasada düşük verimli ürünlerin çıkarılması | Şekil 2 de örnek ülkeler verilmiştir |
| Klimaların bakım yükümlülüğü | İyi bakım yapılmış ürünler ile verimin arttırılması | Avrupa ülkeleri |
| Büyük binalarda yönetmelikler | İklimlendirme sistemlerinde etkili enerji yönetimi ve zorunlu taramalar | Amerika’da bazı şehirler ve eyaletler |
| Elektrik araçlarında enerji tasarruf yönetmelikleri | Düzenleyici kuruluşlar ile enerji verimli programların geliştirilmesi | İtalya, Brezilya |
Tüm bu düzenlemeler yukarıdaki tabloda verildiği gibi maalesef bir standart tanımlanmamaktadır. Dünya enerji konseyinin 2012 yılı için yaptığı araştırmada, bazı ülkeler için özellikle konut klimalarda enerji etiketinin kullanımının 52 ülke için zorunlu olduğu görülmektedir. Bununla birlikte yaklaşık 10 ülkede klima sistemlerinde etiket uygulaması planlanmıştır. Bazı ülkelerde minimum enerji performans standardı uygulanmaktadır. Bu standardın 27 ülkede zorunlu 14 ülkede ise planlı bir uygulama olduğu görülmektedir. Bazı ülkeler için klima etiket kullanım dağılımı Şekil 1’de verilmiştir.
Dünya enerji konseyinin 2012 verileri dikkate alındığında klimalarda minimum enerji performans standartlarını uygulayan ülkelerin dağılımları Şekil 2’de verilmiştir.
Enerji tüketen tüm sistemler için verimsizliğin neden olduğu en önemli problem, küresel ısınma ve iklim değişikliği olarak değerlendirilmektedir. Bu problemde özellikle sera gazları etkin bir rol oynamaktadır. Karbondioksit, metan, nitroksit, hidroflorokarbonlar, perflorokarbonlar, sülfür heksaflorit, ozon, su buharı, kloroflorokarbonlar seragazlarıdır ve bu gazlar özellikle ısı tutma kapasitelerinin yüksek olmasından dolayı küresel ısınmaya ve dolayısıyla iklim değişikliğine katkı veren gazlardır. Günümüzde uluslar, pek çok uluslararası tedbirler alarak bu tür gazların etkilerinin azaltılması üzerinde çalışmaktadır.
Örneğin;
Örneğin Kyoto protokolü ile ülkeler, bu gazlardan ilk altı tanesinin kontrol altına alınmasını ve azaltılmasını hedeflemektedir. Türkiye bu süreçte yer almazken, 28 Mayıs 2009 yılında katılım belgesini imzalamıştır. Türkiye ayrıca bu kapsamda iklim değişikliği ve ulusal bildirimleri ile birlikte ulusa sera gazı dökümünün hazırlanması yükümlülüğüne sahiptir. Ancak 2008-2012 yılı sera gazı salınım azaltım yükümlülüğü olmayan Türkiye için, özellikle 2010 yılından itibaren ulusal bildirimlere tabi olacaktır. Ulusal kaynak tüketiminde enerji kaynaklı salınım potansiyeli %77’dir. Bu gazlar içinde her ne kadar florlu gazların etkisi %1’ler civarında ise de dünyada toplam enerji potansiyelinin %9’unu tüketen iklimlendirme sistemlerinin enerji kaynaklı salınım etkisi dikkat çekicidir.
İklimsel etkilerde değişimler, enerji üretim potansiyelini etkilediği gibi, enerji talebindeki artışlar enerji kaynaklı salınım artışı üzerinde katalizör bir etki yaratmıştır. Örneğin enerji sistem soğutmalarında kritik sıcaklık olarak kabul edilen 20-25 °C aralığının bazı bölgeler için aşılması, enerji üretim potansiyelinin azalmasına tüketimin artmasına yol açmıştır. Tüm bu veriler enerjinin etkin yönetimi için tanımlanan süreçleri işaret etmektedir. Enerjinin etkin ve verimli kullanımı tüm sistemler için sürdürülebilir bir enerji yönetimi ile mümkündür.
