Theses supervised by Doç. Dr. Leyla Özgener
12 theses · Manisa Celal Bayar University
Toprak-hava ısı değiştiricisi sisteminin hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi
Bu çalışmada Ege Üniversitesi'nde kurulu olan toprak-hava ısı değiştiricisi sisteminin deneysel verileri, gerçekleştirilen Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizlerinin sonuçları ile kıyaslanmıştır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği çözümleri için ANSYS 19.0 programı kullanılmıştır. Yapılan bu kıyaslama sonucunda analiz verilerinin, deneysel veriler ile arasındaki bağıl hata oranı %9,83 bulunmuştur. Sonuç olarak, toprak-hava ısı değiştiricilerinin termal analizleri Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri sonuçları ile kabul edilebilir düzeyde örtüşmektedir. Bu tip deneysel modeller kurulmadan önce ön çalışma maksadıyla Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri gerçekleştirilebilir ve sistem buna göre tasarlanabilir. Doğruluğu deneysel veriler tarafından teyit edilen analiz modeli sayesinde istenildiği takdirde parametrik olarak çalışma imkânı olacaktır. Örnek olarak kullanılan boru çapı değiştirilebilir ve sistemi tekrar kurmadan, analizler sayesinde çıktı parametresi alınabilecektir.
Bir bölgesel ısıtma sisteminde biyokütle örneğinin modellenmesi
Yenilenebilir enerji kaynakları içinde yer alan biyokütle, geniş bir ürün yelpazesine sahiptir. Odunsu materyaller ve endüstriyel atıkların yanında servis ömrünü tamamlamış ahşap bazlı ürün ve yapılar da önemli biyokütle kaynaklarıdır. Bu kaynakların pelet veya kömüre dönüştürülmesi ile enerji elde edilebildiği gibi doğrudan yakılarakta enerji elde edilebilir. Bu çalışmada, mısır bitkisi artıklarından elde edilen mısır samanı Salihli İlçesinin şehir ısıtma hattında kullanılmıştır. Mısırın hasadından sonra kalan artıklar toplanıp balya haline getirilmiştir, balyalardan pelet fabrikasında biyoyakıt elde edilmiştir. Salihli İlçesi için jeotermal bölgesel ısıtma sistemine alternatif bir ısıtma sistemi oluşturulmuştur ve biyoyakıt üretimi planlanmıştır. Biyoyakıt üretim tesisi ve bölgesel ısıtma sistemi 3 boyutlu olarak çizilmiştir ve sistemin bileşenlerinin seçimleri yapılmıştır. Gerekli yakıt miktarı ve gerekli ısı miktarı bulunmuştur, biyoyakıt ve bölgesel ısıtma sistemi için maliyet analizleri yapılmıştır. Bu tez çalışması; biyokütle enerjisi kullanılarak bir bölgesel ısıtma sisteminin örnek modellemesi çalışmasıdır.
İzmir ilinde bulunan binalarda elektrik üretimi için kullanılan fotovoltaik güneş panel tiplerinin verimlilik bakımından karşılaştırılması ve maliyet analizi
Enerji, uğruna savaşlar yapılan ve toplumların dışa bağımlı olmasına sebebiyet veren vazgeçilemez bir ihtiyacıdır. Bu tezde, bireysel kullanıma uygunluğu oldukça yüksek olan elektrik üretiminde kullanılan monokristal ve polikristal yapılı güneş enerjisi panellerinden kurulu çatı üstü, şebekeye bağlı güneş enerji santralleri arasında verimlilik kıyaslaması ve maliyet analizi yapılmıştır. Ayrıca, güneş ve güneş enerjisi üzerine araştırmalar yapılmış olup, güneş enerjisinin avantajları ve dezavantajları üzerine bilgiler verilmiştir. Ayrıca, dünyada ve ülkemizde güneş enerjisinin durumuna değinilip, ülkemizde güneş enerjisi ile ilgili bulunan kanun, yönetmelik ve teşvikler değerlendirilmiştir. Ek olarak, güneş panelleri ve güneş enerjisinin çevresel etkilerinden de bahsedilmiştir. İzmir ilindeki uygun panel seçimine yardımcı olacak, doğru yatırımı insanlarımızla buluşturmak adına yol göstermesi planlanan ve konutlardaki tüketicilerde ilgi uyandırması istenen bu çalışma için bazı kabuller ve parametreler belirlenmiş olup verimlilik hesaplamaları ve maliyet analizi yapılmıştır. Yapılan kabuller çalışmanın ilgili yerlerinde detaylı şekilde açıklanmıştır. Yapılan araştırmalar ve hesaplamalar ile elde edilen sonuçlar, elektrik üretimi, CO2 salımı, ağaç kazancı, ton eşdeğer petrol kazancı, maddi kazanç ve geri ödeme süresi gibi parametreler açısından karşılaştırılmıştır. Yıllık bazda ortaya çıkan sonuçların analizinin yanısıra panellerin ömrü olan 25 senelik süreç sonunda da oluşacak çevresel, maddi ve enerjisel kazanımlar hesaplanmıştır. Gerçek ürün katalogları ve gerçek fiyat teklifleri alınmış olup, çalışmanın ekinde verilmiştir. Sonuç olarak, daha düşük verime sahip olmasına rağmen polikristal yapılı panellerden oluşan sistem yatırımı kendini daha kısa sürede geri ödemektedir. Ancak, panellerin ömrü olan 25 seneye yönelik hesaplamalarda görüldüğü üzere monokristal yapılı güneş enerji santralinin verimlilik, finansal ve çevresel faktörler açısından polikristal yapılı santrallere göre daha fizıbıl olduğu ortaya çıkartılmıştır. Anahtar Kelimeler: Enerji, Yenilenebilir Enerji, Güneş Enerjisi, Monokristal, Polikristal, Verimlilik, Maliyet
Kojenerasyon ünitelerindeki gaz motoru veya gaz türbini çıkışlarında kullanılan atık ısı kazanının ısıl tasarımının ve enerji, ekserji, ekonomik analizlerinin yapılması
Geleneksel yöntemlerde elektik ve ısı enerjisi ayrı yollardan elde edilmektedir. Tümleşik enerji sistemlerinden biri olan kojenerasyon ünitelerinde elektrik üretim sisteminde yer alan gaz türbini ve çıkan egsoz gazlarının değerlendirilmesi için türbin çıkışında yer alan, ekserji yıkımının ve enerji kazancının en yüksek olduğu sistem bileşeni atık ısı kazanlarıdır. Atık ısı kazanlarının ısıl tasarımını etkileyen parametreler ve bu parametrelerden etkilenen verim ve amortisman değerleri incelenmiştir. Çalışmada, farklı kazan çaplarında, farklı boru çapı ve adetleri ile tasarlanmış duman borulu atık ısı buhar kazanı incelenmiştir. Tez çalışması ile aynı kazan çapında daha verimli kazanların imalatının gerçekleştirilebileceği ve amortisman sürelerinin verim artışına göre daha az yükseldiği hesaplanmıştır. Çalışmada yapılan hesaplamalar sonucunda; sistem sınırlamalarına uygun olarak tasarımı yapılan atık ısı kazanında, 3800mm ölçüsündeki atık ısı kazanı dış çapı içerisinde, 2650 adet 33,4mm dış çapa sahip boru ile yapılan ısıl tasarımda enerji verimi 96,53%, ekserji verimi ise 70,80% olarak hesaplanmıştır.
Türkiye'de rüzgar enerjisi sistem yatırımlarının ekonomik analizi
Gelişen dünyada, enerji sektörünün rolü ekonomik, sosyal ve politik olarak oldukça önemlidir. Artan nüfus ve gelişen sanayi dolayısıyla, enerji ihtiyacı günden güne artmaktadır. Son zamanlarda fosil kaynakların sınırlı olması, çevre dostu olmaması, gerek devlet teşviği gibi sebeplerden dolayı yenilenebilir enerji yatırımlarında önemli bir artış olmuştur. Ama fosil yakıtlar hala dünyanın enerji üretiminin birincil kaynağıdır. Bu çalışmanın temel amacı yenilenebilir enerji yatırımlarından biri olan rüzgar enerjisi yatırımları için karar alma sürecini desteklemek için bir çerçeve oluşturmaktır. Bu amaçla, yatırımcıların kararlarını etkileyen ana kriterler, kapsamlı bir literatür araştırması ve sektör uygulamasının araştırılmasına dayanarak belirlenecektir. İlgili kriterler çok kriterli karar verme yöntemleri ile ele alınmaktır. Bu araştırmada, politikalar ve düzenlemeler, yatırım maliyeti gibi ekonomik kriterler, rüzgar enerji yatırımlarının karar sürecinde en önemli faktörlere dikkat edilmektedir. Araştırma bulgularının, yatırımcıların yatırımlarının yetkinliklerini değerlendirmelerine çok kriterli karar verme yöntemleri ile yardımcı ve yön gösterici olması beklenmektedir.
Manisa da bir bölgenin dikey tip toprak kaynaklı ısı pompası ile iklimlendirilmesi ve maliyet analizi
Bu çalışmada, yıl boyunca farklı ortalama sıcaklıklara görе, bu iki sistеmin dikеy еksеnli toprak kaynaklı ısı pompasının vе yatay еksеnli toprak kaynaklı ısı pompasının COP dеğеrlеri ayrıntılı olarak vе R410, R134A, R22, R404A, R717 vе R12 ilе tablolarda hеsaplanmıştır. Farklı akışkanlar vе farklı sıcaklıklarda dikеy еksеnli toprak kaynaklı ısı pompası vе yatay еksеnli toprak kaynaklı ısı pompası dеğеrlеri karşılaştırılmıştır. Yatay vе dikеy ısı еşanjörlеri arasındaki fark burada vurgulanmaktadır. Yapılan çalışma sonucu dikey eksenli toprak kaynaklı ısı pompasında yıl boyu sabit sıcaklıktaki topraktan ısı kazanımı daha fazla elde edildiği ve sonuç olarak yatay eksenli toprak kaynaklı ısı pompasından daha verimli olduğu sonucuna varılmıştır. Yatay eksenli toprak kaynaklı ısı pompasındaysa yıl boyu sıcaklıkların değiştiği ve buna bağlı olarak farklı COP değerlerinin ortaya çıktığı sonucuna ulaşılmıştır. Anahtar Kеlimеlеr: Isı Pompaları, Soğutucu Akışkanlar, Dikеy vе yatay eksenli ısı dеğiştiricisi
Atık ısı geri kazanımında yeni tekniklerin modellenmesi
Dünya genelinde artan enerji talebi çevre kirliliği, ekonomik problemler gibi birçok sorunu beraberinde getirmektedir. Enerji talebine olan ihtiyacın sürekli olarak yükseldiği günümüzde var olan kaynakların verimli kullanılması bu sorunlara karşı olumlu adımların atılmasını sağlayabilir. Atık ısı geri kazanımı da bu verimli kullanım yöntemlerinden biridir. Atık ısı geri kazanımının kullanımı genellikle güç üretimi ve ısıl enerji üretimi üzerine yoğunlaşmıştır ancak atık ısı aracılığıyla soğutma üretimi de yenilikçi tasarımların geliştirilmesiyle verimli bicimde kullanılabilir. Bu kapsamda bu çalışma içerisinde atık ısının soğutma üretimi ve kombine güç ile soğutma üretimi uygulamalarında kullanıldığı farklı teknikler geliştirilmiştir. Ayrıca geliştirilen tekniklerde ejektör adı verilen ve çevrimde sıkıştırma işlemini sağlamak için kullanılan ekipmanın modellenmesi konusunda yaklaşımlar ortaya konmuştur. Ejektörün tek başına soğutma uygulamalarında kullanılması durumunda verim değerlerinin geleneksel soğutma sistemlerinden düşük olduğu görülse de bu sistemlerin çevreye olumsuz etkileri az olan çalışma akışkanlarıyla çalışabilmeleri bu sistemleri avantajlı noktaya taşımaktadır. Ayrıca elde edilen sonuçlara göre ejektör destekli soğutmanın güç üretiminde kombine biçimde kullanıldığı tekniklerin 0.42 gibi rekabetçi termal verim değerine ulaşabildiği görülmüştür.
Manisa ilindeki yenilenebilir enerji uygulamaları ve bu uygulamaların CO2 emisyonu üzerine etkisinin araştırılması
Türkiye dünyada gelişmekte olan ülkeler arasında yer almaktadır. Türkiye'de enerji talebi artan nüfusu, gelişen teknolojisi, insanların yükselen refah seviyesi ve sanayileşmesi gibi sebeplere bağlı olarak günden güne artmaktadır. Türkiye enerji ihtiyacının büyük bir kısmını fosil yakıtlarla sağlamaktadır. Yakın gelecekte tükenme tehlikesiyle karşı karşıya olan fosil enerji kaynakları dünyada çeşitli siyasi ve ekonomik sorunları da beraberinde getirmeye başlamıştır. Bu sebepten son yıllarda dünyada yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilginin artmasıyla ülkemizde de hidrolik, rüzgar, jeotermal, güneş vb. enerji kaynaklarının değerlendirilmesi hususunda gelişmeler yaşanmıştır. Birçok yenilenebilir enerji santrali devreye alınmış ve bu kaynaklardan çeşitli yollarla yararlanılması çalışmaları hız kazanmıştır. Bu gelişmeler ışığında sanayileşmenin ve hızlı nüfus artışının yaşandığı bir il olan Manisa'da artan enerji talebine karşılık yenilenebilir enerji potansiyelinin belirlenmesi ve değerlendirilmesi konusunda önemli gelişmeler yaşanmıştır. Bu çalışmada Manisa'nın üretim içindeki paylarına ve mevcut yenilenebilir enerji potansiyeline bakılarak Türkiye'de ithal enerji kaynaklarına olan bağımlılığı azaltmak adına önemli bir yatırım merkezi haline gelebileceği konusu vurgulanmıştır. Hidrolik, rüzgar, jeotermal, güneş gibi yenilenebilir santrallerinden üretilen enerjinin CO2 emisyonuna katkısı verilerle analiz edilmiş olup çevresel bozulmayı önlemek için tükenmez, temiz ve çevre dostu enerji kaynaklarından elektrik enerjisi üretiminin önemi vurgulanmıştır. Anahtar Kelimeler: CO2 emisyonu, Manisa Yenilenebilir Enerji, Rüzgar, Jeotermal, Güneş, Hidroelektrik Enerjisi.
CBÜ Muradiye Yerleşkesi hibrit sistem varyasyonları: Durum çalışması
Artan enerji ihtiyaçlarına alternatif olarak sunulan temiz, sonsuz enerji kaynağı olarak bilinen yenilenebilir enerjinin önemi her geçen gün artmaktadır. Son zamanlarda yapılan büyük yatırımlar sınırlı kaynak olan petrol, doğalgaz üzerine değil yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş enerji santralleri ve rüzgâr santralleri üzerine yapılmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının sürekli olması için geliştirilen hibrit enerji sistemleri, bu yatırımlardan pay almaktadır. Bu tez çalışmasında Manisa Celal Bayar Üniversitesi Kampüse ait elektrik ihtiyacını karşılamak için rüzgâr ve güneş enerjilerinden oluşan hibrit sistem varyasyonları tasarlanmış ve varyasyonların maliyet analizi yapılmıştır. Yapılan hesaplamalarda kullanılan rüzgâr hızı ve güneş ışınımı verileri seçilen lokasyona aittir. Elektrik ihtiyacına ilişkin bilgi için Manisa Celal Bayar Üniversitesi yerleşkesindeki elektrik fatura bilgileri alınmıştır. Sonuç olarak, farklı kurulu güç ve maliyetlerle toplam 18 adet hibrit sistem varyasyonları tasarlanmıştır. Bu varyasyonlar karşılaştırılmış ve optimum varyasyon önerilmiştir. Optimum varyasyon önerisi yapılırken varyasyonların faydalı ömürleri ve ürettikleri enerji miktarı dikkate alınmıştır.
Bir jeotermal güç santralinin 2. yasa ve eksergoekonomik analizi
Dünyada var olan fosil yakıtların (kömür, petrol ve doğal gaz vb.) kullanım ömürleri her geçen gün azalmaktadır. Bununla birlikte teknolojinin hızla ilerlemesi; ihtiyaç duyulan enerji miktarının artmasına neden olmaktadır. Ortaya çıkan bu durum neticesinde yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi son derecede artmış olup, bu enerji kaynaklarından en iyi seviyede yararlanmak için çeşitli sistemler denenmeye çalışılmaktadır.Bu çalışmada Aydın Salavatlı Jeotermal Sahasının özellikleri ve sahada bulunan DORA 1 , DORA 2 santrallerinin çalışma prensibi hakkında bilgi verilmiştir. Santrallerde kullanılan ekipmanların çevrim akışkanlarına olan etkisi üzerinde durularak; enerji ve ekserji verimliliği hesapları yapılmıştır. Buna göre 14.01.2011'de DORA 1 Santrali'nin ekserji verimliliği 0.34, DORA 2 Santali'nin ise 0.31 olarak bulunmuştur. Santrallerin ekserji kaybının olduğu bölümler belirlenmiştir. Buna göre iyileştirme önerileri sunulmuş olup, santrallerin yatırım maliyeti ve ekipman bakım maliyetleri göz önüne alınarak eksergoekonomik analiz çalışması da yapılmıştır.
Binary çevrimli jeotermal güç santrallerinde farklı soğutucu akışkan kullanımının performansa etkisinin incelenmesi
Dünya genelinde enerji ihtiyacı, nüfus artışına bağlı olarak artmaktadır. Kısıtlı fosil yakıt kaynaklarının tükenmekte olduğu bilinen bir gerçektir ve bu yüzden yenilenebilir enerji kaynakları büyük önem kazanmaktadır. Enerji ihtiyacını karşılamak için alternatif enerji kaynakları ve sistemleri geliştirilmektedir. Jeotermal enerji kaynaklarından elektrik üretimini sağlayan binary güç çevrimi bu sistemlerden biridir. Bu çevrimde, düşük sıcaklıklı jeotermal kaynaktan elde edi-len ısıl enerji, ikinci bir çalışma akışkanına aktarılır. Bu nedenle, ikinci çalışma akışkanı seçimi, sistem performansı üzerinde önemli bir rol oynamaktadır.Bu çalışmada, örnek bir jeotermal binary güç çevrimi modellenmiştir ve 8 adet soğutucu akışkan bu çevrim için çalışma akışkanı olarak seçilmiştir. Bu soğutucu akışkanlar, çevreye en az etkiye sahip HC ve HFC türü soğutkanlardır. Seçilen soğutucu akışkanlar aynı çalışma koşul-ları altında örnek çevrimde incelenmiştir. Çevrimin enerji ve ekserji verimleri bu 8 soğutucu akışkan için hesaplanmıştır. İncelenen soğutucu akışkanlardan kuru tip olan; R 600, R 236ea, R 600a ve R 227ea, sırasıyla, en yüksek enerji ve ekserji verimi göstermişlerdir. Diğer bir yandan, yaş tip olan R 143a, R 290, R 134a ve R 152a, sırasıyla en düşük enerji ve ekserji verimi sergi-lemişlerdir.
Bir kombine çevrim tesisinin performans analizi
Günümüzde elektrik tüketimine ve enerjiye olan talep sürekli olarak artmaktadır. Elektrik tüketimine artan talebin sonucu olarak yeni güç santrallerinin yapımı düzenli olarak artmaktadır. Bunun yanı sıra mevcut güç santrallerinin daha verimli olarak çalıştırılmasına yönelik çalışmalar da yapılmaktadır.Santrallerin verimli çalışmalarını sağlamak için, ilk olarak mevcut çalışma verilerine göre sistemin termodinamiksel olarak analizinin yapılması gerekmektedir. Yapılan analizden sonra ise sistem performansı üzerine etkisi olan paremetreler incelenir. İncelemeler sonucunda performans kaybına sebep olan değişkenler ve ekipmanlar belirlenir ve iyileştirme önerileri sunulur. Analizler yapılırken yalnızca termodinamiğin I.yasasının uygulanması performans için doğru bir gösterge olmaz. Enerjinin niteleğinin de önemli olduğunu vurgulayan termodinamiğin II.yasasının da uygulanması daha doğru sonuçlar alınmasını sağlar.Bu çalışma kapsamında da bir kombine çevrim güç tesisinin performans analizi gerçek çalışma verisine göre yapılmış ve tesis termodinamiğin I. Ve II. yasalarına göre incelenmiştir. Sistemi oluşturan ekipmanlar bazında ekserji verimleri ve ekserji kayıp olanları bulunmuştur. Yapılan hesaplamalar sonucunda kombine çevrimin I.yasa verimi %63.4, II.yasa verimi ise %59.8 olarak bulunmuştur. Sistem üzerinde en fazla ekserji kayıp akımının bulunduğu ünite ise yanma odası olarak bulunmuştur.Çalışmada elde edilen sonuçlara göre sistem üzerinde yapılabilecek iyileştirme önerileri de belirtilmiştir.Anahtar Sözcükler: Kombine çevrim, Termodinamiğin I. Ve II.Yasası, Ekserji kayıp akımı