Mikroalgler kullanılarak tasarlanan fotobiyoreaktör sistemlerinin mimari tasarım disiplinine aktarılmasındaki sorunlar
The problems in integration of microalgae photobioreactor systems to architectural design discipline
Yazar: YUNUS TURAN PEKMEZCİ
Danışman: DOÇ. DR. SERVER FUNDA ÖZTÜRK KERESTECİOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Bina Araştırma ve Planlama Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Enerji = Energy ; Mimarlık = Architecture ; Şehircilik ve Bölge Planlama = Urban and Regional Planning

Özet:
Konvansiyonel enerji kaynaklaklarının kullanımı sonucu havayı kirletmeleri ve doğada
sınırlı olmaları sebebiyle yenilenebilir enerji kaynaklarının mimaride kullanımı önem
kazanmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından fotovoltaik güneş panelleri, rüzgar
türbinleri ve biyokütlenin mimaride kullanımının yaygın olmasının yanında, enerji
potansiyeli yüksek biyokütle kaynağı olan mikroalglerin mimariye entegrasyonu
sınırlıdır.
Tezin birinci bölümünde belirtilen, fotobiyoreaktör sistemlerinin mimariye
entegrasyonundaki sorunların tespitini yapmak tez çalışmasının esas amacıdır.
Sorunların alg mimarisi örnekleri üzerinden incelendiği kısım çalışmanın omurgasını
oluşturmaktadır. Mikroalg yetiştiriciliği için kullanılan fotobiyoreaktör sistemlerinin
çalışma prensiplerinin ve enerji eldesinin ifade edilip mimarlık disiplini arasındaki
ilişkinin irdelendiği kısımlar ise bütünü tamamlayan parçalardır.
Tez çalışmasının ikinci bölümünde mikroalglerin yenilenebilir enerji kaynakları
arasındaki önemi ifade edilmiştir. Mikroalg yetiştirme yöntemlerini ifade etmek için
fotobiyoreaktör sistemleri incelenmiştir. Fotobiyoreaktör kavramı tanımlanmış,
mikroalg yetiştiriciliğinde yaygın kullanılan fotobiyoreaktör çeşitleri ve çalışma prensipleri anlatılmıştır. Fotobiyoreaktör sistemlerinde mikroalg yetişticiliğini etkileyen
parametreler belirlenmiştir. Fotobiyoreaktörler kullanılarak mikroalglerden nasıl enerji
elde edildiği açıklanmış ve mimaride kullanılabilirliği inelenmiştir.
Üçüncü bölümde, mikroalgler kullanılarak tasarlanan fotobiyoreaktör sistemlerinin
mimariye entegrasyonundaki sorunları tespit etmek amacıyla toplam 10 adet alg
mimarisi örneği incelenmiştir. Çalışma kapsamında, bina ölçeğinde 4 proje, kentsel
ölçekte 3 proje ve tekil enstalasyon örneği 3 proje seçilmiştir. İrdelenen alg mimarisi
örnekleri üzerinden, kullanılan fotobiyoreaktör çeşidinin teknik özellikleri, projenin
uygulandığı lokasyon ve tercih edilen işletme modeli olmak üzere fotobiyoreaktör
sistemlerinin mimaride kullanımında dikkat edilmesi gereken değerlendirme kriterleri
belirlenmiştir.
Çalışma sonucunda, fotobiyoreaktör sistemlerinin mimaride kullanımının enerji
tasarrufu sağlaması, CO2 emisyonlarını azaltması, O2 salınımıyla havayı temizlemesi,
atıksu arıtım, uygulandığı yapının kendi elektirik ve ısınma gereksinimlerini
karşılaması, şehirlerde ve iç mekanlarda aydınlatma eleman olarak kullanılabilmesi ve
biyoenerji üretebilmesi gibi faydalarının yanı sıra, taşıyıcı sisteme yüklenen ekstra
taşıma yükü, kullanıcı görüşünün kısıtlanması, temizlik, bakım ve onarım zorlukları,
fotobiyoreaktörlerin güneşten ve hava şartlarından olumsuz etkilenebilmesi, kurulum ve
operasyon maliyetlerinin fazlalığı, depolama ve mekanik sistem için ekstra alan ihtiyacı,
mevcut altyapıya entegrasyonda yaşanan güçlükler olmak üzere farklılaşan sorunlar
tespit edilmiştir. Fotobiyoreaktör sistemlerinin mimariye entegrasyonunda dikkat
edilmesi gereken hususların teknolojik ilerlemelerle birlikte geliştirilerek enerji
verimliliği daha yüksek fotobiyoreaktörler üretilmesi ile tez çalışmasında sorun olarak
nitelendirilen problemlerin aşılabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
As a result of the conventional energy sources will be exhausted in the future and they
contamine the air, the use of renewable energy sources in architecture has gained
importance. Besides the common use of photovoltaics, wind turbines and biomass as a
renewable energy sources, the integration of microalgae with high energy potential as a
biomass source is limited.
As the mentioned in the first section of the thesis, the main purpose of the thesis is to
determine the problems in the integration of algae photobiorector systems into
architecture. The part where is examined the problems over algae architecture examples
forms the backbone of the study. The parts which explains the working principles of
photobioreactor systems used for microalgae cultivation and energy production and
relationships between the architecture discipline are the parts that complements the
whole.
In the second part of the thesis, the importance of microalgae among renewable energy
soruces has been expressed. Photobioreactor systems are examined to describe
microalgae cultivation methods. The concept of photobioreactor is defined. The types of
photobioreactors used in microalgae cultivation and their working principles are
explained. The parameters affecting microalgae cultivation in photobioreactor systems were determined. How to obtain energy from microalgae by using photobioreactors and
their usage in architecture was investigated.
In the third part, totally 10 algae architecture projects were examined in order to explore
the problems of photobioreactor systems which are integrated in architectonics. In the
scope of study, 4 projects in building scale, 3 projects in urban scale and 3 projects as a
singular installation are selected. Evaluation criterias such as photobioreactor type,
project location and selected operational model are determined when the
photobioreactor sytems are applied in architecture by using algae architecture examples.
As a result of the study, beside the using algae in architecture has brought many benefits
like energy saving, CO2 emission reductions, O2 release, biofuel production, wastewater
treatment from micro scale by using building facades and macro scale by integrating to
the cities, the thesis has concluded that the integration of algae to the architecture
encounters some challenges, including the additional load to the structural system,
limitation of view for the residents, cleaning, maintenance and repair problems,
accordance and solidity to the weather conditions, compatibility to the local climate,
high initilal and operating costs, need for high space requirements for storage and
operating systems and supplying limitations to the common infrastructure of the zone. It
is thought that the problems that should be considered in the integration of
photobioreactor systems to architecture by developing with the technological advances
and producing photobioreactors with higher energy efficiency can be overcome the
problems which are described in the thesis.