8
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Fotovoltaik panellerde ısınma kaynaklı kayıpları azaltmak için panel yüzeylerinin farklı tasarımlarla soğutulması ve sonuçların analizi
Bu tez çalışmasında fotovoltaik panellerde ısı kaynaklı kayıpları azaltmak ve panel verimini arttırmak için panellerin ön yüzeylerinden ve arka yüzeylerinden kurulan deney düzenekleri ile soğuk su geçişleri sağlanmıştır. Panellerin alt ve üst yüzey sıcaklılarının farklı su debileri ile soğutulması sağlanmış olup elde edilen maksimum güç değerleri (Akım(A), Voltaj(V) ve Güç(W)) ölçülüp elde edilen verilerin karşılaştırılması yapılmıştır. Ayrıca dış ortamın zamana bağlı sıcaklık değerleri ve güneş ışığı radyasyon değerleri de ölçülmüştür. Elde edilen verilerin analizi ve panel verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneyler açık alanda kurulan düzenekler ile üniversite kampüsünde yapılmıştır. Deney için üç adet 40W'lık PV panel kullanılmıştır. Panellerden birinin ön yüzeyi çift cam arasından geçirilen soğuk su ile soğutulmuş. Bir diğeri ise arka yüzeyinden çift cam arasından geçirilen soğuk su ile soğutulmuş. Üçüncü panel ise kontrol ve karşılaştırma amaçlı olarak boş bırakılmıştır. Ortam sıcaklıkları ve panellerin farklı yüzey sıcaklıkları ile su giriş ve çıkış sıcaklıklarının ölçümleri yapılmış ve zamana bağlı olarak oluşan maksimum güç, akım ve volt değerleri kayıt altına alınmıştır. Sonuçlara göre panelin arka yüzeyden su ile soğutulması panel verimine ortalama %1,35 ile %9.88 oranlarında olumlu etki ettiği gözlenmiştir. Bununla birlikte debi 0.25lt/dk iken panel yüzey sıcaklıkları 2_6°C arasında, debi 0.5lt/dk iken panel yüzey sıcaklıkları 2-8°C arasında, debi 1lt/dk iken panel yüzey sıcaklıkları 3-10°C arasında düşürülmüştür. Özellikle radyasyon değerinin 1000W/m2 ve üzeri değerlerinde soğutulan panellerin veriminin arttığı gözlenmiştir. Deney sonucuna göre üretilen enerjinin sistem maliyeti, su akışı için gerekli olan enerji kayıpları dikkate alındığında PV panellerinin arka yüzeyden su ile soğutulmasının panel verimine olumlu katkısı olacağı görülmüştür.
Pompaj depolamalı santrallerin bilgisayar destekli ön tasarımı
Fosil yakıtların tükenebilir bir enerji olması ve çevreye olan etkilerinden dolayı birçok ülke çare olarak yenilenebilir enerjiye yönelmektedir. Bu durumda var olan enerji potansiyelinin en iyi şekilde kullanılabilmesi ülkelerin enerji bağımlılığını daha aza indirebilmektedir. Enerji üretim ve tüketimindeki dalgalanmaların sert düşüş ve artışları gözlemlenebildiğinden enerjinin depolanması, enerji tüketiminin pik seviyede olduğu zamanlarda yeterli ve düzenli enerji arzını sağlayabilmektedir. Bir enerji depolama sistemi ve yenilenebilir olarak kabul edilen Pompa Depolamalı Hidroelektrik Santraller (PDHES) Türkiye'de henüz inşa edilmemiştir. Oysaki Dünya genelindeki enerji depolama sistemlerinin %97'si PDHES santrallerdir. Pompalı hidroelektrik santrallerin, enerjide arz güvenliğini artırdığı ve doğa dostu bir enerji depolama çeşidi olduğu öne sürülmekle beraber, maliyet avantajı sağlayabilmesi gün içinde değişen elektrik fiyatlarına bağlıdır. Bu sebeple teknik olarak uygun olan bir santralin güncel enerji fiyatlarıyla ön tasarımını hızlı bir şekilde gerçekleştirerek fayda zarar analizini yapabilen bir bilgisayar programı karar vericilerin projenin gerçekleşme safhasına hızlı bir geçiş yapmasını sağlayacaktır. Bu sebeple çalışma kapsamında Pompaj depolamalı hidroelektrik santrallerin hidrolik ve ekonomik tasarımında yardımcı olacak STAP isminde bir program geliştirilmiştir. Analiz yapabilen, programın doğrulaması daha önce planlaması yapılan Aslantaş PDHES verileri kullanılarak yapılmış ve farklı elektrik tüketim tarifelerine göre analizler gerçekleştirilmiştir.Yapılan teknik ve fizibilite çalışmalarında pompalı hidroelektrik santrallerin maliyet avantajı sağladığı, enerjide arz güvenliğini artırdığı, ve doğa dostu bir enerji depolama çeşidi olduğu görülmüştür. Bu bağlamda türkiyenin yenilenebilir enerji sitemlerine yönelmesi ve üretebildiği enerjiyi pik saatlerde kullanabilmek üzere pompajlı hidroelektrik santralleri inşasına ve barajlı hidroelektrik santallerinin PDHES'e dönüşümünü sağlaması ve bu entegrasyonu kolay depolama çeşidini kullanmaya bir an önce geçmesi gerekmektedir. Yapılan bu çalışmada Türkiyenin elektrik pazarı hakkında bilgi verilmiş olup PDHES'lerin Mühendislik ve ekonomik tasarımınında yardımcı olacak bir program geliştirilmiştir.
Levha tipi türbülatörlerin ısı transferi ve akış karakteristliğinin deneysel olarak incelenmesi
Son dönemde teknolojinin hızla ilerlemesi ve gelişmesi, enerji konusunun giderek artan bir öneme sahip olmasına neden olmuştur. Enerjinin üretimi ve verimli bir şekilde kullanılması, fosil yakıtlar ve diğer kaynaklar üzerindeki baskılar göz önüne alındığında son derece kritik hale gelmiştir. Enerji kaynaklarının coğrafi olarak farklı bölgelere dağılımı ve bu bölgelerdeki istikrarsızlık faktörleri, enerji üretimi ve verimli kullanımı açısından daha da önemli hale gelmiştir. Artan enerji maliyetleri, insanları alternatif enerji üretim yöntemlerine yönlendirmiş ve enerji tüketiminde verimlilik artışı sağlama arayışına yöneltmiştir. Sanayi ve konutlarda kullanılan buhar ve sıcak su kazanları gibi sistemlerde, enerji kayıplarının büyük bir kısmı yüksek sıcaklıktaki baca gazının atmosfere atılmasıyla gerçekleşmektedir. Isı transferi için kullanılan ısı değiştiriciler ve eşanjörler, ısıtma-soğutma sistemlerinde ve enerji santrallerinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Isı değiştiriciler, su, hava ve gaz gibi doğrudan veya dolaylı temaslı olabilen tipleri içermektedir.Bu noktada, farklı türbülatör yöntemleri kullanılarak ısı değiştiricilerinin verimliliği üzerine araştırmalar yapılmaktadır. Türbülatörler, baca gazı aracılığıyla dışarı atılan enerjinin kazan suyuna geri verilmesini sağlar. Duman borularından geçen baca gazının türbülansını artırarak geçiş hızını azaltır ve temas yüzeyini genişleterek, baca gazının taşıdığı ısıyı kazan suyuna aktarır. Günümüzde türbülatörler, bakır, alüminyum, galvaniz ve çelik gibi çeşitli malzemelerden ve kullanım amacına bağlı olarak farklı açılara sahip olarak üretilmektedir. Bu çalışmada, ısı transfer verimini artırmak amacıyla bakır borular içerisine farklı malzemelerden yapılmış levha ve spiral sac yerleştirilmiştir. Bu sistemde buhar ve hava akışkanları kullanılmıştır. Deneyin yapıldığı sistemde, ısıtılan su alt kısımdaki depoda tutulmuş ve boru aracılığıyla buhar olarak üst kısımda bulunan türbülatöre gönderilmiştir. Hava akış hızını değiştirebilmek için deney sisteminde bir fan kullanılmıştır. Türbülatörlü ve boş borulu deneyler gerçekleştirilmiştir. Galvaniz levha için yapılan hesaplamalarda, 2,5 m/s hızda en yüksek verim %23 olarak elde edilmiştir. Galvaniz spiral levha için yapılan hesaplamalarda ise 2,5 m/s hızda en yüksek verim %27 olarak elde edilmiştir. Paslanmaz çelik levha kullanıldığında ise 3,9 m/s hızda en yüksek verim %22 olarak belirlenmiştir. Paslanmaz çelik spiral levha kullanıldığında da 3,9 m/s hızda en yüksek verim %22 olarak tespit edilmiştir.
Boru içi dikey kanatçıklara sahip farklı açılı türbülatörlerin ısı değişimi üzerinde etkinliğinin incelenmesi.
Sanayi tesislerinde kullanılan ısı değiştiriciler birbirinden farklı sıcaklıktaki akışkanların karışmadan ısı transferini gerçekleştirmeyi düzenleyen cihazlardır. Isı değiştiricilerinde kullanılan türbülatörler, ısı değiştirici içinde türbülans oluşturarak ısı transferini daha verimli olmasını sağlamaktadır. Isı değiştiricilerindeki temel hedef, maksimum ısı çekme kapasitesini elde etmektir ve bu, ısı transferini optimize etmekle mümkündür. Isı transferini artırmak için kullanılan aktif veya pasif yöntemlerin ortak amacı, ısı taşınım katsayısını artırmaktır. En etkili yol, türbülansın artırılmasıdır, çünkü ısı geçişi laminer akışa kıyasla türbülanslı akışta daha yüksektir. Çalışmamızda ısı transferini artırma yöntemlerinden biri olan boru içerisine türbülatör yerleştirme tekniği kullanılmıştır. Türbülatörler, SolidWorks programı kullanılarak çizilmiş ve dikey kanatçıklara sahip olacak şekilde, farklı açılarda (20°, 25°, 30° ve 35°) üretilmiştir. Bu türbülatörler, boru içerisine 3, 6 ve 9 sıralı dizilimler halinde yerleştirilmiş; düz akış ve ters akış koşullarında türbülatörlerin ısı transferine, sistem verimine ve hava giriş-çıkışları arasındaki basınç farkına etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde, sıcaklık ve basınç verileri ATmega2560 mikrodenetleyicisi ile ölçülmüş ve bu veriler seri haberleşme aracılığıyla bilgisayara aktarılmıştır. Bilgisayar tarafında ise C# diliyle geliştirilen bir arayüz programı aracılığıyla bu veriler kaydedilmiştir. Yapılan ölçümlerde, en yüksek basınç farkı, 9 sıralı ve 35° açılı kanatçıklara sahip konik türbülatör kullanılan sistemde elde edilmiştir. En düşük basınç farkı ise 3 sıralı ve yine 35° açılı kanatçıklı türbülatörlerin kullanıldığı sistemde gözlemlenmiştir.
Mardin Su ve Kanalizasyon İdaresi'nin elektrik enerjisini güneş enerjisi santralinden karşılaması için PVSYT programı ile bir modelin oluşturulması ve yatırımın finansal analizi
Türkiye'de nüfusun büyük bir kısmı yerel yönetim sınırları içinde yaşamaktadır. Bu durum, enerji ihtiyacının karşılanması, enerji verimliliğinin sağlanması ve sürdürülebilir kentlerin tasarlanmasında yerel yönetimlerin merkezi yönetim kadar önemli bir rol üstlenmesi gerektiğini göstermektedir. Yerel yönetimlere bağlı su ve kanalizasyon idareleri, geniş hizmet alanları ve yüksek enerji maliyetleri nedeniyle enerji yönetiminde stratejik bir öneme sahiptir. Bu çalışma kapsamında Mardin Su ve Kanalizasyon İdaresi (MARSU) için elektrik enerjisinin güneş enerjisi santrali (GES) ile karşılanmasını amaçlayan bir model geliştirilmiştir. Çalışma kapsamında, GES'in sistem tasarımı PVSyst programı ile gerçekleştirilmiş; üretim potansiyeli simüle edilmiş ve yatırımın farklı ödeme yöntemleri ile uygulanabilirliği analiz edilmiştir. Modelin uygulanmasıyla birlikte, enerji maliyetlerinin düşürülmesi, sürdürülebilir ve yenilenebilir bir enerji kaynağı sağlanması hedeflenmektedir. Ayrıca, bu proje yerli ve yenilenebilir enerji kullanımını teşvik ederek bölgesel elektrik altyapısının güçlendirilmesine ve arz güvenliğine katkıda bulunacaktır. Çalışma sonuçları, önerilen modelin teknik ve finansal açıdan uygulanabilir olduğunu ortaya koymaktadır.
Yeni fulleren sentezi türevli organik bileşiklerin
1985 yılında keşfedilen ve 1990 yılından itibaren kullanılmaya başlanılan fullerenler yeni bir araştırma alanı olarak çok ilgi çekmektedir. Fullerenler transistör özelliklerinin yanı sıra güneş hücrelerinde de aktif olarak kullanılan organik elektronik malzemelerdir. Organik elektronik malzemeler karbon bazlı polimerik ve/veya küçük moleküller olarak tanımlanmaktadır. Bant aralığına bağlı olarak organik malzemenin işlevinin değişmesi, esnek-yumuşak-katlanabilir olması, çevre dostu biyobozunurluk gibi özellikleri nedeniyle artan ilgiye sahip bir konudur. Bu tez çalışmasında elektron akseptor özelliği olan fulleren molekülüne azometin ylid katılımıyla pirolidin halkası, 1,3-dipolar siklokatılma tepkimesiyle bağlanmıştır. Fotofiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenmiş ve spektroskopik yöntemler ile yapıları aydınlatılmıştır. Tek basamak ve tek –kap olarak gerçekleştirilen bu tepkimenin seçilmesindeki hedef sadece elektronik özelliklere katkı sağlamak değil aynı zamanda de çevre dostu bir yöntem olmasıdır. Elde edilen yapının güneş pili uygulaması yapılmıştır. Döngülü voltametri, UV-absorbsiyon ve floresans ölçümleri ile band aralığı belirlenmiştir. Teze konu olan ikinci grup çalışmada izoforan bileşiğinin aldol türevleri sentezlenmiş ve yapıları spektroskopik yöntemlerle aydınlatılmıştır. HOMO-LUMO enerjileri elektrokimyasal olarak döngüsel voltametrik ölçümleri alınarak elde edilmiş ve hesapsal olarak Gaussian 09 programı kullanılarak hesapsal sonuçlar ile deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır. Fiziksel ve kimyasal olarak yapıların özellikleri araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar literatür de ki benzer çalışmalar ile karşılaştırılmıştır.
Şebeke destekli ges ile klor dozaj pompalı içme suyu sistemi tasarımı
Dünya nüfusu 19. yüzyılın başında 1 milyar iken çeşitli sosyal, kültürel, ekonomik ve teknolojik gelişmeler sonucu, son 200 yılda 7 milyarı aşmıştır. Canlı yaşamının sürdürülmesi için gerekli doğal kaynaklardan biri olan su kaynaklarının kullanımı artan dünya nüfusu, değişen yaşam tarzı ve endüstrileşme gibi nedenler sebebiyle artırmıştır. Aynı zamanda artan nüfus, aşırı tüketim, küresel ısınma gibi sorunlar nedeniyle nitelikli ve yeterli miktarda su temin maliyeti de yükselmektedir. Genellikle su pompalama sistemleri konvansiyonel elektrik veya dizelle üretilen elektriğe bağımlıdır. Kırsal bölgelerde ise doğrudan ulusal bir şebeke istasyonuna bağlanamaması, su temini için bir sorun teşkil etmektedir. Ayrıca, fosil yakıtların çevre üzerindeki olumsuz etkileri ve enerji güvenliği gibi sebepler, daha tasarruflu ve geleceğe dönük yatırımlarla dönüştürülmesi gerekliliğini ortaya çıkarmaktadır. Kırsal ve uzak bölgelerdeki şebeke elektriği sıkıntısı göz önüne alındığında yakıt maliyeti içermeyen, çevre dostu ve düşük bakım gerektiren sistemler olan fotovoltaik (FV) pompalama güneş enerjisinin en umut verici uygulamalarından biridir. Güneş enerjisi ile çalışan su pompalama sistemlerinin diğer pompalama sistemlerine göre, bakım istemeden kendi başına çalışmaları, yakıt gerektirmemeleri, istenilen yere kolayca kurulabilmeleri ve uzun ömürlü olmaları gibi önemli üstünlükleri vardır. Bu çalışmada, kırsal bölgelerde şebeke destekli fotovoltaik güneş santrali ile içme suyu temini için klor dozaj pompa sistemine sahip sistem tasarım ve analizi yapılması amaçlanmıştır. Bu amaçla, PV*SOL premium 2023 programı kullanılarak Amasya ili, Taşova ilçesi, Çılkıdır Köyü için fotovoltaik güneş santrali ile içme suyu temini için klor dozaj pompa sistemi simülasyonu uygulanmıştır.
Gıda marketlerinde aydınlatma dönüşümü fayda maliyet analizi: İstanbul örneği
Bu çalışma, İstanbul'da faaliyet gösteren 53 gıda marketinden toplanan saha verilerine dayanarak, LED aydınlatma dönüşüm projelerinin teknik, ekonomik ve aydınlatma kalitesi yönünden kapsamlı bir fizibilite analizini sunmaktadır. Araştırma metodolojisi, dönüşüm öncesi ve sonrası enerji tüketimi (kWh), aydınlık seviyeleri (lx) ve yatırım maliyetlerinin karşılaştırmalı analizini içermektedir. Dönüşüm çalışmaları, birincil hedeflerine göre 'Tasarruf Amaçlı' ve 'Konfor Amaçlı' olarak iki ana gruba ayrılarak, yatırımın geri ödeme süresi ile aydınlatma kalitesindeki kazanç arasındaki ilişki incelenmiştir. Analiz sonuçları, çalışma genelinde aydınlatma kaynaklı enerji tüketiminde ortalama %37,4'lük bir tasarruf sağlandığını göstermektedir. Enerji verimliliğine ek olarak, ortalama aydınlık seviyeleri 513 lx'ten 1.232 lx'e yükselerek, görsel konforda %193'lük bir artış elde edilmiştir. Fayda-maliyet analizi, dönüşümün amacına göre belirgin farklılıklar ortaya koymaktadır: 'Tasarruf Amaçlı' olarak sınıflandırılan 38 marketin ortalama geri ödeme süresi 28,3 ay gibi oldukça verimli bir seviyede iken, 'Konfor Amaçlı' 15 markette bu süre 60 ayın üzerine çıkmaktadır. Bu ikinci grupta, aydınlatma kazancı %309'a ulaşarak, dönüşüm sürecinde önceliğinin finansal geri dönüşten ziyade aydınlatma kalitesinin iyileştirilmesi olduğu doğrulanmıştır. Sonuç olarak bu araştırma, gıda marketlerinde LED aydınlatma dönüşümünün, işletmenin stratejik önceliklerine (hızlı geri dönüş veya artırılmış müşteri deneyimi) göre şekillendirilebilen, hem ekonomik olarak fizibil hem de teknik olarak başarılı bir yatırım olduğunu saha verileriyle ortaya koymaktadır.