Energy efficiency
160 theses under this subject heading
Türkiye imalat sanayinde firma sahiplik yapısının enerji yoğunluğuna etkisi
Enerji hayatın her alanında olduğu gibi ekonominin de temel faktörlerinden birisidir. Üretilen her mal ve hizmetin temelinde enerji yatmaktadır. Bu nedenle, enerji kullanımı ve yoğunluğu yalnızca makroekonomik göstergeler açısından değil, aynı zamanda mikro düzeyde firmaların üretim yapısı açısından da önem taşımaktadır. Bu çalışma, Türkiye imalat sanayinde firma sahiplik yapısının enerji yoğunluğu üzerindeki etkisini 2003-2015 dönemi için firma düzeyindeki mikro verilerle analiz etmektedir. Çalışma Türk imalat sanayinde faaliyet gösteren firmaları ele alarak imalat sanayinde enerji yoğunluğu belirleyicilerini tespit edip özellikle doğrudan yabancı yatırımların enerji yoğunluğuna etkisini analiz etmektedir. Sonuçlar, emek verimliliğindeki yüzde birlik bir artışın enerji yoğunluğunu yüzde 1,85, sermaye değişkeninde yüzde birlik bir artış enerji yoğunluğunu yüzde 0,50 ve toplam faktör verimliliği değişkenindeki yüzde birlik bir artış enerji yoğunluğunda yüzde 0,55 oranında bir düşüşe neden olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca yabancı sermayeye sahip firmaların enerji yoğunluğunu yüzde 0,11 düşürdüğünü ortaya koymaktadır. Çalışmada yabancı yatırımların etkisi, yatırım yapılan firmaların ölçeğine göre incelenmiştir. Yabancı sermayenin yatırım yaptığı firmanın ölçeğine göre etkisini daha net ölçebilmek için modele küçük yabancı, orta yabancı ve büyük yabancı firma kukla değişkenleri eklenmiştir. Elde edilen bulgular, firmanın ölçeği arttıkça enerji yoğunluğunun azaldığını göstermiştir. Dolayısıyla çalışma, yabancıların bir firmaya yatırım yaptıklarında beraberlerinde enerji yoğunluğunu düşürücü ve verim artırıcı teknolojilerini getirdikleri ortaya koymaktadır. Ayrıca firmanın ölçeği artıkça bu etkinin de artığı tespit edilmiştir.
Reconciling energy and carbon emission performance for sustainability
The concepts of energy and environmental efficiency, with creating less or no pollution in production processes, help to redefine efficiency in general and serve to attain a sustainable future. The relevant literature is underprovided in analyzing environmental efficiency and thus performance measures for countries over time. This study models energy and CO2 emission performance in electricity generation from the production efficiency point of view. It uses a non-radial directional distance function and constructs energy, environmental and energy-environmental performance indices for 112 countries over the period of 1988-2011. The models are run in GAMS 23.5 with IEA data 2013. The countries are grouped firstly with respect to their use of combined heat and power (CHP) technology to construct best practice frontier. The second group is G20 countries, which allows investigation of the tradeoffs amongst energy and environmental performances of top 20 countries in the world. The last group is UNFCCC Annex I countries, consisting of Turkey. The study shows that the majority of the countries still have room for improvement for energy and the environment. For the most current year in the dataset, 2011, for all the indices, the following countries are the best performers; Switzerland and Sweden in the group of countries with CHP technology, Brazil for the non-CHP countries, Brazil and United Kingdom among G20 countries, and Belarus and Slovak Republic in Annex I. Consistent with the literature, Turkey has better energy and environmental performance compared to the major polluters as it performs around the medians of sample countries in UNFCCC Annex I. Keywords: Energy efficiency, Environmental efficiency, CO2 emission performance, Electricity Generation, Directional distance function, Data envelopment analysis.
Kablosuz algılayıcı ağlarda veri saçılım potansiyeli ve ağ yaşam süresinin ödünleşmesinin modellenmesi ve analizi
Kablosuz algılayıcı ağlar (KAA) belirli bir coğrafi alana dağılmış küçük algılayıcı düğümlerden ve baz istasyonundan oluşmaktadır. Hedeflenen düğüm çiftleri dışında diğer düşman düğümlerin haberleşme menzili içine girmesi kulak misafirliği olarak tanımlanmaktadır. KAA'lara karşı bir tehdit olan gizli dinleme riskinin en aza indirgenmesi gerekmektedir. Gizli dinlemeyi azaltma çalışmaları, KAA'lara ait en önemli parametrelerden yaşam süresini olumsuz etkilemektedir. Bu çalışmada, gizli dinlemeyi en aza indirmeye ve gizli dinleme kısıtına bağlı ağ yaşam süresini eniyilemeye yönelik bir model tasarlanmıştır. Bu modelle gizli dinleme ve ağ yaşam süresi arasında ilişki analiz edilmiştir. Bu çalışma sonucunda, gizli dinlemeyi minimuma indirgemenin ağ yaşam süresinde azımsanmayacak ölçüde düşüşe neden olduğu gözlenmiş, kısıtlar belirli bir miktar genişletildiğinde KAA ömrünün maksimum seviyeye çıktığı görülmüştür.
Tasarım stüdyolarında gün/güneş ışığının etkin kullanımı üzerine bir analiz
Hayatın her alanında enerji verimliliği gözetilirken, temiz enerji olarak adlandıran doğal ışık kaynaklarının iç mekân tasarımında kullanımı asgari düzeyde tutulmaktadır. Bu nedenle gün ve güneş ışığının aktif olduğu süre boyunca doğal aydınlatmayı etkin bir biçimde iç mekân tasarımına dahil etmek doğru bir yaklaşım olacaktır. İç mekânda çeşitli tasarım kararları ile gün/güneş ışığından üst düzeyde fayda sağlanırken, o mekânda yapay aydınlatma enerjisinin tüketimine yönelik maliyetlerde bir düşüş yaşanmasına olanak sağlanacaktır. Bu bağlamda tez kapsamında araştırma alanı olarak eğitim yapılarına odaklanılmıştır. Çalışma alanını daha özele indirgemek adına gün içerisinde kullanım yoğunluğu oldukça fazla olan tasarım stüdyoları özelinde bir analiz gerçekleştirilmiştir. Tasarım stüdyoları, üniversitelerin içmimarlık ve çevre tasarımı, mimarlık, görsel iletişim ve endüstri ürünleri tasarımı bölümleri tarafından haftanın her günü ve her saati yoğunlukla kullanılan mekânlar olarak tanımlanabilir. Üniversite içerisinde bulunan diğer dersliklere göre daha yoğun kullanım sürelerine sahiptir. Bu bağlamda yapılan literatür taraması sonrası ortaya konan tasarım kriterleri kapsamında çalışma alanı analiz edilmiş ve iç mekânların azami düzeyde doğal ışık alımının sağlanması yönünde tasarımın önemi ortaya konmuştur. Araştırma kapsamında birinci bölümde, konunun önemi, amacı – kapsamı, yöntemi ve kurgusu aktarılmıştır. İkinci bölümde, tezin temelini oluşturan doğal aydınlatma kapsamında gün ışığı, güneş ışığı ve yansıyan ışık tasarım kararları ve kriterleri detaylı bir literatür taraması ile ortaya konmuştur. Üçüncü bölümde ise araştırma alanının fiziksel ve fonksiyonel özelliklerini daha iyi anlamak adına tasarım stüdyoları tariflenmiştir. Dördüncü bölümde, araştırma alanı olarak seçilen TOBB ETÜ tasarım stüdyoları gün /güneş ışığı tasarım kriterleri kapsamında incelenerek simülasyon programları ile analiz edilmiştir. Beşinci ve son bölümde elde edilen verilerin sonuçları ve bu sonuçlara göre öneriler ortaya konmuştur.
Katalizör katkılı polimerik membran sentezi ve kullanımının enerji verimliliği açısından değerlendirilmesi
Yeryüzündeki yaşamın devamlılığı tüketilebilir özellikteki suyun varlığı ile mümkündür. Ancak nüfusun hızla artması ve iklim değişikliği gibi nedenlerle su kıtlığı kaçınılmaz bir noktaya doğru ilerlemektedir. Bu nedenle evsel ve endüstriyel olarak meydana gelen atık suların arıtılması ve geri kazanılması gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Su geri kazanımında en verimli yöntemlerden biri membran teknolojileridir. Membran teknolojilerinde nanobilimden faydalanılarak membran verimlerinin arttırılması için yapılan araştırmaların sayısı gün geçtikçe artmaktadır. Atıksuların içeriğine bağlı olarak membranların yüzeyinde birikim ve tıkanma problemleri meydana gelmekte ve bu nedenle filtrasyon akısında düşüş gerçekleşmektedir. Proses için tasarlanan akı değerine tekrardan ulaşabilmek için basınç değerinin yükseltilmesi gerekmekte ve bu doğrultuda ihtiyaç duyulan enerji miktarı artmaktadır. Bu nedenle son yıllarda membranların kirlenmesine karşı nanomalzeme katkılı membranlarla ilgili çalışmalar hız kazanmıştır. Bu tez çalışmasında, rutenyumdioksit (RuO2) nanopartikül katkılı polimerik membranlar hazırlanmış ve sığır serum albümini (BSA) giderimi sırasında membran tıkanma direnci üzerine etkisi ve enerji verimliliğine katkısı incelenmiştir. Rutenyumdioksit katkısı için ağırlıkça üç farklı oran belirlenerek % 0.5 RuO2, % 0.75 RuO2 ve % 1 RuO2 içeren membranlar faz dönüşüm metodu ile sentezlenmiştir. Hazırlanan membranların karakterizasyonu Taramalı Elektron Mikroskopisi/Enerji Dağıtıcı X-Işını Spektroskopisi (SEM/EDS), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), gözenek yapısı temas açısı ve ortalama gözenek boyutları ölçümleri yapılarak belirlenmiştir. Ölü sonlu filtrasyon sistemi kullanılarak, farklı basınçlar altında saf su akısı ve kirlenmeye karşı membranların performansları gözlemlenmiştir. Katkılı membranların gözenek sayısında artış gözlemlenirken, gözenek boyutlarında küçülme meydana geldiği, membranların hidrofilik özelliğinde artış olduğu ve saf su akısında iyileşmeler meydana geldiği tespit edilmiştir. Membranlarda nanopartiküller ağırlıkça %0'dan %1.00'e yükseldiğinde gözenekliliğin %56.83'ten %68.94'e arttığı, gözenek boyutunun 16.47 nm'den 6.05 nm'ye kadar küçüldüğü belirlenmiştir. Saf su akış oranının saf membranda 439.7 L/m2/sa iken ağırlıkça %1 RuO2 katkılı membranda 379L/m2/sa düştüğü gözlemlenmiştir. Ağırlıkça %1 RuO2 katkılı membranda BSA reddetme verimliliğinin %45.5'ten %92.6'ya yükseldiği tespit edilmiştir. RuO2 katkılı membranların, BSA filtrasyonu sırasında membran kirliliğinin azalmasında önemli rol oynadığı ve enerji verimliliği açısından uygun özellikler gösterdiği elde edilen veriler doğrultusunda belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Nanomalzeme Katkılı Polietersülfon (PES) Membran Membran, Sığır Serum Albümin (BSA), Rutenyumdioksit (RuO2), Polimerik Membranlarda Enerji Verimliliği
Kompresör-genişletici destekli aşırı soğutmalı soğutma sisteminin ekserji analizi
Günümüzde, soğutma sistemleri çeşitli sektörlerde önemli bir rol oynamaktadır. Özellikle iklimlendirme, gıda üretimi, sağlık sektörü ve kimya endüstrisi gibi birçok alanda, bu sistemlere olan ihtiyaç artmaktadır. Gıda ürünlerinin raf ömrünü uzatmak ve ilaçların etkili bir şekilde saklanmasını sağlamak için soğutma teknolojileri kritik bir öneme sahiptir. Bu nedenle, soğutma sistemlerinin etkili bir şekilde çalışması, yaşam kalitesini artırmak ve enerji tüketimini optimize etmek açısından önemlidir. Herhangi bir iyileştirme, bu sistemlerin enerji talebini azaltabilir. Sistem performansını artırmak için sıklıkla kullanılan bir yöntem, aşırı soğutma olarak bilinen, yoğuşturucu çıkışındaki soğutucu akışkanın sıcaklığını düşürmektir. Bu çalışmada, literatürde tanımlanan aşırı soğutma sistemlerine ek olarak, kompresör genişletici destekli aşırı soğutmalı buhar sıkıştırma çevriminin ekserji analizi yapılmıştır. Tasarlanan çevrimde soğutucu gaz, kondenser çıkışında iki kısma ayrılmıştır. İlave soğutucu kullanılarak, kompresörün giriş basıncını artırmak için diğer genleşme valfine, buharlaştırıcıya ve bir genişletici kompresöre geçerek, ana kompresörün tükettiği gücü azaltmayı hedeflenmiştir. Sistemde düşük küresel ısınma potansiyeline sahip olan R134a, R1234yf, R32, R290, R1270 ve R600a altı farklı soğutucu akışkan kullanılmıştır:. Her soğutucu için ekserji yıkımları ve ekserji verim değerlerindeki artış, farklı buharlaştırıcı sıcaklıkları için hesaplanmış ve grafiklerle gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre optimum noktada en fazla birim ekserji yıkımı R290 akışkanı kullanıldığında ve en az ekserji yıkımı da R1234yf akışkanı kullanıldığında elde edilmiştir. Klasik sistemde ekserji yıkımının en fazla genleşme vanasında olduğu gözlemlenmiş ve bu değer yeni sistemde azalmıştır. Toplam ekserji yıkımı genleştirici-kompresörlü sistemde azalmıştır.
Ejektör destekli iki kaynaklı ısı pompasında güneş enerjisinden faydalanmayı artırmak için ısıl enerji depolama kullanımının incelenmesi
Ülkelerin artan enerji talebinin üstesinden gelmek için enerji verimliliği ve yenilenebilir enerji, enerji stratejisinin en önemli bileşenleridir. Farklı sektörler arasında binaların enerji talebi önemli ölçüde artmıştır. Konutlardaki enerji talebinin yarısından fazlası alan ve su ısıtması ile ilişkilidir, bu nedenle alan ve su ısıtmasında verimliliğin artırılması ve yenilenebilir enerjinin kullanılması önemli bir katkı sağlayabilir. Isı pompası teknolojisi, elektrikli ısıtıcılara kıyasla düşük elektrik tüketimi nedeniyle konutların ısıtılması için cazip bir seçenektir. Bu çalışmada, ejektör destekli, güneş ve hava kaynaklı bir ısı pompası sisteminin performansı, bir ısı deposu kullanılarak analiz edilmiştir. Sistem, kış koşullarında çalışacak şekilde tasarlanmış ve düşük çevresel etki ile yüksek enerji verimliliği hedeflenmiştir. Farklı ısı değiştiricisi ve tank sıcaklıklarının COP ve COP artışı üzerindeki etkileri incelenmiş, optimum çalışma koşulları belirlenmiştir. Ayrıca, R1234yf ve R717 soğutucu akışkanlarının performansları karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, her tank sıcaklığı için belirli bir optimum ısı değiştirici sıcaklığının bulunduğunu göstermiştir. R717, düşük sıcaklıklarda daha yüksek COP değerleri sunarak enerji verimliliği açısından avantaj sağlamıştır. İstanbul ili için yapılan günlük analizde, kış şartlarına rağmen PV/T kolektörlerinin %40'a ulaşan termal verim ile ısı deposunu etkili şekilde şarj ettiği görülmüştür. Kullanılan 30 m2 alana sahip PV/T kolektörlerin elektrik çıktısı olarak anlık 1 kW değerine ulaşan elektrik üretimi de sağladığı görülmüş olup, bu da şebekeden çekilen enerji miktarını azaltarak sistemin çevresel sürdürülebilirliğe katkıda bulunduğunu ortaya koymuştur. Ekserji analizlerinde en yüksek kayıplar PV/T ünitesinde meydana geldiği görülmüştür. Çalışmanın bulguları, ejektör destekli ısı pompası sistemlerinin enerji verimliliğini artırma ve çevresel etkileri azaltma potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Gelecekte, ısı deposunda faz değiştiren malzemelerin entegrasyonu, farklı iklim koşullarında performans testleri ve yeni nesil soğutucu akışkanların kullanımı gibi iyileştirmelerle bu sistemlerin daha geniş uygulama alanlarında değerlendirilmesi önerilmektedir.
Çift buharlaştırıcılı soğutma sisteminde genleştirici kullanımının ekserji yıkımına etkisi
Bu tez çalışmasında, çift buharlaştırıcılı ve genleştirici-kompresör destekli buhar sıkıştırmalı bir soğutma sisteminin ekserji analizi yapılmıştır. Sistem, düşük ve yüksek sıcaklıklı iki buharlaştırıcı, iki kompresör, iki genleşme valfi, bir genleştirici, iç ısı değiştirici ve karıştırma odasından oluşmaktadır. Çalışmada, sistemin ikinci yasa performansını etkileyen başlıca parametreler olan yoğuşma sıcaklığı, buharlaştırıcı sıcaklıkları, aşırı ısıtma ve buharlaştırıcılar arası kütle debi oranı detaylı olarak değerlendirilmiştir. Ayrıca altı farklı soğutucu akışkanlar için bileşen bazlı ekserji yıkım analizleri gerçekleştirilmiş ve termodinamik performansları karşılaştırılmıştır. Analizlerde, karışım oranı 0.1–1.5 aralığında dört farklı debi oranı senaryosu ve geniş sıcaklık değişimleri göz önünde bulundurulmuştur. Elde edilen sonuçlar, yoğuşma sıcaklığının artışının toplam ekserji yıkımını önemli ölçüde artırdığını, bu artışın özellikle ikinci kompresör ve yoğuşturucuda yoğunlaştığını göstermektedir. Buna karşılık, düşük sıcaklık buharlaştırıcısı sıcaklığı ile yüksek sıcaklık buharlaştırıcısı sıcaklığı artırıldığında sistemin tersinmezlikleri azalarak ikinci yasa verimliliği yükselmektedir. Aşırı ısıtma sıcaklığı ise yalnızca küçük etkiler yaratmakta olup, toplam ekserji yıkımı üzerindeki değişim %2'yi geçmemektedir. Soğutucu akışkanların karşılaştırmalı analizinde R1234yf en düşük toplam ekserji yıkımıyla öne çıkarken, R717 sistem genelinde en yüksek yıkımı üretmiştir. Ancak bileşen bazında değerlendirildiğinde, her akışkanın tersinmezliklerinin farklı bileşenlerde yoğunlaştığı gözlemlenmiştir.
Buğday yetiştiriciliğinde enerji verimliliği ve sera gazı emisyonunun belirlenmesi üzerine bir araştırma
Bu araştırmada, buğday üretiminde enerji verimliliği ve sera gazı emisyonunun belirlenmesi üzerine araştırma yapılarak, üretimdeki girdilerin birim üretim alanı başına düşen enerji karşılıkları, elde edilen ürünün enerji verimi ve sera gazı değerleri hesaplanmıştır. Araştırmada kullanılan veriler 2021 yılında 175 farklı buğday üretimi yapan işletmeden, oransal örnekleme yöntemine göre yüz yüze anket yapılarak elde edilmiştir. Araştırmada buğday üretiminde doğrudan ve dolaylı enerji kullanım miktarları ve toplam enerji tüketimindeki payları belirlenmiştir. Araştırma sonuçlarına göre, buğday üretiminde toplam enerji tüketimi 19024.21 MJ ha-1, enerji çıktısı ise 80585.40 MJ ha-1 olarak hesaplanmıştır. Enerji tüketiminin en fazla olduğu girdinin 8748.38 MJ ha-1 değeri ile gübrelemeye ait olduğu belirlenmiştir. Bunu sırasıyla; tohum enerji girdisi 4626.79 MJ ha-1 (% 24.32), yakıt enerjisi 2697.25 MJ ha-1 (%14.18), sulama enerjisi 2362.50 MJ ha-1 (% 12.42), kimyasal enerji 269.19 MJ ha-1 (% 1.41), alet/makine enerjisi 309.52 MJ ha-1 (%1.63), insan enerjisi 10.58 MJ ha-1 (%0.06) takip etmiştir. Enerji oranı, enerji verimliliği, spesifik enerji ve net enerji verimi değerleri sırasıyla 4.24, 0.29 kg MJ-1, 3.47 MJ kg-1 ve 61561.19 MJ ha-1 olarak belirlenmiştir. Buğday üretimi için toplam GHG emisyonu 3784.60 kgCO2-eş ha–1 olarak hesaplanmıştır. Toplam GHG emisyonları içerisinde en yüksek pay tohuma (%59.41) aittir. Tohumu sırasıyla sulama (%16.84), azot gübre kullanımı (%14.60), fosfat gübre kullanımı (%3.99), yakıt kullanımı (%3.49), kimyasal ilaç kullanımı (%0.98), alet makine kullanımı (%0.58) ve insan işgücü (%0.10) takip etmiştir. Buna ilave olarak, buğday üretiminde GHG oranı 0.69 kgCO2-eş ha–1olarak hesaplanmıştır.
Güneş ışınımının kentsel tasarım ve planlama sürecinin gelişimi ve yönelimi üzerindeki etkilerinin incelenmesi: Siirt örneği
İnsan topluluklarının yerleşik hayata geçmesi ile beraber ortaya çıkan planlama ve kentsel tasarım kavramları, genellikle içerisinde yer alınan doğal ortamların referansları ile birlikte biçimlenen olgulardır. Doğal ortamların en baskın referans kaynaklarından birisi de güneş ve güneşe bağlı etkilerdir. Beşeri topluluklar, en temel enerji kaynağı olan güneşin verimli kullanım olanakları doğrultusunda yerleşimlerine yön vermişler ve çeşitli kentsel planlama kriterleri ortaya koymuşlardır. Kentsel alanların tanımlanmasında ve planlanmasında önemli bir rol oynayan güneş ışınımı, doğru kullanıldığında enerji verimliliği ve sürdürülebilirlik açısından hayati bir faktördür. Geçmişte olduğu gibi günümüzde de, güneş enerjisinin doğru kullanımı ve enerji verimliliği konuları, mimari ve kentsel tasarımın önemli gündem maddeleri olmaya devam etmektedirler. Türkiye, sahip olduğu coğrafi konumun getirisi olan avantajlar neticesinde, güneş ışınım değerleri ve potansiyel verimlik açısından küresel çapta pozitif değer aralıklarına sahiptir. Türkiye'nin Güneydoğu Anadolu bölgesinin, sahip olduğu güneş ışınım potansiyelinin, diğer bölgelere kıyasla çok daha yüksek olduğu yapılan önceki çalışmalarda değerlendirilmiştir. Bu bölgede yer alan Siirt şehri, değişken topoğrafyası dolayısıyla güneş ışınım olgusunu aynı kent ölçeği içerisinde farklı değerlerde alan bir yerleşim alanı olarak dikkat çekmektedir. Bu duruma karşın, Siirt'in güneş ışınım potansiyeline ilişkin yapılan bilimsel çalışmalar henüz yeterli seviyede değildir. Yapılan çalışmada Siirt şehrinin yıllar içerisinde biçimlenen kentsel tasarım ve planlama yöneliminin, güneş enerjisi etkin kentsel yönelim ve büyümeye uygun ilerleyip ilerlemediği araştırılmıştır. Çalışma kapsam açısından, Siirt merkez ilçe sınırlarında gerçekleştirilmiştir. Çalışmada yöntem olarak, CBS (Coğrafi Bilgi Sistemi) uygulamalarından ArcMap ve Meteoroloji Genel Müdürlüğü kentsel güneş verileri kullanılmıştır. ArcMap uygulaması üzerinden oluşturulan topoğrafya haritası ve güneş radyasyon verileri bir araya getirilerek merkez ilçeye ait ortalama güneş radyasyon haritaları hazırlanmıştır. Bu adımların ardından merkez ilçe özelinde topoğrafya verileri ve güneş radyasyonu verileri analiz edilerek, merkez ilçenin kentsel tasarım ve planlama yöneliminin uygunluğu değerlendirilmiştir. Çalışma sonucunda, merkez ilçe ölçeğindeki kentsel yönelim ile ortalama güneş ve topoğrafya verilerinin, büyük oranda uyumlu olmadığı tespit edilmiştir. Merkez ilçe için uygun yönelim güzergahının, mevcut gelişimin ilerlediği kuzeydoğu yönünün aksine, güneş ışınım potansiyelinin de daha yüksek olduğu doğu ve kuzeydoğu yönleri olduğu belirlenmiştir.
Nanopartikül katkılı faz değiştiren malzemenin fotovoltaik paneller üzerindeki etkisi
Bu çalışmada, Siirt iklim şartlarında altında fotovoltaik (PV) panellerin soğutularak çıkış parametrelerinin iyileştirilmesi araştırılmıştır. PV panel yüzey sıcaklığını azaltabilmek için Faz Değiştiren Malzeme (FDM) kullanılmış ve FDM'nin ısı iletim katsayısını artırmak için de farklı oranlarda nanopartikül (alüminyum oksit-Al2O3) ilave edilmiştir. FDM'li ve nanopartikül katkılı FDM'li soğutma sistemleri, PV panellerin çıkış parametrelerine pozitif etki ettiği gözlemlenmiştir. Deneylere başlamadan önce tüm PV paneller aynı güneş ışınımı ve çevre şartlarında test edilmiş ve birbirine çok yakın çıkış güçlerine sahip üç eş PV panel seçilmiştir. PV paneller arasındaki maksimum çıkış gücü farkı 0,05 W olarak ölçülmüştür. PV panelin dış çerçeve ölçülerinde alüminyum levha kesilerek PV panelin arka kısmı tamamen kapatılmıştır. Sızdırmazlık sağlamak için PV panel çerçevesi ile alüminyum levha, poliüretan mastik (çelik silikon) ile yapıştırılmıştır. Bu işlem sonunda PV panelin arkasında 1,5 cm derinliğinde FDM'nin eklenebileceği bir depo oluşturulmuştur. Eritilmiş FDM'nin içine ağırlık-hacimce (%w/v) % 0,05, % 0,1 ve % 0,15 oranlarında nanopartikül eklenmiştir. Nanopartikül katkılı FDM'lerin ısı iletim katsayıları ölçülmüş ve % 0,05 için 0,2 W∙m-1∙K-1, % 0,1 için 0,21 W∙m-1∙K-1, % 0,15 için ise 0,22 W∙m-1∙K-1 bulunmuştur. Deneylerde, referans PV panel, FDM'li PV panel, % 0,05 nanopartikül katkılı FDM'li PV panel, % 0,1 nanopartikül katkılı FDM'li PV panel ve %0,15 nanopartikül katkılı FDM'li PV panel olmak üzere 5 farklı sistem bulunmaktadır. Bu 5 farklı PV sistem kendi içinde 3'erli grup yapılarak en iyi soğutma sağlayan ve çıkış parametrelerini iyileştiren sistem araştırılmıştır. Deneyler sonucunda soğutma yapılan panellerin hücre sıcaklığının, soğutma yapılmayan referans PV panele göre daha düşük olduğu görülmüştür. Bu durum elektriksel verime pozitif etki yaparak verim artışını sağlamıştır. Soğutulan panellerden en verimli olanı %0,15 nanopartikül katkılı FDM'li PV panel olup, verimi %12,70 olarak hesaplanmıştır.
Atık buhar geri kazanımı ile bir tekstil fabrikasının ısı kaybı hesaplamaları ve enerji tüketimi ekonomik analizi
Enerji, dünya ülkelerinin ekonomik, siyasi ve sosyal gelişimini etkileyen ana unsurların başında gelmektedir. Özellikle gelişmekte olan ülkelerde artan nüfus, sanayileşme ve teknolojik gelişmelerden dolayı enerjiye olan talep giderek artmaktadır. Bu artış ile ülkeler enerjiye kolay, ucuz ve kesintisiz bir biçimde ulaşmak istemektedirler. Böylece ülkeler alternatif enerji kaynaklarına ve enerjiyi daha verimli kullanabilecekleri sistemlere yönelmişlerdir. Ülkemizde de bu tip sistemler için uygulamalar yaygınlaşmaktadır. Özellikle enerji tüketimi fazla olan sanayi sektöründe enerjiyi daha verimli kullanmak için baca gazı atık ısısının geri kazanımı bu uygulamaların başında gelmektedir. Bu çalışmada bir tekstil fabrikasında bir boyama tesisinin 2020 yılı enerji tüketiminin değerlendirilmesi, işletmeye ait mevcut buhar kazanlarının enerji tüketimindeki etkisi, işletmeye yeni bir buhar kazanı ile mevcut sistemin değiştirilmesi durumu, atık ısı geri kazanım sistemi uygulaması, boyama makineleri üzerinde jet izolasyonu uygulanması durumu üzerine izoleli ve izolesiz ısı kaybı çalışmaları gerçekleştirilmiştir.
Fırçasız motor sürücülerin enerji verimliliği
Yıllar geçtikçe hızla ilerleyen motor teknolojisi sektörü, içten yanmalı motor teknolojisinin yanı sıra, artık alternatif enerjiler ile çalışan motor yapım ve üretimi için Ar-Ge çalışmaları yapmaktadır. Bu alternatif enerjili motorların ilk sırasında elektrik motorları gelmektedir. Elektrik motorlarının içerisinde son yıllarda en çok tercih edilenler Fırçasız DA motorlardır. Bu motorların tercih sebebi verimli, yüksek performanslı ve bakım gerektirmemesidir. Fırçasız Motorlar, yüksek verimli ve güç yoğunluklu sabit mıknatıslı doğru akım motorlarıdır. Tez çalışmasında fırçasız DA motor üçgen bağlantılı, "outrunner" çalışan ve üzerinde 120˚ lik açılar ile yerleştirilmiş manyetik sensor olan bir motorda test aşamları yapılmıştır. Motor üzerindeki sensör yardımı ile gövdenin hareketi ve konum açısı hakkında bilgi alındı. Sensor yardımı ile konum bilgisi alınarak motor sürücüye hangi kanalı açması konusunda geri bildirim yapıldı. Yapılan geri bildirim ile komütasyon ayarı yapıldı ve kontrol sırasında yaşanabilecek olan enerji kayıpları en düşük seviyelere indirildi. Motor sürücü motor fazlarına enerji verirken mosfetleri açıp kapatmak için PWM tekniği kullanıldı. Hata denetimi için PID hata denetim algoritması yazıldı. Motor sürücü devresinde verimliliği artırmak için motorun fazlarının çektiği akım, üzerinden geçen gerilim, motorun devri, motorun ve sürücünün sıcaklık bilgileri hesaplandı. Elde edilen anlık bu bilgiler neticesinde kullanıcıya güç hesaplanarak kullanıcı bilgi sistemin bilgiler sunuldu. Motorun nominal değerlerine göre motor sürücünün vermesi gereken ideal güç referans alınarak kullanıcıya bildirildi. Kullanıcı bu bilgiler doğrultusunda bataryanın enerjisini verimli şekilde kullanması sağlandı. Bu bilgilerin hepsi aynı zamanda dışarıdan kablosuz haberleşme modülü ile alınarak kullanıcı bilgi sistemine aktarıldı.
Enerji etkin bina tasarım modeli
Enerji tüketiminin yarısına yakınının binalardan kaynaklanması ve küresel enerji darboğazı, yapı sektöründe enerji etkin tasarımı gittikçe önemli kılmaktadır. Buna yönelik, enerji analiz süreci, dünyanın her yerinde artan düzenlemelerle tasarım sürecinin erken aşamasına dâhil edilmektedir. Bina Bilgi Modellemesi-BIM araçları, tasarımcıların, nihai tasarım çözümlerini uygulamaya başlamadan; enerji etkin binaların elde edilmesine, projenin farklı tasarım alternatiflerinin deneyimlenmesine, zamanın ve maliyetin etkin kullanılmasına olanak sağlayan dijital süreçlerdir. Yapılarda enerji tüketiminin denetlenebilmesi için bu süreçlerin kullanımının yaygınlaşması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında; erken tasarım aşamasında binanın belirlenen enerji etkin tasarım parametreleri doğrultusunda tasarlanması ve bu aşamada binaya enerji etkin sistemlerin entegre edilmesiyle, enerji tüketim miktarında sağlanacak tasarruf oranının ortaya konulması amaçlanmıştır. Aynı zamanda BIM ve Bina Enerji Modellemesi-BEM süreçlerinin tasarıma dâhil edilmesinin sağladığı faydalar belirtilmiştir. Enerji etkin tasarım parametreleri; kullanıcıya, dış çevreye ve binaya ilişkin parametreler olmak üzere üçe ayrılarak incelenmiştir. Pasif ve aktif sistemler olmak üzere enerji etkin sistemler belirtilerek yapılarda yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı değerlendirilmiştir. Bu doğrultuda, belirlenen enerji etkin tasarım parametreleri ve enerji etkin sistemler ışığında sıcak-nemli iklim tipi için bir uygulama örneği üzerinden enerji etkin bina tasarımı modellenmiştir. Model kapsamında, enerji etkin tasarlanan alternatifi ile enerji tüketim miktarlarının karşılaştırılması için bir referans bina oluşturulmuştur. Referans bina üzerinden, binanın enerji performansını etkileyecek parametrelerin farklı alternatifleri değerlendirilmiştir. Bu alternatifler arasından enerji tüketimini minimuma indirecek kombinasyon oluşturularak enerji etkin bina oluşturulmuştur. Modellemede pek çok parametreden sadece en çok etki edenler incelenmiş ve program kısıtlamalarıyla hareket ederek çalışılmak zorunda kalınmıştır. Modelleme süreci oluşturulmasında BIM yazılımı Autodesk Revit kullanılmıştır. Model, enerji performans analizlerinin yapılması ve tasarım alternatiflerinin değerlendirilmesi için Green Building Studio-GBS'ye aktarılmıştır. Bu şekilde, modelin BEM süreci tamamlanmıştır. GBS, Revitle entegre bir şekilde çalışan ve kullanımı gittikçe yaygınlaşan web tabanlı bir enerji modelleme yazılımıdır. Aynı zamanda enerji etkin bina özelinde, uygun tasarım kararlarının alınmasında yol gösterici olarak Autodesk Insight yazılımından da yararlanılmıştır. Yapılan enerji performans analizleri sonucu, enerji etkin tasarım kararlarının uygulanması ile referans binaya göre; elektrik tüketiminde %56,7, yakıt tüketiminde ise %89 oranında iyileşme sağlanmıştır. Bu sonuçlar, iklim tipine uygun olacak şekilde tasarlanmış enerji etkin binanın, enerji tüketim miktarında yaşam döngüsü boyunca önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlayabileceğini göstermektedir.
Kojenerasyon tesislerinde güç üretim sistemlerinin ekserjik performans analizi Burdur şeker fabrikası
Bu çalışma, şeker fabrikalarında bulunan kojenerasyon güç üretimlerine enerji ve ekserji analizleri uygulanmıştır. Örnek olarak Burdur Şeker Fabrikası ele alınmıştır. Endüstriyel sistemlerdeki güç üretim sistemlerinin enerji ve ekserji analizleri termodinamiksel peformans açısından büyük öneme sahiptir. Yapılan bu analizler güç üretim sistemlerinin verimliliğini artırmaktır. Bu çalışmada yapılan analizler sonucunda güç üretim sisteminin bileşenlerinden olan Buhar türbini-I ve Buhar türbini-II üretilen güc sırasıyla 5141 kW ve 2247 kW, enerji verimlilikleri sırasıyla %13.12'ye %12.33 ve ekserji verimlileri sırasıyla %76.27 ve %79.26 olarak hesaplanmıştır. Ekserji yıkımları ise sırasıyla 1600 kW ve 588.1 kW olarak bulunmuştur. Ayrıca sistemin genel verimi %76 olarak bulunmuştur. Bu yüksek enerjiye sahip buharın proses ısısında şeker üretiminde kullanılmasının faydalı işe dönüştürülmesiyle elde edilmiş yüksek sistem verimi bu tesislerde bulunduğu görülmüştür.
Çok katmanlı cam sistemlerinin ısıl performansının farklı parametrelere bağlı sayısal ve deneysel incelenmesi
Çağımızın en büyük sorunu enerji kaynaklarının azalması ve bu kaynaklara erişim zorluğudur. Enerji, dünya çapında ülkelerin ekonomik ve siyasal politikalarını belirleyen bir etmendir. Ülkeler geliştikçe enerjiye olan ihtiyaçları da artmaktadır. Gelişmekte olan ya da gelişmiş olan ülkelerde enerji ihtiyacında artış gözlenir. Her geçen gün artan enerji ihtiyaçlarını karşılamak ve birim başına düşen enerji maliyetini azaltmak amacıyla yenilenebilir enerji kaynaklarının geliştirilmesi ve verimlerinin artırılması üzerine çalışmalara hız verilmiştir. Fosil kaynaklı enerjilerin rezervlerinin azalması, enerji maliyetlerinde yaşanan artış, yenilenebilir enerji projelerine öncelik verilmesini sağlamıştır. Ülkemizde üretilen enerjinin %35'lik kısmı binalar için kullanılırken binalarda kullandığımız enerjinin %65'i ise iklimlendirme için tüketilmektedir. Bina iklimlendirmelerinde enerji verimliliğinde uygulanacak tedbirler, enerji sarfiyatının önüne geçilmesini sağlayarak küresel olarak karbon ayak izinin, ulusal olarakta enerji ithalatının azalmasını sağlayacaktır. Bu bağlamda ısı kayıplarının araştırılması ve bu kayıpların azaltılması için yapılan çalışmalara ağırlık verilmesi doğru bir karar olacaktır. Bu çalışmada pencerelerin, bina ısıl verimliliğine olan etkisi incelenecektir. Argon, kuru hava dolgulu, farklı gaz dolgusu kalınlıklarına sahip konfor cam ve ısıcam kaplamalı, çok katmanlı pencerelerin ısı iletim katsayılarıyla ilgili sayısal analizler sunulacaktır. Ayrıca gaz dolgusundaki sıcaklık dağılımı gözlemlenerek, tasarımları ve simulasyonları için de Comsol multıphysıcs programı kullanılacaktır.
Jeotermal enerji kaynaklı organik rankine güç santralinin termodinamik analizi
Sürdürülebilir enerji türü olarak jeotermal kaynaklardan elektrik üretimi ülkemizde gittikçe yaygınlaşmaktadır. İkili (binary) jeotermal enerji santrali, jeotermal akışkan ısısından Organik Rankine Çevrimi (ORC) yardımı ile elektrik üreten sistemlerdir. Çevrimin ve çevrimi oluşturan her bir sistem elemanının enerji ve ekserji analizleri ayrıntılı bir şekilde yapılmıştır. Bu analizler için Engineering Equation Solver (EES) yazılımı kullanılmıştır. ORC sisteminde iş akışkanı olarak n-pentan kullanılmıştır. Hesaplamalar sonucunda tüm sistemin enerji verimi 6%, ekserji verimi ise 45% olarak bulunmuştur. Sistemin farklı çalışma parametrelerine göre verimlerdeki değişimler grafikler aracılığıyla ortaya konmuştur. Santralde en yüksek ekserji kaybının 6.12 MW (tüm ekserji kaybının 26%'sı) ile hava soğutmalı kondenser 2'de olduğu tespit edilmiştir. Çalışmada son olarak ekserji kayıplarının azaltılması ve sistem verimliliğin iyileştirilmesi için çeşitli öneriler ve tavsiyelerde bulunulmuştur.
Hava soğutmalı PVT paneller ile kereste kurutma prosesinin ısparta ili şartlarında incelenmesi
Bu tez çalışmasında, Isparta ili iklim koşullarında hava soğutmalı fotovoltaik/termal (PVT) sistemlerin kereste kurutma prosesinde kullanılabilirliği enerji verimliliği ve uygulanabilirlik açısından araştırılmıştır. Çalışma, Isparta Sanayi Sitesi'nde faaliyet gösteren bir kereste fabrikasının çatısında kurulmuş olan 200 adet 455 W gücündeki fotovoltaik paneller esas alınarak yürütülmüştür. Gerçek saha verilerine göre sistemin yıllık elektrik üretimi 141 757 kWh olarak belirlenmiştir. Teorik analizlerde, sistemin PVT yapısına dönüştürülmesi durumunda elektrik üretiminin PV sistemine kıyasla yıllık ortalama %4, yaz aylarında ise %5'e kadar artış göstereceği hesaplanmıştır. PVT sistemden elde edilen ısıl enerji, panel arkasında dolaşan hava akışkanının soğutma etkisiyle geri kazanılmakta ve kurutma havasının ön ısıtılmasında kullanılabilecek düzeye ulaşmaktadır. Ancak elde edilen ısı miktarı, kereste kurutma fırınının tam yükteki enerji gereksinimini karşılayacak kapasitede değildir. Bu nedenle sistemin, doğrudan ana ısı kaynağı olarak değil; hibrit yapı içerisinde destekleyici bir enerji bileşeni olarak değerlendirilebileceği belirlenmiştir. Böyle bir kullanımın, fosil yakıt tüketimini azaltarak kurutma maliyetlerini düşürdüğü tespit edilmiştir. Yapılan analizler, PVT tabanlı sistemlerin Isparta koşullarında PV sistemlerine göre daha yüksek elektrik üretimi sunduğunu ve kereste kurutma proseslerinde yenilenebilir, destekleyici bir enerji kaynağı olarak uygulanabilir olduğunu ortaya koymuştur.
Binaya entegreli fotovoltaik uygulamaların tasarımına etki eden parametrelerin deneysel analizi
Günümüzde atmosfere salınımı yapılan toplam CO2 emisyonunun neredeyse %40'ının binalar tarafından tüketilen enerji yüzünden olduğu düşünüldüğünde küresel ısınmaya karşı binalar üzerinden alınabilecek tedbirlerin önemi açıktır. Bu yüzden neredeyse sıfır enerjili binalar (NSEB) kavramı ön plana çıkmaktadır. Binaların kendi enerjilerini üretebilmeleri için Bina Entegreli Fotovoltaik Termal (BIPV/T) sistemleri kullanılmaktadır. Fakat binaların BIPV/T sistemleri için gerekli olan cephe ve çatı alanları kısıtlıdır. Bu yüzden çalışmada Türkiye Şanlıurfa meteoroloji koşullarında BIPV/T sistemlerinin verimlerinin arttırılmasına yönelik olarak deneyler yapılmıştır. Bu tezde çalışmanın getirdiği yenilik olarak güney cephesine yerleştirilen aynı üretim potansiyeline sahip bifacial (çift yüzeyli) ve monofacial (tek yüzeyli) paneller farklı hava akımı hızları ve farklı hava boşluğu mesafeleri ile kış dönemi ve yaz döneminde denenmiştir. Ayrıca, yaz döneminde iç ortamın klimalı olduğu binalarda BIPV/T sisteminin uygulanması düşünülerek, aynı konfigürasyonlar iç ortamın soğutulmuş olduğu şekilde yapılmıştır. Çalışmanın getirdiği yeniliklerden bir diğeri, bifacial panelin arkasındaki duvar yüzeyine reflektif yüzey yerleştirilerek, bifacial panelin elektriksel enerji veriminin arttırılmasıdır. Bu durum PVsyst analizi ile ispatlanmıştır. Ayrıca, çatı ve doğu cephelerine BIPV sistemi olarak aynı potansiyele sahip monofacial paneller yerleştirilerek üç cephenin yıl boyunca karşılaştırılması sonucunda, Şanlıurfa şartlarında yıllık en iyi elektrik enerjisi üretiminin çatıda olduğu bulunmuştur. Güney cephesindeki her iki panel de yüksek hava akımında, en kısa hava boşluğu mesafesinde maksimum ısıl enerji verimi sağlamıştır. Ayrıca Şanlıurfa'da yaz dönemi şartlarında BIPV/T sistemleri kullanılarak iç ortam sıcaklığı 50 °C'ye çıkarılarak gıda kurutması için kabin tipi kurutucuların uygun olduğu görülmüştür. Kış dönemi şartlarında ise ortam ısıtması için binanın ısıl yüküne ciddi anlamda destek olabileceği ve iç ortam sıcaklığını, dış ortam sıcaklığına göre 12 °C ile 15 °C arasında yükselttiği bulunmuştur. Bulunan panel ve iç ortam sıcaklık sonuçları Comsol HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) analizi ile doğrulanmıştır. Bifacial panelin duvar ile panel arasındaki hava boşluğu mesafesi arttıkça elektriksel enerji veriminin arttığı bulunmuştur. Kışın yapılan deneylerde elektriksel güç üretim fazlalığında en az %8.33, en fazla %12.73 oranında bifacial panelin monofacial panele göre tüm konfigürasyonlarda üstünlüğü bulunmuştur. Yaz döneminde yapılan deneyde, bifacial panelin aynı şartlar altında monofacial panele göre %18.19'a varan fazla elektriksel güç ürettiği bulunmuştur. Yaz döneminde iç ortamın klima ile soğutulması sonucunda panellerin sıcaklığının azaltılmasıyla daha yüksek elektriksel güç üretimi sağlanmıştır. Bunun yanında cam-cam yapılı bifacial panelin elektriksel verim açısından sıcaklığa daha dayanıklı olduğu görülmüştür. Her iki sezonda da, panellerin en hızlı hava akımında ve duvar ile panel arasındaki hava mesafesi en uzakken, elektriksel performanslarının en iyi olduğu bulunmuştur. Bifacial panel kullanılan BIPV/T sisteminde, ısıtma sezonunda en kısa hava boşluğu mesafesinde, diğer mevsimlerde ise en uzun hava boşluğu mesafesinde kullanılması, yıl boyunca bina için en yüksek enerji verimini sağlayabilir.
Harran Üniversitesi güneş enerjisi santralinin performans analizi
Bu çalışma, Harran Üniversitesi'ne ait 5.31 MW kapasiteli güneş enerjisi santralinin (GES) 2021-2023 yılları arasındaki performansını, çevresel faktörlerin etkilerini dikkate alarak değerlendirmektedir. Analizler, Uluslararası Enerji Ajansı'nın IEC 61724 standardına uygun olarak gerçekleştirilmiş olup, güneş ışınımı, sıcaklık ve rüzgâr hızı gibi faktörlerin santral verimliliği üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Elde edilen bulgulara göre, santralin yıllık ortalama Performans Oranı (PR) %88.41 olup, bu değer santralin genel performansının yüksek olduğunu göstermektedir. Özellikle yaz aylarında artan sıcaklıkların fotovoltaik (PV) panellerin verimliliğini olumsuz etkilediği, buna karşılık kış aylarında düşük ışınım değerlerine rağmen verimliliğin arttığı gözlemlenmiştir. Çalışmanın bulguları, güneş enerjisi santrallerinin verimli bir şekilde işletilebilmesi için düzenli bakım ve temizlik stratejilerinin önemini vurgulamaktadır. Özellikle PV panellerin yüzey temizliği, enerji üretim verimliliğinin korunmasında kritik bir rol oynamaktadır. Çalışma, yenilenebilir enerji kullanımını teşvik etmek ve enerji sektörü ile akademik literatüre önemli katkılar sağlamak amacıyla bilimsel bir kaynak sunmaktadır.
Keçiboynuzu unu ilaveli kırmızı mercimek cipsi üretimive bazı özelliklerinin belirlenmesi
Bu çalışmada mercimek unu kullanılarak baharatlı/baharatsız, keçiboynuzlu/keçiboynuzsuz pişirme yöntemi air fryer/kızartma olan farklı parametreler ile üretilen kırmızı mercimek cipsi üretilmiştir. Üretilen kırmızı mercimek cipsleri, polietilen ambalajlarda oda koşullarında karanlık ortamda 90 gün boyunca depolanmış ve birer ay aralıklarla kimyasal, fiziksel ve duyusal analizlere tabi tutulmuştur. Depolama süreci, pişirme yöntemi, baharat kullanıp/kullanılmaması ve keçiboynuzu ununun ilave edilip/edilmemesi gibi faktörlerin mercimek cipsi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Depolama süreci boyunca nem değerlerinde bir artış gözlenmiş ve bu artışın istatistiksel anlamda önemli (p≤0.05) olduğu tespit edilmiştir. Kızartma yöntemi kullanılarak üretilen cipslerin yağ miktarı airfryer yöntemi kullanılarak üretilen cipslerin yağ miktarına oranla daha yüksek çıkmıştır. Baharatın kullanıldığı cipslerde toplam fenolik madde miktarı 272.84 (mg gallik asit/g), baharatın kullanılmadığı cipslerde toplam fenolik madde miktarı 266.06(mg gallik asit/g) bulunmuştur (p≤0.05). Keçiboynuzu ununun ilave edildiği cipslerde 268.91 (mg gallik asit/g) bulunan toplam fenolik madde miktarı keçiboynuzu ununun ilave edilmediği cipslerde 270.00 (mg gallik asit/g) bulunmuştur (p>0.05). Duyusal değerlendirmeler sonunda depolama süresinin, pişirme yönteminin, baharat kullanılıp/kullanılmamasının keçiboynuzu unu ilave edilip/edilmemesinin sertlik kriteri üzerinde istatistiksel anlamda önemli bir etkisinin olmadığı bulunmuştur (p>0.05).
Yol aydınlatması otomasyon sistemleri'nde enerji verimliliği kapsamında görsel performans koşullarına bağlı kontrol stratejilerinin geliştirilmesi
Son yıllarda yalnızca Türkiye'de değil tüm dünyada bilgi ve iletişim teknolojisi alanlarındaki gelişmelerden faydalanılarak yerleşim merkezlerini akıllı şehirlere dönüştürme stratejileri uygulanmakta, ulaşım, çevre, güvenlik, enerji ve daha pek çok alandaki akıllı teknolojiler şehirlerin yaşam kalitesini arttırmak için kullanılmaktadır. Akıllı sistemlerin hızla uygulanabildiği en önemli alanlardan biri yol aydınlatması tesisatlarıdır. Özellikle LED teknolojisindeki gelişmeler sayesinde, LED'li armatürlerin hem etkinlik faktörlerinin yüksek, ömürlerinin uzun olması hem de ışık akılarına kolayca kumanda edilebilmesi akıllı yol aydınlatması sistemleri ile ilgili çalışmaları hızlandırmıştır. Standart yol aydınlatması sistemleri genellikle zaman ayarlı ya da foto elektrik kontroller ile anahtarlanmakta ve tesis edilmiş lambalar gün ışığı bulunmayan saatlerde sürekli aynı güçte çalışarak aynı ışık akısını vermektedirler. Diğer yandan yoldaki trafik ya da meteorolojik koşullarda zamana bağlı oluşan değişimler sonucunda farklı koşullar oluşabilmekte ve bu durumlarda yol üzerinde ihtiyaç duyulan ortalama parıltı düzeyi değerleri değişebilmektedir. Yol üzerinde o anda ihtiyaç olmadığı halde, fazla aydınlatma gerçekleştirilmesi, enerjinin boşa harcanması anlamına gelmektedir. Günümüzde çok basit sistemlerden, son teknolojinin kullanıldığı karmaşık sistemlere kadar çeşitlilik gösteren aydınlatma kontrol sistemleri kullanılarak yolun değişen dinamik durumuna göre aydınlatma yapabilecek yol aydınlatma tesisatları kurulmaktadır. Teknik olarak LED ışık kaynaklı armatürlerin ışık akıları istenilen seviyelerde loşlaştırılabilmektedir. Ancak yol aydınlatmalarında temel amaç gerekli aydınlatma koşullarının oluşturulması ve trafik güvenliğinin sağlanmasıdır. Can ve mal güvenliği açısından yeterli aydınlatma kriterlerinin sağlanması gereken yol aydınlatmalarında armatür ışık akısının gelişigüzel loşlaştırılması düşünülemez. Aydınlatma kalite kriterlerinden ödün vermeden ve görüş konforunu bozmadan gereksiz enerji tüketiminin önüne geçmek için doğru stratejiler uygulanmalıdır. Bu nedenle, sürüş güvenliği açısından, armatür ışık akısını azaltmanın sürücülerin görme performansı üzerindeki etkisinin belirlenmesi önemlidir. İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Ayazağa Kampüsü'nde, İTÜ ve İSBAK İstanbul Bilişim ve Akıllı Kent Teknolojileri Anonim Şirketi ortak çalışması ile Bilim Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı tarafından desteklenen San-Tez projesi kapsamında, sürücülerin görme performansını ölçüp değerlendirmek için değişik koşul ve senaryoların yaratılabileceği bir test yolu kurulmuştur. Projenin sonunda, trafik algılayıcılarından araç hız ve yoğunluk bilgilerini alan, yol üzerindeki mevcut koşullara uygun loşlaştırma oranına karar verebilen ve armatürlere bu yönde kumanda ederek sürücü emniyet ve konforunu bozmadan enerji tasarrufu sağlayabilen bir akıllı yol aydınlatma kontrol sisteminin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Sürücüler için gerekli güvenlik koşullarının göz ardı edilmemesi ve söz konusu gerekliliklerin belirlenmesi amacıyla, denekler ile görülebilirlik testleri gerçekleştirilmiş, yol aydınlatması otomasyon sistemlerinin güvenlik ve verimliliklerini doğrudan etkileyen loşlaştırma senaryoları, görülebilirlik testlerinin sonuçlarına göre belirlenmiştir. Gerçekleştirilen ölçüm ve deneyler sonucunda, araç hızı şehir içi yollarda geçerli hız limitleri olan 90 km/saat, ya da 70 km/saat'de sabit olduğunda hesap alanındaki VL değerlerinin farklı aydınlatma sınıfları için kabul edilebilir sınırlar içinde kaldığı, armatür ışık akılarının değiştirilmesinin sürücülerin görme perfomansını önemli oranda değiştirmeyeceği görülmüştür. Bu sonuçla, trafik yoğunluğunun azaldığı, buna karşılık araç hızlarının düşmediği saatlerde yol parıltı düzeyinin azaltılabileceği ortaya konmuştur. Tez çalışması kapsamında gerçekleştirilen görülebilirlik ölçüm ve hesapları göstermiştir ki trafik algılayıcılarından araç hız ve yoğunluk bilgilerini alan, yol üzerindeki mevcut koşullara uygun loşlaştırma oranına karar verebilen ve armatürlere bu yönde kumanda ederek sürücü emniyet ve konforunu bozmadan enerji tasarrufu sağlayabilen bir akıllı yol aydınlatma kontrol sisteminin geliştirilmesi mümkündür. Geliştirilen bu "otomasyon sistemi ve kontrol yazılımı"nın şehir içi yollardaki aydınlatma tesislerinde kullanılmasına örnek oluşturacak ilk pilot uygulama Kağıthane Cendere Caddesi'nin 500 metrelik kısmında tesis edilmiştir. Cendere Caddesi için yapılan örnek hesaplamalar sonucunda aydınlatma otomasyon sistemi kurulduğunda yaz aylarında yaklaşık %58-64 oranında, kış aylarında ise yaklaşık %62-63 oranında enerji tasarrufu elde edilebileceği tahmin edilmektedir. Tez çalışması, trafik algılayıcılarından araç hız ve yoğunluk bilgisini alan, yol üzerindeki mevcut koşullara uygun loşlaştırma oranına karar verebilen ve armatürlere bu yönde kumanda ederek sürücü emniyet ve konforunu bozmadan enerji tasarrufu sağlayabilen bir "akıllı yol aydınlatma kontrol sistemi"nin geliştirilmesi için gerekli olan loşlaştırma senaryolarına bilimsel altyapı sağlaması açısından önemlidir.
Türkiye imalat sanayisinde kullanılan asenkron motorların verimliliğinin incelenmesi
Günümüz dünyasında, enerji talebi ve kullanımı hızlıca artmakta ve bunun kaçınılmaz sonucu olarak da enerji kaynakları hızlıca tükenmektedir. Yükselen hayat standartlarının ve ekonomik gelişmenin sürdürülebilirliğinin sağlanabilmesi adına en önemli kaynak durumundaki enerji zorunlu temel bir ihtiyaç halini almıştır. Enerji türlerinden biri olan elektrik enerjisi; iletiminin ve kullanımının kolay olması sebebiyle hayatın her alanında en çok bilinen, talep edilen ve kullanılan enerji türlerinden birisi olmuştur. Türkiye'de de nüfus artışı ve buna bağlı olarak, gelişen sanayi ve ticaretin artan enerji talebi dolayısıyla, elektrik talebi-tüketimi her yıl artan bir grafik izlemektedir. Ayrıca talep - tüketim ve (sınırlı) enerji kaynak rezervleri arasındaki ilişki, enerji fiyatlarının ciddi oranda artışına sebep olmakla birlikte bu durum var olan enerjinin daha verimli kullanılmasının zorunluluğunu da ortaya çıkarmaktadır. Özellikle son dönemlerde, enerji verimliliği meselesi, dünyada olduğu gibi, Türkiye'de de üzerinde çokça tartışılan (popüler) konulardan birisi olmuştur. Bu bağlamda enerjinin verimli kullanılması amacına yönelik girişimler her geçen gün artarken, toplam enerji tüketiminin en büyük kısmının gerçekleştiği imalat sanayisi sektöründeki enerji verimliliğinin arttırılması, öne çıkan konulardan birisi olmuştur. Bu bağlamda Türkiye imalat sanayisinde kullanılan asenkron motorlarının verimlilik durumlarının tespiti amacıyla belirli bir örneklem (887 sanayi işletmesinin, 7,5 kW ve üzerindeki çıkış gücüne sahip, alternatif akım asenkron motor verileri) üzerinden verimlilik analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda yapılan çalışmaların sonucunda, Türkiye imalat sanayisinde ağırlıklı olarak IE1 standart verim sınıfındaki düşük verimli eski asenkron motorların kullanıldığı tespit edilmiştir. Bu verimsiz motorların yerine daha yüksek verimli (IE2, IE3 ve IE4) asenkron motorların kullanılması sayesinde ortaya çıkacak olan verim artışı ve bunun olumlu sonuçlarından sadece birisi olan ekonomik faydanın niceliği incelenmeye çalışılmıştır. Sonuç olarak, bu tez kapsamında yapılan analiz çalışmaları ışığında, Türkiye imalat sanayisinde kullanılan asenkron motorlarının verimliliğinin arttırılmasının gerekliliği ortaya konulmuş olup, sanayi işletmelerinin yüksek verimli motorlara yönelmelerinin kendilerine ve dolayısıyla ülkeye sunabileceği faydalar ve bu konuda yapılması gereken çalışmalara yönelik bazı öneriler sunulmuştur.
Konut ve yerleşmelerde güneş enerjisinin etkin kullanımı açısından imar mevzuatının irdelenmesine yönelik bir çalışma
Artan dünya nüfusu ve tüketim, enerjiyi tüm dünyada devletlerin en önemli ortak meselesi haline getirmiştir. Enerjinin nasıl temin edileceği önemli bir planlama konusudur. Petrol, doğalgaz ve kömür gibi birincil enerji kaynaklarının tükenmekte oluşu, kullanımları sonucu ortaya çıkan sera gazı salımları ve bu salımlar nedeniyle artan dünya ortalama sıcaklıkları ve küresel ısınma sorunu enerjiye yeni bakış açıları getirmeyi zorunlu kılmıştır. Bu bağlamda mevcut enerjinin etkin kullanımı ve yenilenebilir enerji kaynakları önem kazanmıştır. Dünya nüfusunun büyük bir kısmını barındıran kentsel alanlar, ve bu kentsel alanlardaki bina stoğunun da çok büyük bir kısmını oluşturan konut alanları, yapılan projeksiyonlarda artma eğilimi gösteren nüfus ve enerji ihtiyaçları nedeniyle enerji etkinliği konuşunda öncelikle eyleme geçilmesi gereken alanlardır. Binalarda konfor koşullarını, öncesine oranla ne kadar az enerji harcayarak sağlayabilirsek, o oranda enerji etkinliğini arttırmış oluruz. Bu açıdan binalardaki enerji harcamalarında önemli bir pay teşkil eden ısıtma ve soğutma giderlerinin azaltılması, enerji etkinliği açısından son derece önemlidir. Enerji etkinliği ve yenilenebilir enerji kaynakları bir arada düşünüldüğünde, Türkiye için yenilenebilir enerji kaynağı olarak ilk akla gelen kaynak güneş enerjisidir. Güneş enerjisinin yapma çevre tasarımında etkin bir şekilde kullanılabilmesi için, imar mevzuatı en önemli araçlardan biri olarak ele alınabilir. Gelişmiş ülkelerin aksine, iklimsel verilerin değerlendirildiği, iklim duyarlı bir imar mevzuatı Türkiye'de çok yeni bir kavram olup, iklimsel verilerin mevcut mevzuatta yeterli seviyede ele alındığı söylenemez. Enerji etkin bir çevre tasarlanabilmesi için, bu sürecin yönetiminde etkili olan paydaşlara rehberlik eden imar mevzuatının iklim duyarlı bir yaklaşıma sahip olmasının önemi büyüktür. Bu tez çalışması kapsamında, konut ve yerleşmelerde güneş enerjisinin etkin kullanımı açısında imar mevzuatının bir değerlendirmesi yapılmıştır. Değerlendirmede, özellikle yerleşme ölçeğindeki tasarım parametrelerini oluşturan; arazinin eğimi ve yönlenmesi, bina aralıkları, bina yükseklikleri parametreleri mevzuat kapsamında irdelenmiştir. Binaların enerji etkinlikleri, farklı bina yüksekliği ve bina aralıklarına göre değişen ısıtma-soğutma yükleri, CO2 salımları ve güneş ışınımı kazançları üzerinden karşılaştırılmıştır. Böylece üzerinde çalışılan tasarım parametrelerinin, güneş enerjisinin etkin kullanımında ne kadar önemli olduğu gösterilerek, imar mevzuatına dahil edilmelerinin önemi vurgulanmaya çalışılmıştır. Güneş enerjisine duyarlı bir imar mevzuatı daha sürdürülebilir ve enerji etkin bir yapma çevre için önemli bir adım olacaktır. Çalışma 5 bölümden oluşmaktadır: Birinci bölüm olan giriş kısmında dünyanın nüfus ve enerji konusunda geldiği durum ortaya konularak, yapma çevre, enerji, tasarım ve planlama kavramları üzerinden mevcut sorunlar vurgulanmıştır. Bu bağlamda çalışmanın amacı, kapsamı ve yöntemi anlatılmıştır. İkinci bölümde konut ve yerleşmelerde güneş enerjisinin etkin kullanımı başlığı altında, planlama ve mimarlık disiplinlerinde enerji etkinliğinin yeri ve önemi araştırılarak, yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisinin konut ve yerleşmelerde etkin kullanımı için değerlendirilmesi gereken tasarım parametreleri üzerinde durulmuştur. Çalışmanın üçüncü bölümünde güneş enerjisinin etkin kullanımı ve imar mevzuatı ilişkisi araştırılmıştır. Şehirlerin ve onun önemli bir yüzdesini oluşturan binaların ve bina çevrelerinin oluşumunda önemli bir belirleyici olan imar mevzuatının genel kavramları açıklanarak, enerji etkin konut ve yerleşmeler için önemine değinilmiştir. Bölüm içerisinde dünyada ve Türkiye'de imar kanunları, yönetmelikler ve fiziki planlar incelenmiştir. Bu bölümde ayrıca dünyada imar mevzuatının etkili bir araç olarak kullanıldığı planlama ve tasarım örnekleri verilmiştir Çalışmanın dördüncü bölümünde imar mevzuatında güneş enerjisinin etkin kullanımı, seçilen çalışma alanları üzerinden incelenmiş, imar mevzuatında değişen durumlara göre çalışma alanlarındaki binaların enerji etkinlikleri irdelenmiştir. Çalışma alanlarını oluşturan yerleşme dokularının her biri dört farklı durum için analiz edilmiştir. Bu durumlardan birincisi geçerli olan uygulama imar planına göre mevcut durum, ikincisi düz ve eğimli arazide olmaları durumu, üçüncüsü İstanbul İmar Yönetmeliği'nde verilen bina yükseklikleri ve bina aralıklarına göre düzenlenmiş olan durum ve dördüncü durum ilgili nazım imar planında verilen yoğunluğa göre düzenlenmiş olan durumdur. Çalışmanın son bölümü olan beşinci bölümde ise çalışma sonuçları açıklanmış ve değerlendirilmiştir. Çalışma yöntemi 4 temel adımı kapsamaktadır. Birinci adımda güneş enerjisinin etkin kullanılması için konut ve yerleşme tasarımında etkili olan parametrelerin değerleri belirlenmiştir. İkinci adımda İstanbul İmar Yönetmeliği'nin bu parametrelerle ilgili maddeleri taranmış, yerleşme ölçeğindeki tasarım parametrelerini ilgilendiren maddeler olan bina yüksekliği ve bina aralıklarıyla ilgili maddeler tespit edilmiştir. Üçüncü adımda mevcut mevzuatın üzerinden incelenebilmesi için Başakşehir ilçesinde İstanbul'un yapılaşma eğilimini yansıtan farklı nüfus ve yapılaşma yoğunluklarında 3 farklı yerleşme dokusu çalışma alanı olarak seçilmiştir. Son adım olan dördüncü adımda, seçilen yerleşme dokularında yer alan binaların ısıtma-soğutma yükleri, pencerelerden güneş ışınımı kazançları ve karbondioksit salımlarının belirlenebilmesi için gerekli olan tasarım parametrelerinin değerleri çalışmada kullanılan, Energy Plus simülasyon motorunun kapsamlı ara yüzü olan, DesignBuilder isimli simülasyon programında tanımlanarak analizler yapılmıştır. Çalışmada enerji simülasyonu programının kullanılmasının nedeni, bu analizlerin 1 yıllık periyod için yapılıyor olması ve simülasyon programının 10 yıllık iklimsel veri kullanımına imkân sağlayarak hızlı, ekonomik ve güvenilir olmasıdır. Ekler Bölümünde ise: • Türkiye'nin iklim bölgelerine ait harita • İstanbul için ısınma enerjisi bakımından uygun bina aralıkları • İstanbul Çevre Düzeni Planı (15.06.2009 t.t.li) • DesignBuilder Programı'nın tanıtımı • Çalışma dokularına ait veriler yer almaktadır.