Solar energy
294 theses under this subject heading
Boya duyarlı güneş hücrelerinde kullanılmak üzere doğal boya üretimi
Fosil yakıtların tükenmeye başladığı ve çevresel sorunların giderek arttığı günümüzde, yenilenebilir enerji teknolojileri oldukça önemli bir yere sahiptir. Bu anlamda en temel yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi güneştir ve güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesinde kullanılan fotovoltaik hücreler (PV) hızla geliştirilmektedir. Boya duyarlı güneş pilleri (DSSCs) çevre dostu ve düşük maliyetli olması sebebiyle üzerinde en çok çalışılan sistemlerdendir. Bu çalışmada DSSC sistemlerin yapıtaşlarından biri olan boya duyarlılaştırıcılar için dört farklı alternatif doğal boya kaynağı üzerinde karşılaştırmalı olarak çalışılmıştır. Böğürtlen (Rubus fructicosus), karadut (Morus nigra), yaban kirazı (Prunus serotina) ve frambuaz (Rubus ideaus) ön işlemden geçirilmesinin ardından 40°C'de 60 dakika ultrasonik banyoda ekstraksiyon işlemine tabi tutulmuştur. İşlem sonrasında elde edilen doğal boya ekstraktları vakumlu filtrasyon ve santrifüj ile içerisindeki meyve partiküllerinden arındırılmıştır. Boyaların, kırmızı renk veren en önemli doğal pigmentlerden biri olan antosiyaninler yönünden hangi pH değerinde daha zengin olduğunu belirleyebilmek amacıyla 5 farklı pH değerinde (1-2-3-4-4,5) çalışılmıştır. Hazırlanan boyaların UV-Visible Spektrofotometre ile analizi gerçekleştirilmiş, doğal boya ekstraktları hem pH yönünden hem de kendi içlerinde sahip oldukları pigment yoğunlukları yönünden karşılaştırılmıştır. Her boya için yoğun antosiyanin absorbsiyonunun 520 nm'de pH 1'de olduğu görülmüştür. Pigment yoğunluklarına göre ise boyalar çoktan aza yaban kirazı, böğürtlen, karadut ve frambuaz olarak sıralanabilmektedir. Aynı zaman da elde edilen doğal boyaların yapısal karakterizasyonu için Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) ve Raman Spektroskopisi ile de analizleri gerçekleştirilmiştir. Doğal boyaların DSSC sistemlerindeki TiO2 yarıiletkeni yüzeyindeki boyama ve güneş ışığı altındaki solma özelliklerinin incelenmesi için F-katkılı kalay oksit (FTO) ile kaplı transparan cam ve TiO2 karışımı hazırlanmıştır. FTO cam TiO2 kaplanmış ve kaplanan camın TiO2 kısmı ise pH 1'deki dört farklı doğal boya içerisinde 24 saat bekletilmiştir. Boyama özelliklerine göre doğal boyalar sırasıyla; yaban kirazı, böğürtlen, karadut ve frambuaz şeklinde sıralanmıştır. Karadut ve frambuaz oldukça düşük renkler verdiğinden TiO2 yüzeyinde yaklaşık 2 ay kalırken yaban kirazı ve böğürtlen ise yaklaşık 4 ay kalabilmiştir. Sonuç olarak dört meyve arasında incelenen özellikler açısından en iyi sonucu yaban kirazı vermiştir ve DSSC sistemlerinde boya duyarlılaştırıcı olarak ümit veren bir malzemedir.
Termik santralin güneş destekli bir hibrit santrale dönüşümünün teknik analizi
Türkiye, özellikle son yıllarda, elektrik üretiminde yerli kömür ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını artırmayı hedef edinmiştir. Elektrik üretiminde kömürün daha fazla kullanılması çevreye zararlı olan emisyon gazlarının artışına neden olacaktır. Kömür kaynaklı bu problemlerin azaltılması için ise yenilenebilir enerji kaynakları kullanılabilir. Bu çalışmada, mevcut kömürlü bir termik santralin güneş destekli hibrit santrale dönüşümünün termodinamik ve ekonomik analizi yapılmıştır. Temel alınan santraller Yatağan ve Çan Termik Santralleridir. Çalışmada ilk olarak güneş alanının büyüklüğü optimize edilmiştir. Optimizasyon parametreleri olarak besleme suyu debisi ve modül sayısı alınmıştır. Optimizasyon yapılırken hibrit santralde güç artışının olmadığı, sadece yakıt tasarrufunun olduğu dikkate alınmıştır. Besleme suyu ön ısıtıcıları için çekilen ara buhar debisini sıfır yapacak güneş alanı değeri optimizasyonun sınır şartı seçilmiştir. Güneş destekli hibrit santral için tasarım şartları olarak kuzey yarım kürede en uzun günün yaşandığı tarih olan 21 Haziran, bu tarihte güneşin en yüksek noktada olduğu yerel saat olan 13.00, 900 W/m2 radyasyon değeri ve santralin %100 yük koşulları altında çalıştığı varsayımı kabul edilmiştir. Spesifik tarihler (21 Mart, 21 Haziran ve 21 Aralık), zaman, güneş radyasyon değeri, güneş alanı ve yük faktörü parametre olarak alınmıştır. Ele alınan parametrelere göre hibrit santralin enerji ve ekserji verimi ile özgül yakıt tüketimi hesaplanmış olup referans alınan santrallere göre değişimleri irdelenmiştir. Daha sonra %100, %75 ve %50 yük koşullarında ilk önce yıllık yakıt tasarrufu ve daha sonra yakıt tasarrufuna bağlı olarak yıllık karbondioksit emisyon azaltımı hesaplanmıştır. Son olarak ekonomik hesaplar için emisyon, güneş alanı ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları Destekleme Mekanizması (YEKDEM) elektrik birim fiyatı parametre olarak alınarak yatırımların geri ödeme süreleri irdelenmiştir. Termodinamik analizler sonucunda, her iki santral için de güneş alanının yüksek basınç ön ısıtıcıların hepsine paralel olarak yerleştirilmesinin en uygulanabilir çözüm olduğu tespit edilmiştir. Güneş alanının yüksek basınç ön ısıtıcıların hepsine paralel olarak yerleştirildiği senaryolarda yıllık yakıt tasarrufu, Yatağan Termik Santrali için 16.513,3 t/yıl ve Çan Termik Santrali için 7.003,7 t/yıl değerini alarak en büyük değerine ulaşmıştır. Bu senaryolar için Yatağan Termik Santrali'nde %0,95'lik, Çan Termik Santrali'nde ise %0,61'lik yıllık yakıt tasarrufu ve yıllık emisyon azaltımı sağlanmıştır. Tasarım şartlarında, yıllık yakıt tasarrufunun en fazla olduğu senaryolar için termik verim Yatağan Termik Santrali'nde %8,9, Çan Termik Santrali'nde %7,2 düşüş göstermiştir. En iyi senaryolar için dahi güneş alanı birim fiyatının, Yatağan Termik Santrali için 138,9 €/m2'ye, Çan Termik Santrali için ise 127,1 €/m2'ye düşmesi durumunda yedi yıllık geri ödeme süresinin sağlanabileceği görülmüştür. YEKDEM elektrik birim fiyatı ise, Yatağan Termik Santrali için 0,24 €/kWh ve Çan Termik Santrali için 0,26 €/kWh olursa aynı şekilde yedi yıllık geri ödeme süresi sağlanabilir. Sonuç olarak, Türkiye'de uygulanacak bu hibrit sistemin finansal açıdan gelecek yıllarda çok daha ekonomik olabileceği görülmüştür.
Farklı çaplarda kanat modelleri ile güneş bacası enerji sisteminden elektrik üretim verimliliğinin incelenmesi
Güneş Bacası Enerji Santrali üç temel bileşenden oluşur: güneş kolektörü, baca ve türbin. Kolektörün altındaki hava sera etkisi ile ısınır, ısınan havanın yoğunluğu azalır ve kolektörün merkezindeki bacaya doğru yükselir. Böylece baca girişine konulan türbinden elektrik üretilir.Bu çalışmada, Adıyaman Üniversitesi yerleşke alanı içine kurulan 15 m yüksekliğinde 0.8 m çapında baca ve üzeri 0.004 m kalınlığında saydam cam döşenerek, maksimum 27 m çapında kolektöre sahip Güneş Bacası Enerji Santral sisteminden ölçümler alınmıştır. Bu amaçla günün belirli saatlerinde baca içindeki hava akış hızı ve sıcaklığı, ortam sıcaklığı, ortam rüzgâr hızı, kollektörün sera etkisi ile ısınan zemin sıcaklığı, kollektör altındaki sıcaklık ve hava hızı, farklı çaplarda türbinlerin devir sayısı ve Adıyaman güneş ışınım değerleri ölçülerek değerlendirilmiştir.Yapılan bu çalışmada güneş ışınımı, çevre sıcaklığı, baca yüksekliği ve çapının, kolektörün altındaki zeminin güneş ışınım emilim oranı sistemin verimlilik performansını etkileyen parametreler olduğu belirlenmiştir. Türbin montajının yapılacağı noktada sıcaklık ve hava hızının en yüksek olduğu görülmüş, ayrıca 0.8 m çaplı 3 kanatlı türbin modelinin sistem için en verimli model olduğu belirlenmiştir. Çalışma sonucunda Güneş Bacası Enerji Santralinin Adıyaman için bir alternatif enerji kaynağı olabileceği neticesine varılmıştır.
Faz değiştiren madde kapsüllenmiş/kapsüllenmemiş T-dirençli havalı güneş ısıtıcıların mahal ısıtma performansına etkisinin incelenmesi
Bu deneysel çalışmada içerisine makro boyutlu kalsiyum klorür hekzahidrat (CaCl2.6H2O) faz değiştiren malzeme kapsüllenmiş/kapsüllenmemiş T dirençlerin havalı güneş kollektörü performansına etkisi ve bir konutun belirli bir mahalinin ısıtılmasındaki performansı deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler çalışma akışkanının(hava) dört(4) farklı debisinde, Reynolds sayısının 4175, 8350, 12525 ve 16700 değerlerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Her bir akışkan debisi için en az üç(3) gün deneyler yapılmıştır. Deneyler 2021 yılının 5-26 Aralık tarihleri arasında, kış iklim şartlarında gerçekleştirilmiştir. Kollektör içerisine 32 T direnç şaşırtmalı şekilde yerleştirilmiş, kolektörlerin birisinde T dirençler FDM kapsüllenecek şekilde, diğerinde ise FDM'siz (sadece direnç olacak şekilde) eşit sayıda yerleştirilmiştir. Deneysel sonuçlardan kollektör faydalı enerjisi, kollektör verimi ortam ısıtma performansı, ekserji verimi, ısıl performans katsayısı gibi bağımlı parametreler belirlenmiştir. Kolektör içerisinde kullanılan FDM'lerin hem direnç hem akışa karşı direnç, hem de ısı depolayan direnç şeklinde tasarlanması kollektörden elde edilen faydalı ısı enerjisini boş kollektöre göre 4,5 kata kadar arttırabilmektedir.
Neredeyse sıfır enerjili bir binanın sayısal, deneysel ve termodinamik analizi
Bu tez çalışması kapsamında, neredeyse sıfır enerjili bina konsepti doğrultusunda tasarlanmış ve inşa edilmiş deneysel bir yapının; yarı saydam fotovoltaik (PV), fotovoltaik-termal kolektörler (PV/T) ve faz değiştiren malzeme (FDM) destekli yerden ısıtma sistemleri, sayısal, deneysel ve termodinamik olarak kapsamlı bir şekilde analiz edilmiştir. Araştırmanın temel amacı, entegre yenilenebilir enerji sistemlerinin elektrik ve ısı üretim performansını ortaya koymak, iç ortam konforuna katkısını değerlendirmek ve enerji bağımsızlığı potansiyelini belirlemektir. Sistem, Elazığ ilinde gerçek iklim koşullarında bir yıl boyunca çalıştırılmış; ölçümler beş dakikalık aralıklarla alınmıştır. Elde edilen verilere göre, sistem yıllık 4335.8 kWh elektrik ve 8671 kWh ısıl enerji üretmiş, toplamda 3033 kWh'lik bir enerji tüketimi gerçekleşmiştir. Kış aylarında cephe kaplama sistemine entegre yarı saydam PV paneller sayesinde dış ortam sıcaklığına karşı iç mekânda pasif bir sıcaklık farkı oluşmuş ve bu durum, binanın soğuk iklim koşullarından korunmasını sağlamıştır. Ayrıca FDM destekli yerden ısıtma sistemi sayesinde, geçiş FDM etkisiyle FDM'siz duruma kıyasla iç ortam sıcaklığında 4 °C'ye kadar artış gözlemlenmiş; böylece ek enerji girdisi olmadan güneş destekli ısıtma sağlanabilmiştir. Sistem, yıllık bazda %143 oranında enerji öz yeterliliği sağlamıştır. PV'lerin ortalama enerji verimi %7.45; PV/T sistemin elektrik verimi %13.9, ısıl verimi %35.4, toplam verimi %49.3'tür. Ekserjiye dayalı verimlilikler PV için %6.89, PV/T için elektrik verimi %13.9, ısıl verimi %9.4 olarak hesaplanmıştır. Enerji geri ödeme süresi 3.5 yıl, finansal geri ödeme süresi ise 8.9 yıl olarak belirlenmiştir.
Dumlupınar Üniversitesi Merkez Kampus çevre aydınlatma elektrik enerjisinin; güneş enerjisi ile sağlanması
Günümüzde enerji ihtiyacı nüfus artışı, hızlı teknolojik gelişmeler, ekonomik büyüme ve küreselleşme gibi etmenlere bağlı olarak artmaktadır. Güneş enerjisi, enerji tüketimine cevap verebilmek amacıyla kullanılan alternatif enerji kaynaklarından birisidir.Bu tez çalışmasında Dumlupınar Üniversitesi merkez kampüsünde bulunan tüm dış aydınlatmaların, güneş enerjisi ile elektrik ihtiyacı karşılanırsa, uygulanabilir projesi nasıl olur sorusuna yanıt vermiştir. Bunun için mevcut aydınlatma armatürlerini besleyen enerji dağıtım panolarındaki akımlar ayrı ayrı ölçülmüştür. Bu ölçümler sonucunda kurulu güç hesaplanmıştır. Projede güneş pilleri on-grid inverter ile şebekeye bağlı olarak sistemi beslemiştir. Projede gerilim düşümü hesaplamaları yapılmış, buna bağlı dağıtım projesi de çizilmiştir. Kullanılacak olan güneş paneli sayısı ve inverter gücü hesaplandıktan sonra kampüste uygun bulunan arazi seçilerek yerleri proje üzerinde gösterilmiştir. Projede kullanılacak malzemelerin maliyet analizi çıkarılarak, projenin ne kadar sürede ekonomik olacağı hesaplanmıştır.
Yenilenebilir enerji kaynaklarının tarımda ve kırsal kalkınmada kullanımı: Kütahya Simav jeotermal seracılık örneği
Tarım, Türkiye ekonomisinde önemli bir yere sahiptir. Enerji ise özellikle gelişen toplumlarda en büyük ihtiyaçtır. Bu çalışmada yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımından ve bunun tarım sektörünün daha verimli hale gelmesindeki öneminden çeşitli uygulamalar örnek gösterilerek bahsedilmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde genel olarak yenilebilir enerji kaynakları ele alınarak Türkiye ve dünyadaki kullanım durumlarından bahsedilmiştir. İkinci bölümde yenilenebilir enerji kaynaklarından özellikle jeotermal, güneş ve biyogazın tarımda kullanımına değinilmiştir. Üçüncü bölümde yenilenebilir enerji kaynaklarının tarımda ve kırsal kalkınmada kullanımına yönelik çeşitli projeler ile Kütahya Simav'daki jeotermal seracılık uygulamaları incelenmiştir. Bu çalışmada; yenilenebilir enerji kaynakları ile Türkiye tarımının sorunlarına çözüm üretilmeye çalışılırken diğer yandan da bu tür kaynakların şimdiye kadar Türkiye'de yeterince uygulanmaması eleştiri konusu olmuştur. Üçüncü bölümde anlatılan uygulamalar ve özellikle Kütahya ilinin Simav ilçesindeki jeotermal seracılık faaliyetleriyle ülkemizin yenilenebilir enerji alanında aslında nasıl bir potansiyele sahip olduğu ortaya konulmaktadır.
Thermal performance of solar assisted heat pump system with underground energy storage tank for swimming pool heating
In this study, utilizing a renewable energy system was proposed to eliminate conventional sources used for swimming pool heating applications. The proposed configuration mainly consisted of solar collectors, a buried energy storage tank, a ground source heat pump and a private swimming pool with and without a natural gas-fired boiler. Special computation techniques were used to provide the solution of transient heat transfer around the storage tank. Two analytical models were developed by using MATLAB software in order to predict the temperature of storage media and the most suitable heating system parameters offering a reasonable heating performance year round as well as to evaluate different performance parameters of the system up to ten years of heating process. In response to such objectives, the typical meteorological data of Gaziantep city was embedded into the developed computer program. The results of the heating system without boiler showed that when the area of the pool was simulated at 50 m2, the underground storage tank volume equated to 300 m3, while the collector area became 100 m2, and the periodic operation was equal to 6 years. On the other side, the incorporation of boiler has allowed to reduce the area of solar collector and volume of TES tank by about 40% and 33%, respectively. The study also predicted the periodic operation performance of proposed systems. The economic analysis showed that the cumulative solar savings of heating system without boiler higher than that of with boiler.
The impact of climate change on mean, maximum and minimum temperatures using statistical downscaling techniques: A case of Gaziantep region
In this study global temperature over Gaziantep region was investigated using Statistical downscaling technique. This SD models depend on the foundational concept that regional inputs or local variables heavily depend on the large scale atmospheric variables. In this research, the scenarios of the downscaled emissions were obtained from CanESM2 Canadian Second Generation Earth System Model in the city of Gaziantep, a province in south-eastern Turkey. These scenarios are compared to the observed variables form the analysis. The key aims of this thesis are to (i) investigate the predicted monthly mean, maximum, and minimum temperatures and (ii) the GCM (General Circulation Model) projections that are simulated under three scenarios (RCP2.6, RCP4.5, AND RCP8.5). To achieve this purpose, the research utilizes the Linear Regression model (LR), Group Method of Data Handling (GMDH), and Gene Expression Programming (GEP) to compare the statistically downscaled findings of the monthly temperatures. Therefore, GMDH was the best predictor model of mean temperature with a coefficient of determination (R2) of 0.955 for the period of calibration (1962-1990) and 0.9317 for the validation period (1991-2005). Similarly, GMDH had the highest coefficient of determination (R) for maximum and minimum temperatures for the calibration period (R2=0.934 and R2=0.907) and validation period (R2=0.91 and R2=0.84), respectively. In general, the simulated scenarios predict an increase in mean, max and min temperatures in Gaziantep region for the future period of 2021-2100. In addition, the scenario of RCP4.5 is the best anticipator for the mean and minimum temperatures, while RCP2.6 better projects maximum temperature of the case study. The mean and maximum temperature charts display a parabolic trend, but for minimum temperature, the graphs show no pattern. Lastly, the months of August and December were compared in a scatter graph indicating the annual mean, maximum and minimum projections. Key Words: Statistical Downscaling, GCM, Temperature, GEP, GMDH
Development of an electrodynamic cooling system and simulator to improve the performance of a double faced photovoltaic system
Photovoltaic cooling is a way to improve electrical performance of photovoltaics against thermal effects. Based on this purpose, the thesis study is developed with three subsystems: Solar simulator system, dynamic control system and double faced photovoltaic system. Solar simulator system has two identical light sources, two identical photovoltaic panels back to back, cooler and heater. By activating heater, thermal effect on electrical performance of double faced system is observed. By activating cooler, cooling effect on electrical performance of double faced photovoltaic system is observed. Dynamic control system has two temperature sensors those are inside the solar simulator and outside the solar simulator. Based on temperature difference between temperature sensors, cooling mechanism is activated electrodynamically. Temperature measurement is done in a real-time manner. Double faced photovoltaic system is designed to improve electrical performance of photovoltaic systems. It is placed inside the solar simulator system to improve the output power. It is concluded that designed solar simulator system eases the observation of thermal and cooling effect on electrical performance of photovoltaic systems. Thanks to its time-independent and weather-independent operation, it is possible to conduct experiments in every day time, every month and every weather.
Yenilenebilir enerji kaynaklı birleşik ısıtma sisteminde gizli ısı deposunun ekserji analizi
Son yıllarda özellikle kış döneminde ısıtma amaçlı enerji tüketimlerindeki artış dikkat çekmektedir. Enerji talebinin ve buna bağlı ekonomik dışa bağımlılığın hızla arttığı buna karşılık enerji arzının ise gün geçtikçe azaldığı günümüzde özellikle güneş, rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından en verimli şekilde faydalanmak bir zorunluluk durumuna gelmiştir. Bu amaçla yapılan çalışmada YTÜ-BAPK?nce desteklenen YTÜ Davutpaşa Yerleşkesinde kurulmuş Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi Isıtma sistemi incelenmiştir. Çalışmada ısıtma amaçlı tasarlanmış olan birleşik yenilenebilir enerji kaynaklı-gizli ısı depolamalı ısıtma sisteminin enerji ve ekserji analizleri yapılarak performansları incelenmiştir. Ayrıca gizli ısı deposunun ısıtma sistemlerindeki kullanılabilirliği araştırılmıştır. Çalışma sonucunda ısı kayıplarının 1,83 kW ile ısı pompasında, ekserji kayıp ve yıkımlarının ise 0,28 kW ve 1,15 kW ile sırasıyla Akümülatör tankı -DISS devresi ve güneş kollektörlerinde en yüksek değerde gerçekleştiği belirlenmiştir. Bahsedilen elemanlarda gerçekleşen enerji, ekserji kayıp ve yıkımları sistemin iyileştirilmeye açık konularıdır. Bu elemanların birlikte kullanımı sistemin konvansiyonel sistemlere göre düşük çalışma süreleri ile mahalin enerji ihtiyacını karşılayabilmesini sağlamaktadır. Bu da ısı pompası kompresöründe ve sistemde yer alan pompalardaki enerji tüketim maaliyetlerini düşürmektedir. Bunun yanında güneş ışınımı olduğu zaman dilimlerinde, güneş enerjisini depolayarak güneş ışınımı olmayan zamanlarda kullanmayı mümkün kılmaktadır. Enerji sistemlerinin verimlerini arttırmak için yapılan çalışmalar bu kaynaklardan faydalanabilmek için her ne kadar önem arzetse de enerjiyi depolamak ve istenilen zaman kullanabilmek ülkemize hem ekonomik anlamda hem de enerji arz?talep dengesinin korunması anlamında büyük katkı sağlayacaktır. Bu bağlamda yenilenebilir enerji kaynakları ile ısıl enerji depolama sistemlerinin birlikte kullanıldığı hibrit teknolojiler üzerinde çalışılmaya ve geliştirmeye açık ve değer konular olarak görülmektedir.
Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ve sera ısıtmasına uygulanması
Bu çalısmada yenilenebilir enerji kaynaklarının sera ısıtmasında kullanımından bahsedilmistir. Bu, genellikle ısı pompası uygulaması yapmayı gerektirir. Topragın yıl boyunca hemen hemen degismeyen özellikleri nedeniyle ısı kaynagı olarak kullanımı, hava ve soguk iklimler için suya göre daha caziptir. Bu yüzden tezimizde öncelikle toprak kaynaklı ısı pompaları ve toprak ısı degistiricilerinden bahsedilmistir. Tezimizde ayrıca günes enerjisinin sera ısıtmasında kullanım uygulamalarına da yer verilmistir. Ancak günes enerjisinin elde edildigi zamanlar ile yüksek ısıl yüklerin mevcut oldugu zamanlar genellikle birbirine uymadıgından günes enerjisinin depolanıp ihtiyaç duyuldugunda kullanılmasına imkan tanıyan ısıl enerji depolama sistemlerinden bahsedilmistir. Toprak özellikleri zamanla degismektedir. Ayrıca topraktan toprak ısı degistiricisinde dolasan suya ısı geçisi de toprak özelliklerini degistirmektedir. Bu sebeplerden dolayı topragın ısıl performansı zamanla azalmaktadır. Bu nedenle seranın toprak kaynaklı ısı pompası sistemiyle ısıtılması, ısıl yüklerin çok arttıgı dönemde özellikle geceleri sisteme büyük elektrik yükleri getirecektir. Bu büyük yükleri azaltmak için, günes ve ısıl enerji depo destekli toprak kaynaklı ısı pompası sistemi tasarlanmıstır. Yeterince hassas sonuçlar elde etmek için seranın saatlik ısı kayıpları, topraktan ve günesten saatlik olarak alınan ısı miktarları ve ısıl enerji deposunda depolanmıs halde bulunan enerjinin saatlik degerleri hesaplanmıs ve tablolarda verilmistir. Farklı toprak ısı degistirici modül boru boyları, modül sayıları ve gömme derinlikleri, farklı günes toplaç alanları ve ısıl enerji depo hacimleri için deponun ek kompresör isini karsılama oranları ve sistem yatırım ve isletme maliyetleri hesaplanmıstır. Sistem yatırım ve isletme maliyetleri toplamı, klasik bir ısıtma sisteminin yatırım ve isletme maliyetleri toplamıyla karsılastırılarak sistem geri ödeme süreleri hesaplanmıs, sonuçlar grafikler ve tablolar halinde gösterilmistir. Anahtar kelimeler: Sera ısıtması, ısı pompası, toprak ısı degistiricisi, günes enerjisi, ısıl enerji deposu
Fotolvoltaik enerji ve taşıtlarda kullanımı
Günes enerjisinin gelisen teknoloji ve istenilen düzeyde performansın elde edilmesi sonucunda yakın gelecekte en çok kullanılan yenilenebilir enerji kaynaklarının basında olması beklenmektedir. Mevcut teknoloji ile dahi fotovoltaik enerjinin kullanılmasının kaçınılmaz oldugu alanlar mevcuttur ve bu çalısmada da öncelikle günes enerjisi ve günes enerjisi ile fotovoltaik enerji üretimi incelenmesi ile birlikte bu alanlara da deginilmistir. Temel bir sistem ve bilesenleri göz önüne alınarak ihtiyaca göre çesitli ekleme veya çıkarmalar ile muhtelif uygulamalar adapte edilebilecek bir sistemin geneli tanıtılmıstır. Fotovoltaik sistemin tasıtlarda kullanımına deginilmis, böyle bir araçta bulunan çesitli sistemlerde yaklasımın nasıl olması gerektigi gösterilmistir. 2005 Agustos ayında Türkiye'de TÜBTAK tarafından düzenlenen günes arabaları yarısına katılım sırasında elde edilen birikimler yansıtılarak bir günes arabası hazırlanırken ortaya çıkması muhtemel sorunlara yogunlasılıp bu sorunların nasıl çözülecegine dair yaklasımlar verilmistir. Bir günes arabası için çok degerli olan enerji kazanımının önemine ilaveten, dogru degerlerin elde edilebilmesi için kullanım sartlarındaki günes hücresi performans degerlerinin hesabı yapılmıstır. Kullanım sartları olarak günes ısınımı ve sıcaklıgın günes hücreleri üzerindeki etkisi çalısılmıstır Bu hesaplama sırasında karsılasılan çok degiskenli transandant denklemlerin çözümünde ?Mathematica 5.1? adlı program kullanılmıs olup gerekli program kodları da metin içerisinde verilmistir. Bulunan degerler ile bu hesaplamaların yapılmadıgı takdirde kullanılacak degerler karsılastırılarak bu hesaplamanın getirisi degerlendirilmistir. Anahtar kelimeler : fotovoltaik ( FV ) enerji, günes hücresi, günes pili, günes hücresi verimi, günes pili verimi, sıcaklık etkisi, ısınım etkisi, pratikteki verim, uygulamadaki verim.
Panel ısıtma ve soğutma sistemlerinin güneş enerjisi destekli ısı pompası ile birlikte kullanımı
oz DOKTORA TEZİ PANEL ISITMA VE SOĞUTMA SİSTEMLERİNİN GÜNEŞ ENERJİSİ DESTEKLİ ISI POMPALARI İLE BİRLİKTE KULLANIMI ^ Hatice M. ATMACA ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman : Prof.Dr. MÖzcan ÜLTANIR Yıl: 2000, Sayfa: 151 Jüri : Prof.Dr. MÖzcan ÜLTANIR : ProfDr. Ö. Ercan ATAER : Doç.Dr. Orhan BÜYÜKALAC A Bu çalışmada panel ısıtma ve soğutma sistemlerinin güneş enerjisi destekli ısı pompası ile birlikte kullanılabilirliği incelenmiştir. Binaların iklimlendirilmesi amacıyla kullanılan yeni ve ülkemiz için henüz yaygınlaşmamış bir yöntem olan döşemeden ısıtma ve tavandan soğutma, ısının radyasyon yolu ile ortama verilmesi esasına dayanır. Bu özelliğinden dolayı bu sistemlerin kullanılması durumunda tasarım iç ortam sıcaklıkları alışılagelmiş yöntemlerden daha ılımlı seçilebilir. Böylece konfor koşullan sağlanırken ortamın ısıtma ve soğutma yükü azalır. Isı enerjisi girdili soğutma çevrimleri ile çalışan ısı pompalanma, tek başlarına kullanıldıklarında etkinlikleri düşüktür ve destek ısıtıcıya gereksinim duyarlar. Ancak güneş enerjisi gibi ucuz ve temiz bir enerji kaynağını kullanabilmeleri açısından oldukça caziptirler. Panel sistemlerin ısı gereksiniminin düşük olması ve ılımlı akışkan sıcaklıklarında çalışmaları avantajından yararlanarak bu iki sistem birleştirilmiş ve sorpsiyonlu ısı pompasının dezavantajı elimine edilmeye çalışılmıştır. Bu çalışmada önce ASHRAE tarafından geliştirilmiş CLTD yöntemi kullanılarak binaların ısıtma ve soğutma yüklerini hesaplayan bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. İkinci aşamada bu programın ürettiği yük verileri kullanılarak bu yükü karşılayacak panel sistemin tasarımını yapan bir bilgisayar programı hazırlanmıştır. Son aşamada ise tavandan soğutma amaçlı panel sistemin gereksinimi olan soğutulmuş suyu sağlayacak absorpsiyonlu ısı pompası simülasyonu yapılmıştır. R21-DMF çifti ile çalıştığı varsayılan ısı pompasının ısıtma ve soğutma tesir katsayılan hesaplanmış ve sistemin çeşitli parametrelerinin bu değerlere etkisi incelenmiştir. Sonuç olarak özellikle güneş enerjisinin bol olduğu yaz aylarında ve güney bölgesinde güneş enerjisi destekli ısı pompalannm tavandan panel soğutma sistemleri ile birlikte kullanımı oldukça ekonomik bir çözüm olarak önerilmiştir. Anahtar Kelimeler: Panel ısıtma ve soğutma, güneş enerjisi destekli ısı pompası
Yenilenebilir enerji santrallerinde yapay sinir ağları yöntemiyle enerji üretiminin modellenmesi ve planlanması
Yenilenebilir enerji santralleri arasında rüzgar santralleri uygulanabilirliği, verimliliği ve üretilen elektrik maliyetleri açılarından en önemli olanıdır. Ancak, rüzgar santrallerinin kontrolü tam anlamıyla doğanın elindedir. Diğer bir deyişle, rüzgarın ne zaman ne şiddette eseceği insanoğlunun kontrolü dışındadır. Tüm elektrik üreten yenilenebilir enerji santrallerinde planlama aşamasından üretime geçiş aşamasına kadar yaşanan başlıca sorun, santralin bulunduğu bölgedeki meteorolojik verilerin düzeyi, zamana bağlı değişimi ve verilerin gerçekçi bir modelde kullanılarak üretim düzeyinin belirlenmesidir. Karmaşık meteorolojik modeller ve zaman serileri ile yapılan model çalışmalarında istenen doğruluk ve esneklik elde edilememiştir. Bir yenilenebilir santralin üretim düzeyi meteorolojik verilere bağlı olarak doğru saptanamazsa, o santralin güvenilir kapasitesi, kullanılacak donanım kapasiteleri ve türleri yanlış seçilebilmekte; bunun sonucunda yatırım ve üretim maliyetleri hatalı hesaplanmaktadır. Ulusal bazda, elektrik enerjisi üretimi açısından bakıldığında, şebekeye verilecek olan elektrik enerjisindeki kesikli bağlantılar dalgalanmalara neden olmakta; ulusal şebeke genelinde teknik sorunlar yaratmakta, şebeke verimliliği ve etkinliği alanlarında önemli düşüşlere yol açmaktadır ki, bu istenmeyen bir durumdur. Bu çalışmada yukarıda anlatılan sorunlara özellikle yapay sinir ağları kullanılarak yeni yaklaşımlar getirilmiştir. Rüzgar, hidrolik debi ve güneşlenme verileri için kısa, orta ve uzun vadeli tahminler ve öngörüm modelleri üretilmiştir. Bu sayede yenilenebilir enerji santrallerinde enerji üretiminin kontrolü ve planlaması günlük, aylık ve yıllık olarak büyük bir hassasiyetle yapılabilecektir. Bu tezde yapılan çalışmalar sonucu rüzgar, su ve güneşe dayalı yenilenebilir enerji santralleri için akıllı sinir ağları ve bulanık mantık kullanarak kısa, orta ve uzun vadeli tahminleri yüksek bir hassasiyetle yapan bir özgün bir model oluşturulmuştur. Oluşturulan model Türkiye'nin çeşitli yörelerinden elde edilen gerçek verilerle sınanmış ve uyumun çok yüksek olduğu gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: : Yenilenebilir enerji, rüzgar enerjisi, hidroelektrik enerji, bulanık mantık, yapay sinir ağları, enerji planlaması.
Villa ısıtmasında ve soğutmasında güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompasının ekonomikliğinin analizi
Bir evin ısıtma ve sogutma ihtiyacını karsılamak için, günes enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompası sistemi tasarlanmıstır. Mahal fan-coillerle ısıtılıp sogutulacagından, su / su ısı pompası seçilmistir. Mardin'de kurulması planlanan sistem için, ısı kaybı ve sogutma yükü degerleri, Devlet Meteoroloji sleri Genel Müdürlügü'nden alınan, saatlik dıs sıcaklık ve saatlik günes ısınımı degerleri ile MATLAB programı kullanılarak saatlik olarak hesaplanmıstır. Toprak ısı degistiricisi tasarımında, yatay borulamanın çok uzun boru boyu gerektirmesinden ötürü düsey borulama tercih edilmistir. Isı pompasının isletme faktörleri hem Bin metodu ile hem de saat-saat metodu ile hesaplanmıs ve sonuçları birbirleriyle karsılastırılmıstır. Sistemde, günes enerjisinden; hem dogrudan ısıtma amaçlı olarak hem de ısı pompasına giris suyunu ısıtma amaçlı olarak iki sekilde faydalanılmıstır. Ayrıca, tasarlanan bu sistemin, dört ev için toplu ısıtma-sogutma yapması durumu da irdelenmistir. Bu durumda daha büyük boru boyunun, daha yüksek kapasiteli bir ısı pompasının ve daha yüksek sayıda kolektörden olusan bir günes enerjisi sisteminin, tasarımı ve seçimi yapılmıstır. Anlatılan bu iki tip ısıtma-sogutma sisteminin, yatırım ve isletme maliyetleri hesaplanmıstır. Aynı konutun, ısıtmasının bir kazanla, sogutmasının ise hava sogutmalı bir su sogutma grubu ile yapıldıgı zamanki yatırım ve isletme maliyetleri de hesaplanmıstır. Bu islem de, hem tek ev için hem de dört ev için yapılmıstır. Böylelikle, bu dört farklı ısıtma-sogutma uygulamasının, hem isletme hem de yatırım maliyetleri karsılastırılabilmistir. Anahtar Kelimeler: Toprak kaynaklı ısı pompası, günes enerjisi, isletme faktörü, maliyet analizi.
Güneş enerjisinden hidrojen yakıtı eldesi için sistem geliştirlmesi
V ÖZ Hidrojen gazı üretiminde en önemli problem elektrot ve elektrolit seçimidir. Bu çalışmada, platin, alüminyum, demir, civa çeliği ve krom-nikel paslanmaz çeliği elektrotlarla 25°C de pH=5'te 2 N NaCI çözeltisinde çalışılmıştır. Bu koşullarda, akım-potansiyel eğrileri elde edilmiş ve oluşan hidrojen gazı hacmi ölçülmüştür. Hidrojen oluşum potansiyelleri tersinir koşullarda belirlenip, farklı metaller ve metal alaşım elektrotlarının ölçülen potansiyelleriyle karşılaştırılmıştır. Deney koşullarımızda en iyi elektrodun alüminyum ve civa çeliği olduğu belirlenmiştir. Aynı aşırı gerilimlerde en yüksek hidrojen gazı alüminyum ve civa çeliğinde elde edilmiştir.
Toplam ve ultraviyole (UV) güneş enerjisi verilerinin ölçülmesi, değerlendirilmesi ve değişiminin incelenmesi
Bu çalışmada, toplam güneş ışınımı ve bu ışınımın UV (ultraviolet- morötesi) bileşeni, iki yıl boyunca (Eylül 1993-Ekinı 1995) ölçülmüştür. Özellikle, güneşten gelen morötesi ışınımın canlıların üzerindeki olumsuz etkisi nedeniyle, ölçülmesi ve değişimin incelenmesi oldukça önemlidir. Yapılan iki yıllık ölçümler sonucunda, ölçüm süresince günlük toplam enerji 8322.64 MJ/hv^ UVbileşeni ise 312040 KJ/m^ olarak hesaplanmıştır. Gürdük ortalama toplam enerjinin değeri 17.09 MJ/m^, UV ışınımın ise 640 KJ/m^ olduğu bulunmuştur. Aylık olarak ortalama yıllık toplam enerjinin 17.63 Ml/m^, UV bileşeninin ise 670 KJ/nv* olduğu görülmüştür. En az güneş enerjisinin oldğu ay 7.269 MJ/m? ile Ocak ayı olmuştur. Güneş enerjisinin en fazla olduğu ay ise 25.7 MJ/m^ ile Temmuz ayı olmuştur.
Research on experimental performance in solar water heating systems
In this study, a solar dish collector is designed and manufactured. Moreover, its engineering and applied properties, the effect of the change in the mass flow rate 0.0055 kg/s, 0.009 kg/s, 0.022 kg/s, and 0.028 kg/s on the water temperature entering and exiting the receiver, and the efficiency of the collector are all studied. This study aims to heat the working fluid (water) with several variables. The experiments are carried out in Iraq Erbil –Kasnazan at a longitude of 44.12° and latitude of 36.21°. The collector is manufacturedfrom locally available materials, the same dish used in television communications, with a diameter of 1.4 m and a depth of 0.14 m. It is covered with glass as a reflective material cut into square pieces, the dimensions of which are 2×2 cm. It consists of a cylindrical receiver, in which the receiver consists of two pipes made of stainless steel with a thickness of 0.007 m. The first pipe's inner and outer diameters are 0.145 m and 0.152 m, respectively, with a height of 0.23 m. As for the second pipe, the inner and outer diameters are 0.095 m and 0.102 m, respectively. The first is connected to the second by a metal disk of the same thickness attached to the cylinder from the bottom and contains two holes for passing the copper pipe, with a length inside the receiver reaching 12.5 m. The system also consists of a water tank, a metal base to install the solar collector, and an electrical circuit (to track the sun). After installing all the parts in place, the system is operated, and experiments are conducted for the month of May. The results obtained above show that the highest process efficiency obtained in May is on the 16th of May at a mass flow rate of 0.028 kg/s, reaching about 0.82 to 0.90, while the lowest efficiency is on the 6th of May at a mass flow rate of 0.0055 kg/s reaching 0.57 to 0.89. The useful energy absorbed by the water per unit of time as it passes into the receiver is 1281.26 W. This value represents the highest useful energy obtained in the month of April at a flow rate of 0.028 kg/s. The highest temperature of the water exiting the receiver is 413 K on the 6th of May, at a mass flow rate of 0.0055 kg/s. The lowest useful energy absorbed by the water on the 6th of May when passing into the receiver is 1164.50 W at a mass flow rate of 0.0055
Elektrikli araç teknolojisi ve Çankırı ilinde çatı tipi güneş paneli destekli elektrikli araç şarj istasyonu tasarımı ve maliyet analizi
Bu araştırmada elektrikli araçlara dair gelişmeler ile gelecekte bu araçların gelişim olanakları hakkında incelemeler yapılmıştır. Bu gelişmeler sonucunda elektrikli araçların insan yaşamındaki yeri, fosil yakıt tüketimli araçlar ile elektrikli araçların farkları ve elektrikli araç kullanımı sonucu çevresel ve toplumsal alanda yaşanması öngörülen değişim ve gelişimlerin neler olabileceği konusu üzerinde durulmuştur. Elektrikli araçların şarj sistemleri ve bu şarj sistemleri ile alakalı Türkiye'nin kullandığı standart belirtilmiştir. Elektrikli araç şarj terminalleri üzerine yapılan araştırmalar incelenmiş ve bu şarj terminallerinde güneş enerjisi kullanımının tercih edilmesi sonucu Çankırı ilinde PV panel kullanımı ile bir şarj terminali tasarımı yapılmıştır. Bu tasarım neticesinde Çankırı ilinde PV sistem ile elektrikli araç şarj işleminin verimli olup olmayacağı incelenmiş ve maliyet analizi yapılmıştır. Ayrıca, elektrikli araçlar ile içten yanmalı motorlara sahip araçların yakıt giderleri karşılaştırılmış olup, bu anlamda hangi araçların kullanımının daha uygun olduğu incelenmiştir. Burada, sonuç olarak Çankırı ilinde PV sistem ile araç şarj işleminin yapılabileceği, elde edilen bilgiler neticesinde günlük ortalama 28,5 kWh enerji ihtiyacı olan bir araç için 535 Wp'lik 15 panel ile kurulacak bir sistem ile enerji ihtiyacının karşılanabileceği, ayrıca fosil yakıtlı araçların elektrikli araçlara göre ortalama yakıt tüketimi maliyetlerinin ortalama bir değer ile 3,15 katı kadar daha maliyetli olduğu sonucuna varılmıştır.
Bir birleşik enerji sisteminde güneş enerjisi desteğinin araştırılması
Günes, dünyamızın en önemli enerji kaynağıdır. Yeryüzündeki hemen hemen tüm canlıların günes olmadan hayatta kalması olanaksızdır. Bu çalısmada, kolektörler yoluyla direkt olarak günes enerjisinden yararlanmanın yanında, topraktaki yıl boyunca hava sıcaklığından daha stabil olan ısıl enerjiden de toprak kaynaklı ısı pompası vasıtasıyla yararlanmak amaçlanmıstır. Isı pompası sistemleri, enerji tüketimi hızla artan dünyada yeni ve alternatif bir enerji türü olarak karsımıza çıkmakta, artan enerji fiyatları bu sistemleri gün geçtikçe daha da cazip hale getirmektedir. Isı pompalarının temel prensibi, ısıyı düsük sıcaklık ortamından yüksek sıcaklık ortamına tasımaktır. Toprak kaynaklı ısı pompaları da özetle bu sekilde çalısmakta, yazın toprağı ısının atıldığı yer olarak, kısın ise havadan daha sıcak olması nedeniyle ısının çekildiği yer olarak kullanmaktadır. Bu çalısmada öncelikle sartlandırılacak mahalin ısı kayıp ve kazançları hesaplanmıstır. Birinci durum için binanın yalnızca ısı pompasıyla ısıtılması ve kısmen soğutulması sağlanmıs, ikinci durum için günes enerjisi destekli bir toprak kaynaklı ısı pompası sistemi tesis ederek, bina kullanım suyunun iki adet kolektörle sağlanması, mahallerin ısıtılması için de ısı pompasından yararlanılması sağlanmıstır. Üçüncü opsiyon olarak ise yine birlesik bir sistem kurulup, yirmi bes kollektörle ısı pompasını desteklenmek yoluna gidilmistir. Bu üç opsiyon arasında, günes enerjisinin ısıtmaya ve kullanım suyu ihtiyacına destek oranı irdelenmis, günes enerjisinin toprak ısı değistiricisinin boyunu ne ölçüde değistirdiği üzerinde durulmus, opsiyonların ilk yatırım maliyetleri tartısılmıstır. Anahtar Sözcükler: Toprak kaynaklı ısı pompası, günes enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompası, günes enerjisi.
Güneş enerjisinden edilgen sistem yararlanmada güneş odası ekleme yönteminin iç ortam sıcaklığına etkisinin incelenmesi-İstanbul örneği
Günümüzde tüm dünyada yapma enerji kullaniminin ortaya çikardigi sorunlar yasanmaktadir. Yasanan bu sorunlara çözüm arayislari sürecinde, alternatif enerji kaynaklarina yönelme önem kazanmistir. Alternatif enerji kaynaklari içinde önemli yer tutan günes enerjisinin kullanimi da bir çok alanda yayginlasmaya baslamistir. Bu çalismada günes enerjisinden edilgen sistem yararlanmada günes odasi ekleme yönteminin iç ortam sicakligina etkisi incelenip,kullanilan program yardimiyla ortaya çikan sonuçlarin ,bundan sonra yapilacak daha kapsamli çalismalar için örnek teskil etmesi amaçlanmistir. 1 Bölümde, konunun arastirilma nedenleri ve gerekliligi , enerjisinin önemi kullanim alanlari,günes enerjisnden edilgen sistem kullaniminn önemi 2.Bölümde, mimaride günes enerjisi ve günes enerjisinden yararlanma, Türkiye'nin günesten yararlanabilme durumu 3.Bölümde, çalismanin esas konusunu olusturan günes enerjisinden edilgen yararlanma ve yapilarda kullanim sekilleri detayli bir sekilde incelenmis, 4.Bölümde ise bu sistemlerin yapi tasarimlarina etkileri anlatilmis , Edilgen sistemde mimari tasarimi yerlesim ve yapi ile ilgili etkileyen ölçütler ortaya konulmus 5.Bölümde, konutlarda günes odasi ekleme yönteminin iç ortam sicakligina etkisi ve isi kayiplari incelenmis , 6.Bölümde,elde edilen sonuçlar ve öneriler belirtilmistir Anahtar Kelimeler: Günes enerjisi ,edilgen sistemler, tasarim ölçütleri, günes odasi
Green and sustainable cellular base stations powered by renewable energy
This research focuses on design and simulation of a hybrid energy management system, which utilizes solar and wind energy as dual power sources. The research is motivated by energy scarcity and unreliability in certain locations, highlighting the importance of renewable energy sources. The main objective is the development of an effective, efficient, and robust control system of the energy. So, this study aims to optimize the performance of energy modules. The methodology and algorithm has been developed and utilized to enhance efficiency of hybrid power sources. The maximum power point tracking (MPPT) of the solar modules will be maximized through this method, facilitating optimal power conversion from solar to load. The aim is to increase the efficiency of solar cells by optimizing the MPPT algorithm, providing a reliable, stable electricity supply with minimal disruptions. In this study, a hybrid system with solar and wind turbine energy sources has been simulated. The implementation of a fuzzy logic controller using the MPPT algorithm is presented to extract maximum possible power from the source efficiently and powerfully.
Detection of faulty solar panels using artificial intellegence methods
Solar energy is gaining popularity as a renewable energy source, but maintaining the efficiency of solar panels poses challenges due to potential defects that can lead to significant energy production losses. The objective of this thesis is to develop an accurate and robust classification model using deep learning techniques to detect faulty solar panels. The proposed method relies on Convolutional Neural Networks (CNNs) and transfer learning techniques to achieve high accuracy, reaching 93% in accurately classifying faulty solar panels using the proposed CNN model. The transfer learning architectures are DenseNet121, ResNet50, MobileNetV2, and Xception models, were implemented with accuracies of 81.66%, 51.21%, 77.47%, and 90.31% respectively. This study demonstrates the effectiveness of employing deep learning techniques alongside suitable data preprocessing methods to develop the classification of defective solar panels.