Binalarda Enerji Verimliliği için Gerekli Algılayıcıların Özgün Olarak Geliştirilmesi ProjesiTekno-Ekonomik Analizi

Techno-Economic Analysis of the Indigenous Sensor Development for Energy Efficient BuildingsResearch Project

Özet

Enerji verimliliği, maliyeti en düşük enerji kaynağı olması nedeni ile başta Avrupa Birliği ülkeleri olmak üzere birçok ülkenin ve uluslarüstü kuruluşun enerji politikalarının ana dayanağı olarak kabul edilmektedir. Enerji verimliliği,arz güvenliğine, rekabetçi enerji fiyatlarına ve çevrenin korunmasına katkıda bulunmaktadır. Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) enerji verimliliğinin başlıca enerji kaynağı olduğunu tanımlamak için “ilk yakıt” terimini kullanmaktadır.Bu çalışmada, TÜBİTAK Teydeb 1501 Sanayi AR-GE Projeleri Destekleme Programı çerçevesinde 2014-2018 yılları arasında yürütülmüş 3140107 proje numaralı "Binalarda Enerji Verimliliği için Gerekli Algılayıcıların Özgün Olarak Geliştirilmesi Projesi" kapsamında binaların enerji verimliliğinin arttırılması hedefi için gerekli olan ağlı gömülü teknolojileri içeren onikifarklı tipte özgün olarak geliştirilmiş sensör ve kontrol ünitesi, bunlara ait gömülü yazılımlar, kablosuz haberleşme protokolü, çok boyutlu veri ambarı, yapay zeka destekliakıllı kontrol algoritmalarından oluşan enerji optimizasyon yazılımı ve grafiksel kullanıcı ara yüzlerinden meydana gelen entegre Enerji Optimizasyon Sistemi (EOS) tekno-ekonomik analizi ele alınmıştır. Geliştirilen sistem Boğaziçi Üniversitesi Kuzey Yerleşkesi Teknoloji Merkezi (TEKMER) içinde yer alan EOS Sürdürülebilir Enerji Çözümleri A.Ş. firmasına ait ofis ve laboratuvar alanlarında uygulanarak test edilmiş ve sistemin farklı mevsimsel koşullar altında %30,23 ile %41,27 aralığında enerji verimlilik seviyeleri sağladığı ölçülmüştür.Geliştirilen sistemin farklı binatipleri için ISO 52016 ve Avrupa Birliği Binaların Enerji Perfomansı Yönetmeliği(No. 244/2012) temel alınarak türetilen göstergeler temelinde,son kullanıcı ve dolayısı ile ülke ekonomisine katkısına yönelik tekno ekonomik analizi ortaya konmuştur.Analiz üç ana gösterge çerçevesinde yapılmıştır. Bunlar, kullanım ömrü maliyeti ve geri ödeme hızı yöntemlerihesaplamalarını içeren ekonomik göstergeler,sistemin sağladığı enerji verimliliği sonucunda azalan enerji kullanımı hesaplamasını içerenkaynak kullanım göstergeleri, hane halklarına sağlanan fayda hesaplamasını içeren sosyal göstergeler ve zararlı emisyonların azaltılması sonucu oluşan faydaları içeren çevresel göstergelerdir. Analiz sonuçları, bina enerji optimizasyon sistemlerinin ülkelerin ve kurumların enerji verimliliği hedeflerini desteklemek için uygun maliyetli bir yöntem sunduğunu göstermektedir. Göstergelerin sonuçları,geliştirilen sistemin bina sakinleri açısından,kaynak kullanımı, yatırımın getirisi ve sosyal etki gibi parasal faydaların yanı sıra iklim değişikliği olgusunun zararlı etkilerinin hafifletilmesi için ölçülebilir faydalar sağladığını da doğrulamaktadır.

Abstract

Energy efficiency regarded as a major determinantof energy policy for the main reason that it is the cheapest energy source. International Energy Agency (IEA)use the term “first fuel” to describe energy efficiency,considering it to be a major energy resource. This contributes tosecurityof supply, competitive energy prices and environmental protection. In this work,techo-economic analysis of a cost effective building energy optimization system consisting of 12 different wireless network embedded sensors, control units (actuators), wireless communication protocol, multi-dimensional data warehouse, graphical user interfaces and energy optimization software with artificial intelligence backedcontrol algorithms is examined. The researchand development activityis carried within the “Indigenous Sensor Development for Energy Efficient Buildings” research project which is supported by “The Scientific and Research Council of Turkey” (TÜBİTAK) -Teydeb 1501 Industry Research and Development Projects programme between the years 2014 and 2018. The developed system has been tested, and energy efficiency levels were measured at the Boğaziçi University North Campus Technology Center (TEKMER), EOS Sustainable Energy Solutions A.Ş. firm's laboratorybetween the years 2014-2018. It has been recorded that the system provides energy efficiency levels between the lowest 30,23% -the highest 41,27% under different seasonal and occupancy conditions.The techno economic analysis of the developedsystemhas been examinedbased onindicators for the multiple benefits gained through intelligent optimisationof energy consumption in the residential and office buildings. Indicatorsused in this research are alignedwith existing legislativeframeworks, specifically the methods and performance indicators presented in ISO 52016 and the European Commission’s Delegated Regulation No. 244/2012,proposed to assess the cost optimality of building efficiency when implementing the EU Directive forthe Energy Performance of Buildings. The analysis is accomplishedwithin the framework of three main indicators. These are economic indicators including calculations of lifetime cost and paybackrate methods, resource use indicators including the calculation of reducedenergy use as a result of the energy efficiency provided by the system, social indicator including additional disposable income calculations and environmental indicators including calculations depicting the benefits of reducing harmful emissions.Analysis results illustrate that building energy optimisation systems providea cost effective method for promotingenergy efficiency goals. Results of the indicators shows monetizable benefitsforthe building occupant in resource use, return on investment, and social impact, as well as quantifiable benefits foreasing the harmful effects of climate change phenomenon.