Köprü yapılarda piezoelektrik enerji üreteçlerinin optimal yerleşimi

Bu çalışmada köprü yapılardaki araç geçişlerinden dolayı köprülerde oluşan titreşimlerden Piezoelektrik Enerji Üreteçleri (PEÜ) aracılığıyla enerji kazanımı amaçlanmıştır. Kazanılan enerjinin de maksimum düzeyde olabilmesi için PEÜ'lerin optimal konumlara yerleşimi hedeflenmiştir. Yapılan çalışmada üç farklı araç yükü ve üç farklı piezoelektrik malzeme kullanılarak köprü yapılardaki titreşimlerden enerji kazanımı elde edilmiştir. Elazığ'ın Baskil ilçesi Kuşsarayı köyünde bulunan Kuşsarayı-2 köprüsünün projesi gerçek ölçülerle ANSYS programında modellenmiştir. Köprünün sırasıyla modal, harmonik ve piezoelektrik enerji kazanımı analizleri gerçekleştirilmiştir. Toplam 9 adet PEÜ için üç farklı piezoelektrik malzeme (PZT-4, PZT-5A ve PZT-8) kullanılarak en fazla enerji üretiminin olduğu tip belirlenmiş ve sonuçların karşılaştırılabilmesi için üç farklı araç yükü (60 kN, 90 kN ve 120 kN) altında toplamda 13 farklı çözüm yapılmıştır. Analizler gerçekleştirildiğinde elde edilen maksimum toplam gücün 120 kN yük altındaki PZT-5A malzemeli PEÜ ile 1.484 µW olduğu hesaplanmıştır. Sağlanan bu güç, köprülerin yapısal sağlığını izlemede kullanılan kablosuz sensör sistemlerine yeterli gelecek seviyededir. Titreşim ile enerji kazanımının güneş ve rüzgâr gibi enerji kaynakların aksine meteorolojik öğelerden bağımsız olduğu düşünüldüğünde bu sistemlerin yaygınlaştırılması ile mevcut sistemlerde oluşan atık pillerin de çevreye zararı önlenmiş olacaktır.