Theses supervised by Doç. Dr. Yusuf Alper Kaplan
12 theses · Osmaniye Korkut Ata University
Güneş ışınım şiddeti hesaplanmasında genetik algoritma yöntemi kullanılarak yeni modellerin geliştirilmesi
Güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynakları yoğun fosil yakıt kullanımının neden olduğu iklim değişikliği de dâhil olmak üzere bazı olumsuz çevresel sorunları hafifletmek için büyük potansiyele sahiptir. Hızlı teknolojik gelişme kapasitesi ve düşük maliyetli olma özelliği ile güneş enerjisi, gelecekteki enerji sistemlerinde önemli bir yer tutacaktır. Buna göre, güneş ışınım şiddetinin geniş bir aralıkta en iyilemesinin yapılabilmesi için kullanılan en uygun yöntemlerden birisi genetik algoritmadır. Bu algoritmalarda, belirlenen bir problemin potansiyel çözümleri, ikili ya da ikili olmayan sistemlere dayalı veri yapısında basit diziler olarak şifrelenir ve bu dizilere bir takım işlemler uygulanır. Bu çalışmada, genetik algoritma yöntemiyle Adana ili için, üç farklı katsayı hesabı yapılarak yeni modeller geliştirilmiştir. Elde edilen modellerin literatürde farklı istatistiksel değerlendirmeleri ile Adana ilinin güneş ışınım şiddeti hesaplanmasında karşılaştırılmıştır. Burada yapılan modellemeler sonucunda genetik algoritma seçim operatörlerinden turnuva, rulet çark gibi yöntemler kullanarak Adana ili için angström katsayılarının hesaplanmasında turnuva yönteminin daha sağlıklı sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Güneş enerjisi, Genetik algoritma, Güneş ışınım şiddeti, İkili sistemler, Turnuva, Rulet Çark
Sabit açılı sistemler ile ışınım takip sistemli güneş santrallerinin performans değerlerinin karşılaştırılması
Ülkemizde ve hatta dünyada en fazla yaygın olarak kullanılan güneşten enerji üreten santral çeşitleri sabit açılı ve güneşi takip etmeyen sistemlerden oluşmaktadır. Bu santraller kurulurken belirli simülasyonlardan faydalanılarak belli bir açı bulunmakta ya da kurulduğu çatı üzerine mevcut açıya paralel bir şekilde kurulmaktadır. Bu çalışmada gerek güneş takipli sistemin performansı, gerekse simülasyon değerleriyle sabit bir şekilde dizayn edilmiş gerçek saha koşullarında çalışan eşdeğer santrallerin performans ve verimlilik değerlerinin karşılaştırılması sayesinde; fiyat performans oranları net olarak belirlenebilecek ve yapılacak santral tipleri için karar verme daha da kolaylaşacaktır. Güneş takip sistemleri ışınım sensörleri aracılığıyla güneşten alabileceği en verimli pozisyona göre hareket ederken, açık çevrimle çalışan ve meteoroloji verilerine dayanan çok yıllık güneş verileri kullanılarak basit bilgisayar, PLC gibi elemanlar ile ayrıca dizayn edilir. Bu çalışmadaki 1-eksen, 2-eksen ve sabit açılı olmak üzere dizayn edilen üç farklı santral tipi PLC yazılımı ile açık çevrim olarak kontrol edilmiş ve santraller arası üretim farklılıkları 1 yıl boyunca değerlendirilmiştir. Yapmış olduğumuz bu araştırmaya göre, 2-eksen takipli sistemlerin 1-eksenli bir sisteme göre verimlilik oranı yıllık ortalama %23 daha yukarı seviyede olmasıyla birlikte, sabit açılı sisteme kıyasla yıllık yaklaşık %32 daha fazla enerji ürettiği sonucuna varılmıştır.
Rüzgar türbin teknolojileri ve Türkiye'de rüzgar enerjisi kaynağının genel durumu
Bu çalışmada Türkiye'nin rüzgar enerjisi potansiyeli ve bu potansiyelin kullanım oranları bölgelere göre incelenmiştir. Ayrıca Türkiye'de kurulumu yapılan rüzgar gücünün küresel değerlerle kıyaslaması yapılmıştır. Türkiye'nin rüzgar enerjisi hedefleri ve bu hedeflerin gerçekleşme durumu değerlendirilmiştir. Türkiye ve Dünyada kullanılan rüzgar türbinlerinin teknik özellikleri hakkında bilgi verilmiştir. Türkiye'de devreye alınan rüzgar türbinlerinin dünya genelinde ve özellikle rüzgar enerji sektörü gelişmiş ülkelerde kurulan türbinlerle karşılaştırması yapılmış ve günümüz rüzgar türbin teknolojileri incelenmiştir. Rüzgar türbinlerinin genel bir sınıflandırması yapılmış, onu oluşturan bileşenlere kısaca değinilmiş ve elektrik üretimi için en önemli ekipman olan jeneratörler incelenmiştir. Günümüz rüzgar türbinlerinde en çok kullanılan jeneratörler olan çift beslemeli asenkron jeneratör ile sabit mıknatıslı senkron jeneratörün teknik ve karakteristik özellikleri hakkında açıklayıcı bilgilere yer verilmiştir. Bu iki jeneratör birbiriyle karşılaştırılmış ve avantajlı özellikleri ortaya konmuştur. Türkiye'de büyük güçlü rüzgar türbini üretimi için en uygun jeneratör çeşidinin hangisi olduğu araştırılmıştır. Son bölümde ise bulgular değerlendirilmiş ve bazı önerilerde bulunulmuştur.
Rüzgar türbin teknolojileri ve Türkiye'de rüzgar enerjisi kaynağının genel durumu
Bu çalışmada Türkiye'nin rüzgar enerjisi potansiyeli ve bu potansiyelin kullanım oranları bölgelere göre incelenmiştir. Ayrıca Türkiye'de kurulumu yapılan rüzgar gücünün küresel değerlerle kıyaslaması yapılmıştır. Türkiye'nin rüzgar enerjisi hedefleri ve bu hedeflerin gerçekleşme durumu değerlendirilmiştir. Türkiye ve Dünyada kullanılan rüzgar türbinlerinin teknik özellikleri hakkında bilgi verilmiştir. Türkiye'de devreye alınan rüzgar türbinlerinin dünya genelinde ve özellikle rüzgar enerji sektörü gelişmiş ülkelerde kurulan türbinlerle karşılaştırması yapılmış ve günümüz rüzgar türbin teknolojileri incelenmiştir. Rüzgar türbinlerinin genel bir sınıflandırması yapılmış, onu oluşturan bileşenlere kısaca değinilmiş ve elektrik üretimi için en önemli ekipman olan jeneratörler incelenmiştir. Günümüz rüzgar türbinlerinde en çok kullanılan jeneratörler olan çift beslemeli asenkron jeneratör ile sabit mıknatıslı senkron jeneratörün teknik ve karakteristik özellikleri hakkında açıklayıcı bilgilere yer verilmiştir. Bu iki jeneratör birbiriyle karşılaştırılmış ve avantajlı özellikleri ortaya konmuştur. Türkiye'de büyük güçlü rüzgar türbini üretimi için en uygun jeneratör çeşidinin hangisi olduğu araştırılmıştır. Son bölümde ise bulgular değerlendirilmiş ve bazı önerilerde bulunulmuştur.
Rüzgar türbin teknolojileri ve Türkiye'de rüzgar enerjisi kaynağının genel durumu
Bu çalışmada Türkiye'nin rüzgar enerjisi potansiyeli ve bu potansiyelin kullanım oranları bölgelere göre incelenmiştir. Ayrıca Türkiye'de kurulumu yapılan rüzgar gücünün küresel değerlerle kıyaslaması yapılmıştır. Türkiye'nin rüzgar enerjisi hedefleri ve bu hedeflerin gerçekleşme durumu değerlendirilmiştir. Türkiye ve Dünyada kullanılan rüzgar türbinlerinin teknik özellikleri hakkında bilgi verilmiştir. Türkiye'de devreye alınan rüzgar türbinlerinin dünya genelinde ve özellikle rüzgar enerji sektörü gelişmiş ülkelerde kurulan türbinlerle karşılaştırması yapılmış ve günümüz rüzgar türbin teknolojileri incelenmiştir. Rüzgar türbinlerinin genel bir sınıflandırması yapılmış, onu oluşturan bileşenlere kısaca değinilmiş ve elektrik üretimi için en önemli ekipman olan jeneratörler incelenmiştir. Günümüz rüzgar türbinlerinde en çok kullanılan jeneratörler olan çift beslemeli asenkron jeneratör ile sabit mıknatıslı senkron jeneratörün teknik ve karakteristik özellikleri hakkında açıklayıcı bilgilere yer verilmiştir. Bu iki jeneratör birbiriyle karşılaştırılmış ve avantajlı özellikleri ortaya konmuştur. Türkiye'de büyük güçlü rüzgar türbini üretimi için en uygun jeneratör çeşidinin hangisi olduğu araştırılmıştır. Son bölümde ise bulgular değerlendirilmiş ve bazı önerilerde bulunulmuştur.
Osmaniye bölgesinde Weibull parametrelerinin altı farklı yöntemle hesaplanması ve hata analizlerinin yapılması
Bu çalışmada Osmaniye bölgesinde rüzgar enerjisi potansiyelini belirlemek için rüzgar hız verileri incelenmiştir. Bu bölgenin ortalama rüzgar enerjisi potansiyelini belirlemek için Weibull dağılım fonksiyonu kullanılmıştır. Bu dağılım fonksiyonunun katsayıları bulunarak seçilen bölgeninin ortalama rüzgar hız değeri ve ortalama rüzgar güç değerleri tahmin edilmiştir. Tahmin edilen bu değer 2013 ve 2018 yılları arasında meteorolojiden alınan rüzgar hız dataları kullanılarak hesaplanan gerçek ortalama rüzgar hızı ve ortalama rüzgar gücü değerleri ile karşılaştırılmıştır. Seçilen bölge için Weibull dağılım fonksiyonunun katsayıları altı farklı metod kullanılarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada weibull dağılım foksiyonunun katsayılarını belirlemek i.in kullanılan metodlar; Grafik Metodu, Moment Metodu, Emprical Method, Maksimum Olabilirlik Metodu, Enerji Eğilim Metodu ve Enerji Pattern Metodu. Bu bölge için kullanılan bu metodların performansları üç farklı istatistiksel hata analizi testi kullanılarak incelenmiştir. Hata analizi test sonuçları genel olarak değerlendirilip bu bölgede en iyi performansı gösteren metod belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre moment, enerji pattern ve emprical metodları bu bölgede en iyi performansı göstermiştir. Yapılan bu çalışma bu bölgenin rüzgar enerjisi potansiyelini belirlemede çok önemli bir ön çalışma olacaktır. Anahtar sözcükler: Rüzgar enerjisi, Weibull dağılım fonksiyonu, Metotlar, istatistiksel hata analizi testi
Osmaniye bölgesinde Weibull parametrelerinin altı farklı yöntemle hesaplanması ve hata analizlerinin yapılması
Bu çalışmada Osmaniye bölgesinde rüzgar enerjisi potansiyelini belirlemek için rüzgar hız verileri incelenmiştir. Bu bölgenin ortalama rüzgar enerjisi potansiyelini belirlemek için Weibull dağılım fonksiyonu kullanılmıştır. Bu dağılım fonksiyonunun katsayıları bulunarak seçilen bölgeninin ortalama rüzgar hız değeri ve ortalama rüzgar güç değerleri tahmin edilmiştir. Tahmin edilen bu değer 2013 ve 2018 yılları arasında meteorolojiden alınan rüzgar hız dataları kullanılarak hesaplanan gerçek ortalama rüzgar hızı ve ortalama rüzgar gücü değerleri ile karşılaştırılmıştır. Seçilen bölge için Weibull dağılım fonksiyonunun katsayıları altı farklı metod kullanılarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada weibull dağılım foksiyonunun katsayılarını belirlemek i.in kullanılan metodlar; Grafik Metodu, Moment Metodu, Emprical Method, Maksimum Olabilirlik Metodu, Enerji Eğilim Metodu ve Enerji Pattern Metodu. Bu bölge için kullanılan bu metodların performansları üç farklı istatistiksel hata analizi testi kullanılarak incelenmiştir. Hata analizi test sonuçları genel olarak değerlendirilip bu bölgede en iyi performansı gösteren metod belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre moment, enerji pattern ve emprical metodları bu bölgede en iyi performansı göstermiştir. Yapılan bu çalışma bu bölgenin rüzgar enerjisi potansiyelini belirlemede çok önemli bir ön çalışma olacaktır. Anahtar sözcükler: Rüzgar enerjisi, Weibull dağılım fonksiyonu, Metotlar, istatistiksel hata analizi testi
Osmaniye bölgesinde Weibull parametrelerinin altı farklı yöntemle hesaplanması ve hata analizlerinin yapılması
Bu çalışmada Osmaniye bölgesinde rüzgar enerjisi potansiyelini belirlemek için rüzgar hız verileri incelenmiştir. Bu bölgenin ortalama rüzgar enerjisi potansiyelini belirlemek için Weibull dağılım fonksiyonu kullanılmıştır. Bu dağılım fonksiyonunun katsayıları bulunarak seçilen bölgeninin ortalama rüzgar hız değeri ve ortalama rüzgar güç değerleri tahmin edilmiştir. Tahmin edilen bu değer 2013 ve 2018 yılları arasında meteorolojiden alınan rüzgar hız dataları kullanılarak hesaplanan gerçek ortalama rüzgar hızı ve ortalama rüzgar gücü değerleri ile karşılaştırılmıştır. Seçilen bölge için Weibull dağılım fonksiyonunun katsayıları altı farklı metod kullanılarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada weibull dağılım foksiyonunun katsayılarını belirlemek i.in kullanılan metodlar; Grafik Metodu, Moment Metodu, Emprical Method, Maksimum Olabilirlik Metodu, Enerji Eğilim Metodu ve Enerji Pattern Metodu. Bu bölge için kullanılan bu metodların performansları üç farklı istatistiksel hata analizi testi kullanılarak incelenmiştir. Hata analizi test sonuçları genel olarak değerlendirilip bu bölgede en iyi performansı gösteren metod belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre moment, enerji pattern ve emprical metodları bu bölgede en iyi performansı göstermiştir. Yapılan bu çalışma bu bölgenin rüzgar enerjisi potansiyelini belirlemede çok önemli bir ön çalışma olacaktır. Anahtar sözcükler: Rüzgar enerjisi, Weibull dağılım fonksiyonu, Metotlar, istatistiksel hata analizi testi
Fotovoltaik hücrelerin verimlerinin karşılaştırılması ve Türkiye'de farklı illere göre makine öğrenme yöntemiyle güneş ışınımı modellerinin geliştirilmesi
Yenilenebilir enerji kaynakları maliyet, verimlilik ve çevre kirliliği açısından tüm dünyada çok popüler bir başlık olmuştur. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında en önemlisi güneş enerjisidir. Daha önce sadece ısı ve ışık enerjisi olarak faydalandığımız güneş enerjisi günümüz teknolojisinin ilerlemesiyle birlikte elektrik enerjisi üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel olarak kullanılan fotovoltaik hücreler çeşitli kimyasal yapıda üretilerek güneş ışığından aldığı enerjiyi direkt olarak elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken maddelerdir. Fotovoltaik hücreler sürekli olarak gelişmeye devam etmektedir. Bu gelişim ve günümüz teknolojisiyle birlikte çeşitli denemeler sonucu fotovoltaik hücrelerin verimliliğinin artırılması ve daha fazla elektrik enerjisi üretilmesi hedeflenmektedir. Fotovoltaik hücrelerin enerji üretimi analiz edilerek, ışınım radyasyon değerlerine göre verim artırıcı durumlar incelenmektedir. Bu tez çalışmasında ise farklı kimyasal yapıya sahip hücrelerin farklı bölgelerdeki verimlilikleri değerlendirilmiştir. Bu tez çalışmasında MATLAB programı kullanılarak bir makine öğrenme yöntemi olan regresyon yaklaşımı ile tahmin modelleri geliştirilmiş ve modellerin performanslarını inceleyebilmek için farklı hata analiz testleri kullanılmıştır.
Fotovoltaik hücrelerin verimlerinin karşılaştırılması ve Türkiye'de farklı illere göre makine öğrenme yöntemiyle güneş ışınımı modellerinin geliştirilmesi
Yenilenebilir enerji kaynakları maliyet, verimlilik ve çevre kirliliği açısından tüm dünyada çok popüler bir başlık olmuştur. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında en önemlisi güneş enerjisidir. Daha önce sadece ısı ve ışık enerjisi olarak faydalandığımız güneş enerjisi günümüz teknolojisinin ilerlemesiyle birlikte elektrik enerjisi üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel olarak kullanılan fotovoltaik hücreler çeşitli kimyasal yapıda üretilerek güneş ışığından aldığı enerjiyi direkt olarak elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken maddelerdir. Fotovoltaik hücreler sürekli olarak gelişmeye devam etmektedir. Bu gelişim ve günümüz teknolojisiyle birlikte çeşitli denemeler sonucu fotovoltaik hücrelerin verimliliğinin artırılması ve daha fazla elektrik enerjisi üretilmesi hedeflenmektedir. Fotovoltaik hücrelerin enerji üretimi analiz edilerek, ışınım radyasyon değerlerine göre verim artırıcı durumlar incelenmektedir. Bu tez çalışmasında ise farklı kimyasal yapıya sahip hücrelerin farklı bölgelerdeki verimlilikleri değerlendirilmiştir. Bu tez çalışmasında MATLAB programı kullanılarak bir makine öğrenme yöntemi olan regresyon yaklaşımı ile tahmin modelleri geliştirilmiş ve modellerin performanslarını inceleyebilmek için farklı hata analiz testleri kullanılmıştır.
Güneş ışınım şiddetinin yapay sinir ağları ve genetik algoritma yöntemleriyle tahmini ve performanslarının karşılaştırılması: Adana ili örneği
Nüfus ile paralel olarak artış gösteren enerji ihtiyacı problemine uzun yıllar çözüm olarak görülmüş fosil yakıtlar, karşılanamayacak boyutlara ulaşan maliyetler ve çevreye verdiği geri dönülemez zararlar sebebiyle, yerini yenilenebilir enerji kaynaklarına bırakmaya başlamıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının sürdürülebilirliği, çevre dostu olması ve günümüz dünyasının enerji açığını karşılama potansiyeli göz önünde bulundurulduğunda, bu kaynaklar popülerliğini artan bir ivmeyle devam ettirmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında, ülkemizin coğrafik avantajı ile en çok tercih edilen kaynaklardan biri olan güneş enerjisi tabanlı yatırımlar ve günlük hayatımızdaki kullanımı artış göstermektedir. Küresel güneş ışınım şiddeti, güneş enerjisi ile alakalı en önemli parametrelerden biri olup ölçümü oldukça zahmetli ve maliyetlidir. Bu dezavantajlar dikkate alındığında tahmin ve modelleme seçenekleri güneş enerjisi ile alakalı çalışmalar çatısı altında önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, Adana ili için 2015-2021 yıllarına ait hibrit veri setinin kullanıldığı, MATLAB ortamında Yapay Sinir Ağları (YSA) ve Genetik Algoritma (GA) algoritmaları aracılığıyla küresel güneş ışınım şiddeti tahmini yapılmıştır. Ayrıca, bu iki algoritmanın kararlılık katsayıları dikkate alınarak bir performans karşılaştırılmasına yer verilmiştir. Çalışmanın sonucunda, küresel güneş ışınım şiddeti tahmininde GA algoritmasının YSA algoritmasına kıyasla daha başarılı bir sonuç verdiği gözlemlenmiştir.
Güneş ışınım şiddetinin yapay sinir ağları ve genetik algoritma yöntemleriyle tahmini ve performanslarının karşılaştırılması: Adana ili örneği
Nüfus ile paralel olarak artış gösteren enerji ihtiyacı problemine uzun yıllar çözüm olarak görülmüş fosil yakıtlar, karşılanamayacak boyutlara ulaşan maliyetler ve çevreye verdiği geri dönülemez zararlar sebebiyle, yerini yenilenebilir enerji kaynaklarına bırakmaya başlamıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının sürdürülebilirliği, çevre dostu olması ve günümüz dünyasının enerji açığını karşılama potansiyeli göz önünde bulundurulduğunda, bu kaynaklar popülerliğini artan bir ivmeyle devam ettirmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında, ülkemizin coğrafik avantajı ile en çok tercih edilen kaynaklardan biri olan güneş enerjisi tabanlı yatırımlar ve günlük hayatımızdaki kullanımı artış göstermektedir. Küresel güneş ışınım şiddeti, güneş enerjisi ile alakalı en önemli parametrelerden biri olup ölçümü oldukça zahmetli ve maliyetlidir. Bu dezavantajlar dikkate alındığında tahmin ve modelleme seçenekleri güneş enerjisi ile alakalı çalışmalar çatısı altında önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, Adana ili için 2015-2021 yıllarına ait hibrit veri setinin kullanıldığı, MATLAB ortamında Yapay Sinir Ağları (YSA) ve Genetik Algoritma (GA) algoritmaları aracılığıyla küresel güneş ışınım şiddeti tahmini yapılmıştır. Ayrıca, bu iki algoritmanın kararlılık katsayıları dikkate alınarak bir performans karşılaştırılmasına yer verilmiştir. Çalışmanın sonucunda, küresel güneş ışınım şiddeti tahmininde GA algoritmasının YSA algoritmasına kıyasla daha başarılı bir sonuç verdiği gözlemlenmiştir.