Theses supervised by Dr. Öğr. Üyesi Nazım İmal
12 theses · Bilecik Şeyh Edebali Üniversity
Enerji verimliliği için paralel bağlı trafolarda güç aktarımı uygulaması
Elektrik enerjisi tüketiminde son gerilim sağlayıcı olan transformatörlerin verimli kullanımı, enerji kayıplarının azaltılması bakımından önem arz eder. Transformatörlerin paralel çalıştırılması ile farklı güçlerde çalışma yeteneğinin kazanılması hedeflenmektedir. Böylece, hem bakım arıza gibi üretimi aksatacak durumlarda enerji güvenilirliği sağlanır, hem de tezin asıl konusu olan enerji verimliliğine katkı konusunda önemli bir fayda sağlanacaktır. Gerek güç transformatörlerinin yanlış seçiminden kaynaklı, gerekse yük periyodundaki aşırı değişkenliğe karşın, uygun transformatör kullanılarak enerji verimliliği arttırılabilir. Bu tez kapsamında, yük akış periyodundaki değişkenliğin algoritmik olarak kontrol edilerek, uygun güce uygun transformatör seçiminin gerçekleştirildiği, yazılım kontrollü bir uygulama çalışması gerçekleştirilmiştir. Düşük güç kullanımında küçük güçlü, büyük güç kullanımında ise büyük güçlü transformatör kullanımı ile talebe uygunluk esas alınmıştır. Güç talebine uygun transformatör kullanımı ile düşük güç talebi durumunda büyük güçlü transformatör kullanımı engellendiğinden, boş çalışma kayıplarının azaltılması ile enerji verimliliği arttırılmıştır. Enerji verimliliği esaslı yük aktarımı, transformatörlerin kısa süreli paralel çalıştırılması ile sağlandığından, tüketici kısmında yük aktarımından etkilenme önlenmiştir.
Coğrafi güneş ışınım verilerinin analizi ve şebekeden bağımsız güneş enerji sistemi kurulumu
Yenilenebilir enerji sistemlerinin önem kazandığı günümüzde, özellikle güneş enerjisi esaslı fotovoltaik sistemler, fosil yakıtların pahalılaşmasıyla daha fazla önem kazanmaktadır. Güneş ışınımını fotovoltaik enerji olarak değerlendirmede, sistemlerin kurulumu öncesi, ölçüm için bazı yöntemler ve cihazlar geliştirilmiştir. Herhangi bir bölgeye fotovoltaik sistem kurulumu planlandığında, bölge için uydu bazlı meteorolojik verileri değerlendirme ve kurulum yapılan bölgedeki ışınım potansiyelini ölçme kurulum ile istenilen sonuçlara ulaşabilme adına önemli somut veriler sağlayacaktır. Uydulardan elde edilen ışınım verileri, herhangi bir konuma kurulacak sistemde bölgenin ışınım potansiyeli ile ilgili öngörüler yapılmasını kolaylaştırır. Uydular farklı bölgelerde farklı hassasiyetler gösterebilmektedir. Bu nedenle verimi arttırabilmek için farklı uydulardan alınan ışınım verilerinin analiz edilmesi kurulacak güneş enerji sistemlerinin daha olumlu sonuçlar vermesini sağlayabilir. Fotovoltaik güneş enerjisi potansiyeli, ayrıca bu verilere ek olarak piranometre adı verilen bir cihazla gerçekleştirilen ölçümlerle de hesaplanabilir. Bu kapsamda, güneş enerji sistemlerinde kullanılan elemanların birbiri ile uyumlu seçilmesi ve maliyet analizlerinin gerçekçi yapılması gerçekleştirilecek yatırımlardaki olumsuzlukları engelleyebilecektir. Bu çalışmada, uydu bazlı belirlenen coğrafi konumlar ve meteorolojik veriler esas alınarak, farklı veri kaynakları esaslı olarak güneş ışınım verilerinin değerlendirilmeleri gerçekleştirilmiştir. Fotovoltaik santral kurulumu planlanan bölge için PVGIS ve NASA güneşlenme verilerinden yararlanılarak, kurulacak sisteme yönelik değerlendirmeler yapılmıştır. Sistemin tasarımı sonrası, uygulama montajları gerçekleştirilerek, projelendirme öncesi ve sonrası veriler karşılaştırılmıştır. Bu değerlendirmeler yardımıyla, fotovoltaik santral yada enerji birimlerinin kurulumları öncesinde gerçekleştirilen fizibilite çalışmalarının kolaylaştırılması hedeflenmiştir. Çalışma sonunda, literatüre katkı olarak, kurulması planlanan güneş enerjisi elektrik sistemlerinin fiyat ve performans dengesinde olumlu katkılar sağlanarak, verimliliklerinin arttırılması amaçlanmıştır.
Kurp eksenli tünellerde koordinat esaslı aydınlatma tasarımı
Tüneller, yol güzergâhlarında engebeli arazi geçişlerini kolaylaştıran önemli mimari yapılar olup, özellikle karayolları ve demiryollarında sıklıkla tercih edilirler. Tünel içi ortamların aydınlatılması parıltı değişiminin olumsuz etkisini azaltmak mümkünse ortadan kaldırabilmek için oldukça önemlidir. Demiryolları ve karayollarında da sıklıkla kullanılan tünel yapılar, yolcu ve sürücü emniyetinin sağlanması için hassas olarak aydınlatılmalıdırlar. Bu çalışmada, demiryolu ya da karayolu geçiş güzergahlarında bulunan kurp (viraj eğimli) eksenli tünellerde aydınlatma tasarımının özellikleri ve detayları üzerinde durulmuştur. Kurp eksenli tünellerde gerçekleştirilen aydınlatma tasarımları, lineer eksenli tünellerdeki aydınlatma tasarımlarına benzer olmakla birlikte, eğimin iç kısmında yer alan armatürlerin ve eğimin dış kısmında yer alan armatürlerin toplam ışık akısı olarak aynı olmamasını gerektirmektedir. Eğimin iç kısmında yer alan armatürlerin ve eğimin dış kısmında yer alan armatürlerin ışık akılarında sağlanan farklılık, tünel içi aydınlatmasının daha dengeli olmasını sağlamaktadır. Ayrıca, tünel giriş ve çıkışlarında gerçekleştirilen aydınlatma, gündüz saatlerinde kademeli soft geçiş şartları ile tasarlanarak, tünel yapıyı kullanan yolcu ve sürücülerin zebra etkisinden daha az etkilenmeleri hedeflenmiştir.
Çoklu armatür panellerinde farklı dizilimlerin parıltı etkileri
Işık ve ışık kaynakları, göz ve kameraların görüntü algılamalarında büyük önem arz eder. Gerçekleştirilen aydınlatmada ışığın yetersiz olması, durumunda yeterli görme ve algılama şartları oluşamazken, ışığın gerekenden fazla olması da görme ve algılamayı olumsuz etkiler. Işığa maruz kalan cisimler, parlaklıkları yardımıyla göz ya da kameraya yansıttıkları ışınlar ile kendilerini tanımlarken, arka planlarındaki renksel farklıklarının gerektirdiği karşıtlıktan da büyük ölçüde yararlanırlar. Işığın gerekenden fazla olması durumunda, cisimler ve arka planları arasındaki karşıtlık algılaması azalarak, görüntü kalitesi azalır. Göz ve kamera tarafından algılanan direkt ya da endirekt ışık seviyesindeki artışa bağlı olan bu algılama bozulması aşırı parlaklık veya parıltı olarak tanımlanır. Bu çalışmada, göz ve kamera tarafından algılanan görüntü kalitesini iyileştirmek için çoklu armatür panelleri üzerinde durularak, parıltı etkisi ele alınmıştır. Çoklu armatür panellerinde yer alan armatürlerin uygun ölçülerde konumlanmaları ve ara mesafelere sahip olmaları hedeflenmiştir.
Alçak gerilim şebeke sistemlerinde aşırı ve dengesiz yük analizleri
Elektrik enerji sistemleri, enerji kaynaklarından, son tüketiciye kadar enerji transferinin gerçekleştirildiği, alternatörler, iletim hatları, transformatörler ve koruma elemanlarını içine alan yapılardır. Gerçekleştirilen bu enerji transferi ekipmanlarının çalışma sınırları içerisinde olması gerektiği gibi, mümkün olduğunca dengeli yapıda olması istenir. Elektrik enerji sistemlerinde, çalışma sınırları ve denge durumunu belirlemede akım ve gerilim değerleri öncelikli olarak izlenir. Frekans ve harmoniksel büyüklükleri de izlemekle beraber, akım ve gerilime göre riskleri daha az orandadır. Çünkü şebekelerde oluşan aşırı ve dengesiz yüklerin akım ve gerilim değerlerinde oluşturduğu farklılıklar çok daha tahrip edici yapıdadır. Bu sebeplerden ötürü, çalışmada gerçekleştirilen aşırı ve dengesiz yük analizlerinde öncelikli olarak akım ve gerilim büyüklükleri dikkate alınmıştır. Farklı tip hataların oluşturduğu olumsuz etkilerin akım ve gerilim sinüs yapılarında oluşturduğu bozucu etkiler incelenmiştir. Bozulmanın giderilmesini esas alan, bozulmanın giderilememesi durumunda ise hatalı kısmı devre dışı bırakan bir uygulama modellenerek gerçek devre üzerinde simule edilmiştir.
Güneş ışınımının renksel özelliklerinin fotovoltaik enerji üretimine etkileri
GÜNEŞ IŞINIMININ RENKSEL ÖZELLİKLERİNİN FOTOVOLTAİK ENERJİ ÜRETİMİNE ETKİLERİ Dünyanın enerji sağlayıcısı olan Güneş, bizler için direkt ya da endirekt olarak birçok enerji türünün asıl kaynağı olmaktadır. Güneş enerjisi bu faydalarına ilaveten yaklaşık 20-30 yıldır elektrik enerji üretiminde de bir kaynak olarak karşımıza çıkmaktadır. Fotovoltaik panellerle gerçekleştirilen bu elektrik enerjisi üretim teknolojisi, gerek panellerin enerji verimliliğindeki artış gerekse maliyetlerindeki ucuzlama ile son yıllarda yaygınlaşma eğilimine girmiştir. Bu çalışmada, fotovoltaik panellerde enerji üretim esasları incelenerek, güneş ışınımının fiziksel parametrelerinin elektrik enerjisi üretimine etkileri ele alınmıştır. Güneş ışınımının fiziksel parametreleri olarak, ışınım şiddetinin yanı sıra, renksel özelliklerinin de ele alındığı bir çalışma yürütülmüş ve elde edilen veriler açıklanmıştır. Maviye yakın renksel dalga boylarında ışınımsal enerji oranındaki artışa rağmen fotovoltaik enerji üretiminin daha az olmasının, fotovoltaik panellerin daha az ışık akısına maruz kalmasından kaynaklandığı açıklanmıştır. Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik enerji, Foton, Dalga boyu
Aydınlatma armatürlerinin çift yönlü yazılım destekli uzaktan kontrolü
Elektriksel aydınlatma sistemlerinin uzaktan kontrol edilebilirliği; zaman, işçilik ve işletme verimliliği bakımlarından faydalar sağlayabilir. Uzaktan kontrol sistemleri, kablolu olarak gerçekleştirilebileceği gibi, gelişen ağ ve bilgi teknolojileri kullanılarak kablosuz olarak da tesis edilebilir. Özellikle açık arazide, uzak konumlandırılmış armatürlerin çalışma yeteneklerinin sürdürülebilirliğinin sağlanması ve kontrol için uzaktan kontrol sistemleri kullanılması, kablolu sistemlere göre daha avantajlı olabilmektedir. Burada gerçekleştirilen çalışmada, endirekt kontrol gerektiren bir devre kullanılarak, uzaktan kontrol ile armatürlerin devrede olması ya da olmaması sağlanmaktadır. Lambaların devrede olup olmamasının kontrolü sahadaki gözlemlerden anlaşılabileceği gibi, sensörlü algılamaların gerektirdiği geri besleme bilgilerinin değerlendirilmesiyle daha hızlı bir biçimde de anlaşılabilir. Elde edilen sensör algılama bilgileri ile akıllı kontrol uygulamalarını içeren dış aydınlatma kontrol uygulaması, çift yönlü kontrol uygulaması olarak tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Çalışmada armatürlerin uzaktan kontrol uygulamaları kablosuz olarak da gerçekleştirilmekte olup, böylece özellikle uzak mesafede işletilmesi gereken armatür sistemlerinin kablolama maliyetleri azaltıldığı gibi işletme güvenilirliğinin arttırılması ve enerji verimliliğinde artma hedeflenmiştir. Anahtar Kelimeler: Aydınlatma, Kontrol Sistemleri, Kablosuz
Dış ortam aydınlatmasında armatür montaj konumlarının ve dağılımlarının belirlenmesi
Dış aydınlatma uygulamalarında tercih edilen aydınlatma düzeyi, aydınlatma verimliliği, ışığın renksel ve grafiksel kalitesi, optimum aydınlatma yönteminin seçimi, armatür ve lamba dağılımı, gerçekleştirilen tasarım ve hesaplamalar için belirleyici faktörlerdir. Aydınlatma düzeyi ve renk kalitesine aydınlatılacak ortamın sosyal, kültürel ve ekonomik bakımdan değerlendirilmesi ile karar verilir. Aydınlatma düzeyindeki ve renk kalitesindeki artış, kurulacak aydınlatma alt yapısının ilk kurulum maliyetini arttırdığı gibi işletme maliyetini de artıracaktır. Sonraki aşamada ise karar verilen normlarda, mühendislik ve mimari bakımdan uygun olan aydınlatma yöntemi, armatür/lamba türü ve armatür/lamba dağılımı ile uygulama gerçekleştirilir. Burada gerçekleştirilen çalışmada; yol, meydan, park ve stadyum tarzı dış ortamlarda gerçekleştirilen aydınlatma uygulamalarında, armatür konumlandırılmalarının sıklığı üzerine bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Burada, referans alınan 100 adet armatür ve referans alan dikkate alınarak; aynı yükseklikten, fakat farklı askı noktası dağılımlarında, aydınlatma düzeyleri karşılaştırılmaktadır. Armatür/lamba dağılımlarının gerçekleştirildiği askı noktası sayıları 1'den 100'e kadar arttırılarak, aydınlatma dağılımlarına etkileri ayrıntılı olarak ele alınmaktadır. Ele alınan bilgisayar destekli tasarım ortamı, dış aydınlatma için üst düzlemde armatürlerin askıda olduğunu esas alarak hesaplamaları gerçekleştirilmektedir. Gerçekleştirilen tasarım hesaplamalarında, hem referans alanda olmamaları, hem de bu yüzden hesaplama sonuçlarını olumsuz etkilemeleri nedenleriyle hesap ağındaki en dış noktalar dikkate alınmamaktadır. Elde edilen hesaplama sonuçlarında yer alan aydınlatma ortalamaları ve aydınlatma dağılım katsayılarından yararlanılarak, istenilen askı noktası sayısında aydınlatma yapmayı sağlamaya yönelik olarak, son kullanıcıların tercihlerinde kolaylık sağlanması hedeflenmektedir.
Işık kaynaklarında fliker etkisi ve verimlilik ilişkisi.
Işık enerjisinin fiziksel değişim özellikleri, yapısal esaslı ve ışığı oluşturan enerji kaynağı esaslı olmak üzere iki ayrı kapsamda ele alınır. Yapısal özelliklerinden kaynaklı ışınım değişimleri; tanecik ve dalgacık esaslı olmak üzere incelenen, ışınımın türünü, rengini ve enerji boyutunu belirleyen temel özellikleridir. Işığın yapısal frekansına ya da dalga boyuna bağlı olarak ışınım türleri; ultraviyole, görünür ışıklar, kızıl ötesi, radyo dalgaları v.b. olarak adlandırılırlar. Işınımın enerji esaslı titreşimi ise, ışığa dönüşen enerji kaynağındaki titreşime ya da frekansa bağlı olan, ışığın kesintili olarak mevcut olması ya da olmaması prensibi ile açıklanabilen görsel etkileşimlerdir. Işığın, enerji kaynağına bağlı ve kesintili olarak mevcut olması ya da olmaması durumu, aydınlatmada fliker etkisi ya da stroboskobik olay olarak tanımlanan bir kavram olup, burada ışık kaynaklarına bağlı olarak incelenmiştir. Aydınlatma amaçlı kullanılan lambaların enerji kaynaklı fliker etkileri ele alınarak, ışık etkinlikleri ve verimlilikleri analiz edilmiştir. Gerçekleştirilen analizlerde, ışık kaynaklarından elde edilen ışık enerjisinin fliker titreşimleri ayrı ölçülerek, her birinin birim periyotta ışıklılık ve ışıksızlık sonuçları elde edilmiştir. Bir sonraki aşamada ise ışık kaynakları için aydınlatma verimlilikleri, elde edilen ışıklılık ve ışıksızlık analizleri ile tekrar ele alınmıştır. Böylece, bazı ışık kaynaklarının anlık değerlendirmede yüksek lümen verimliliğine sahip oldukları gözükse de fliker esaslı ışıklılık ve ışıksızlık değerlendirmesine tabi tutulduklarında daha düşük verim değerlerinde olabildikleri görülmüştür.
Fotovoltaik enerji üretimi esaslı ışık kaynağı yayılım analizleri
Görünürlük ya da görünmezlik dalga boylarında ışınım yayan ışınım kaynakları, gerçekleştirdikleri aydınlatma, radyo dalgaları vb. görevlerin yanı sıra enerji salınımı da gerçekleştirirler. Güneş, en önemli yerde değerlendirilmesi gereken bir ışık kaynağı olup, aydınlatmamızın yanı sıra enerji ihtiyacımızı da karşılar. Güneşten elde ettiğimiz ışığın yapısal özellikleri, dünyanın konumuna göre gün içerisinde ve mevsimler içerisinde değişkenlik arz ettiği gibi, yararlanmış olduğumuz enerji miktarı da değişkenlik arz eder. Benzer biçimde suni ışık kaynağı olarak yararlandığımız lambalarda, aydınlatma işlevlerinin yanı sıra enerji yayılımları gerçekleştirirler. Işınımsal enerji yayılımı etkisi, frekans ve dalga boyuna bağlı olarak, planck sabiti esaslı hesaplanabilmekle beraber, ışınım türü ya da ışık kaynağı enerji miktarı için temel belirleyici etken olmaktadır. Bu kapsamda yapılan çalışmalarda, farklı ışık türü ya da ışık kaynağı esaslı olarak, ışınım dalga boylarının enerji etkilerinin ölçümü yardımıyla, aynı ışınım miktarları ölçütünde değerlendirilmiştir. Öncelikle, deneysel çalışmalarda elde edilen veriler kullanılarak aynı ışık kaynağı için enerji- dalga boyu ilişkisi, fonksiyonel olarak ortaya konulmaya çalışılmıştır. Ayrıca farklı ışık kaynakları için de enerji- dalga boyu ilişkisi ele alınarak, aynı dalga boyu için ışık kaynağı farklılığının enerji oranını etkileyebildiği görülmüştür.
Fotovoltaik bir santral tasarımının kurulum öncesi ve sonrası tekno-ekonomik karşılaştırmalı analizi
Bu çalışmada Bilecik ilinde bulunan bir fabrikanın enerji ihtiyacını karşılamak için güneş enerji santralinin çatı üstüne kurulumuele alınmıştır. Çalışmanın başında çatının üstüne kurulacak olan güç tespit edilerek"PVSYST" sistemi ile güneşlenme süresine, gölgelenmeye ve kurulacak gücü esas alınarak kullanılacak malzeme özelliklerine göre hesaplamalar yapılmıştır. Malzemeler belirlendikten sonra maliyet hesabı yapılaraküretim gücüne göre amortisman süresi belirlenmiştir. Tasarımı yapılan söz konusu sistemin fabrikadaki sahada kurulumu yapıldıktan sonra bir yıl boyunca üretim verileri ve maliyet hesapları aylık olarak alınarak üretim değerleri ile kw/h ücreti ile hesaplanarak kazanç ücretleri elde edilmiştir. Kazanç ücretine göre amortisman süresi tekrar hesaplanarak maliyet açısından çatı üstü güneş enerji santralinin avantajlı olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan çalışma neticesinde ülkemizde fabrikaların çatı alanlarını değerlendirmenin enerji yönünden faydalı olacağı kanısına varılmaktadır.
Sulama sistemlerinde enerji ve su optimizasyonu
Su kontrol sistemleri için zaruri olan kısıtlı miktardaki kullanılabilir su kaynaklarının geçmişe oranla daha etkili, verimli ve tasarruflu kullanılma zorunluluğu, bu tezin ve tez içerisinde ortaya konulan donanımsal algoritmanın ortaya çıkarılmasında etkili olmuştur. Su kontrol sistemlerinin otomatik kontrolü geçmişte sadece valf ve şamandıradan ibaret bir şekilde tasarlanırken, günümüzde gelişen teknoloji ile birlikte basınç şalterleri ve sensör teknolojileri de sistem tasarımlarında yer almaya başlamış olmakla birlikte bu sistemler sürekli gelişim arz etmektedir. Burada gerçekleştirilen çalışmada; toprak nem sensörü, hava sıcaklık sensörü ile kuyu, depo ve hidrofor tankına ait üçlü model üzerinde elektrot algılayıcılar kullanılarak, su kontrol sistemlerinde enerji ve su optimizasyonu ile değişken durumlara uyumlu olarak aktif modülasyonda gerçekleştirilmiştir. Elektrik enerjisinin üretiminde, değişken maliyetli farklı yöntemler kullanılmakla birlikte, enerji ekonomisinin sağlanması adına, bu enerjinin su kontrol sistemlerinde tasarruflu kullanılması da azımsanmayacak derecede önem arz etmektedir. Burada, sulama amaçlı kullanılan su tüketiminde, bitkinin su ihtiyacının yeterli miktarda karşılanma durumu simülatif olarak benzetilerek, su kaynaklarından çekilen suyun ve su kontrol sistemlerinin çalışmasında kullanılan elektrik enerjisinin minimuma indirgenmesini amaçlayan bir çalışma gerçekleştirilmiş ve elde edilen veriler açıklanmıştır. Sistemin çalışmasının temel şartları; hava sıcaklığı ve toprağın nem durumunun gerektirmesine bağlı olarak, kaynak depoda suyun, tesisatta ise elektrik enerjisinin mevcut olmasıdır. Çalışmada toprak, bitkisel su tercihleri ve atmosferik verilerin dışında; su kaynağı, depolama sistemleri ve su kontrol sistemlerinden elde edilen veriler değerlendirilmiştir. Sulama sistemlerinde su ve enerji tasarrufunun en etkili ve verimli yöntemleri algoritmalar kullanılarak modellenmiş ve açıklanmıştır. Verilerin değerlendirilmesi belirlediğimiz kriterlere göre, mikroişlemci mimarisini içeren "PIC" yapısı üzerinde otomatik olarak yapılmakta olup, sistem farklı mimari yapılara da entegre edilebilmektedir.