I Giriş İçindekiler Yeraltı ısı rejimi Isının taşınması

... konulu sunumlar: "I Giriş İçindekiler Yeraltı ısı rejimi Isının taşınması"— Sunum transkripti:

1 I Giriş İçindekiler Yeraltı ısı rejimi Isının taşınması
Sığ jeotermal sistemler İstatistiksel veriler Siyasal ve çevresel yönleri

2 Jeotermal Enerji Nedir?
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi Jeotermal Enerji Nedir? “geo” = Yunanca: dünya “thermie” = Yunanca: ısı “Isı bir enerji şeklidir ve jeotermal enerji ise kelimenin tam anlamıyla, gezegensel ölçekte jeolojik olayların ürettiği toprak içinde bulunan ısıdır. Günümüzde ‘Jeotermal enerji‘ insanoğlu tarafından ortaya çıkarılabilen ve faydalanılabilen kısmı kadar kullanılmaktadır.” Mary H. Dickson and Mario FanelliIstituto di Geoscienze e Georisorse, Pisa, Italy

3 Tarihi Jeotermal buhardan elektrik üretimi ilk kez 1904
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi Tarihi Jeotermal buhardan elektrik üretimi ilk kez 1904 denenmiştir. Resimde mucit Prens Piero Ginori Conti makinesinin ilk denemesini Larderello sahasında yapıyor. Mary H. Dickson and Mario FanelliIstituto di Geoscienze e Georisorse, Pisa, Italy

4 Yeryüzündeki Enerji Dengesi
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi Yeryüzündeki Enerji Dengesi Çıkarılabilen ısı ve enerji akıları aşağıdaki birincil kaynaklardan türemişlerdir. İç kaynaklar Yerin ısısı Dış kaynaklar Solar radyasyon Gel-git enerjisi Yüzey Sıcaklık Dengesi Kaltschmitt et al. ,2009

5 Dış Kaynaklar Solar Radyasyon:
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi Dış Kaynaklar Solar Radyasyon: Atmosferin üst kısmındaki solar radyasyon gücü ilgili alanın ortalama değerine W/m² kadar ekler. Yeryüzündeki toplam solar radyasyona 1,75 x 1017 W kadar ekler, bu nedenle: Kısa dalga radyasyon gibi aynasal yansıma 6,1 x 1016 W (35 %) ve Dağılan yansıma ve emilim 1,14 x 1017 W (65 %), bu nedenle: atmosferde 3,5 x 1016 W (20 %) hidrosfer ve litosferde 7,9 x 1016 W (45 %) Uzun dalga radyasyonun sadece çok küçük bir kısmı yer kabuğuna nüfuz eder ya da biyokütleye dönüşür ve fosil tabakalar gibi depolanır (3,2 x ,2 x 1010 W). Periyodik yüzey sıcaklığı değişimi zaman derinliği ile faz kayması ve genliğin azalması Turcotte and Schubert

6 Dış Kaynaklar Gel-Git Enerjisi:
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi Dış Kaynaklar Gel-Git Enerjisi: Gel-git kuvvetlerinden dolayı (güneş ile ay arasındaki çekim kuvveti), Dünya dönem kinetik enerjisini kaybediyor (3 – 6 x 1012 W). Bu nedenle, yaklaşık x 1011 W kinetik enerji sürtünme ile ısıya dönüşüyor. Geoid Wolf, GFZ Potsdam

7 I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi
İç Kaynaklar Yer kürenin derinliklerinden yüzeyine doğru olan enerji akışı üç farklı kaynaktan sağlanır: Birincisi yer kürenin içindeki depolanmış enerji. Bu enerji dünyanın oluşumu sırasında ortaya çıkan yer çekimi enerjisinin bir sonucudur. Başka bir kaynak ise dünyanın oluşumunun öncesi zamandan kaynaklanan termal enerji. Üçüncü kaynak ise radyoaktif izotopların bozunması ile açığa çıkan enerji.

8 İç Kaynaklar: Radyojenik Isı Üretimi
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi İç Kaynaklar: Radyojenik Isı Üretimi Radyoaktif izotopların bozunması ile açığa çıkan enerji (238Uran, 235U, 232Th und 40K). Radyoaktif bozulma: ,  ve  ışınları. Etkileşim: Çevresindeki kaya  ve  parçacıklarının kinetik enerjisini termal enerji gibi emer. 238Uran, 235U, 232Th und 40K izotopları kıtasal yer kabuğunun yüzeye yakın kısımlarında mevcuttur, radyojenik ısı üretimi için Granit (yer kabuğundaki tipik bir kaya): 2,5 µW/m³ Bazalt (yer kabuğunun derinliklerinde): 0,5 µW/m³ Radyojenik bir ısı üretim hızı, bu izotopların varsayılan konsantrasyonu yardımı ile hesaplanır. : 2,75 x 1013 W (= toplam jeotermal ısı akışının yaklaşık 2/3’ü ). Clauser, RWTH Aachen

9 İç Kaynaklar : Potansiyel Enerji ve Orijinal Termal Isı
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi İç Kaynaklar : Potansiyel Enerji ve Orijinal Termal Isı Potansiyel enerjinin açığa çıkması : Dünyanın demir çekirdeğinin oluşumu sırasında (kesin olmayan tahminlerle): 2,75 x 1013 W. Yerkabuğunun oluşumu sırasında (dünyanın kabuğundaki ağır minerallerin sırasıyla zenginleşmesi): W. Orijinal termal ısı: Termal enerjinin kaynağı dünyanın oluşumundan önceki zamanda başlar Orijinal termal ısının bir kısmı yer kabuğuna gömülüyor, çünkü dünya 4,5 yıldır soğumakta. Isının ortalama gücünün hesaplanması Varsayalım spesifik ısı kapasitesi : 1088 J/(kg K) Varsayılan sıcaklık düşüşü: 650 K => Ortalama ısı gücü: 2.9×1013 W.

10 Dış ve iç Kaynaklar: Özet
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi Dış ve iç Kaynaklar: Özet Isının Miktarı: Dünyanın oluşumu sırasında açığa çıkan enerji + orijinal termal enerji + radyoaktif bozunmadan kaynaklanan enerji = yeryüzünün toplam jeotermal ısısı = * 1030 J sonuç olarak yer kabuğunun dış kısmının m derinliğe kadar= 1026 J. Dünyanın yüzeyiyle ilgili küresel ısı akısı: 4,42 x 1013 W, = 2,5 * Dünyanın enerji talebi Yerin yüzeyindeki spesifik ısı akısı: Küresel ortalama: 87 mW/m² Kıtalar (eski ve sabit yerkabuğu): 67 mW/m² Okyanuslar (genç ve aktif yerkabuğu): 101 mW/m² (sadece karşılaştırma için) solar radyasyon gücü : 1370 W/m²

11 Dünyanın Isı Çukurları
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi Dünyanın Isı Çukurları Yeryüzü ile küresel jeotermal ısı akısının yakınlarında da ısı çukurları vardır (4,42 x 1013 W) Volkanizma (3,2 x 1011 W) Jeomanyetik dinamo için enerji talebi( W) Clauser, RWTH Aachen

12 Yer Yüzeyindeki Isı Dengesi
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi Yer Yüzeyindeki Isı Dengesi Ortalama solar radyasyon : 1370W/m² Dış uzaya bırakılan enerji + güneşten emilen enerji => yer yüzündeki sıcaklık dengesi: 14°C Solar radyasyon hakim süreçtir => Mevsimsel salınım Düşük termal ısı iletkenliği nedeniyle solar radyasyon sadece 10 ile 20 m arasındaki sıcaklık değişikliklerini etkiler. Derinlikle bağlantılı olarak sığ yerlerdeki doğal sıcaklık dağılımı

13 Isı Transferi sıcak soğuk
I Giriş: Isının Taşınması Isı Transferi Isı transferi üç farklı mekanizma ile sınıflandırılır. : Isı iletimi Konveksiyon (taşınım) Termal radyasyon Hakim süreç ısı iletimidir (sığ jeotermal enerji ile ilgili olarak). Tanım: Isı iletkenliği moleküller arasındaki mikroskobik kinetik enerji değişimidir. sıcak soğuk

14 Isı İletimi Denklemi Termodinamiğin birinci yasası:
I Giriş: Isının Taşınması Isı İletimi Denklemi Termodinamiğin birinci yasası:

15 I Giriş: Isının Taşınması
Isı İletimi Denklemi Fourier kanunu (denklem )ile denkleminde yerine koyarız Bu sonuçlar genel ısı iletimi denkleminde: Sıcaklığa bağlı ve parametreleri ile statik, izotropik ve sıkıştırılamaz malzemenin içindeki ısı alanı için diferansiyel denklemi:

16 I Giriş: Isının Taşınması
Isı Kapasitesi Isı kapasitesi C maddenin ısı depolayabilme parametresidir. Isı miktarındaki dQ değişiklikten dolayı sıcaklık değişiminin dT karakteristik bir özelliğidir. Verilen dT yeterince küçük ise, gerekli miktarda ısı dQ sıcaklık dT ile doğru orantılıdır : Isı kapasitesi kapsamlı bir özelliktir. Buna benzer bir diğer özellik ise spesifik ısı kapasitesidir c, bu bir birim kütle başına düşen ısı kapasitesini tanımlar. cP (sabit basınçta spesifik ısı kapasitesi) ile cV (sabit hacimde spesifik ısı kapasitesi) arasındaki ayrımı yapmak önemlidir. Spesifik ısı kapasitesinin birimi : J/(kg K) Jeotermal enerji bağlamında cV birimi genellikle J/(m³ K) olarak verilir.

17 I Giriş: Isının Taşınması
Isı İletkenliği Isı iletkenliği  Fourier Kanununda orantılılık faktörüdür (bkz: slide 15) ve malzemenin ısı iletimi yeteneğini karakterize etmektedir. Isı iletkenliğinin birimi: W/(m K) Fononların ısı iletkenliği yer kabuğundaki ısı iletimine hakimdir. Bunun yanında serbest elektronların ısı iletkenliği ve radyasyon ısı iletkenliği de bulunur. Tek bir kaya türünün ısı iletkenliği aşağıdakilere bağlı olarak değişiklik gösterebilir: Minerallerin kompozisyonu ve yapısı Minerallerin boyutsal oryantasyonu Kayanın yoğunluğu Porozite (gözeneklilik) Sıcaklık Basınç

18 Konveksiyon (taşınım)
I Giriş: Isının Taşınması Konveksiyon (taşınım) Isı iletiminin yanı sıra, konveksiyon da ısı transferinin önemli bir mekanizmasıdır Tanım: Konveksiyon akışkanlarla ısının makroskopik (gözle görülebilir şekilde) taşınmasıdır. Doğal ya da serbest konveksiyon ise sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan yoğunluk farklılıklarının sonucu olarak akışkanın taşınmasıdır (-> buoyancy (yüzme)). Zorlamalı konveksiyon ise pompa gibi kuvvet uygulayan bir dış etken ile akışkanın taşınmasıdır.

19 Sığ Jeotermal Sistemler
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler Sığ Jeotermal Sistemler Yatay ve dikey ısı değiştiriciler aracılığıyla veya yeraltı suyunu pompalayarak jeotermal enerji elde edilir ve aşağıdakiler için kullanılır : Isıtma (özellikle ısı pompaları ile) Soğutma Isı pompaları ile ve ya Isı pompaları olmadan(= yeraltından doğrudan soğutma) Toprak kaynaklı ısı pompaları, Kuzey Amerika ve Avrupa'da yaygın olarak kullanılmakta ve Almanya'da da büyük ilgi uyandıracak gibi. Isı pompaları, tasarruflu yönleriyle birlikte birincil enerji gereksinimleri açısından daha verimli bir teknoloji temsil ediyor Yağ-yakıtlı kazanlar ile kıyaslandığında %60'a kadar Gaz yoğuşmalı kombiler ile kıyaslandığında % 40'a kadar Yeraltı ısıtma veya soğutma için bir termal rezervuar olarak da hizmet verebilir. Yenilenebilir enerji kaynaklarındaki ısı ve atık ısı muhtemelen kaybolup gidecektir, ve ya depolanabilir ve daha sonra kullanılabilir. Çevresel soğuk hava içinde aynı durum geçerlidir, soğutma uygulamaları için depolanabilir. Son olarak ihtiyaç fazlası depolamalar mahalle-ilçe ısıtma sistemlerinde ve endüstriyel alanlarda uygulanabilir. Yer altı termal enerji depolama, özellikle sıcak ya da soğuk büyük miktarların uzun süre saklanması için uygundur.

20 Farklı Kullanım Sistemleri
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler Farklı Kullanım Sistemleri Sığ jeotermal enerji sistemleri Açık sistemler Yer altı suyu kuyu sistemleri Kapalı sistemler Kuyu ısı eşanjörleri Yatay toprak ısı toplayıcısı Sepetler Yüzeye temas eden beton parçalar Temel kazıkları („enerji kazıkları“) Düz ve uzun yarık duvarlar Isı boruları Yatay toprak ısı toplayıcısı sepetler Foundation piles („Energy piles“) = Erdberührte Betonteile/Energiepfähle Temel kazıkları Yarık duvarlar Yer altı suyu kuyusu Borehole heat exchangers

21 Sığ Jeotermal Sistemler
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler Sığ Jeotermal Sistemler Sığ Jeotermal Sistemler Yaklaşık 400 m derinliğe kadar yer altındaki termal kaynaklardan faydalanılabilir. m Yeraltı suyu ısı pompası Kuyu ısı eşanjörü + ısı pompası Zemin ısı kollektörü + ısı pompası

22 I Giriş: Sığ Jeotermal Sistemler
Su Kuyuları Yer altı suyu ısı kaynağı: Yıllık ortalama sıcaklık 8°C ile 12°C arasında Diğer toprak kaynaklı ısı pompası sistemleri ile karşılaştırıldığında yüksek performanslıdır En az bir üretim ve bir enjeksiyon kuyusu bulunur (ikili) Gerekenler: Yüzeye yakın yeterli yer altı su kaynağı (yaklaşık. 15 – 30 m) Sürekli bakım gerektirmez.

23 Kuyu ısı eşanjörü Derinlikleri 400 m ye kadar olan yüzeysel sistemler
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler Kuyu ısı eşanjörü Derinlikleri 400 m ye kadar olan yüzeysel sistemler En az 130 mm çaplı derin sondajlar Genellikle HDPE-U kuyu ısı eşanjörü (tekli, çiftli, üçlü) Tek kuyu içi ısı eşanjörü ve ya bütün kuyu içi ısı eşanjör alanları Kış aylarında 0° C nin altındayken ısı taşıyıcı akışkanın soğuması(donma) Akışkan dolaşan kapalı sistem Bakım gerektirmez

24 I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler
Zemin ısı toplayıcısı Kış aylarında düşük sıcaklıklar(Düşük performas katsayısı,low Coefficient of Performance (COP)) Yeterli ve işletilebilir yüzey alanı Kolektörün bulunduğu alanın üzerine bina yapılamaz Basit kurulum (hendeklerin derinliği 0,8 m ile 1,5 m arasında) HDPE-Borular arasında aralık 0,3 ile 0,7 m arasında Düşük maliyet Bakım gerektirmez

25 Sepetler Zemin ısı toplayıcısının özel bir şekli
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler Sepetler Zemin ısı toplayıcısının özel bir şekli 1 m ile 4 m arası derinliklere kurulur Daha az yüzey alanı Basit ve ucuz kurulum Bakım gerektirmez

26 Yüzeye temas eden beton parçalar
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler Yüzeye temas eden beton parçalar Enerji kazıkları ve aktif yarık duvarlar Kazık veya yarık duvarlar sadece yeni yapı projelerinin temeline uygulanabilir Isı eşanjör boruları takviye kafeslerinin içine kurulur Beton dökülmeden önce takviye ile birlikte kurulum Ucuz Bakım gerektirmeyen Quelle: Bilfinger Berger Spezialtiefbau

27 Isı boruları / doğrudan genişleme sistemleri
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler Isı boruları / doğrudan genişleme sistemleri Isı taşıyıcı sıvılar CO2, NH3, Propan, Bütan ve diğerleri Sabit faz değişimi (sıvıdan gaza) Akışkan buharı, kuyu içi ısı değiştirici yükselir ve pompaya gerek duymadan düşük yoğunluğundan dolayı yukarı çıkar Isı emisyonu altında ısı eşanjörü başında yoğunlaşma. Borunun içinden geri akış CO2 ile doğrudan genleşme sistemi Quelle: IPD-Tec

28 Isıtma ve soğutma kombinasyonu
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler Isıtma ve soğutma kombinasyonu Başlangıç ​​pozisyonu: °C arasındaki bozulmamış yer altı sıcaklığı Kış: Yeraltı ısıtma için ısı kaynağı olarak hizmet verir İlkbahar: Yeraltı yaklaşık ° C arasında soğuk akümülatör olarak hizmet verir. Yaz: Yeraltı soğutma için soğutucu olarak hizmet verir Sonbahar: Yer altında yaklaşık 12 – 16° C arasında ısı depolanır

29 Yıllık kullanım [TJ/yıl]
I Giriş: İstatistiksel Veriler Sığ jeotermal sistemlerin dünya çapında kullanımı Ülke Kapasite [MW] Yıllık kullanım [TJ/yıl] ABD 12.611,46 56.551,80 Çin 8.898,00 75.348,30 İsveç 4.460,00 45.301,00 Norveç 3.300,00 25.200,00 Almanya 2.485,40 12.764,50 Japonya 2.099,53 15.697,94 Türkiye 2.084,00 36.885,90 İzlanda 1.826,00 24.361,00 Hollanda 1.410,26 10.699,40 Fransa 1.345,00 12.929,00 Kanada 1.126,00 8.873,00 İsviçre 1.060,90 7.714,60 İtalya 867,00 9.941,00 Ülkelerin kurulu termal kapasitelerine ve yıllık jeotermal enerji kullanımına genel bakış(Lund et al., 2010) 2010 yılında dünya çapındaki doğrudan jeotermal uygulamalarının toplam enerji kullanımına oranları (Lund et al., 2010)

30 Yenilenebilir Enerjiler 2005 Yenilenebilir Enerjiler 2020
I Giriş: İstatistiksel Veriler AB’deki yenilenebilir enerji kaynakları Biokütle Biyoyakıt   Okyanus enerjisi Hidroelektrik enerji Yenilenebilir Enerjiler 2005 Yaklaşık TWh Yenilenebilir Enerjiler 2020 Yaklaşık TWh Jeotermal enerji Isı pompaları Photovoltaics Güneş enerjisi Rüzgar (açık deniz) Rüzgar ( kara) 2005 ve 2020’de AB’deki yenilenebilir enerji kaynağı yapısı (Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, 2011)

31 2010 yılında Almanya'da yenilenebilir enerjiler
I Giriş: İstatistiksel Veriler 2010 yılında Almanya'da yenilenebilir enerjiler tamamı: 275 TWh Hidroelektrik enerji Rüzgar gücü Bio yakıt Biyojenik katı yakıtlar, elektrik Biyojenik katı yakıtlar, ısı Güneş enerjisi Jeotermal enerji Photovoltaics Nihai enerji 2010 yılında Almanya'da yenilenebilir enerjilerin nihai enerji kaynağının yapısı (Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, 2011)

32 2010 yılında Almanya'da yenilenebilir enerjiler
I Giriş: İstatistiksel Veriler 2010 yılında Almanya'da yenilenebilir enerjiler tamamı: 136,1 TWh Biyojenik katı yakıtlar (evler) Biyojenik katı yakıtlar (sanayi) Biyojenik katı yakıtlar (ısıtma tesisi) Yüzeysel jeotermal enerji Derin jeotermal enerji Güneş enerjisi Atıkların biyojenik kısımları Biyojenik gaz yakıtlar Biyojenik sıvı yakıtlar Isı 2010 yılında Almanya'da yenilenebilir enerjilerin ısı kaynağı yapısı (Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, 2011)

33 Almanya’daki toprak kaynaklı ısı pompaları
I Giriş: İstatistiksel Veriler Almanya’daki toprak kaynaklı ısı pompaları 2009 Aralık ayında ısı pompası kullanılmaktaydı (Schellschmidt et al., 2010) 1996 yılından bu yana yeni toprak kaynaklı ısı pompalarının yıllık sayısı (Schellschmidt et al., 2010) 2003 yılından bu yana kullanılan toprak kaynaklı ısı pompalarının sayısı (Schellschmidt et al., 2010)

34 Almanya’daki toprak kaynaklı ısı pompaları
I Giriş: İstatistiksel Veriler Almanya’daki toprak kaynaklı ısı pompaları 2003 yılından bu yana, toprak kaynaklı ısı pompalarının yıllık ısı iletimini (Schellschmidt et al., 2010) 2003 yılından itibaren tüm toprak kaynaklı ısı pompaları birleştirilmiş toplam kurulu gücü (Schellschmidt et al., 2010) 2009 için görünüş: Kurulu kapasitede ve ısı iletiminde yıllık % 20 oranında artış (Schellschmidt et al., 2010)

35 Görünüm Almanya’nın tahmini jeotermal enerji üretimi
I Giriş: İstatistiksel Veriler Almanya’nın tahmini jeotermal enerji üretimi Görünüm Derin jeotermal enerji Jeotermal ısı ve enerji üretimi Toprak kaynaklı ısı pompaları Çevre sıcaklığı ısı pompaları Ulusal ısı kullanım yüzdesi Almanya‘nın 2020 yılına kadar olan tahmini jeotermal enerji üretimi (Bundesverband Erneuerbare Energien, 2009)

36 AB‘nin iklim ve enerji politikası
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri AB‘nin iklim ve enerji politikası AB Devlet ve Hükümet Başkanları tarafından " " hedefleri olarakta bilinen 2020 yılına kadar yerine getirilmesi için bir dizi iklim ve enerji hedeflerini belirlendi. Bu hedefler: Sera gazlarının en az 1990’lı yıllardaki seviyenin %20’sine düşürülmesi Yenilenebilir enerji üretiminin (rüzgar, güneş, bioyakıt ve diğerleri) toplam enerji üretimine oranının %20’ye çıkarılması (şu an ± % 8.5) Enerji verimliliğini arttırarak 2020 için öngürelen enerji tüketiminde %20 tasarruf yapmak AB liderleri ayrıca, AB'nin gaz emisyonunu % 30 azaltmak için, diğer büyük miktarda gaz emisyonu yapan gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerle küresel iklim anlaşması altında adil bir pay taahhüttünü teklif etti. Birleşmiş Milletler böyle bir antlaşma üzerindeki müzakerelerine devam etmektedir.

37 I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
İklim ve enerji paketi Paketin çekirdeğini dört adet tamamlayıcı mevzuat oluşmaktadır : Emisyon Ticareti Sisteminin (ETS) gözden geçirilmesi ve güçlendirilmesi, uygun maliyetle ve etkili bir şekilde emülsiyonların azaltılması için AB önemli bir araçtır yılından itibaren emülsiyon izni için AB’de tek bir başlıkta başvurulacak ve her yıl sayı azaltılacaktır, işletmeler için verilen mevcut ödeneklerin sayısı 2020 yılında 2005 yılının %21 altına indirilecektir. Ödeneklerin serbest dağılımı zamanla açık artırma yöntemi ile değiştirilecektir, sistem kapsamındaki sektörler ve gazlar genişletilmiş olacaktır. AB ETS kapsamında olmayan ulaşım, konut, tarım ve atık sektörlerindeki emisyonlarla ilgili karar. Kararın altında imzası bulunan her üye devlet 2020 yılı için (kendi bütçeleriyle oranlı) bağlayıcı bir ulusal emisyon sınırlama hedefini kabul etti. Belirlenen hedef aralığı zengin üye devletlerde % 20'lik bir emisyon azaltma ile en yoksul üye devletlerde % 20’lik oranında bir artış olarak belirlenmiştir. Bu ulusal hedefler 2005 seviyeleri ile karşılaştırıldığında 2020 yılına kadar AB ETS dışı sektörlerde toplam emisyonu % 10 kesecek.

38 I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
İklim ve enerji paketi AB genelinde ortalama yenilenebilir enerji payını 2020 yılında % 20’ye çıkartmak yenilenebilir enerji için olan ulusal hedeflerden biridir (2006 seviyesi %9,2’nin 2 katından daha fazla). Yenilenebilir enerji payı Malta’da %19 İsveç’te %49 ve diğer ülkelerde de bu oranlar arasında değişmektedir. Bu hedeflerle beraber AB’deki enerjide dışa bağımlılık ve sera gazı emisyonunun azaltılmasına katkıda olacaktır. Karbon yakalama ve depolama (CCS) işlemlerinin geliştirilmesini ve güvenli kullanılmasını yasal bir çerçevede teşvik edilmelidir. CCS gelecek vadeden bir teknolojidir. Bu işlemle endüstriyel işlemlerle yayılan karbondioksit tutulur ve yer altında jeolojik yapılar içinde depolanır, bu işlem sonucunda karbondioksit küresel ısınmaya bir katkıda bulunamaz. CCS’ın farklı bileşenleri zaten ticari ölçekte konuşlanmış olmasına rağmen, entegre bir sistem olarak kullanımı teknik ve ekonomik açıdan henüz mümkün değildir. Bu nedenle AB, yaklaşık 2020 yılına kadar ticari CCS güncelleme amacı ile geçerliliği test etmek için 2015 yılına kadar CCS santrallerinden bir ağ kurmak için planlar yapıyor. Hükümetler CCS pilot tesislerine mali destek sağlamak için yasama paketi teklifleri olduğu gibi aynı anda çıkarılacak .

39 AB ısıtma piyasasının genel şartları
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri AB ısıtma piyasasının genel şartları Binaların Enerji Performansı Direktifi (EPBD) → Energieeinsparverordnung (EnEV) Yenilenebilir Enerji Kaynaklarından Enerji Kullanımına Teşvik Direktifi (RES) → Erneuerbare Energien Wärmegesetz (EEWärmeG) Enerji İlgili Ürünler için Ecodesign Gereksinimleri Direktifi (ErP) → Energiebetriebene-Produkte Gesetz (EBPG)

40 Bina Direktifi Enerji Performansı
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Bina Direktifi Enerji Performansı Binaların enerji performansına ilişkin 19 Mayıs 2010 tarihli AVRUPA PARLAMENTOSU VE KONSEYİNİN DİREKTİFİ 2010/31/EU Enerjinin etkin, sağduyulu, akılcı ve sürdürülebilir kullanımı uygulamalarının yanı sıra, temel enerji kaynakları olan petrol ürünleri, doğal gaz ve katı yakıtlar, aynı zamanda önde gelen karbon dioksit emisyonu kaynaklarıdır. Enerji tüketiminin %40’ından birlik içindeki binalar sorumludur. Sektör enerji tüketimindeki artışa bağlı olarak genişliyor. Bundan dolayı, enerji tüketiminin azaltılması ve binalarda yenilenebilir kaynaklardan enerji kullanımı birliğin enerji bağımlılığı ve sera gazı emisyonlarını azaltmak için gerekli olan önemli tedbirleri teşkil etmektedir. Birlik içinde yenilenebilir kaynaklardan enerji kullanımını arttırmakla birlikte yine birlik içinde enerji tüketimini azaltmak için alınan önlemlerden birisi Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Sözleşmesi (UNFCCC) Kyoto Protokolü'ne katılmak ve uygulamak ve uzun vade de 2°C’nin altında bir küresel sıcaklık artışı ile sera gazı emisyonunu en azından 1990 seviyesinin %20 altına indirmek ve yapılabilecek her hangi bir uluslar arası antlaşma ile birlikte de %30’un altına indirmeyi taahhüt etmektedir.

41 Bina Direktifi Enerji Performansı
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Bina Direktifi Enerji Performansı Bu yönerge ilişkin gereksinimleri ortaya koymaktadır : metodoloji için ortak genel bir taslak, binaların bütünleşik enerji performanslarının hesaplanması; yeni binaların enerji performansı için minimum gerekliliklerin uygulanması; enerji performansı uygulaması için minimum gereklilikler : mevcut binalar, yapı ve yapı elemanları büyük bir bakım ve onarıma tabidir; bina kaplamasının enerji performansı üzerinde önemli bir etkisi bulunur binanın kaplamasını oluşturan bu yapı elemanları güçlendirilebilir veya değiştirilirler; and istenildiği zaman yüklenebilen, değiştirilebilen veya yükseltilebilen teknik yapı sistemleri; yaklaşık sıfır-enerji binalarının sayısının artırılması için ulusal planlar; binaların veya yapı birimlerinin enerji sertifikasyonu; binalardaki ısıtma ve klima sistemlerinin düzenli olarak kontrolü; ve enerji performansı sertifikalarının ve denetim raporları için bağımsız kontrol sistemleri.

42 Bina Direktifi Enerji Performansı
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Bina Direktifi Enerji Performansı Yeni binalar için inşaata başlamadan önce aşağıda listelenenler gibi yüksek verimli alternatif sistemlerin teknik, çevresel ve ekonomik uygunluğu varsa, kabul edilir ve dikkate alınır (üye devletlerin garantisi altındadır): yenilenebilir kaynaklardan enerji esas alınarak merkezi olmayan enerji besleme sistemleri; birleşik üretim; semt ya da blok ısıtma veya soğutma, özellikle tamamen veya kısmen yenilenebilir enerji kaynaklarından; ısı pompaları. Program (Üye Devletler için bağlayıcıdır) 9 Temmuz 2012 kadar Ulusal hukuk içinde uygulanması 9 Ocak 2013 itibaren Almanya'da uygulanması gereksiniminin başlangıcı (kaygıları, başta enerji sertifika oluşturma) 1 Ocak itibaren yeni kamu binaları için neredeyse sıfır-enerji standardı 1 Ocak itibaren yeni bina için yaklaşık sıfır enerji standardı

43 I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
EnEV 2009 Alman Enerji Tasarrufu Yönetmeliği 2009 aşağıdaki maddeleri içerir: Binaların ısı talebinin azalması Yüksek enerji verimli teknik sistemleri ile azalan talep için ısı kaynağı Enerji tüketimi Evin ısıtması için termal enerji ve evde kullanılan sıcak su nihai enerji tüketiminin %86’sını oluşturur Almanya’da evlerde kullanılan termal enerji nihai enerji tüketiminin % 26’sını oluşturur

44 I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
EnEV 2009 Alman Enerji Tasarrufu Yönetmeliği 2009 (EnEV) yeni binalar için neredeyse sıfır-enerji standardı gerektirir EnEV yeni binalar için yıllık birincil enerji talebini sınırlar Nasıl bir faaliyette bulunulacağının kararını genelde inşaatçılar ve plancılar tarafından verilir Üç alternatif uygulama seçeneği mevcuttur : 1. Gelişmiş ısı izolasyonu 2. Verimli ısı sistemi 3. 1. ve 2. maddelerin kombinasyonu

45 EnEV 2009 Metodoloji Referans inşa yöntemi :
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri EnEV 2009 Metodoloji Referans inşa yöntemi : Aynı geometri ile, Aynı hizada, tanımlanan minimum enerji kalitesi ile tanımlanan teknik sistemler ile Yoğuşmalı kazanlar ile ısı üretimi Güneş kollektörleri No: Element /Sistem Referans değeri 1.1 Dış duvar ısı iletimi katsayısı U = 0,28 W/(m²⋅K) 1.2 Floor slab, wall to an unheated room ısı iletimi katsayısı U = 0,35 W/(m²⋅K) 1.3 Ceiling, roof ısı iletimi katsayısı U = 0,20 W/(m²⋅K) 1.4 Pencereler ve kapılar ısı iletimi katsayısı Uw = 1.30 W/(m²⋅K) camın enerji geçirgenliği g┴= 0.60 1.5 Dormer ısı iletimi katsayısı Uw = 1.40 W/(m²⋅K) camın enerji geçirgenliği g┴= 0.60

46 I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
EnEV 2009 EnEV’nin en önemli performans rakamlarndan biri birincil enerji harcama faktörü ep Bu faktör birincil enerji talebinin toplam harcaması Qp (gaz, petrol, karbon, nükleer enerji) ile alan Qh ve su Qw ısıtmak için kullanılan termal enerji talebinin arasındaki oranı gösterir. ep = Qp / (Qh + Qw) (Birincil enerji girişi / Termal enerji çıkışı)

47 I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
EnEV 2009

48 EnEV 2009 Eski binaların zorunlu güçlendirmesi
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri EnEV 2009 Eski binaların zorunlu güçlendirmesi 1978 yılından eski kazanlar mutlaka değiştirilecek Zorunlu olarak tavan ve çatının yalıtımı iyileştirilecek Rutubeti azaltarak klimaların yeniden planlanması ve tadilatları 2020 yılında binalarda 6 daire ya da 500 m² den fazla alanlar için kullanılan tüm eski ısı depolayıcı cihazlar(özellikle geceleri) kapatılmak zorunda EnEV 2007’deki Enerji Performansı Sertifikası (binalar) için yapılan politikalar ve prosedürler hala uygulanmaktadır

49 I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
Sıcak su üretimi Etkin ısı yalıtımı ile yeni binalardaki ısı talebi daha az Sıcak suya olan talep ise aynı seviyelerde ya da yüksek konfor ihtiyaçları sonucunda artıyor Sıcak su için ortalama ısı ihtiyacı (EnEV): 12,5 kWh/(m²*a) Quelle: ASUE

50 Isı Sektöründe Yenilenebilir Enerji Teşvik Yasası (EEWärmeG)
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Isı Sektöründe Yenilenebilir Enerji Teşvik Yasası (EEWärmeG) Yeni binalarda yenilenebilir enerjilerin kullanım zorunluluğu Yeni bina sahiplerinin binalarının ısınma sistemlerini mutlaka yenilenebilir enerji içermesi öngörülmektedir. Bu uygulama konutlarda ve binalarda 1 Ocak 2009 tarihinden itibaren uygulamaya konuldu. Yenilenebilir enerjiden yararlanmak isteyen mevcut binaların sahiplerine destek olunur. Küçük kurumlar için proje yardımı ve ya düşük faizli kredi ve büyük tesisler için itfa ödeneği ve ya ısı sistemleri ve büyük ısı depoları gibi altyapı hizmetleri sağlanmaktadır. Yenilenebilir enerjinin kullanım zorunluluğu, şimdiye kadar sadece yeni binalara uygulanan, şimdi tadilatta olan mevcut büyük kamu binalarına kadar genişletilmiştir. Bina sahibi yenilenebilir enerji kaynağını seçmekte serbesttir. Kullanılan enerji türüne bağlı belirli bir ısı teknoloji-spesifik yüzdesi kullanılmak zorundadır. Solar termal tesislerde yaklaşık %15 Gaz biyokütlede en az %30 (CHP enerji santrallerinde) Katı veya sıvı biyokütlede en az % 50 Isı pompalarında en az % 50

51 Almanya’daki ısı yapısı
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Almanya’daki ısı yapısı

52 Birincil enerjinin talebi ve CO2 emisyonları
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Birincil enerjinin talebi ve CO2 emisyonları Isı pompası ile doğal gaz kazanları ve petrol yoğuşmalı ısıtma sistemleri Birincil enerjinin azalması : Gaz 20 – 35 % Petrol 30 – 45 % CO2 emisyonlarının azalması: Gas 15 – 30 % Petrol 45 – 55 %

53 Birincil enerji talebi
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Birincil enerji talebi Birincil Kaynak Faktörleri (PRF), non-rejeneratif enerji girişi ve müşteri tarafından kullanılan nihai enerji arasındaki oranı ifade eder, çıkarma, taşıma ve dönüşüm ile tüm sistem kayıplarını dikkate alarak Birincil Kaynak Faktörler : Elektrik(Almanya) fP=2,5 Kalorifer yakıtı fP=1,2 Doğal gaz fP=1,1 Tipik ısıtma sistemlerinin birincil enerji gereksinimleriyle karşılaştırılması Kaynak: EHPA

54 CO2 emisyonları CO2 emisyonlarının faktörleri
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri CO2 emisyonları CO2 emisyonunun küresel olarak en büyük kaynağı kömür, petrol ve gaz gibi fosil yakıtların enerji santrallerinde, otomobillerde, sanayi tesislerinde kullanılmasıdır. Elektrik üretiminde, endüstriyel kullanımda, ulaşımda hatta evlerde ve ticari binalarda kullanımı için fosil yakıtlar yakılarak CO2 atmosfere salınır yılında, petroleum supplied the largest share of domestic energy demands, petrol yerli enerji talebinde % 47’lik bir oranla (toplam fosil yakıt tabanlı enerji tüketimi oranı) en büyük payı almıştır . Petrolü sırasıyla % 27’lik oranla kömür ve %26’lık oranla doğal gaz takip etti. Konut ve ticari sektör kendi enerji ihtiyaçlarını karşılamak için büyük ölçüde elektriğe bağımlı durumda, özellikle aydınlatmada, ısınmada ve havalandırma cihazlarında. Doğrudan CO2 emisyonlarının ana kaynağı binalarda ısınma ve soğutma için kullanılan petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıtların yakılmasıdır. CO2 emisyonlarının faktörleri Elektrik (Almanya) 633 g CO2/kWh Kalorifer yakıtı g CO2/kWh Doğal gaz 244 g CO2/kWh

55 Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA)
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA) Öko-Insitut e.V. Uygulamalı Ekoloji Enstitüsü : Entegre Sistemler için Global Emisyon Modeli (GEMIS) GEMIS bir yaşam döngüsü analizi programı ve enerji, malzeme ve taşıma sistemleri için bir veritabanıdır GEMIS veritabanı aşağıdakiler hakkında bilgi sunar : fosil yakıtlar (taş kömürü, linyit, doğal gaz, petrol), yenilenebilir, nükleer, biokütle (atıklar, ahşap atıklar, çayır otları, kolza yağı vb) ve hidrojen (yakıt bileşimini veand upstream veriler dahil) elektrik ve ısı prosesleri (çeşitli enerji santralleri, eş jeneratörler, yakıt hücreleri, vb.) malzemeler: ham ve temel malzemeler özellikle inşaat ve destek için olanlar (upstream süreçleri de dahil olmak üzere) taşıma: uçaklar, bisikletler, otobüsler, arabalar, boru hatları, gemiler, trenler, kamyonlar (dizel, benzinli, elektrikli ve biyoyakıtlar için). GEMIS etkilerinin hesaplanmasında toplam yaşam döngüsü dahildir - i.e. yakıt teslimi, inşaat için kullanılan malzemeler, atık eşleme ve taşıma/yardımcı.

56 Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA)
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA) GEMIS veri tabanı her bir proses için aşağıdakileri kapsamaktadır verimlilik, güç, kapasite faktörü, yaşam süresi doğrudan hava kirleticiler (SO2, NOx, halojenler, partiküller, CO, NMVOC) sera gazı emisyonlarını (CO2, CH4, N2O, SF6, diğer tüm Kyoto gazları) katı atıklar (küller, örtü katmanı , FGD artıklar, proses atıkları) sıvı kirleticiler(AOX, BOD5, COD, N, P, inorganik tuzlar) arazi kullanımı. GEMIS maliyet analizi de yapabilir - ilgili veriler yakıtlar ve enerji sistemleri için uygulanmaktadır. Ayrıca, GEMIS toplanan göstergeler yoluyla değer sonuçlarına da : kaynaklar CER ve CMR haline, sera gazları CO2 eşdeğeri haline, hava kirleticileri SO2 benzerleri ve ozon (öncü benzerleri) haline, yanı sıra dış maliyetlere de olanak sağlar.

57 Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA)
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA) Isıtma sistemlerinin karşılaştırılması için senaryo. Kombine ısı ve güç (CHP) ile prosesleri iki birleşmiş ürün olan elektrik ve ısı arasında tahsis edilir. Ulaşım ve malzeme girişi dahil, uzaklaştırma hariç olmak üzere tüm kullanım ömrü göz önüne alındığında. Jeotermal ısı pompaları sistemleri için sonuçlar : Sera gazı emisyonları (CO2, CH4, N2O): 172 g CO2-Äquivalente/kWh Doğrudan hava kirleticileri (SO2, NOx, Staub): 0,2 g SO2-Äquivalente/kWh Kümülatif enerji talebi : 0,79 kWhprimär/kWh Arazi kullanımı : 0,006 m²/kWh

58 Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA)
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA) Sera gazı emülsiyonu için sonuçlar Jeotermal sistemler

59 Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA)
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA) Doğrudan hava kirliliği için sonuçlar Jeotermal sistemler

60 Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA)
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA) Birincil enerji tüketimi için sonuçlar (ya da kümülatif enerji talebi ) Jeotermal sistemler