Theses supervised by Prof. Dr. Mehmet Karakılçık
11 theses · Çukurova University
Yüzey su soğutmalı fotovoltaik panelin (PV) performansının araştırılması
Bu çalışmada, bir yüzey su soğutmalı fotovoltaik (PV) güneş panelinin performansı araştırılmıştır. Bu amaçla, 1,2 m2 yüzey alanlı ve 275 W gücünde, 72 adet monokristal hücreden oluşan bir güneş paneli ve üzerinde 1,2 cm çapında 12 adet su çıkışına sahip krom metal su borusu kullanılmıştır. Panel yerden 1,5 m yükseklikteki bir çelik kaide üzerine ve 30'lik eğim açı ile yerleştirilmiştir. Su fıskiyesi panelin en üst noktasına tüm yüzeyini tarayacak şekilde yerleştirilmiştir. Panel çalışırken, farklı günlerde ve sabit debide üstten su ile soğutma yapılarak ve su soğutma yapılmadan güç üretim performansı belirlenmeye çalışılmıştır. Sonuç olarak, panel üst yüzey soğutma sistemi ile birlikte elektrik güç üretiminde kayda değer artışlar saptanmıştır. Ayrıca, önemli miktarlarda termal enerji de üretilebileceği görülmüştür.
Tuz domlarında hidrojen depolama yöntemlerinin incelenmesi
Bu çalışmada, yer altı tuz domlarında oluşturulan mağaralarda hidrojen depolama aşamaları ile bu aşamalarda kullanılan yöntem ve sistemler incelenmiştir. Kaya tuzu mekanik yapısı araştırılarak, mağara stabilitesini etkileyen güvenlik sınır değerleri belirlenmiştir. Tuz domalarında kaverna oluşumu ile hidrojen depolama aşamalarını içeren sistemler, Tuz Gölü Doğalgaz Depolama Projesi kapsamında Aksaray ilinde inşa edilen 12 kaverna analizi üzerinden gerçekleştirilmiştir. Tuz Gölü bölgesinde oluşturulmuş kaverna boyut ve özellikleri kullanılarak hidrojen ile doğalgaz depolama değerleri hesaplanmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Buna ek olarak, farklı derinliklerde teorik kaverna ölçütleri belirlenerek, iki gaza ait farklı basınç ve sıcaklıklar için depolanma değerleri; kütle, hacim, enerji ve yastık gazı yüzdesi üzerinden analiz edilmiştir. Yeraltı tuz mağaralarında hidrojen depolama aşama ve sistemlerinde, doğalgaz depolama yöntemine göre karşılaşılacak farklılıklar tartışılmıştır.
Entegre rüzgar ve fotovoltaik (PV) enerji sistemlerinin performansının araştırılması
Enerji, sahip olduğumuz medeniyetin temel taşlarından birini oluşturmaktadır. Temiz, ucuz, bol ve dünyada her yerde bulunabilen mükemmel bir enerji kaynağı olan güneş enerjisinden en verimli bir şekilde yararlanma yolları son yıllarda artarak araştırılmaktadır. Güneş enerjisi bakımından yeterli potansiyeli bulunan ülkemiz için de güneş enerjisinden en verimli şekilde yararlanma yollarının araştırılması büyük önem taşımaktadır. Bu araştırmalar sonucu, Güneş enerjisi ile çalışan ve güç üreten entegre(hibrit) sistemler üzerine bir çok bilimsel çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada Güneş kaynaklı fotovoltaik paneller ile rüzgar jeneratörü sisteminden oluşan hibrit enerji sistemi tasarlanarak verim araştırması yapılmıştır. Güneş paneli ve dikey eksenli rüzgar türbinlerinden çıkan güçleri ve günün farklı saatlerindeki ve farklı rüzgar gücünde üretim aralıkları kontrol edilerek sistem analiz edilmiş. Verimli ve sürekli üretim sağlanmıştır. Buradan elde edilen kuramsal sonuçların, yapılması planlanan entegre sistemler hakkında önceden gerçeğe yakın ve doğru tahminler yapılması konusunda yardımcı olacağı kanaatindeyiz.
Fotovoltaik (PV) hücreler yardımıyla güneş enerjisinden elektrik üretimi ve performansını etkileyen faktörlerin incelenmesi
Bu çalışmada, fotovoltaik paneller ile güneş enerjisinden elektrik üretilmesi amaçlandı. Bu amaçla Adana Çukurova Üniversitesi kampüsündeki Uzay Bilimleri ve Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi (UZAYMER) binasına 8,6 kW kapasiteli on-grid bir güneş enerjisi santrali kuruldu. Ayrıca fotovoltaik panellerin elektrik üretimini etkileyen faktörler araştırıldı. Bunun için fotovoltaik panellerin üretim verileri, güneş radyasyonu, rüzgar hızı, sıcaklık değerleri ölçüldü. Panel sıcaklığı, rüzgar hızı, üst yüzey tozu, gölgeleme ve dönüştürücü kayıplarının etkileri belirlendi. Sonuç olarak, rüzgar hızı artışıyla elektrik üretiminin arttığı, ancak, dönüştürücü kaybı, panelin tozlanması ve gölgelenmesi yüzünden elektrik üretiminin azaldığı görüldü.
Bir endüstriyel sanayide vardiyalı çalışmalarda iş sağlığı ve güvenliğinin incelenmesi
Bu çalışmada, bir endüstriyel sanayide vardiyalı çalışmalarda iş sağlığı ve güvenliği (İSG) incelendi. Bu amaçla, işçilerin vardiyalı olarak çalıştığı entegre endüstriyel bir kampüs olan Sunar Grup bünyesindeki "Sunar Mısır Entegre Tesisleri San. ve Tic. AŞ." ve "Elita Gıda San. ve Tic. AŞ." de gündüz ve gece vardiyalarında olası İSG riskleri belirlenmeye çalışıldı. Bunun için Fine-Kinney metodu kullanıldı. Bu metot yardımıyla, gündüz ve gece vardiyalarında çalışma alanlarının risk değerlendirmesi hesaplandı. Ayrıca, kepek deposu ve ham yağ ünitesi için toz ve gürültü ölçümleri yapıldı ve değerlendirildi. Gündüz ve gece vardiyalarında çalışanlar arasında bazı algı farklıkları ve bunun işçiler üzerinde olumsuz fiziksel ve ruhsal etkileri değerlendirildi. Sonuç olarak, çalışanların servise biniş noktaları ile kepek deposu ve ham yağ ünitesinde maruz kaldıkları toz miktarı ve gürültü şiddetinin oluşturduğu algı, gündüz vardiyasında çalışanlar üzerinde olumsuz iken gece vardiyasında çalışanlar üzerinde olumlu olduğu görüldü. Gece çalışanların kişisel koruyucu önlem aldığı ve gündüz çalışanların yeterli önlem almadığı belirlendi. Gündüz çalışanların koruyucu donanımlarını kullanmaları için sık sık eğitim verilmesi, kepek ve ham yağ ünitelerinde gerekli önlemler alınarak toz ve gürültü kaynaklarının iyileştirilmesi önerildi.
Çoklu üretim uygulamalar için yeni güneş havuzu ve PV/T tabanlı enerji sistemlerinin araştırılması
Bu çalışmada, çoklu üretim uygulamaları için yeni bir güneş havuzu ve fotovoltaik termal PV/T tabanlı enerji sistemi incelenmiştir. Yeni bir silindirik model güneş havuzu (SMGH), çapı 2,35 m, derinliği 1,80 m, et kalınlığı 1,00 cm dir. Dış duvarları kalınlığı 6 cm kalınlıklı strafor ile yalıtılmıştır. Havuz, 160 cm'ye kadar toprak içine inşa edilmiştir. SMGH'nın iç bölgeleri Kalsiyum Klorür (CaCl2) tuz tabakalarından oluşturulmuştur. Güneş paneli ise 1,58 m × 0,808 m × 0,035 m boyutlarında, gücü 195 W olan 2 adet PV/T dir. Panel monokristal güneş hücrelerinden oluşmaktadır ve su soğutmalıdır. Böylece, verimli bir şekilde, SMGH ve PV/T ile birlikte termal enerji ve hem de elektrik enerjisi üretilebilecektir. Güneş enerjisini termal ve elektrik enerjisine eş zamanlı olarak dönüştüren bu sistemde enerjinin anlık kullanımı yanında depolanıp istenildiği zaman da kullanılabilecektir. Deneysel çalışmaları desteklenmesi için ayrıca nümerik çalışmalarda yapılmıştır. SMGH'nın tuz tabakalarının sıcaklık ölçümleri COMSOL programı ile de simüle edilmiştir. İç bölgelerin (ÜKB, KOB ve IDB) sıcaklık dağılımlarındaki artış ve azalışlarının uyumlu olduğu görülmüştür. PV/T sisteminin performansı, su soğutmalı ve soğutmasız olarak mühendislik eşitlikleri çözücüsü (EES) programı ile simüle edilmiştir. Böylece sistemin deneysel ve nümerik olarak enerji üretim performansları belirlenmiştir.
Investigation of hydrogen production performance of various salts with chlor–alkali method
Three important products, namely chlorine gas, caustic soda, and hydrogen gas, are obtained with a Chlor-alkali process generally. Therefore, a Chlor-alkali process powered by the electricity generated from any renewable sources is an important industrial application as it produces three important products without emitting carbon. According to the activity series of K, Na, and Ca metals, the most hydrogen production was obtained with the aqueous solution of KCl, while the least with the aqueous solution of CaCl_2 in a certain period. The increase in the operating temperature, cell voltage, and mass flow rate, which are the experimental parameters, also increased the hydrogen production rate. The most effective of these three parameters on the hydrogen production rate was the cell voltage, and the least effective was the mass flow rate. The minimum hydrogen production rate is 27.36 mL/h when the aqueous solution of CaCl_2 is used with a mass flow rate of 0.3 g/s and cell voltage of 2.5 V at the operating temperature of 25 °C with energy and exergy efficiencies of 10.81 % and 8.47 %, respectively. The maximum hydrogen production rate is 295.68 mL/h when KCl salt solution is used with a mass flow rate of 0.7 g/s and cell voltage of 3.5 V at the operating temperature of 60 °C with energy and exergy efficiencies of 23.78 % and 17.63 %, respectively.
Fotovoltaik güneş panellerinin elektrik üretim performansı üzerine sıcaklık, rüzgar hızı ve güneş enerjisinin etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada sıcaklık, rüzgâr hızı ve güneş enerjisinin polikristal fotovoltaik panelde sistemin elektrik verimi üzerinde etkisi incelendi. Bu amaçla, Çukurova Üniversitesi kampüsünde Fen Edebiyat Fakültesi çatısına toplam kurulu gücü 825 W kapasiteli on-grid bir küçük ölçekli (825 W) güneş enerjisi santrali (GES) kuruldu. Santrali oluşturan panellerin modül sıcaklığı, ortam sıcaklığı, inverter iç sıcaklığı, rüzgâr hızı ve güneş radyasyonu ölçüldü. Ayrıca, inverter giriş gerilimi (DC) ve çıkış gerilimi (AC) ölçülerek elektrik üretim performansı üzerindeki etkisi belirlendi. Panel yüzeyine gelen güneş radyasyonun artışıyla, elektrik üretimi ve panel sıcaklığı artarken, panel sıcaklık yüzünden de sistemin elektrik üretim verimi kayda değer oranda azaldı. Panel sıcaklığı rüzgârlı zamanlarda düşerek sistemin elektrik üretim performansının arttığı belirlendi. Ancak, dönüştürücü kaybı yüzünden elektrik üretim performansının azaldığı görüldü. Sonuç olarak, güneş enerjisi santrallerinin güneş radyasyonundan ve rüzgâr akısından azami yararlanılacak şekilde planlanmalıdır. Böylece, panel sıcaklığının kayda değer oranlarda düşürülerek sistem verimi artırılabilir.
Uzak arazi şartlarında tarımsal sulamada kullanılan su pompalama sistemi ile entegre taşınabilir fotovoltaik güneş paneli'nin tasarımı ve performansının incelenmesi
Gelişmekte olan ülkelerde kalkınmayı sağlayan iki önemli faktörden birisi tarım diğeri enerjidir. Tarım için en önemli ihtiyaç su kaynakları ve sulama sistemleridir. İklim değişiklikleri, dünyanın temel yaşam kaynağı olan su kaynaklarını, olumsuz yönde etkilemektedir. Suyu kullanılabilirlik ve suya erişim imkânı ülkelerin çoğunda kırsal alanlar için oldukça zor ve sıkıntılıdır. Türkiye'nin yedi bölgesinden biri olan Doğu Anadolu Bölgesi, dağlık, engebeli ve kırsal alanlardan meydana geldiği için ve aynı zamanda bölgenin birçok şehrinde modern elektrik şebekesinin olmaması nedeniyle suya erişim olanakları oldukça kısıtlıdır. Buna karşın, Türkiye'nin dünya üzerinde güneş kuşağı adı verilen bölgede bulunması nedeniyle, ülkemiz zengin bir güneş enerjisi potansiyeline sahiptir. Ülkemizin bulunduğu konum nedeniyle sahip olduğu yıllık ortalama toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat) ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m2yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m2) olmaktadır. Bu tez çalışmasında, Doğu Anadolu bölgesinde bulunan Elazığ ilinin Palu ilçesinde şehirden uzak kırsal alanlarında çiftçilerin su ihtiyaçlarını karşılayabilmek için şebeke bağlantısız güneş pilli pompalama sistemleri en iyi çözüm kaynağı olarak görülmektedir. Ayrıca Palu İlçesinde sulama iki farklı şekilde sağlanmaktadır; Murat nehri boyunca, sulama çoğunlukla bu nehirden sağlanırken, nehirden uzak olan bölgeler yalnızca mevsimsel yağışlara bağımlıdır. Bu bölgede, yağışlar sonbahar ve ilkbahar mevsimlerinde oluşmaktadır. Ancak bu mevsimlerde de iyi miktarda yağış olmaz ve kuraklık meydana gelir. Bu sebeplerden dolayı bu çalışmada, Murat nehirden uzakta bulunan kırsal alanlardaki su ihtiyacını karşılamak için, (38° 21' ve 38° 51' enlemleri ile 39° 41' ve 40° 23' boylamları) şebeke bağlantısız güneş pilli su pompası tasarlandı. Tasarlanan sistem yaklaşık 1 dönüm için günlük 27 m^3'lük su ihtiyacını karşılayabilmektedir. Seçilen bölgede yetiştirilen bazı tarımsal ürünlerin Cropwat 8.0 yazılım programını kullanarak su ihtiyacı belirlendi. Güneş enerjili DC su pompalama sisteminin gerekli güneş paneli güçünü belirlemek için PVsyst yazılım programını kullanıldı. Sonuç olarak, günlük 27 m3 su ihtiyacı için 6 güneş paneli (herbiri 285 W) kullanılarak 1.710 W enerjinin yeterli olduğu bulundu. Bu yöntem kullanılarak en uygun taşınabilir güneş paneli sistemi belirlendi. Güneş enerjisi ile sulama sistemleri çalıştırılarak verimli olarak tarımın ve gıda üretiminin artırılabileceği ve ekonomik olarak oldukça faydalı bir yöntem olduğu görüldü.
24. güneş çevriminde güneş lekesi bölgelerinin dağılımınınincelenmesi
Güneş, Dünya'daki yaşamın kaynağı ve Dünya'ya en yakın yıldız olarak insanlığın her zaman ilgisini çekmiştir. Güneş'i anlamak, diğer yıldızları anlamanın önemli bir ilk adımıdır. Güneş lekeleri, Güneş'in yüzeyinde yer alan ve Dünya'dan gözlemlenebilen nispeten soğuk bölgeler olup, Güneş fotosferinde meydana gelen değişimlerin en belirgin gözlemlenebilir işaretidir. Bu lekeler, tarih öncesi çağlardan itibaren Güneş'in dinamik bir yapıya sahip olduğunun açık bir göstergesidir. Bu dinamik yapının içinde, Güneş lekeleri çeşitli evreler geçirmektedir. Güneş lekeleri doğar, büyür, farklı konumlarda görülür, yaşam süreleri değişir ve büyük güneş patlamalarına yol açabilir. Güneş lekelerinin yapısal oluşumu ve yok oluşunu etkileyen birçok fiziksel etmen vardır. Bunlardan en önemlisi Güneş'in manyetik alanındaki değişimdir. Güneş'in diferansiyel dönmesi, Güneş lekelerinin oluşumuna sebep olan manyetik alan değişimlerinin temel nedenidir. Güneş lekelerinin manyetik alanlarını belirlemede çeşitli teknikler, özellikle spektropolarimetreler ve görüntüleme manyetografları kullanılır. Güneş lekelerinin konumlarındaki, alanlarındaki, manyetik sınıflandırmalarındaki ve Zürich sınıflandırmalarındaki değişiklikler, Güneş'in hangi yarıküresinin daha aktif olduğu hakkında bilgi verebilir ve Güneş'in 24. döngüsünden 25. döngüsüne geçişi sırasında manyetik alanındaki değişimlerle ilgili fikir sunar. Bu çalışmada, 2023 yılı boyunca her ayın 1., 7., 14., 21. ve 28. günlerinde Güneş'in kuzey ve güney yarıkürelerindeki Güneş lekelerinin fotoğrafları, alanları, konumları, manyetik alanları, yaşam süreleri ve büyük patlamalar üretip üretmedikleri gibi özellikleri incelenmiştir. Ayrıca, 2023 yılı boyunca Güneş lekesi alanlarındaki değişimler grafiksel olarak gösterilmiştir. 24. Güneş döngüsünden 25. döngüsüne geçerken Güneş'teki aktivite değişimleri detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Sonuç olarak, 2023 yılında Güneş'in kuzey yarıküresinde daha fazla Güneş lekesi bölgeleri belirlenmiştir. Bunlardan en büyük Güneş lekesi 1100 MH olarak 2 Temmuz'da hesaplanmıştır. Güneş lekelerinin büyüklüğü ile Güneş leke sayılarının doğru orantılı olduğunu bulunmuştur.
Elektrik dağıtım işleri montaj çalışmaları sürecindeki risk analizi
Günümüz zamanlarından artan nüfus ile birlikte enerjiye duyulan ihtiyaç artmıştır. Konutlarda, Kamu Özel işyerinde, taşıtlarda, imalat sektöründe, sanayi ve endüstri kuruluşlarında yaygın olarak kullanılan en temel kaynağı elektriktir. Günümüzde yenilenebilir ve yenilenebilir olmayan birçok enerji kaynakları elektriğe dönüştürülmektedir. Çünkü, elektrik iletilmesi dağıtılması kolay bir enerjidir. Ancak, üretildiği noktadan kullanıldığı son noktaya kadar iletimi çeşitli riskleri taşımaktadır. Elektrik dağıtım sektöründe çalışanlar için tehlikeli ve risklidir. Bu nedenle çalışanlar için iş sağlığı ve güvenliği konularının dikkate alınmalıdır. Tehlike olarak adlandırılan durum ise çalışma alanında var olan ya da dışardan gelebilecek unsurlardan herhangi birinin zarar verme potansiyelidir. Risk ise bu tehlikenin ortaya çıkma olasılığı ve de bu tehlikeden meydana gelen neden olan etkinin ciddiyeti arasındaki bağdır. Risk değerlendirmesi ya da analiz denilen durum tehlike ve riskleri değerlendirip riskin tolere edilip edilmediğine karar verilmesidir. Risk değerlendirmesi bundan dolayı önemlidir. Her aşamasında dikkatli yapılması öngörülmüştür. Riskleri ne kadar en aza indirilirse herhangi bir olumsuz durumun meydana gelme olasılığı da düşer. Güvenli çalışma ortamı oluşturulur. Elektrik dağıtım sektöründe iş sağlığı ve güvenliği, hem çalışanların hayatını korumak hem de iş sürekliliğini sağlamak için kritik bir öneme sahiptir. Etkili bir İSG yönetim sistemi, eğitim, denetim ve teknolojik yeniliklerle desteklenerek iş kazalarının önüne geçebilir ve daha güvenli bir çalışma ortamı oluşturulabileceği görülmüştür.