Binalardan Enerji Üretilmesi ve Akıllı Enerji Yönetimi için Bütünleşik Sistem Mimarisinin Araştırılması, Geliştirilmesi ve Doğrulanması

Bu çalışmada, TÜBİTAK Teydeb 1507 KOBİ Ar-Ge Başlangıç Destek Programı çerçevesinde yürütülmüş olan 7130241 proje numaralı "Binalardan Enerji Üretilmesi ve Akıllı Enerji Yönetimi için Bütünleşik Sistem Mimarisinin Geliştirilmesi" projesi ve proje çıktıları sunulmuştur. Bu proje kapsamında binalardan enerji üretilmesine ve akıllı enerji yönetimine yönelik, entegre yapılar, bütünleşik izleme ve analiz metotları, sürdürülebilir yönetim ve karar destek sistemlerini içeren temel araştırma faaliyetleri içerisinde bulunulmuş, şebekeden bağımsız (off-the-grid) yenilenebilir bina enerji üretim sistemlerinin entegrasyonu ile elde edilen Bütünleşik Enerji Üretim Sistemi ele alınmıştır. Bu çalışmaya konu olan “EOS Bütünleşik Bina Enerji Üretim Sistemi” açık ve genişletilebilir bilgi alışverişine olanak sağlayan, yenilikçi bir veri toplama ve enerji üretim ve yönetim sistemi olarak ortaya konmuş, veri ambarı, veri madenciliği, akıllı kontrol ve kablosuz iletişim teknolojilerini kullanarak, enerji performans izleme ve optimizasyonunun gerçekleştirilmesini sağlanmıştır. Bu kapsamda şebekeden Bağımsız Bina Enerji Üretim ve Saklama Sistemleri, Kablosuz Algılayıcı Katmanı, Bilgi İşlem Modülü, İzleme aracı, Akıllı Kontrol ve Optimizasyon Aracı gibi farklı ve birbirleri ile entegre çalışan teknolojiler ele alınmıştır. Geliştirilen sistem EOS İstanbul Sürdürülebilir Enerji Çözümleri A.Ş. firmasına ait laboratuvar alanı ve konut binasında uygulanarak enerji üretim performansları ölçülerek test edilmiştir. Geliştirilen sistem 5 farklı kablosuz donanım ve senaryo tabanlı algoritmalardan oluşan yazılım yardımı ile binalardan enerji üretimini destekleyen sistemleri optimize ederek binaların toplam enerji kullanım maliyetini etkin bir şekilde düşürmektedir. Geliştirilen bütünleşik bina enerji üretim sistemi eski veya yeni farketmeksizin farklı kullanım amaçlarına sahip binalarda uygulanabilmektedir. Proje kapsamında 2017-2019 yılları arasında yürütülen testler sonucunda geliştirilen sistemin farklı mevsimsel koşullar altında en düşük 10,1 kWh ile en yüksek 24,36 kWh aralığında enerji üretimi sağladığı kayıt altına alınmıştır

Research, Development and Verification of an Integrated System Architecture for Energy Generation from Buildings and Smart Energy Management

In this work, the “Integrated System Architecture for Energy Generation from Buildings and Smart Energy Management" research project results are presented. This R&D project is funded by the Scientific Research Council of Turkey (TÜBİTAK) within the frame of “Teydeb 1507-Small Medium Enterprises - R&D Initiation Support Program”. In the scope of this research project, integration of renewable off-the-grid building energy generation systems, wireless network embedded devices, multi criteria analysis expert systems, context sensitive monitoring tools and decision support systems are researched, developed and validated. As an outcome of R&D accomplishments, the "Integrated Building Energy Generation System (IBEGES)" is indigenously developed as an innovative data collection, analysis and optimisation system comprising open and expandable information exchange platform. This indigineous system enables energy performance monitoring and optimization using data warehouse, data mining, intelligent control and web service technologies in order to accomplish an energy plus building concept. The developed technology is tested in a residential building and in the laboratory of the EOS Istanbul Sustainable Energy Solutions A.Ş. to quantify energy production levels. System increases the total energy production levels by optimizing renewable energy generation systems with the support of indigeniously developed wireless network embedded hardware and intelligent software consisting of scenario-based algorithms that can be applied in buildings with various purposes. It has been recorded that the developed system provides energy generation levels between the lowest 10.10 kWh and the highest 24.34 kWh range under diverse seasonal conditions based on optimized off-the- grid energy generation.

PDF

___

Abhishiktha, Ratna, Dipankur, V. Indraja, & V. Hari (2016). A review on small scale wind turbines. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 56, 2016, Pages 1351-1371, ISSN 1364-0321, https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.027. Erişim Adresi: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032115014100
Bogdan A., Chantal D., Marina E., Joana M., Ingeborg N. & Oliver R. (2011). Europe’s buildings under the microscope, A country-by-country review of the energy performance of buildings.
Buildings Performance Institute Europe (BPIE), 2011. BOTAS (2017). BOTAS Sektör Raporu. Erişim Adresi: https://www.botas.gov.tr/uploads/galeri/5c6ded9d4cd5f20.02.2019sektorap_2016.pdf
BOTAS (2019). BOTAS Sektör Raporu. Erişim Adresi: https://www.botas.gov.tr/uploads/galeri/844491-2018sektorraporu.pdf, Erişim Tarihi: 10.11.2020.
Buildwise (2009). Buildwise Projet: Building A Sustainable Future. Erişim Adresi: http://www.iruse.ie/iruse/projects/-finishedprojects-/buildwise/. Erişim Tarihi: 10.06.2020.
COP 23 (2017). COP23: UN Climate Change Conference 2017 Erişim Adresi: https://unfccc.int/resource/docs/2017/cop23/eng/l13.pdf Erişim Tarihi: 02.12.2020. Dünya Bankası (2020b). World Bank. Erişim Adresi: https://data.worldbank.org/indicator/NY.GDP.MKTP.CD?locations=TR, Erişim Tarihi: 10.09.2020.
Dünya Bankası (2020a). World Bank. Erişim Adresi: https://data.worldbank.org/indicator/SP.POP.TOTL?locations=TR, Erişim Tarihi: 10.11.2020.
Dünya Bankası (2020c). World Bank. Erişim Adresi: https://data.worldbank.org/indicator/EN.ATM.CO2E.PC?end=2014&locations=TR&start= 1980, Erişim Tarihi: 10.11.2020.
EC (2011). European Comission – Energy. Erişim Adresi: www.ec.europa.eu/energy/efficiency/buildings/buildings_en.htm. Erişim Tarihi: 10.11.2020.
EİGM (2020). Enerji İşleri Genel Müdürlüğü Denge tabloları, Erişim Adresi: https://www.eigm.gov.tr/tr-TR/Denge-Tablolari/Denge-Tablolari, Erişim Tarihi: 10.06.2020.
Erişim Adresi: http://www.iruse.ie/iruse/projects/-finishedprojects-/itobo/ Erişim Tarihi: 02.12.2020. Erişim Adresi: https://www.iklim.istanbul/iklim/ Erişim Tarihi: 10.08.2020.
EUROSTAT (2020a). Energy Production and Imports-a statistical overview. Erişim Adresi: https://ec.europa.eu/eurostat/statisticsexplained/index.php/Energy_production_and_imports Erişim Tarihi: 10.06.2020.
EUROSTAT b (2020b). Oil and Petroleum Products-a statistical overview. Erişim Adresi: https://ec.europa.eu/eurostat/statisticsexplained/index.php?title=Oil_and_petroleum_produ cts_-_a_statistical_overview#Oil_imports_dependency Erişim Tarihi: 10.06.2020. FEEDNETBACK (2007). Feedback design for wireless networked systems. Funded under 7th FWP (Seventh Framework Programme) ICT-2007.3.7. Network embedded and control systems. Erişim Adresi: https://www.unipd.it/en/feednetback. Erişim Tarihi: 02.12.2020.
GAWIND (2006). Grid-enabled automatic wireless network design, Funded under MOBILITY- 1.3.1. Marie Curie Host Fellowships - Transfer of knowledge (TOK) - Development Scheme. Erişim Adresi: https://cordis.europa.eu/project/id/42783 Erişim Tarihi: 02.12.2020.
Gökçe H. U. & Gökçe K. U. (2013) Integrated system platform for energy efficient building operations. Journal of Computing in Civil Engineering. 10.1061/(ASCE)CP.1943- 5487.0000288 (5 Jan 2013) SCI A.
Gökçe H.U. & Gökçe K. U. (2017). “Intelligent Building Energy Management System for Energy Optimised Office Spaces” 16. International Conference of Sustainable Energy Technologies SET 2017. Bologna, Italy. Oxford University Press. ISBN (Print): 979-12-200-2203-3.
Gökçe, C. & Erol, M. (2020). Türkiye’de Tasarruf Açığı ve Enerji Açığının Ekonomik Büyüme ile İlişkisi: Nedensellik Analizi. Dumlupinar Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi. 64, 102- 122;2020. E-ISSN: 2587 005X http://dergipark.gov.tr/dpusbe
Gökçe, H. U & Gökçe K. U. (2011). Multi Dimensional Information Management Platform for Wireless Embedded Monitoring of Building Performance Data. Proceedings of the 11th International Conference on Construction Applications of Virtual Reality, Weimar, Germany. ISBN: 978-3-86068-458-0.
IEA (2020). International Energy Agency Erişim Adresi: https://www.iea.org/countries/turkey Erişim Tarihi: 10.06.2020.
Itard, L., Meijer, F., Vrins, E. & Hoiting, H. (2008). Building renovation and modernisation in Europe: State of the art review. ERABUILD. Nederlands: TU Delft, 2008. Erişim Adresi: http://iibw.at/documents/2008%20OTB%20TU%20Delft.%20Erabuild%20Building.%20R enovation%20Europe.pdf
ITOBO (2011). Information Technologies for Optimized Building Operations.
İİDEP (2020). 2016 – 2020 İstanbul İklim Değişikliği Eylem Planı.
Jagemar, L., Olsson, D. & Schmidt, F. (2007). The EPBD and Continuous Commissioning. Project Report. Building EQ. EIE/06/038/SI2 .448300, EU. https://ec.europa.eu/energy/intelligent/projects/sites/ieeprojects/files/projects/documents/bu ilding_eq_the_epbd_and_continuous_commissioning_en.pdf
Keller, M., O'Donnell, J., Keane, M. & Gökçe, H. U. (2008). Integrating the specification, acquisition and processing of building performance information. Journal of Tsinghua Science and Technology, vol. 13, no. 1, pp. 1-6. ISSN 1007-0214 01/17. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.457.374&rep=rep1&type=pdf
Le Donne, Alessia & Scaccabarozzi, Andrea & Tombolato, Sara & Acciarri, Maurizio & Abbotto, Alessandro & Binetti, S.. (2013). Solar Photovoltaics: A Review. Reviews in Advanced Sciences and Engineering. 2. 170-178. 10.1166/rase.2013.1030.
Loney K. (2004). Oracle Database 10g The Complete Reference, California: Oracle Press McGraw- Hil/Osborne. ISBN-13: 978-0072253511 2004.
OME (Observatoire Méditerranéen de l’Energie). (2014). Mediterranean Energy Perspectives – TURKEY. Erişim Adresi: http://www.tenva.org/wp-content/uploads/2014/09/MEP-Turkey-Executive-Summary- English.pdf
Price, L. (2006). Sectoral Trends in Global Energy Use and Greenhouse Gas Emissions. Lawrence Berkeley National Laboratory. USA. https://www.osti.gov/servlets/purl/888753
UNFCCC (2018). United Nations Climate Change Annual Report 2017. ISBN: 978-92-9219-175- 7. https://unfccc.int/resource/annualreport/media/UN-Climate-AR17.pdf
Beyan ve Açıklamalar (Disclosure Statements)
1. Araştırmacıların katkı oranı beyanı / Contribution rate statement of researchers: 1. Yazar/First author 50% 2. Yazar/Second author 50%
2. Yazarlar tarafından herhangi bir çıkar çatışması beyan edilmemiştir (No potential conflict of interest was reported by the authors).