Güneş yerleşmelerinin değerlendirilmesine ilişkin bir çalışma
A study on the evaluation of solar settlements
Yazar: NERİMAN GÜL ÇELEBİ
Danışman: PROF. DR. GÜL KOÇLAR ORAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy ; Mimarlık = Architecture

Özet:
Günümüzde enerji tüketimi açısından karşılaşılan birbiri ile ilişkili en önemli sorunların iklim değişikliği ve fosil yakıtlara dayalı enerji kullanımı olduğu söylenebilir. Fosil yakıtların hızla tükenebilir olmasının yanı sıra tüketimleri sonucu oluşan sera gazlarının iklim değişikliğine de yol açması önemli bir problem olarak gündemde yer almaktadır. İklim değişikliğinin olumsuz etkilerini hafifletmek için ulusal ve uluslararası eylemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu bağlamda, yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmak bir çözüm önerisi olarak görülmektedir.
Dünyada giderek artan kentler/yerleşim alanları daha fazla enerji tüketimine yol açmaktadır. Kentlerde sanayi, ulaşım, bina, dış aydınlatma gibi çok yönlü alanlarda kullanılan enerji miktarı, toplam enerjinin çok yüksek bir bölümünü oluşturmaktadır. Bu nedenle kentlerde enerji sorununu çözmek, dünya enerji sorununu çözmede önemli bir adım olarak görülebilir. Enerji sorununu çözmede artık bina ölçeğinde çözümler yerine yerleşme ölçeği gibi daha büyük ölçeklerde çalışmalar yapılmalı ve daha fazla önlemler alınmalıdır. Mimari ve kent planlama, enerji, ulaşım, gıda, su korunumu, atık yönetimi, ekonomik ve sosyal sürdürülebilirlik gibi konular da ele alınarak bütüncül bir yaklaşım ile bir kent, yapı adası veya yerleşme tasarlanmalıdır. Bu bağlamda birçok ülke sürdürülebilir kent planları geliştirmiştir. Güneş enerjisi ile yerleşme tasarlama sürdürülebilir kent planlamasının güncel bir aşamasıdır. Bu aşama sürdürülebilir ve enerji verimli bina ve yerleşmelerin gerçekleştirilmesi için çağdaş bir anlayış olup, güneş enerjisinin dışındaki yenilenebilir enerji kaynakları ile de entegre edilebilen yeni alternatiflerin de geliştirilmesine olanak sağlayabilecek bir çözümdür.
Bu çalışmada, yerleşme ölçeğinde güneşten yararlanan güneş yerleşmeleri ele alınmıştır. Güneş yerleşmesi tasarımını etkileyen bileşenler ve güneş yerleşmesi tasarım stratejileri geliştirilmiş ve örneklerle desteklenerek açıklanmış, aynı zamanda güneş yerleşmesi tasarım süreci ele alınmıştır. Literatür araştırması ve örnek incelemesi sonucunda ulaşılan Güneş Yerleşmesi modelinin uygulanması için yaklaşım sunulmuştur.
Tez, 7 bölümden oluşmaktadır. Birinci bölüm olan giriş bölümünde, fosil kökenli enerji kaynaklarının çevreye verdiği onarılmaz zararlar ve artan enerji gereksinimi, özellikle güneş enerjisi olmak üzere yenilenebilir enerjinin önemi ve gerekliliği, enerji problemini çözmek için yerleşme ölçeğinde çalışmalar yapılması gerekliliği anlatılmış, bu bağlamda sürdürülebilir bir yerleşme modeli olan güneş yerleşmesinin önemi vurgulanmıştır. 
İkinci bölümde yenilenebilir enerji kaynakları ele alınmıştır. Güneş yerleşmesinin temel enerji kaynağı olan güneş enerjisi ve güneş enerjisi sistemleri detaylı olarak anlatılmıştır. 
Üçüncü bölümde güneş yerleşmesi kavramı ve güneş yerleşmesi hedefleri açıklanmıştır. Aynı zamanda bu bölümde, güneş yerleşmesi kapsamında çalışan kuruluşlar hakkında bilgi verilmiştir. Kuruluşların sahip olduğu ilkeler ve yaptığı çalışmalar ele alınmıştır.
Dördüncü bölümde dünyanın güneş yerleşmeleri tarihçesi ele alınmıştır. Tarihçe kapsamında Türkiye'de geçmişten günümüze güneş enerjisi ve güneş yerleşmeleri ile ilgili yapılan çalışmalar açıklanmıştır. 
Beşinci bölümde, yapılan literatür araştırması ve incelenen güneş yerleşmesi örnekleri doğrultusunda elde edilen bilgiler derlenerek güneş yerleşmesi tasarımını etkileyen bileşenler ve tasarım stratejileri belirlenmiştir. Güneş yerleşmesi tasarımını etkileyen bileşenler; paydaşlar, politika, finansman, planlama, sosyal ve ekonomik sürdürülebilirlik, yenilenebilir enerjiler ve teknoloji olmak üzere 7 kategoride ele alınmıştır. Her bir bileşen çok yönlüdür ve bu doğrultuda güneş yerleşmesi tasarım stratejileri geliştirilerek sunulmuştur. 
Altıncı bölümde dünyada mevcut güneş kent, güneş köy ve güneş toplu konut örnekleri ele alınmıştır. Örnek güneş yerleşmeleri farklı iklim bölgelerinde yer almaktadır ve farklı ölçektedirler. Böylece beş ana iklimsel karakterden oluşan Türkiye için her iklim bölgesinde güneş yerleşmesi uygulanabilirliği gösterilmek istenmiştir. Örnek yerleşmelerin yerleşim yaşamını ve kalitesini mimari bağlamda iyileştirme çabaları, çevresel konuları yerleşme ölçeğinde ele alma çabaları, enerji politikaları, sosyal ve ekonomik sürdürülebilirliği sağlamak için uyguladıkları stratejiler değerlendirilmiştir. Bölüm sonunda, örnek yerleşmeler geliştirilen güneş yerleşmesi tasarım stratejilerine bağlı olarak değerlendirilmiş ve karşılaştırılmışlardır.
Yedinci sonuç ve öneriler bölümü olup, güneş yerleşmesi tasarım sürecine ilişkin önerileri kapsamaktadır. Tasarım sürecine ilişkin öneri, derlenen bilgiler doğrultusunda bilgisayar ortamında web sayfası oluşturulacak şekilde düzenlenmiştir. Aynı zamanda genel bir değerlendirme yapılarak sonuçlar aktarılmış ve Türkiye'de güneş yerleşmesi uygulamalarını teşvik edici öneriler sunulmuştur.

Abstract:
Today, it can be said that one of the most important interrelated problems encountered in terms of energy consumption and environment are climate change and the use of energy based on fossil fuels. In addition to rapid depletion of fossil fuels, climate change caused by greenhouse gas emissions from fossil fuel consumption is an important problem on the agenda. National and international actions are needed to mitigate the negative effects of climate change. In this context, using renewable energy sources is seen as a solution proposal.
Increasing cities/settlement areas in the world lead to more energy consumption. Most of the gas emissions that cause global warming to result from urban settlements. The amount of energy used in multifaceted areas as industry, transportation, building, exterior lighting in cities constitutes a very high part of the total energy. Therefore, solving the energy problem in cities can be seen as an important step for solving the world energy problem. In order to solve the energy problem, larger scale studies should be done like settlement scale instead of building scale solutions and more precautions should be taken. A city, building area or a settlement should be designed with a holistic approach by considering subjects such as architecture and urban planning, energy, transportation, food, water conservation, waste management, economic and social sustainability. In this context, many countries have developed sustainable city plans. Urban planning and design strategies have been developed such as solar cities, sustainable cities, slow cities, ecological cities, eco villages, smart city initiatives, etc. Designing settlements with solar energy is a current phase of sustainable urban planning. This stage is a contemporary attitude for the implementation of sustainable and energy efficient buildings and settlements. It is also a solution that can enable the development of new alternatives which can be integrated with solar energy and other renewable energy sources.
In this study, solar settlements that benefit from the sun at the settlement scale are explained. The solar settlements are handled extensively and from an architectural perspective, and it is aimed that the study will throw a light on future studies. It is aimed to create a source for future studies and handbook studies to be prepared on solar settlements. There is not enough legislation that addresses the issue holistically in solar settlement design. For this reason, it is aimed that the studies within the scope of the thesis will also contribute for the legislation to be prepared in the future. Components affecting solar settlement design and solar settlement design strategies are developed and presented with examples, also the solar settlement design process is handled. The approach for the implementation of the Solar Settlement model is presented, which was reached as a result of literature research and sample review.
The thesis consists of seven chapters. The first chapter is the introduction chapter, in this chapter; the irreparable damage caused by fossil-based energy sources to the environment and the increasing energy need, the importance and necessity of renewable energy, especially solar energy, and necessity of studies on settlement scale to solve the energy problem are explained. In this context, the importance of solar settlement which is a sustainable settlement model was emphasized.
In the second chapter, renewable energy sources such as solar energy, wind energy, biomass energy, hydroelectric energy, hydrogen energy, geothermal energy and water energy are handled. Clean and eco-friendly solar energy which is the main energy source of solar settlement and solar energy systems are explained in detail.
In the third chapter, the concept of solar settlement and its goals are explained. The concept of solar settlement is an actual settlement planning approach against environmental pollution, energy problem and global warming. In most general definition, a solar settlement is a settlement that provides its energy from the sun and self-sufficient settlement that makes optimum use of the solar energy. Other renewable energy sources can be integrated with the solar energy. Keeping the air and soil, water alive and keeping the thermal energy under control are its basic principles. The main purposes of solar settlements are to reduce greenhouse gas emissions, to reduce ecological footprints, protect and renew water and food resources, the develop of building design, infrastructure and land use in the context of sustainability. At the same time, in this section, organizations that working the scope of solar settlement is explained. These organizations are Eurosolar- European Association for Renewable Energy, Renewable Energy Policy Network for the 21st Century (REN21), International Solar Energy Society (ISES), Energy-Cities Association and International Council for Local Environmental Initiatives (ICLEI). Organizations are platforms where countries or local governments come together and share their knowledge and experience. The principles of the organizations and their works are investigated in the thesis.
In the fourth chapter, the world's solar settlement history is explained. It has been seen that the idea of utilizing solar energy in the history of humanity dates back to ancient times. Although solar settlement is a current concept, studies on solar settlements date back to ancient times. Solar energy implementations and the main solar settlements which designed or implemented in different regions of the world are explained. The scope of history, studies on solar energy and solar settlements from past to present in Turkey are explained. There are solar implementations and studies in Turkey. However, there are not enough studies that deal with the concept of solar settlement in detail and there is not example of solar settlement. Güneşköy Ecovillage, which is a member of the European Ecovillages Network (GEN-Europe), is handled as a solar settlement for its properties.
In fifth chapter, the information obtained as result of literature research, organizations working about the scope of solar settlement design, properties of solar settlements and examination of solar settlement examples are compiled. In this direction, the components affecting solar settlement design and solar settlement design strategies are proposed. Components that affecting of solar settlement design are handled in 7 categories; stakeholders, policy, financing, planning, social and economic sustainability, renewable energies and technology. The components that affecting of solar settlement design provide a framework for designing solutions that balance the built and natural environments. Each component is multifaceted and in this direction, solar settlement design strategies are developed and presented. Stakeholders, policy and financing components are handled together and strategies are determined. The solar settlement planning component is divided into 6 titles: building scale, settlement scale, sustainable transportation, organic agriculture, water conservation and solid waste management and strategies are determined. Also, strategies related to the social and economic sustainability, renewable energies and technology are determined. And all of the strategies are presented in a chart. 
There are many examples of solar settlements in different countries of the world, which use solar energy and adopt a design approach to reduce natural resources and fossil fuel consumption, and solar settlements continue to be implemented. As a result of the examinations within the scope of the thesis, it was seen that definitions such as solar cities, solar villages and solar communities. So, all these settlements are handled as solar settlements in the thesis. Chapter six is focused examples of solar city, solar village and solar community which in the world. The solar settlement examples are located in different climatic zones and they are of different scales. Thus, it is aimed to show the applicability of solar settlement in each climate region for Turkey which consists of five main climatic characters. The efforts of the examples to improve the settlement life and quality in the architectural context, their efforts to handle environmental subjects at the settlement scale, their energy policies, and the examples' implemented strategies to ensure social and economic sustainability are evaluated. Charts are used to show the common features of the sample settlements. The charts include the titles of building scale, building service systems, settlement scale, settlement properties, renewable energy systems utilized, and water conservation. Also, the specific properties of the settlements are explained in the chapter. End of the chapter, the sample settlements are evaluated and compared depending on the developed solar settlement design strategies. The evaluation of the settlements in terms of providing strategies are presented with charts. It is seen that the solar settlement model can be evaluated differently in terms of the urban concept and each city focuses on certain strategies according to its own potential. In addition to the differences, the purposes of the settlements is basically common. Common properties are that to provide energy efficiency, to minimize amount of carbon released to nature, to produce its own energy by optimum use of solar energy and other renewable energy, to implement renewable energy on a large scale, to design a sustainable and energy efficient settlement. 
In the last chapter (7), conclusion and recommendations chapter, includes suggestions which regarding the solar settlement design process. In this thesis, the beginning elements and examples of solar settlements, where most of the energy needed is provided by solar and other renewable energy sources and sustainable practices, are presented. Based on the developed design strategies, a proposal regarding the solar settlement design process is presented. Solar settlement design strategies need to be developed because there is not enough international or national legislation on solar settlements. Therefore, the solar settlement design strategies developed in this thesis can be presented as a set of criteria for the identification or evaluation of solar settlements for future studies. Furthermore, it is thought that the developed design strategies and the proposed design process and the components that are effective in this process can guide the legislative studies to be prepared for solar settlements in the future. At the same time, in this chapter, the results are explained together with a general evaluation and the thesis is completed by make suggestions to encourage the solar settlement practices in Turkey.