Metro sistemlerinde güneş enerjisi kullanımının çevresel sürdürülebilirlik kapsamında yaşam döngüsü değerlendirmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Burcu Uzun Ayvaz
Danışman: Burcu Onat
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Küresel ölçekte uygulanan enerji dönüşümü politikalarına bakıldığında, çatı üstü fotovoltaik (PV) uygulamalarına yönelik ilginin arttığı, özellikle şehirlerde bu uygulamalara yönelik alanların değerlendirildiği ve teşvik programlarının oluşturulduğu gözlenmektedir. Bu vesile ile, gelişmeye devam eden yeni PV teknoloji ve uygulamalarının, çevresel performansını anlamak ve diğer enerji kaynaklarıyla anlamlı bir karşılaştırmaya olanak sağlamak için, kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesi önemlidir. Bu çalışma, Türkiye'nin İstanbul ilinde, bir raylı sistem yerleşkesinde bulunan atölye binasının çatısına uygulanacak ve 1956.15 kilowatt peak (kWp) kurulu gücüne sahip bir çatı üstü PV santralinin, yaşam döngüsü boyunca çevresel etkilerinin değerlendirmesine odaklanmaktadır. Bu kapsamda, son teknolojilerden biri olan yüksek verimli Pasifleştirilmiş Verici ve Arka Hücre (PERC) ile oluşturulmuş bir PV modül sisteminin, ulaşım yapı bileşenlerine entegre edilmesi ve Türkiye kurulum lokasyonu dikkate alınarak çevresel etkilerinin kapsamlı olarak değerlendirilmesi ilk kez yapılmıştır. SimaPro v9.2 yazılımı ile gerçekleştirilen Yaşam döngüsü değerlendirme (YDD) kapsamı, "beşikten mezara" olarak belirlenmiştir ve fonksiyonel birim 1 kilowatt saat (kWh) elektrik üretimi olarak kabul edilmiştir. Çatı üstü PV santralinin yaşam döngüsü boyunca, 1 kWh elektrik üretimi başına düşen toplam sera gazı (GHG) emisyonu 55.1 gram karbondioksit eşdeğeri (g CO2 eşd.) olarak hesaplanmıştır. Şebeke elektriğine göre karşılaştırıldığında, analiz edilen sistemin kullanım ömrü boyunca, toplam ~1146 ton/yıl CO2'yi önleyeceği tahmin edilmiştir. Öncelikli olarak dikkate alınan diğer çevresel etkiler; insan toksisitesi-kanserojen olmayan; 1.9E-06 CTUh/kWh, insan toksisitesi-kanserojen; 7.6E-08 CTUh/kWh, tatlı su ötrofikasyonu; 0.03 g P eşd./kWh, tatlısı ekotoksisitesi; 2649.9 CTUe/kWh, fosil kaynak kullanımı; 570.2 MJ/kWh ve mineral ve metal kullanımı; 0.0050 g Sb eşd./kWh olarak hesaplanmıştır. Çevresel yüklerin en büyük kaynağı, PERC PV modülünün üretim aşamasıdır (yaklaşık %82.2- %99.0). Üretim lokasyonuna ilişkin hassasiyet analizinden, sıcak noktalar olarak belirlenen modül montajı ve enerji yoğun süreçlerin (poly-Si ve Cz-Si) daha yeşil enerji karışımına sahip bir lokasyonda yapılmasının, çevresel faydalarda iyileşme sağlayabileceği gözlenmiştir. Çift camlı modül tasarımına sahip bir PERC modülünün uygulamada kullanılması senaryosu ise çevresel etkiler açısından en iyi performansı göstermiştir. Sonuçlar, yerinde güneş enerjisiyle üretilen elektriğin, fosil yakıt bazlı elektriğe göre etkilerin çoğunda daha avantajlı olduğunu desteklemektedir. Önemli ulaşım türlerinden biri olan raylı sistem bileşenlerine uygulanacak çatı üstü PV kurulumları, özellikle İstanbul gibi metropol şehirlerde çevresel faydalar sağlayabilir. Ancak, bu sistemlerin özellikle modül üretimi gibi diğer aşamalarından kaynaklanabilecek çevresel etkilerinin de olabileceği (ADP-nihai gibi) dikkate alınmalıdır. Uygulamaların sürdürülebilirliği açısından yaşam döngüsü değerlendirme çalışmalarının proje öncesi analizlere dahil edilmesi, çevresel etkilere sebep olan sıcak noktaların belirlenmesinde ve buna yönelik önlemler alınmasında fayda sağlayacaktır.