47
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Türkiye doğal gaz ithalatının incelenmesi ve sayısallaştırılmış Swot analizi ile irdelenmesi
Bu yüksek lisans tezi kapsamında; ülkemiz adına önemli enerji kaynaklarından biri olan doğal gaz, diğer enerji kaynakları ile birlikte değerlendirilmiş ve toplam enerji üretimi ve tüketimi içerisindeki yeri incelenmiştir. Ülkemizin doğal gaz ile tanışmasından bu yana geçen süre içerisinde gelişimine ve artan önemine değinilmiş, bu doğrultuda ortaya çıkan ihtiyaç kapsamında gerçekleştirilen doğal gaz ithalatı ve iç piyasa satışı araştırılmıştır. Ayrıca; ülke olarak neredeyse tamamını, yapılan uluslararası anlaşmalar çerçevesinde ithal ettiğimiz bu enerji türünün ithalatının değerlendirilmesi için başlangıç olarak SWOT analizi yapılmış ve ithalat konusunda güçlü ve zayıf yanlarımızı içeren içsel faktörlerin yanı sıra, fırsat ve tehdit içeren dışsal faktörler belirlenmiştir. Belirlenen bu değerlere öncelik değeri verilerek SWOT analizi sayısallaştırılmış ve önem dereceleri analiz edilmiştir. Buna ek olarak; Türkiye'nin doğal gaz ithalat konusunun irdelenmesi amacı ile TOWS matrisi oluşturulmuş ve ithalat konusunda ülkemiz adına stratejiler geliştirilmeye çalışılmıştır. İçsel ve dışsal faktörler üzerinden belirlenmiş stratejilere önem derecesine göre değer verilmiş ve TOWS matrisi de sayısallaştırılıp, analiz edilmiştir.
Yalıtım malzemesi enjeksiyon süreci optimize edilmiş yeni bir buzdolabı kabini tasarımı
Uluslarası piyasada rekabet hızla büyümekte firmalar enerji verimliliği konusunda yarışmakta ve bu konu üzerine büyük yatırımlar yaparak AR-GE çalışmalarını sürdürmektedirler. Bu yarış buzdolabı üreticileri arasında da güçlenmektedir. Enerji verimliliği yüksek bir buzdolabının ısıl yalıtım kabiliyetlerinin de yüksek olması gerekmektedir. Buzdolaplarında ısıl yalıtımı sağlamak için kabin duvarları içerisinde katı poliüretan köpük kullanılmaktadır. İyi bir yalıtıma sahip buzdolabı kabininde poliüretan köpük; kabinin her yerine homojen şekilde dağılmalı, poliüretan köpüğün yalıtım ve mekanik dayanım özellikleri istenen şartları sağlamalı, kabin dolum süresi mümkün olduğu kadar kısa olmalı ve bu kısıtlar sağlanırken köpük üretiminde kullanılan kimyasallara yapılan harcamalar en aza indirilmelidir. Bütün bunların sağlanabilmesi için buzdolabı kabinlerine poliüretan basım işleminde kabin içerisinde hapsolan havanın çıkabilmesi için gerekli olan hava çıkış deliklerinin yerleri, sayıları ve boyutları, tepkimelerin gelişimi, poliüretan köpüğün ilerlediği kanalların yapısı, kalıp içerisine püskürtülen malzemenin sıcaklığı ve kalıp sıcaklığı işlemin performansını belirleyen değişkenlerdir. Bu değişkenlerin en iyileştirilmesi fiziksel sürecin iyice anlaşılmasına bağlıdır. Ancak bu sayede buzdolabına poliüretan basım işlemi üzerinde en üst derecede kontrol sağlanabilir ve gelecekte üretilmesi planlanan buzdolaplarında yukarıda bahsi geçen değişkenler işlem öncesinde yaklaşık olarak belirlenmesiyle; poliüretan basım süresinden ve süreçte kullanılan malzeme harcamalarından kazanım sağlanır ve işlem verimli bir şekilde uygulanabilir. Bu bilgilerin ışığında ARÇELİK A.Ş ile SAN-TEZ 01213.STZ-2012-1 adı altında bir proje başlatılmış ve dört kapılı bir buzdolabı benzetimlerde kullanılmak üzere seçilmiştir. Yukarıda söz edilen en uygun koşulların saptanması için bu buzdolabı kabini içerisine poliüretan basım işleminin hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) benzetimleri yapılmıştır. Söz konusu fiziksel süreç zamana bağlı, üç boyutlu, tepkimeli, çalkantılı ve çok fazlı akış niteliniğindedir. Kabin içerisindeki akış kimyasal tepkimelerden etkilenmektedir. HAD benzetimlerine ek olarak poliüretan köpük oluşum tepkimelerinin kinetikleri akış olmadan sadece yerel olarak incelenmiş ve en uygun işletim koşullarının saptanması amaçlanmıştır. Kabin geometrisi için örülen çözüm ağları sonlu hacimler yöntemi ile ANSYS MESHING ve ICEM CFD yazılımları ile oluşturulmuştur. Geometri üzerindeki çeşitli iyileştirmeler SOLIDWORKS ve CATIA yazılımları kullanılarak yapılmıştır. Bunun yanında tepkime kinetiklerinin modellenmesi için FORTRAN programlama dilinde yazılmış ve İTÜ Akışkanlar Grubu içerisinde geliştirilmiş, kimyasal tepkimelerin kinetiklerini çözen bir yazılım kullanılmıştır. HAD benzetimleri FLUENT yazılımında gerçekleştirilmiştir. Tepkime kinetiği çözüm içerisine kullanıcı tanımlı fonksiyonlar (UDF) aracılığı ile dışarıdan ilintilenerek; FLUENT ve tepkime kinetiği yazılımı eş zamanlı çalıştırılmıştır. Hesaplamaların sonuçları TECPLOT ve MATLAB yazılımları kullanılarak görselleştirilmiştir. Buna ek olarak tepkimeye giren türlerin fiziksel, kimyasal ve termodinamik özelliklerinin hesaplamalarda kullanılacak biçime getirilmesinde EXCEL yazılımı ve proje süresince yazılmış birtakım FORTRAN kodları kullanılmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda buzdolabı kabinine poliüretan basım sürecinin daha verimli hale getirilmesi için önerilerde bulunulmuştur. Gelecek çalışma planı, önerilen iyileştirmeler doğrultusunda yeni bir kabin geometrisi hazırlanarak, HAD benzetimlerinin yapılmasıdır. Yeni tasarımla yapılan benzetimlerle, bu çalışmadaki benzetimler karşılaştırılıp iyileşmeler gözlemlenecek ve sonuçlar doğrultusunda eski ve yeni tasarıma poliüretan basımı yapılarak HAD sonuçları ile önerilen düzeltmelerin gerçek buzdolabı geometrisinde sağladığı iyileştirmeler gözlemlenilecektir. Sonuç olarak süreç kişiden kişiye aktarılan tecrübelere ek olarak bu çalışmada elde edilen bilgi birikimi ile gerçekleştirilerek, uluslararası pazarda rekabetçi teknolojik ürünlerin geliştirilmesi yolunun açılması amaçlanmaktadır.
Gözenekli bir kanalda tam gelişmiş zorlamalı taşınımda akışkan ağdalılığının ısı transferi üzerine etkisi
Gözenekli ortam gündelik hayatta her alanda karşımıza çıkmaktadır. Ciğerlerimiz, hücrelerimiz veya bir sünger gözenekli ortama verilebilecek en basit örneklerdir. Bir akışkanın içinden geçebildiği gözenekli ortamlarda enerji ve kütle geçişi pek çok mühendislik alanının ilgisini çekmektedir. Bugüne kadar gözenekli ortamdaki enerji denklemleri ve gözenekli ortam parametreleri üzerine pek çok araştırma yapılmıştır. Gözenekli ortamdaki akışkan akışı ve enerji geçişi ile ilgili hala hesaplanamayan parametreler bulunmakta ve bunlar üzerine halen pek çok araştırma yapılmaktadır. Fransa'da bir hastaneye temiz su taşımak amacıyla 1856 yılında Henry Darcy tarafından başlatılan gözenekleri ortam çalışmaları, daha sonra gelen bilim adamlarının da katkılarıyla geliştirilmiş ve genel bir denkleme dönüşmüştür. Gözenekli ortamda kullanılan enerji denklemlerinin çoğunun çözümünde ağdalı akışkanın akış sırasında ağdalılık kaynaklı enerji kayıplarının sıcaklık üzerindeki etkisi ihmal edilmiştir. Pek çok çalışmada bu ağdalı kayıplar göz ardı edilmiş ve sıcaklık üzerindeki etkileri araştırılmamıştır. Bu çalışma ihmal edilen ağdalı kayıpların literatürde kullanılan bir model üzerinden incelenmesini içermektedir. Akışkanın modellemesi, gözenekli ortama sahip geçirgen olmayan iki paralel plaka duvarı, bu duvarlara uygulanan sabit ısı akısı ve tam gelişmiş akış şartları altında yapılmıştır. Akış tek yönlü ve zamana bağlı değişim olmadığı kabulu yapılmıştır. Gözenekli ortam genel momentum denklemi olan Brinkman Momentum Denklemini baz alan bu çalışmada ağdalı akışkanın akışı sırasında oluşan kayıpların sıcaklık üzerindeki etkileri incelenmiştir. Brinkman Momentum denklemi analitik olarak çözülmüş ve boyutsuz hale getirilerek, diferansiyel denklem çözümü yapılmıştır. Diferansiyel çözüm sonucunda elde edilen boyutsuz hız denklemi enerji denkleminde kullanılmıştır. Enerji denkleminde yer alan ağdalı kayıplar teriminin çeşitli modeller baz alınarak değişimi incelenmiştir. Ağdalı kayıplar için Al-Hadhrami modeli ele alınmış değişen Brinkman ve Darcy sayıları ile gözenekli ortamdaki akışkan ve sabit cidar arasındaki sıcaklık farkları, değişen Brinkman sayısına bağlı olarak akışkanın sıcaklık artış ve düşüş profilleri tespit edilmiştir. Brinkman ve Darcy sayıları arasındaki etkileşim farklı parametreler için incelenmiştir. Nusselt sayısının enerji kayıplarını ifade etmedeki rolü, Nusselt'in Darcy ve Brinkman sayısı ile değişimi incelenmiştir. Maksimum sıcaklık farkı düşük Darcy sayılarında görülmüştür. Brinkman sayısının pozitif olması, akışkan sıcaklığının arttığını, negatif olmasının akışkan sıcaklığının azaldığını ifade ettiği görülmüştür. Darcy ve Brinkman sayılarından yola çıkarak akışkan sıcaklık değişimi tespit edilmiştir.
Güney Afrika'nın Gauteng Metropolitan Bölgesi için hidrojen tedarik zincirlerinin ve hidrojen yakıtlı uçakların tekno-ekonomik analizi
Climate change is one of the issues that are results of greenhouse gas emissions. An important portion of energy consumption in metropolitan regions is transportation which has significant effect on greenhouse gas emissions. Therefore, air traffic is a notable contribution to these emissions. Hydrogen is one of the potential alternative fuels for future aviation transportation. Even though hydrogen seems like a promising alternative fuel, climate change mitigation tendency and commercially competitiveness of hydrogen are not proved yet and still under investigation. The purpose of this thesis is to evaluate future availability of hydrogen air transportation in Gauteng metropolitan region of South Africa. In order to assess entire hydrogen life cycle costs in Gauteng metropolitan region, current and future hydrogen production costs and efficiencies from coal, natural gas, biomass and electrolysis are analyzed. Distribution costs of hydrogen from centralized production fields to the international airport and onsite liquefaction costs are also analyzed for hydrogen. The conversion of a conventional airplane to a hydrogen fuel airplane design costs are determined and compared with the conventional aircraft. Finally, overall hydrogen utilization in air transportation is analyzed with a techno-economic approach. In addition to all, the main obstacles are the high costs of hydrogen production and hydrogen infrastructures. The result of the current and future comparisons of production and transportation costs shows that operating a hydrogen aircraft might be doable earliest around 2040 after competing hydrogen fuel prices with kerosene with further research and support by policy makers.
Kaynak güdümlü alt kritik sistemlerde kaynak verimliliğinin dizayn parametrelerine bağımlılığının incelenmesi
ADS, which is first proposed by Carlo Rubbia, is an operationally safe alternative for inceration, transmutation since it has a sub critical core and with a fast neutron Unified with a power production perspective, source efficiency presents a paramount importance. The major energy input in an ADS design, is the accelerator power. With increased source efficiency, it is possible to minimize this energy and maximize productivity. In this thesis, first a brief introduction to ADS is provided. In some, detail the transmutation concept, accelerators, spallation targets, fuel elements and coolant are discussed. Following that the theory of source multiplication, subcritical multiplication factor and source efficiency are presented, since these concepts are crucial to ADS design. Four benchmark analytical solutions in spherical coordinates were presented as: "One Group One Region Flat Source", "One Group One Region Dirac Source", "One Group Two Region System with Flat Source in the Inner Region", "Two Group One Region Dirac Source". The behaviors of key parameters were studied for the four benchmark solutions through Mathematica modelled graphs. Then, using finite difference multi group diffusion code DIFSP, the analytical results and numerical result are compared for the four benchmark solutions and the calculated nuclear parameters associated error margins are presented. Concluding the authenticity of solutions, the variations of source efficiency with respect to ADS parameters is assessed. Tables and figures for target radius and source efficiency, blanket radius and source efficiency are presented and their relations are discussed. Also parameters for an alternative fuel option of ADS, americium and plutonium mix, are calculated and discussed for different ratios, acting as a benchmark for minor Actinide fuels. Lastly, a brief summary of the results and inferences for ADS are presented.
Egzoz sistemlerinde sıcaklık sensörü ölçüm doğruluğunun ve katalist sıcaklığının incelenmesi
Tez çalısması kapsamında, egzoz sistemlerinde kullanılan sıcaklık sensörünün prob uzunluğunun, belirlenen bir sistem için ölçülen ortalama egzoz boru sıcaklığına etkisi ve motor ile dizel oksidasyon katalisti arasındaki bağlantı borusunun uzunluğunun oksidasyon katalisti giris ve çıkıs sıcaklıklarına olan etkisi irdelenmis, söz konusu etki yakıt tüketimi ve egzoz zararlı gaz emisyonları ile birlikte değerlendirilmistir. Tez çalısmasının birinci bölümünde, otomotiv egzoz sistemlerinde kullanılan emisyon indirgeme ekipmanları ve bu ekipmanların kontrolü amacıyla kullanılan sensörlerin literatür incelemesine, endüstride yaygın olarak kullanılan uygulamalarına ve bu sistemlerde gerçeklesen kimyasal tepkimelere yer verilmistir. Đkinci bölümde, egzoz sistemlerinde bulunan emisyon indirgeme cihazlarının çalısma verimlerinin egzoz boru içerisindeki sıcaklık ve akıs özelliklerine bağlı olarak değisimini inceleyen çalısmalara yer verilmistir. Üçüncü bölümde, testler sırasında kullanılacak olan test düzeneği ve düzenek içerisinde bulunan ekipmanların teknik ve fiziksel özelliklerine yer verilmistir. Aynı zamanda test düzeneğinde incelenen parametreler açıklanmıs ve ölçüm belirsizliği hesaplamaları yapılmıstır. Dördüncü bölümde, birinci grup testler kapsamında, egzoz sistemlerinde katalist giris ve çıkıs noktalarında bulunan sıcaklık sensörlerinin prob uzunluklarına bağlı olarak alınan ölçüm ile aynı noktanın ortalama egzoz gaz sıcaklığı kıyaslanmıstır. Buna bağlı olarak verilen sistem için incelenen farklı prob uzunluğuna sahip sıcaklık sensörlerinin ortalama egzoz gaz sıcaklığından hangi oranda saptığı hesaplanmıs ve verilen sistem için en uygun prob uzunluğu belirlenmistir. Deneysel çalısmalara ek olarak yapılan sayısal analizler ile ölçüm sonuçları desteklenmistir. Đkinci grup testler kapsamında, motor ile dizel oksidasyon katalisti arasındaki bağlantı borusu boyunun kısaltılması neticesinde ısı kayıplarının düsürülerek katalist giris sıcaklığının yükseltilmesi hedeflenmis ve bunun sonucunda katalistte istenilen sıcaklığa ulasmak için post enjeksiyon sırasında püskürtülen yakıt miktarındaki değisim hesaplanmıstır. Aynı sekilde farklı sürüs karakteristikleri için önerilen değisiklik sonucunda elde edilecek toplam yakıt tasarrufu belirlenmistir. Besinci ve son bölümde yapılan testler ve sayısal analizlerin sonuçları detaylı bir sekilde ortaya konmus ve gelecek çalısmalar için önerilerde bulunulmustur.
Türkiye'nin yedi coğrafi bölgesinde evsel elektrik ihtiyacının çatı üstü fotovoltaik sistemler ile karşılanmasının ekonomik analizi
Yenilenemeyen ve yenilenebilir olmak üzere enerji kaynakları iki kısımdan oluşmaktadır. Fosil yakıtların tükenecek olması, yaşanan çevre sorunları ve insan sağlığına olumsuz etkileri; dünya genelinde yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgilinin, bilincin ve dolayısıyla bu konuda yatırımların artmasını sağlamıştır. Günümüzde alternatif enerji kaynaklarından enerji ihtiyacının karşılanması zorunluluk haline gelmiştir. Bu alternatif kaynaklardan biri de güneş enerjisidir. Yenilenebilir enerji kaynakları potansiyelinin kullanılabilir kapasiteye dönüştürülebilmesi için gelişmiş ve gelişmekte olan tüm ülkeler teşvik mekanizmaları oluşturmaktadır. Yenilenebilir kaynaklara yatırımın artırılması açısından teşvik mekanizmaları, uygulanan mevzuat ve politikalar önem taşımakta ve sektörün yönünü çizmektedir. Gelişmekte olan ülkeler arasında yer alan Türkiye, artan enerji ihtiyacını karşılamada, dışa bağımlılığını azaltmak amacıyla mevcut doğal kaynak kullanımını arttırma politikası yürütmektedir. Yürütülen enerji politikalarının temeli, yenilenebilir enerji kaynaklarının en yüksek oranda kullanılarak çevresel etkilerin en aza indirilmesini sağlamaya dayanmaktadır. Bu çalışmanın amacı, evsel elektrik ihtiyacının şebekeye bağlı çatı üstü fotovoltaik (PV) sistemler ile karşılanmasının ekonomik açıdan analiz edilmesidir. Çalışma kapsamında Avrupa ülkeleri arasında ilk dördü temsil eden Almanya, İspanya, Fransa ve İtalya'da fotovoltaik sistem uygulamaları ve teşvik mekanizmaları irdelenmiştir. Böylece, farklı teşvik mekanizmalarının piyasa gelişimine etkisi ortaya çıkarılmış ve ülkemiz şartlarına uygun değerlendirmenin yapılabilmesi için doneler toplanmıştır. Lider konumdaki ülkelerde uygulanan güneş enerjisi ile ilgili politikalar ve destekler Türkiye'deki politikalar ve desteklerle karşılaştırılmıştır. Ekonomik açıdan değerlendirme içerisinde ülkemizde uygulanan teşviklerin yeterli olup olmadığı, hangi koşullarda çatı üstü güneş paneli yatırımlarının uygulanabilir olacağı, bu yatırımların çevresel açıdan yaratacağı kazançlara değinilmiştir. Çatı üstü fotovoltaik sistemin uygulanacağı müstakil evler için Türkiye'nin 7 coğrafi bölgesinde güneş enerjisi potansiyel atlasına (GEPA) göre güneş radyasyonu en yüksek ve en düşük iller (toplam 14 il) seçilmiştir. Bir hanenin gün içinde saatlik elektrik tüketimi değerleri belirlenip, 3kW, 4kW ve 5kW kapasiteli çatı üstü fotovoltaik sistemlerle karşılanması HOMER yazılımı kullanılarak analiz edilmiştir. Her bir ilde ilk yatırım maliyeti ve şebekeye satış tarfisi dikkate alınarak mevcut durumda yatırımların ekonomik açıdan sürdürülebilir olup olmadığı incelenmiştir. 7 yıl ve altında geri ödeme süresine sahip sistemler ekonomik açıdan cazip yatırım olarak kabul edilmiştir. Geri ödeme süresi 7 yıl ve üzeri olan sistemler için şebekeye satış tarifesinin arttırılması, ilk yatırım maliyetinin düşürülmesi ve her iki seçeneğin birlikte uygulandığı 10 farklı senaryo değerlendirilmiştir. Türkiye'de mevcut durumda çatı üstü fotovoltaik sistem yatırımlarının geri ödeme süresi 12,4 yıl ve üzerinde olması dolayısıyla ekonomik açıdan cazip bulunmamıştır. Türkiye'de şebekeye satış tarifesi haricinde bir teşvik mekanizmasının geliştirilmesi gerektiği ve özellikle çatı üstü fotovoltaik sistemlere özgü bir teşvik programının oluşturulması geri ödeme sürelerini düşürecek bir adım olacağı düşünülmüştür. Türkiye'nin her bir coğrafi bölgesinde ilk yatırım maliyeti ve karşılanacak otonom yükü aynı olan fotovoltaik sistem yatırımlarının geri ödeme sürelerinde farklılıklar görülmüştür. Bu farklılığın temel sebebi seçilen her ilin farklı güneş radyasyon değerlerine sahip olmasıdır. Farklı bölgelerde farklı şebekeye satış tarifesinin uygulanması Türkiye genelinde fotovoltaik yatırımları yaygınlaştıracağı sonucuna varılmıştır. Çalışma sonucunda 3kW, 4kW ve 5kW kapasitelere sahip PV sistemlerin geri ödeme süresi arasındaki farklılığın yaklaşık 1 yıl kadar olduğu görülmüştür. İlk yatırım maliyeti daha yüksek olsa da, çevresel açıdan değerlendirildiğinde 5kW kapasiteli PV sistemlerin tercih edilmesinin hane başına 2,7 ton ile 3,5 ton arasında yıllık CO2 emisyonu salınımı azaltılmasını sağlayacağı ortaya konmuştur. Dolayısıyla çalışma özelinde 5kW kapasiteli PV sistem yatırımlarına öncelik verilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır.
Lityum iyon pillerde metal ile katkılandırılmış grafitlerin anot özelliklerinin ve pil performanslarının incelenmesi
Reliable and sustain energy storage is crucial for modern portable electronics, such as mobile phones, laptop computers, MP3 players, other electronic devices, and potential applications for automobile industry. In this sense, lithium ion batteries provide an attractive solution. In addition, the later will bring significant contribution to reduce greenhouse gas emission and address global warming. Even though, lithium ion batteries offer advantages, there is a constant demand for higher energy density, higher power density, longer cycle life batteries which has motivated research into new battery materials for next generation of advanced lithium ion batteries. In lithium ion batteries, graphite is the most widely used anode materials. Even though, metallic materials like silicon, tin, boron etc. have higher specific capacity, due to severe volume changes during charge/discharge, graphite is preferred more compared to metallic materials. However, specific capacity of graphite needs to be improved which is only 372 mAh/g. Intensive researches continue on developing new anode materials with graphite and metals to improve cyclability and specific capacity of lithium ion batteries. This thesis mainly focused on development of metal mixed anode material for lithium ion batteries and assessment of their electrochemical and structural characteristics. The materials investigated are graphite and metals such as silicon dioxide, aluminum, boron and tin. For material characterization, scanning electron microscopy and thermogravimetric analyses were applied. For electrochemical characterization, galvanostatic measurements have been conducted. Compared to carbon based material, silicon has higher theoretical capacity, which is around 4200 mAh/g. Considering its high capacity, silicon is promising material to be used as composite for anode material for lithium ion battery. However, during intercalation/de-intercalation process with lithium, composite structure is changed during large volume expansion/contraction of Si. In this work, to minimize the volume expansion, silicon dioxide was used with graphite. Moreover, additives like tin and magnesium oxide were used to enhance to battery performance. After fabrication of coin lithium ion batteries, galvanostatic measurements were examined. According to results, it can be concluded that even though the initial discharge capacity of battery was improved compared to artificial graphite, due to loss of active matter and SEI formation at the initial cycles, stable discharge capacity cannot be met for all samples. Tin has also higher theoretical capacity, which is 992 mAh/g, compared to graphite. In this study, to improve the battery performance tin/graphite composites, which were prepared with different mass ratios, were used as anode material. Furthermore, addition of silver nitrate to composites were investigated. At the galvanostatic measurement of Sn mixed graphite, no reading can be recorded resulting from using a mean diameter of about 600 µm particle sized Sn powder, which leads flaking at every coating of the tin mixed slurry. Since the diameter of the tin particles could not be reduced further with agate mortar, the qualitative research of tin mixed graphite could not be performed. Recent studies showed that cycling could be improved by addition of aluminum and aluminum oxide to anode material. Even though, aluminum reacts with one lithium atom with moderate volume increase where tin reacts with 4.4 lithium atoms, gravimetric capacity of aluminum (990 mAh/g) is comparable versus tin (990 mAh/g). To enhance battery performance, aluminum or aluminum oxide/graphite composite were also investigated. Furthermore, silicon was used as additive in the composites to utilize and to maintain good capacity during cycle. Prepared samples showed higher initial discharge capacity compared to artificial graphite. However, none of the samples showed proper running battery profile due to the irreversible capacity losses during first cycle. Recent researchers also showed that boron addition to anode material has increase the discharge capacity and decrease the irreversible capacity of lithium ion battery. In this study, different boron additions were examined to find out optimum addition level of boron mixed graphite. In the battery performance analysis of boron mixed graphite, it can be clearly observed that all samples showed superior initial capacity compared to that of artificial graphite. In addition to that, after irreversible capacity loss at the first cycle, the capacity stayed stable at the following cycles with minor changes.
Makedonya'nın enerji arz güvenliğinin incelenmesi ve sayısallaştırılmış Swot analizi ile irdelenmesi
Bu çalışmada, öncelikle Makedonya enerji durum değerlendirmesi için konvansiyonel enerji kaynakları ve bu bağlamda fosil yakıtlar ele alınmıştır. Makedonya fosil yakıtlardan kömüre sahip olup, doğalgazı boru hatlarıyla ithal etmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları açısından Makedonya için durum değerlendirmesi yapılmak istendiğinde hidrolik kaynakların önde geldiği gözlenmektedir. Ülkenin rüzgar, güneş, biyokütle ve jeotermal potansiyelinin bulunduğu, kullanıma yönelik girişimler bulunduğu, ancak, büyük bir kullanımın henüz olmadığı anlaşılmaktadır. Makedonya'nın enerji arz güvenliğine ilişkin olarak SWOT analizi yapılarak içsel ve dışsal analizler gerçeklenmiştir. Ayrıca, SWOT Analizinden hareketle TOWS Matrisi de oluşturulmuştur. SWOT analizi ile belirlenen 12 konu ile TOWS matrisi çerçevesinde geliştirilen G-F, Z-F, G-T ve Z-T stratejilerinden hareketle dört temel strateji için Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS) uygulaması ile öncelikleri belirlenmiştir.
Yeşil bina sertifikasyon sistemlerinin analizi
Geçtiğimiz asrın son çeyreğinde yaşanan petrol krizleri sonrası, ülkelerin enerji kaynaklarında dışa olan bağımlılıklarının azaltılması konusu ve çevre problemlerine artan ilgi ile birlikte enerji verimliliği ve enerji kaynaklarının önemi giderek ön plana çıkmıştır. "Enerji, enerji verimliliği, enerji yoğunluğu" gibi terimler artık birçok sektörde sıkça sözü geçen ifadeler haline gelmiştir. Mevcut enerjinin ne kadar verimli tüketildiği özellikle Türkiye gibi enerjide dışa bağımlı ülkeler için çok daha büyük bir önem arz etmektedir. Türkiye 2023 yılına kadar enerji yoğunluğunu %20 oranında azaltmayı hedeflemekle beraber, bu hedefe ulaşabilmek amacıyla bütün sektörlerde enerjinin daha verimli kullanılmasını sağlamak için planlar ve stratejiler oluşturmakta ve enerji verimliliğine yönelik finansal mekanizmalar geliştirmeyi amaçlamaktadır. "Binalarda Enerji Verimliliği" toplam enerji tüketimi içerisinde çok önemli bir paya sahiptir ve diğer ülkelerde olduğu gibi Türkiye'de de binaların çok büyük bir kısmı konutlardan oluşmaktadır. Bu sebeple enerjinin pahalı olduğu ülkemizde binalarda enerji verimliliği ön plana çıkmakta ve yasal düzenlemeler getirilmektedir. Dolayısıyla gönüllüğe dayalı uygulamalar, bilinçlendirme çalışmaları ve enerji verimliliğinin ölçülmesi gibi ana başlıklar üzerinde çalışılmaktadır. Bu amaçlarla Enerji ve Tabii Kaynaklar ile Bayındırlık ve İskân (yeni adı ile Çevre ve Şehircilik) Bakanlıkları, "Enerji Verimliliği Kanunu" ve buna bağlı olarak "Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği"ni çıkararak uygulamaya koymuşlardır. Binalarda Enerji Performans Yönetmeliği'nin amacı binalarda enerjinin verimli kullanılmasına ve çevrenin korunmasına ilişkin kuralları düzenlemektir. Yasal temele göre de; binaların ve dolayısıyla konutların enerji verimliliklerinin ölçümü ile etiketlenmeleri bu konudaki başlıca çalışmalardandır. Bu bağlamda binaların enerji performanslarının derecelenmesi ve etiketlenmesi için "Enerji Kimlik Belgesi" uygulamasına geçilmiştir. Söz konusu uygulamanın enerji verimliliğinin artırılması amacı güden kuruluşlar için uygun bir ölçek oluşturacağı iddiası bulunmaktadır. Günümüzde yaşadığımız küresel ısınmanın getirdiği sorunlar neticesinde karbon dioksit salınımlarını azaltmanın yolları giderek önem kazanmaktadır. Yapılan araştırmalara göre binalar dünyadaki karbon dioksit salınımının %40'ından sorumludurlar. Gerek binalarda enerji verimliliğini arttırıcı gerekse binaların karbon salınımlarını azaltmaya ve çevreye olumsuz etkilerini en aza indirmeye yönelik ortaya konulmuş yeşil bina sistemleri dünya çapında hızla gelişmektedir. Yeşil bina değerlendirme sistemleri, Türkiye'de son birkaç yılda gündeme gelmeye başlamış, hızla gelişmekte olan bir konudur. Şu anda Türkiye'nin yerel bir değerlendirme sistemi yoktur ve bina sahipleri, yabancı sistemleri kullanarak binalarını sertifikalandırmayı tercih etmektedirler. Değerlendirme sistemlerinin bilinirliğinin artması, yerel bir değerlendirme sisteminin ihtiyacının farkına varılmasını beraberinde getirmiştir. Bu doğrultuda bazı kurum ve kuruluşlar tarafından bir Türk yeşil bina değerlendirme sisteminin oluşturulması amaçlıçalışmalar başlatılmıştır. Ülkeler, kendi değerlendirme sistemlerini geliştirirken tecrübeli olan diğer sistemlerden yararlanırlar. Pek çok ülkenin yeşil bina konseyi mevcut sistemleri inceleyip kendi yerel durumlarına adapte etmeyi tercih eder. Ülkemizde de benzer bir yöntemle BREEAM ve LEED gibi sertifikasyon sistemlerini Türkiye koşullarına göre adapte ederek ulusal bir yeşil bina değerlendirme sistemi yaratmak hedeflenmektedir. Bu çalışmanın temelini yeşil binalar ve yeşil bina sertifikasyon sistemleri oluşturmaktadır. Tez çalışması kapsamında, bahsi geçtiği üzere ülkemizde henüz oluşturulma aşamasında olan yerel bir değerlendirme sistemine fikir oluşturulması amaçlanmıştır. Birinci bölüm, tezin girişi olup, "Enerji Verimliliği" kavramı açıklanıp, dünyada ve Türkiye'de konuyla ilgili yapılan ve yapılmakta olan girişimlerden söz edilmiştir. Türkiye'nin enerji görünümü ve enerji potansiyeli rakamlarla detaylandırılıp, binalarda enerji verimliliğinin önemine dikkat çekilip tezin amacı ortaya konmuştur. İkinci bölümde, "Sürdürülebilirlik" kavramı açıklanıp, kavramla bütünleşmiş olan "Yüksek Performanslı Binalar" tanımlanmıştır. Geleneksel binalarla yeşil binaların karşılaştıılrmasıyla "Yeşil Bina" kavramı detaylı olarak açıklanmıştır. Üçüncü bölümde, ülkelerden ve kurumlardan bağımsız olarak, "Yeşil Bina" denince akla gelen ve bir binayı yeşil yapmak adına uygulanması gereken kriterlerden en önemlileri özetlenmiştir. Dördüncü bölümde, sürdürülebilirlik kapsamında yeşil binalarda kullanılması gereken malzemeler ve bu malzemelerin kullanımıyla ilgili standartlardan bahsedilmiştir. Uluslararası kabul gören malzemeler için en yaygın olarak kullanılan standart ve sertifikalar özetlenerek konu detaylandırılmıştır. Beşinci bölümde, yeşil bina sertifika sistemlerinin masraflarının binaya olan getirileriyle karşılaştırılması amacıyla, tasarım öncesinden bina kullanımına kadar olan maliyet ve yaşam kalitesi karşılaştırmaları yapılarak, yeşil bina sertifikasyonunun önemine dikkat çekilmiştir. Altıncı bölümde, sürdürülebilir yeşil bina çalışmaları için kurulmuş, konunun yaygınlaşmasını ve öneminin anlaşılmasını hedefleyen "Dünya Yeşil Binalar Konseyi" ve bu konseyin üyeleri listelenip, dünyada kabul görmüş sertifikalara yön veren en önemli konseyler hakkında özet bilgi verilmiştir. Yedinci bölümde, yeşil bina değerlendirme yöntemlerinden söz edilip, kriterlere dayalı değerlendirme yöntemlerinden dünyada kabul görmüş olan sertifika sistemleri özetlenmiştir. Sekizinci bölümde, Yeşil Bina Sertifikasyon Sistemleri arasında en yaygın olarak kullanılan İngiltere çıkışlı BREEAM ve ABD çıkışlı LEED bina sertifikalandırma sistemleri detaylı olarak açıklanıp karşılaştırılmıştır. Son bölümde, Ülkemizde Yeşil Bina Sertifikasyon Sistemleri'nin durumu ve yerel bir sistemin adaptasyonu için BREEAM ve LEED' in olumlu ve olumsuz yönleri ortaya konulmuştur. Bu çalışmanın sonunda, incelenen her iki sistemin güçlü ve zayıf yanları, sadece BREEAM ya da sadece LEED adaptasyonu ile sınırlı kalındığı takdirde Türk yeşil bina değerlendirme sisteminde oluşacak eksiklikler belirtilerek, mevcut Bep-TR'ye uyumlu olabilecek, ülkemizin koşullarının da değerlendirildiği bir sistemin kurulması gerekliliği açıklanmıştır.
Modifiye edilmiş grafitin lityum iyon pillerde anot malzemesi olarak kullanımının incelenmesi
Gelişmekte olan teknoloji ile enerjiye olan ihtiyaç her geçen gün artmakta ve taşınabilir elektrikli cihazlarla birlikte enerjinin düşük hacimde ve ağırlıkta depolanması için yeni sistemler tasarlanmaktadır. Günlük yaşamımızda dizüstü bilgisayarlar, tabletler, cep telefonları giderek vazgeçilmez birer parça haline gelmekte ve uzun süren şarj/deşarj çevrimleri bu cihazlar için en önemli parametre olarak görülmektedir. Bunun yanısıra çevreye verilen zararı minimum hale getirmek için üretilen hibrit/elektrikli araçlar için de, benzer sebeplerden dolayı enerjiyi depolayabilen ve uzun süre kullanımına imkan veren sistemlerin geliştirilmesi oldukça önemli bir teknolojik reform olarak görülmektedir. Elektrikli cihazların enerji ihtiyacının uzun süreli ve verimli bir şekilde sağlanabilmesi konusunda ön plana çıkan lityum iyon pil teknolojisi, yüksek enerji depolama kapasitesi, yüksek enerji yoğunluğu (kWh/kg), uzun ömür, yüksek şarj/deşarj verimi, düşük maliyet, enerjiyi düşük hacim ve ağırlıkta depolayabilme gibi özellikleri ile dikkat çekmekte ve bu alanda yapılacak çalışmalara temel teşkil etmektedir. Lityum iyon pillerde ticari olarak birçok anot malzemesi kullanılmakla birlikte, en yaygın anot malzemesi grafittir. Yüksek kapasiteli kalay, silisyum gibi metalik malzemeler, şarj/deşarj çevrimleri esnasında, hacimlerinde oluşan % 400'e varan genleşmeler sebebiyle grafitten daha az tercih edilmektedir. 372 mAh/g'lık spesifik kapasitesi ile grafit için ise, düşük spesifik kapasitesini iyileştirmeye yönelik çalışmalar yapılmaktadır. Anot malzemesi olarak grafitik karbon kullanılan lityum iyon bataryalarda, grafit yüzeyinin morfolojisinin ve kimyasının, katı elektrolit yüzey (KEY) oluşumu, tersinmez şarj kaybı ve tüm anot elektrokimyasal performansı üzerinde çok önemli bir etkisi olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, grafit anot yapısında ve yüzeyinde yapılacak modifikasyonlar ile pil performansını iyileştirmek mümkündür. Grafitik karbonlar, temel tabaka ve temel tabaka üzerinde oluşan prizmatik tabaka olmak üzere iki farklı tabakadan oluşur. Temel tabaka, homojen ve düzgün bir tabaka olup, hata ve kirletici içermeyen tabakadır. Prizmatik yüzey tabakası ise, heterojen formdadır ve karbon haricinde, genellikle oksijen içeren çeşitli gruplar içerir. Lityum iyon bataryalarda, şarj/deşarj prosesi, daha çok grafitik yapının en üstte bulunan prizmatik yüzeyinde gerçekleşir. Bu nedenle, grafit yüzeyine uygulanacak oksidatif modifikasyonlarla temel tabakanın daha inert olması sağlanarak, prizmatik yüzeylerin yapısı ve kimyasının ve dolayısıyla anot performansının değiştirilmesi mümkün olur. Uygulanan yüzey modifikasyon işlemleri ile grafit yüzeylerin stabilizasyonu sağlanarak Li+ enterkalasyonu arttırılır ve elektrolitin bozunması önlenir. Tez çalışması kapsamında, İstanbul Teknik Üniversitesi – Enerji Enstitüsü, Malzeme Üretim ve Hazırlama Laboratuvarı'nda anot malzemesi olarak kullanılan grafite, oksijen, azot ve fosfor grupları bağlanarak yüzey özellikleri geliştirilmiştir. Elde edilen malzemeler, taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ile karakterize edilmişlerdir. Yüzey özellikleri geliştirilen bu malzemeler ile lityum iyon düğme pil üretimi gerçekleştirilerek pil performansına etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, oksijen gruplarında ağırlık kayıplarının en fazla % 20 oranında olduğu ve en yüksek verimin (% 68), 540 °C'de oksijen ile modifiye edilmiş grafit numunesiyle üretilen pilde elde edildiği görülmüştür. Melamin ile modifiye edilen grafit numunelerinin XPS analizlerinde yapıda yüksek miktarda grafitik azot tabakalarına rastlanmış ve % 75 (ağ.) melamin ile modifiye edilmiş grafitin kullanıldığı pilin kapasitesi 517 mAh/g olarak tespit edilmiştit. Fosfor grupları ekleme işlemleri sırasında ise, fosforun çok yüksek sıcaklıklarda yapıdan uzaklaştığı ve yapının bozunduğu görülmüştür. Bu nedenle pil ölçüm sonuçlarında çeşitli hatalar tespit edilmiştir. Ayrıca, pil ölçümlerinin büyük çoğunluğunda, ilk çevrim esnasında spesifik kapasitede ani düşüş gözlenmiş ve bu düşüşün KEY tabakasından kaynaklandığı belirlenmiştir.
Kömür yakıtlı bir termik santralin sistem modellemesi
Enerji, insan hayatının her aşamasında kullanılması zorunlu bir unsur haline gelmiştir. Nüfus artışı başta olmak üzere gelişen sanayileşme ve teknoloji çağının bir etkisi olarak enerjiye duyulan ihtiyaç artmaktadır. Bu ihtiyacı karşılama amaçlı kurulmuş enerji dönüşüm santralleri, enerji kaynaklarından elde edilen ısı, mekanik ya da potansiyel enerjiyi elektrik enerjisine çevirirler. Ülkemizde bulunan yeraltı kaynaklarının yetersizliği dolayısıyla enerji üretiminin büyük çoğunluğu dış ülkelerden temin edilen kaynaklar ile karşılanır. Ülkemizin ekonomik yönden dışa bağımlılığının azaltılması ve halihazırda yerli enerji üretim kaynağı olarak bulunan kömür rezervlerinden faydalanılması için kömür ile çalışan termik santrallerin kurulması önemlidir. Dünya enerji üretiminde en çok kullanılan enerji kaynağı kömürdür. Kömür, yapısı gereği dünyanın çoğu bölgesinde rastlanabilen bir yeraltı madenidir. Özellikle düşük ısıl değerine sahip linyit kömürü, santrallerde elektrik üretimi amaçlı kullanılmaktadır. Ülkemiz elektrik üretiminin %14'ü yerli kömür, %12,3'ü ise ithal kömür ile sağlanmaktadır. Bu bağlamda kömür yakıtlı santrallerin iyi analiz edilmesi ve verim artırma uygulamalarıyla birlikte ülkemizin sahip olduğu kömür rezervinin ihtiyatlı biçimde kullanımı elzemdir. Yapılan bu tez çalışmasında kömürün dünyada ve ülkemizdeki elektrik üretimine katkısından kısaca bahsedilmiş, kömür yakıtlı termik santrallerin çalışma prensibi ayrıntılı olarak ele alınmıştır. Bir termik santralin verim değerinin iyileştirilmesi için yapılan çalışmalar anlatılmıştır. Kömür yakıtlı bir termik santrali oluşturan elemanlar ve görevleri hakkında gerekli bilgiler verilmiştir. Çalışmada kullanılan Flownex SE modelleme programı ve programın işleyiş biçiminden bahsedilmiştir. Örnek bir termik santrali oluşturan elemanlar, belirtilen değerler doğrultusunda ayrı ayrı modellenmiştir. Oluşturulan modeller birleştirilerek santral çevrimi tamamlanmış ve santral verileri üzerinde yapılan uyarlamalar yardımı ile sistemin kütle ve enerji dengesi sağlanmıştır. Çevrimin zamandan bağımsız kararlı hal durumu için enerji analizi yapılmış, her bir komponente ait güç veya ısı değerlerinin gerçek duruma uygun olduğu gözlemlenmiştir. Program tarafından hesaplanan veriler doğrultusunda elektrik enerjisine çevrilen toplam türbin gücü 603 MW, kazanda suya aktarılan enerji 1272,6 MW, kondenserde dışarı atılan ısı miktarı 657,7 MW, toplam pompa gücü -3,5 MW, besleme suyu pompası türbini gücü 16,6 MW ve bu türbin ile tahrik edilen pompanın gücü -16,4 MW olarak bulunmuştur. Santralde kazana gitmekte olan akışkana ön ısıtma yapılmıştır. Alçak basınç ısıtıcılarında 169,4 MW ısı akışkana aktarılmıştır. Yüksek basınç ısıtıcılarında ise 192,5 MW ısı akışkana aktarılmıştır. Böylece kazana gitmekte olan suya türbinlerden çekilen ara buharlar aracılığıyla toplam 361,9 MW ön ısıtma yapılarak kazan giriş sıcaklığı 276,3 oC'ye çıkartılmış ve santral verimi artırılmıştır. Buhar kazanında harcanan yakıt enerjisi, santralde kullanılan kömürün üst ısıl değeri ve saniyede yakılan kömür miktarına bağlı olarak 1433 MW bulunmuştur. Yukarıda hesaplanan değerler doğrultusunda, kararlı hal durum analizi sonucunda toplam santral verimi %41,84 olarak hesaplanmıştır. Flownex ile kararlı hal için oluşturulmuş santral çevriminin dinamik analizi yapılmak üzere; yoğuşturucu soğutma suyu sıcaklığı, buhar kazanı çıkış sıcaklığı, yoğuşturucu pompası devir sayısı ve besleme suyu pompası devir sayısı değişken olarak belirlenmiş ve zamana bağlı davranışlarının çevrim üzerindeki etkisi incelenmiştir. Yapılan dinamik analiz sonucunda yoğuşturucu soğutma suyu sıcaklığının 5 oC artırılması ile santral veriminin %41,28'e düştüğü, aynı miktarda azaltılması durumunda ise %42,4'e çıktığı gözlemlenmiştir. Buhar kazanı çıkış sıcaklığının ultra kritik üstü kazan sıcaklık değeri olan 600 oC'ye çıkartılması durumunda santral veriminin %42,36'ya yükseldiği, ileri düzey ultra kritik üstü kazan sıcaklık değeri olan 700 oC'ye çıkartıldığında ise santral veriminin %44,12'ye ulaştığı görülmüştür. Yoğuşturucu pompası devir sayısının 100 dev/dak artırıldığı durumda santral verimi %41,66'ya düşmüş, aynı miktarda azaltılması durumunda ise santral verimi %42 olarak hesaplanmıştır. Besleme suyu pompası devir sayısının 100 dev/dak artırılması ile santral verimi %41,29'a düşmüş, aynı miktarda azaltıldığında ise santral veriminin %42,46 değerine ulaştığı gözlemlenmiştir.
Akım serilerinin kaotik analizi karadeniz havzası uzerine bir uygulama
Kendiliğinden doğada var olan sistemlere, doğal sistemler denir. Doğal sistemler, insan yapılı sistemlere göre daha karmaşık ve analizi zor sistemlerdir. Çevredeki değişimlere tepkisi bakımından ise sistemler, dinamik ve statik sistemler olarak ayrılabilir. Doğal sistemler, çevredeki değişikliklere uğrayan sistemler olduğundan çoğunlukla dinamik sistem sınıfında incelenirler. Dinamik sistemler, kararlı ve kararlı olmayan davranışlar gösterebilmektedir, sistem davranışlarının belirlenmesi için doğrusal ve doğrusal olmayan yöntemler kullanılmaktadır Doğal sistemler, kontrol altına alınabilen sistemler değillerdir. Bu sebeple, sistemlerin doğru analiz edilerek, karakterlerin en etkin şekilde belirlenmesi çok önemlidir. Sistemlerin karakterlerinin doğru belirlenerek modellenmesi ve öngörülmesi, iklim değişimi ve küresel ısınmanın etkisi ile artan önem kazanmaktadır. Su canlıların en temel ihtiyacıdır. Bu sebeple, bu ihtiyaca yönelik hizmet veren Su havzalarının doğru analizi ve etkin yönetimi çok önemlidir. Akarsu akımlarının yeterli ve doğru bir şekilde modellenebilmesi için akımı oluşturan süreçler hakkında ayrıntılı ve yeterli bilgiye sahip olmak gerekir. Literatürde, akarsu akımlarını meydana getiren süreçlerin birbirleriyle doğrusal olmayan etkileşim içinde oldukları kabul gören bir varsayımdır. Ancak araştırmacılar arasında bu ilişkinin türü hakkında bir uzlaşma sağlanamamıştır. Akarsu akımlarının stokastik doğrusal olmayan yapıda olabileceğini söyleyen geleneksel araştırmacılar ile deterministik doğrusal olmayan yapıda olabileceğini söyleyen kaotist hidrolojistler arasındaki tartışma sürmektedir Bu çalışma, kaos teorisinin temel matematiksel açıklamalarından, Türkiye Karadeniz sahilinde yer alan 4 havza üzerindeki, akım gözlem istasyonlarına ait günlük akım serilerinin analizinin uygulanmasına kadar bir çok konuyu kapsamaktadır. Çalışma literatürdeki örneklerden farklı olarak, faz uzayının kurulumu esnasında, dalgacık analizi uygulamasını da içermektedir. Dalgacık analizi ile serilerin içerdiği gürültünün giderimini de çalışma kapsamında incelemektedir. Literatürde, serilerin içerdiği gürültünün kaotik analiz kapsamındaki etkisi belirtilmiş olmasına rağmen, Türkiye'de kaotik analiz kapsamında Dalgacık Analizi kullanımına Hidroloji literatüründe şuana kadar yapılan incelemelerde rastlanmamıştır. Doğal serilerin içerdiği gürültünün frekansının belirli olmaması nedeniyle Dalgacık Analizi uygulanırken, uygun seviyede gürültü giderimi yapılması için, bilgi (enformasyon) kriteri kullanılmış ve seviye, dalgacık entropisi kullanılarak belirlenmiştir. Ayrılan parçalar, yaklaşım (A) ve detay (D), üzerinde her bir istasyon için kaotik analiz, öngörü ve sistem modelinin belirlenmesi uygulamaları yapılmış ve serilerin orijinal halleri ile karşılaştırılarak; gürültünün bu tip uygulamalarda sistem üzerindeki etkisi inceleme altına alınmıştır. Çalışmada kullanılan, DSİ'ye ait 22 adet akım gözlem istasyonlarının hepsi uzun kayıtlara (30 yıl ve üzeri) sahip olduğu için, elde edilen sonuçlar kullanılan seriler ile havzaların karakterini belirleyecek uzunluktadır. Çalışmadan elde edilen başarılı sonuçlar, kullanılan yöntemlerin gerek ileriye gerek geriye yönelik akım tahminleri için başarılı sonuçlar sağlamasının yanı sıra, eksik istasyonların verilerinin tamamlanması konusunda da uygulanabilirliğinin bir göstergesidir. Su havzalarının doğru analizinin yapılması için, her geçen gün ilerleme gösteren bilim ve teknolojinin sunduğu imkanlar değerlendirmeye alınmalıdır. Günümüzde, gelişimi halen devam eden kaotik analiz ile Su havzalarının karakterlerinin belirlenmesi ve davranışlarının modellenmesi Hidroloji alanında çalışan araştırmacıların ilgisini çekmiş ve her geçen gün çekmeye devam etmektedir. Çalışmada kullanılan veri, içme suyu temini, sulama ve enerji üretimikarşılanması gibi birçok amaca hizmet veren günlük nehir akımı serileridir. Veri setleri üzerinde uygulanan Kaotik Analiz, başarılı sonuçlar elde etmemizi sağlamıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlar neticesinde, kaotik analizin diğer veri kümeleri üzerinde de uygulanması önerilmektedir. Türkiye'de bu güne kadar yapılan Hidrolojik araştırmalarda, havza bazında kaotik analiz araştırmasına rastlanmamıştır. Havza istasyonların tamammının incelenerek, havzaların karakterlerinin belirlenmesi Su kaynakları yönetimi için büyük önem arzetmektedir. Özellikle, günlük akım verileri ile havza analizi ve analiz neticesinde ileriye dönük tahminlerin yapılması, Su kaynaklarının etkin kullanımı için büyük fayda sağlayacaktır. Bu nedenle, çalışmanın Türkiye'de yapılan Su ve diğer doğal kaynaklarla ilgilenen araştırmacılara örnek teşkil edecek niteliktedir.
Tek duvarlı karbon nanotüplerin organik güneş pillerinde elektrot malzemesi olarak kullanılması
Bu çalışmada, tek duvarlı karbon nanotüplerin (TDKNT) organik güneş pillerinin (OPV) verimlerini, karakteristik ve elektriksel özelliklerini geliştirmek için uygulanması gösterildi. OPV'lerde yük taşınımı önemli bir etkendir, burada yük taşınımı elektrot malzemeleri ile gerçekleşir. Aktif tabakada üretilen eksiton yüklerinin geçirgen elektrotlar aracılığıyla taşınması gerekir. İndiyum kalay oksit (ITO) organik güneş hücrelerinde en çok kullanılan ve çok iyi bir geçirgenliğe sahip bir elektrot malzemesidir. Bu elektrotun çalışma fonksiyonu, düşük dirence sahip olması onu OPV'ler için önemli bir hole taşıyıcı haline getirmektedir. Fakat ITO'nun kimyasal kararsızlığı, fiyatının pahalı olması ve artması, sert olması (elastik olmaması) elektronik pazarda etkisini yitirmesine sebep olmaktadır. Bu yüzden bu alanda ITO'ya alternatif olabilecek elektronik materyaller aranmaktadır. TDKNT'lerin tek boyuta sahip olmaları, mükemmel bir dizilişe sahip olmaları, sıradışı elektriksel ve mekaniksel özellikleri onları ITO'ya alternatif bir elektrot malzeme haline getirmiştir. Bu özellikleri ile TDKNT'ler bu alanda ITO'nun yerine kullanılabilecek bir materyal olarak kendine yer edinmiş ve zaman geçtikçe bu alanda daha da yayılmaktadır. Ayrıca elektriksel dirençleri, optik özellikleri yoğun elektron sahibi olmaları onların diğer bir önemli avantajlarıdır. KNT sentezinde; ark-boşalım, lazer buharlaştırma ve kimyasal buhar birikimi (KBB) yöntemleri uygulanmaktadır. Bunlardan KBB düşük maliyet, yüksek ve kaliteli ürün eldesi gibi sahip olduğu önemli avantajlardan dolayı, özellikle seri üretim için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Karbon kaynağı, katalizör, destek malzeme, sentez sıcaklığı ve süresi, katalizör kalsinasyonu, karbon nanotüp yapısını-morfolojisini ve karbon verimliliğini etkileyen önemli parametrelerdir. Tez çalışması kapsamında, İstanbul Teknik Üniversitesi–Enerji Enstitüsü, Malzeme Üretim ve Hazırlama Laboratuvarı'nda kimyasal buhar birikimi yöntemi ile asetilen hidrokarbon kaynağı, MgO destek malzemesi ve demir katalizörü kullanarak TDKNT'ler üretilmiş ve kimyasal oksidasyon yöntemi uygulanarak HNO3 ile saflaştırılmışlardır. TDKNT'lerin karakterizasyonu; termogravimetrik analiz (TGA), raman spektroskopisi ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen KNT'ler, cam malzeme (lam) üzerine dönel kaplama ve vakum filtrasyon işlemleri ile kaplanarak tarayıcı elektron mikroskobu (SEM), optik profilometre ve UV ölçüm cihazları ile karakteristik özelllikleri incelenmiştir. Hazırlanan TDKNT ince filmler, organik güneş pili üretiminde geçirgen elektrot olarak kullanılmış ve güneş sümülatörü ile pil verimleri incelenmiştir.
TS 825 2.derece gün bölgesinde yer alan illerin, ısıtma ve soğutma derece gün bölgelerine göre değerlendirilmesi
Bina performansı değerlendirilmesinde konfor koşullarına göre enerji tüketiminin belirlenmesi önemli bir değişkendir. Enerji tasarrufu sağlanırken, iç ortam konforunun düşürülmemesi dikkat edilmesi gereken bir durumdur. Enerji tasarrufu sağlamak için bina kabuğunda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri, kimi zaman binanın nefes alamamasına ve bazen de istenmeyen kabuk katmanında oluşan kontrolsüz yoğuşmalar nedeniyle küf ve bakteri oluşumuna neden olur. TS 825 standardı binalarda ısı yalıtım kuralları ve yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacının optimize edilmesine yönelik bir standarttır. TS 825 Standardı binanaların enerji tüketimi ve nem transferi hesaplamalarını ısıtma derece gün bölgesine göre yapmaktadır. Standartta illere ait soğutma enerji tüketimi ve yaz şartlarında oluşacak yoğuşma özellikleri ile ilgili hesaplama yapılmıyor olması değerlendirilmesi gereken bir konudur. Ayrıca bina kabuğunda nem transferi ve yoğuşma konularının, aynı iklim bölgesinde yer alan iller için bile farklılık gösterebileceği göz önünde bulundurulmalıdır. Bu çalışmada aynı iklim bölgesinde bulunan illerde, soğutma enerji ihtiyacının önemi yapılan enerji performansı modellemesi yöntemleriyle ortaya koyulması hedeflenmiştir. Ayrıca güncel meteorolojik istasyon değerleri dikkate alınılarak, nem transferi konusunda soğutma sezonunda oluşabilen olumsuz durumlara vurgu yapmak hedeflenmiştir. Bu tez çalışmasında öncelikle, TS 825 standardına 2.derece gün iklim bölgesinde yer alan, birbirinnden farklı ısıtmave soğutma derece gün sayılarına sahip olarak seçilmiş dört illin, mevcut bir konut binası üzerinden enerji tüketiminin değerlendirilmesi yapılmıştır. Isıtma ve soğutma enerji tüketimlerinin etkinliği ortaya koyulmuştur. Sonrasında yine aynı standartta 2. derece gün bölgesi için bina kabuğu elemanlarından dış duvar ve çatı için tavsiye edilen ısıl geçirgenlik katsayısı değerlerine göre iyileştirilen binanın yeni durum için enerji performansı değerlendirilmesi yapılmıştır. Aydınlatma ve elektirkli ekipmanların enerji tüketimleri de değerlendirilerek toplam enerji tüketimleri mevcut ve iyileştirilmiş durumlar için karşılaştırılmıştır. Son olarak da mevcut ve standarda uygun olarak revize edilen binada nem geçişi ve yoğuşma özellikleri incelenmiştir. Bu bilgiler ışığında çıkan sonuçlar tartışılmış ve önerilerde bulunulmuştur. Enerji tüketiminin hesabında ASHRAE Transfer Fonksiyonu Metodunu kullanan HAP 4.8 enerji modellemesi yazılımı kullanılmıştır. Nem transferi ASHRAE temel el kitabında yer alan yönteme göre hesaplanmıştır.
Şebekeden bağımsız yenilenebilir hibrit enerji sistemlerinin boyutlandırmasında yük modelinin etkisi
Enerjideki arz talep dengesi yeni kaynak arayışlarına neden olmakta, yenilenebilir enerji sistemlerine olan ilgi ve ihtiyaca paralel olarak bu alanda yapılan çalışmalar da artmaktadır. Bu tez kapsamında şebekeden bağımsız yenilenebilir enerji sistemleri üzerinde çalışılmış, rüzgar ve güneş kaynaklarının aynı anda kullanıldığı bir sistemin boyutlandırılması incelenmiştir. İhtiyaç duyulan husus, enerjinin yenilenebilir kaynaklarla temini olduğundan, öncelikle yük olarak tanımlanan bu enerjinin vasfı konusundaki soruların cevaplanması gerekir. Bu tezde yük hakkındaki, yeni soruların da eklenerek cevapların bulunması hedeflenmektedir. Yük modelinin elde edilmesi çeşitli yöntemlerle yapılabilmektedir. Şebeke dağıtım firmalarının veritabanlarından bu bilgi talep edilebileceği gibi, yaklaşık bir kurulu güç tahmini ile yük profili kestirilebilmektedir. Güneş panelleri ve rüzgar türbinlerinin fiyatları göz önüne alındığında boyutlandırmada aşırı parametrelendirme, maliyete önemli ölçüde etki eder; yetersiz parametrelendirme ise şebekeye bağlı bir sistemde kullanım farkı oluşturmasa da şebekeden bağımsız bir yapıda enerji kesintilerine neden olur. Özellikle şebekeden bağımsız olma durumunda enerji depolama etkili bir parametre olarak denkleme katılır ve boyutlandırma daha da önem kazanır. Kullanıcı alışkanlıklarının takibi sistem boyutlandırmasındaki doğruluğu artırabilir. Şebekeye bağlı bir sistemde bu takip alternatif yollarla yapılabilir. Şebekeden bağımsız bir sistem söz konusu olduğunda ise ölçüm yoluyla bu bilginin elde edilmesi uygulanabilir değildir ve bu ölçüm ihtiyacı bir paradoksa neden olur. Ölçüm yapılabilmesi için enerji kullanımı gerekmektedir; enerji kulanımı için de boyutlandırılmış bir sistem gerekir. İlk kez enerji verilecek bir sistem için öncelikle boyutlandırma yapılması gerekmekte, bunun için de bir yük modeline ihtiyaç duyulmaktadır. Kullanıcıların mevcut enerji tüketim alışkanlıkları ölçülerek ve/veya beyanlarına bağlı olarak enerji tüketimleri hesaplanarak yükün modellenmesinin avantajları ve dezavantajları tez kapsamında incelenmiştir. İncelemede referans olarak kullanılan veri, Kocaeli İzmit ilçe merkezinde bulunan bir hanenin 6 ay boyunca 1 dakikalık periyotla ortalama gücün ölçülmesi sonucu elde edilmiştir. Elde edilen bu ham verinin dakikalara, günlere, haftalara ve aylara bağlı analizlerinin yapılabilmesi ve simülasyonda kullanılmaya uygun hale gelmesi için kapsamlı bir düzenleme işlemi yapılmıştır. Düzenlenmiş bu veri çeşitli senaryolar ile yıllık tüketim profillerine çevrilmiştir. Simülasyon için enerji maliyetini optimize eden HOMER PRO yazılımı kullanılmıştır. Simülasyon programı yardımıyla, bu yük modellerinin farklı çözünürlüklerde incelenmesi planlanmakta, yük modelinin boyutlandırmaya etkisi ve en verimli modelin elde edilme yönteminin bulunması hedeflenmektedir. Yıl içinde farklı zamanlarda ölçüm verisinin alınmasının sistem boyutlandırmasına etkisi 9 farklı senaryo üzerinden incelenmiştir. Herbir senaryonun, 1 dakikalık ölçümlerin kullanılması halinde, 10 dakikalık ortalama değerlerin kullanılması halinde ve 60 dakikalık ortalama değerlerin kullanılması halinde boyutlandırmaya etkisi araştırılmıştır. Beyan edilen kullanım alışkanlıklarının boyutlandırmaya etkisi incelenerek esnek kullanım kavramı üzerinde durulmuş ve optimize yük modelleri oluşturulmuştur. Optimize yük modelleri oluşturulurken sadece yük kaydırma yöntemi kullanılmış, herhangi bir yük iptali yapılmamıştır. Sonuç olarak bu optimize yük modelleri ile daha ekonomik sistemlerin kurulup kurulamayacağı incelenmiştir
Yeşil bina değerlendirme kapsamında bakım ve ölçüm uygulamalarının enerji verimliliği üzerindeki etkisinin mevcut bir yerleşke üzerinden analizi
Ülkemiz, kullandığı enerjinin çok büyük bir bölümünü ithal kaynaklardan elde etmektedir. Sürdürülebilir bir kalkınma için enerji verimliliği Türkiye'de kritik bir öneme haizdir. Enerji verimliliğini geliştirmenin düşük maliyetli yöntemlerinden birisi de binaların tasarlanması, inşası, devreye alınması ve işletilmesi evrelerinde kalite standartlarının uygulanmasıdır. Yeşil Bina Sistemleri'ne ait standartlar ve uygulamaların kullanılmasıyla enerji verimliliğinin arttırılması; az düzeyde mal ve teknoloji ithalatına ihtiyaç duyulan, var olan insan kaynakları, cihaz ve sistemlerin en etkili ve verimli biçimde kullanılmasını gerektiren, ülke ekonomisi açısından katma değeri yüksek olan süreçlerdir. Bu çalışmada çeşitli yeşil bina sistemleri incelenmiş örnek bir yerleşkede LEED Yeşil Bina Değerlendirme Sistemi Kapsamında "Ticari Binalarda Enerji Etüt Prosedürleri" (2011) kaynağında tanımlanmış birinci seviye ve ikinci seviye çalışmalar yapılmış ve bakım ve ölçüm ihtiyaçları ile tesis yöneticisinin hangi noktalardan hangi ölçüleri almasının ne oranda faydalar doğuracağı irdelenmiştir. Ayrıca binaların yapımı, devreye alınması ve işletilmesinde standart, metod ve ölçüme dayalı çalışmaların yapılmamasının yüksek oranda enerji verimliliği kaybına neden olduğu gösterilmiştir. Standartların istenilen düzeylerde uygulanamamasının sebep ve sonuçları araştırılarak önerilere yer verilmiştir. Ülkemizde hem kamu sektöründe ve hem de özel sektörde büyük yatırımlarla inşa edilen tesislerin önemli bir bölümünün işletmeye alınmasından sonra, kısa bir sürede enerji verimliliği düşük, konforsuz, sağlıksız binalar haline dönüşüyor olması, bu yapıların tasarım, inşaat, devreye alma ve işletme süreçlerinde uygulanabilir kalite standartlarının geliştirilmesinin gerekli olduğunu göstermektedir. Tesis yöneticilerinin enerji verimliliğini arttırmak için daha fazla çaba gösterebilmeleri için daha fazla bilgi ve kullanılabilir yönteme ihtiyaçları vardır.
Rüzgar rejiminin kaotik analizi
The usage of Wind is the fastest growing energy source among renewable energy sources. Usage of wind energy is getting wider withs its competitive cost of production compared with other traditional means. Wind energy highly depends on wind speed. Wind speed is the most important parameter in the design of wind energy systems. According to the algorithm, which is used to calculate the power obtained from wind; the power is proportional to the cube of wind speed. Therefore, the analysis of wind speed is very important not only for better designing more effective and efficient wind power plants, but also for better understanding the underlying dynamical mechanisms. For this aim, it is crucial to investigate the inner dynamical structure of wind speed time series . At current implementations, variability of wind is the major challenge of integrating wind power into electric systems. Understanding the dynamics of geophysical phenomena such as wind speed is a subject that has attracted scientific interest due to many technological applications as well as due to its impact in human life. Therefore, analyzing the chaotic characteristics of the wind speed time series can reveal the internal mechanism of wind speed changes in nature, but also can help to understand the action mechanism of the wind speed. This study covers implementations of methods to investigate the chaotic characteristic of wind speed data. As the first step of chaotic analysis, phase space system parameters; delay time (T) and embedding dimension (m) were determined to reconstruct the phase space. Delay time (T) was calculated by using Average Mutual Information (AMI) function which is a nonlinear form of autocorrelation function. Embedding dimension (m) was calculated by using False Nearest Neighbor (FNN) algorithm. After the reconstruction of phase space, the dimension of the attractor occurred on the phase was calculated by using Correlation Dimension algorithm. The package program TISEAN 3.0.1 (Time Series Analysis) was used. The program which was written by Hegger et. al. (1999), is the most popular program in literature. The results signify the chaotic behavior of the observed system that all of the data set have fractal dimensions. Lyapunov exponents method is another reliable criteria to determine the chaotic behavior. Rosenstein et. al. (1993) algorithm was used for calculating Lyapunov exponents. Although the exponents have a very small amount (less than 1), a positive exponent is considered to be enough to determine the chaotic character (Khatibi, 2012). Thus, the data sets in the study were proven to exhibit the chaotic behavior. In the last part of the case study, Local Approximation Method were examined to predict the data. The method based on the chaotic dynamics of the systems. The successful results obtained from the study have convinced us that the chaotic analysis is very useful to determine main characteristics of the Wind . It also provides a better understanding and modeling of the underlying dynamics of the natural systems. After all, it is believed this study will be a novel approach for further studies.
Nükleer santralların enerji piyasasına etkisinin incelenmesi ve APLUS bilgisayar programı ile irdelenmesi
Nükleer santrallar, enerji piyasalarının istikrarını sağlayan bir argüman olarak nitelenmektedir. Bu Yüksek Lisans tez çalışmasında, bu husus örnekleriyle vurgulanmaktadır. Tüm faktörler göz önünde bulundurularak ulusal enerji arz güvenliği sağlanmaya çalışılmaktadır. Yapılan çalışmalar sonucunda; senaryoların APLUS programıyla modellenmesi ile, seçilen yıllara ilişkin piyasa öngörü şartları elde edilebilmiştir. Elde edilen sonuçların değerlendirilmesi neticesinde; Akkuyu NGS'nin Türkiye enerji piyasası yapısına ve serbest piyasa fiyatlarına yapacağı etkinin incelenmesi mümkün olmuştur. Bu değerlendirme çalışmalarının yanı sıra, nükleer enerjinin 2023 yılı için belirlenen hedeflerin başarılabilmesine olan etkisi de irdelenebilmiştir.
Dizel motorun hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile modellenmesi ve yanma analizi
Tez çalışmasında bir dizel motorun hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile yanma analizi yapılmıştır. Çalışma kapsamında FORTE Reaction Design programı tercih edilmiştir. Analiz sonucu elde edilen veriler deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmış olup hata payları incelenmiştir. Kimya modelinde Chemkin'den yararlanılmış olup RNG k-epsilon türbülans modeli tercih edilmiştir. Egzoz gaz geri dönüşüm (EGR) sistemi ele alınarak is partikülü ve NOx üzerindeki etkileri incelenmiş olup EGR yüzdesi için gerekli optimizasyonlar yapılmıştır. Son olarak ise dizel motorun tam yanma odası ve Phi-T konturları incelenmiştir.
Enerji verimliliği kapsamında binalarda fotovoltaik güç sistemlerinin uygulamalı analizi
Enerji verimliliği ve daha spesifik olarak binalarda enerji verimliliği konusunda fotovoltaik güç sistemlerinin binaların enerji verimliliğini ne ölçüde artırabileceği ve şebeke elektrik enerjisine olan bağımlılıklarını ne ölçüde azaltılabileceğinin araştırıldığı bu tez kapsamında, 2011 yılında yayınlanan ve 2013 yılında güncellenen Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretimine İlişkin Yönetmelik kapsamında Mayıs 2013'te kurulumu tamamlanan ve Temmuz 2013'te onayı yapılan Prokon-Ekon Şirketler Grubu'nun Ankara/Kazan'daki binasına çatı üzeri olarak uygulanan fotovoltaik güç sistemi teknik ve mali yönden incelenmiştir. Sistemin yatırım maliyeti, üretimi, toplam getirisi ve performansı dikkate alınarak Türkiye şartlarında bu gibi projelerin yapılabilirlik olasılıkları analiz edilmiştir. 2012 yılında Resmi Gazete'de yayınlanan Enerji Verimliliği Strateji Belgesi ile Türkiye'nin enerji verimliliği konusunda belirlediği hedeflere ulaşım hususunda fotovoltaik güç sistemlerinin nasıl yarar sağlayabileceği de araştırılmıştır. Sistemin onay tarihi olan Temmuz 2013 sonrası onsekiz aylık dönem boyunca, binanın elektrik enerjisi tüketimi ve fotovoltaik güç sistemi tarafından üretilen elektrik enerjisi değerleri dikkate alınarak sistem mali yönden incelenmiştir. Yapılan mali analizler ve incelemeler sonrasında sistemin ekonomik olarak uygulanabilir olduğu sonucuna varılmıştır. Yapılan hesaplar sonrasında, sistemin on seneden daha az bir süre içerisinde kendisini geri ödeyebileceği öngörülmüştür. Fotovoltaik hücre teknolojileri ile fotovoltaik hücrelerin geçmişten günümüze gelişimi, bir fotovoltaik güç sisteminin örnek bir güneş paneli ve evirici ile nasıl tasarlanacağı, bir fotovoltaik güç sisteminin performans oran hesabı gibi konular tez kapsamında incelenen konulardan bazılarıdır. Özellikle fotovoltaik güç sistemleri için çok önemli ve sıklıkla kullanılan bir parametre olan Sistem Performans Oranı'nın nasıl hesaplanacağı ve profesyonel yazılımlar vasıtasıyla ne ölçüde doğru olarak öngörüldüğü açıklanmıştır. Tez kapsamında incelenen mevcut fotovoltaik güç sisteminin 2014 yılı için Sistem Perfomans Oranı hesap edilmiş ve gerçek ölçüm değerleri ile tasarım öncesi öngörülen oranların elde edilip edilemediği irdelenmiştir. Enerjide dışa bağımlılığı günden güne artan Türkiye için, yükselen enerji talebi gerçeği ile birlikte fotovoltaik güç sistemleri gibi enerji kaynağı temiz ve sonsuz olan bir teknolojiden nasıl kazanımlar elde edebileceği, bu kazanımları nasıl ve ne ölçüde maksimize edebileceği de bu tez kapsamında araştırılmıştır. Fotovoltaik güç sistemlerinde yabancı ülkelerde verilen destek türleri ile Türkiye'deki destekler karşılaştırılarak teşvikler ve destekler konusunda da önerilerde bulunulmuştur.
Türkiye elektrik piyasası kısa dönemli referans fiyat tahmini
Dünya genelinde değişen teknolojik alt yapı ve günlük yaşama olan adaptasyon göz önüne alındığında, geçtiğimiz yirmi yıl içindeki uyum aşaması yüksek bir ivme ile ilerleyişine devam etmiştir. Bu bağlamda evrenselleşen ve gelişen Dünyada enerji kavramının önemi daha da belirgin hale gelmiştir. Elektrik enerjisi ihtiyacının bu değişime paralel olarak göstermiş olduğu artış, özellikle enerji piyasalarının serbestleşme süreci ile beraber kendini daha etkin olarak hissettirmiştir. Türkiye Elektrik Piyasası, 2001 yılında 4628 no'lu kanun ile serbestleşme sürecine girmiştir. Bu kapsamda özelleşen ve serbestleşen piyasa içerisinde; şeffaflığın ön planda olduğu, yatırımcılara doğru Referans Fiyatı gösterebilme kabiliyetine sahip piyasanın oluşması hedeflenmiştir. Gelişen piyasa dinamiklerine paralel olarak zaman içerisinde Gün Öncesi Piyasası Referans Fiyatı'nın doğru tahmin edilebilmesi piyasa aktörü olan şirketler için ticari operasyonlarını yönetebilmeleri adına önem arz etmeye başlamıştır. Gün Öncesi Piyasası Referans Fiyat tahmini için; elektrik piyasası simülasyonu ve matematik modellere dayalı analiz temelli çalışmalar olmak üzere iki farklı yaklaşımdan bahsedilebilir. Bu tez çalışması kapsamında gizli katmanı 3,5,7 ve 9 olmak üzere farklı sayıda nöron miktarı içeren Levenberg-Marquardt geriye yayılma Yapay Sinir Ağları algoritması kullanılarak Türkiye Elektrik Piyasası kısa dönemli Referans Fiyat tahmin çalışması gerçekleştirilmiştir. Elektrik üretim ve tüketim faaliyetleri, elektrik piyasalarındaki Referans Fiyat'ın oluşumunda rol oynayan başlıca iki ana faktördür. Ancak serbestleşme aşamasını tamamlamamış Türkiye Elektrik Piyasası (TEP) içindeki elektrik üretim ve tüketim faaliyetlerine konu olan saatlik verilere kamuya açık servislerde erişilememektedir. TEP serbestleşme aşamasını tamamlasa dahi, elektrik enerjisine konu olan veri setleri iştirakçilerin stratejik ticari faaliyetlerini kapsayan ve birinci derecede önem arz eden bilgileri içerdikleri için, kamuya açık bir şekilde paylaşılamayabilir. Bu durum göz önüne alındığında, tez çalışmasında veri olarak, Piyasa Mali Uzlaştırma Merkezi (PMUM) tarafından kamuya açık bir şekilde paylaşılan, TEP'deki elektrik üretim ve tüketim faaliyetleri sonucu oluşan ve bu faaliyetlerin eğilimlerini kendi zaman serisi içinde barındıran Piyasa Takas Fiyatları (PTF) kullanılmıştır. Gün içerisinde saatlik bazda oluşan PTF, elektriğin ticari faaliyetleri içinde anılan Referans Fiyat kavramına karşılık gelmektedir. Çalışma, Kış ve Yaz olmak üzere iki farklı dönem için birer hafta örneklem seçilerek gerçekleştirilmiştir. Ocak 2012-Temmuz 2014 zaman dilimi çalışma aralığı olarak belirlenmiştir. Kış dönemi için 01.01.2012-05.01.2014, Yaz dönemi için 01.01.2012-06.07.2014 tahmin eğitim veri setlerine ait tarih aralığı olarak kullanılırken, yine Kış dönemi için 06-12.01.2014, Yaz dönemi için 07-13.07.2014 ise test veri setlerine ait tarih aralığı olarak kullanılmıştır. Modelin ana veri setini takvim günleri göz önüne alınarak, Ocak 2012 ve Temmuz 2014 zaman aralığına ait Piyasa Takas Fiyatı (Referans Fiyat) değerleri oluşturmuştur. Çalışma sonucunda, Kış döneminde saatlik ortalama %4,7 MAPE değeri ile gizli katmanı 7 ve 9 nörona sahip yapay sinir ağı modelleri, Yaz döneminde ise saatlik ortalama %6,3 MAPE değeri ile gizli katmanı 5 ve 9 nörona sahip yapay sinir ağı modelleri en başarılı modeller olurken, tüm nöron tiplerinde ise Kış dönemi için saatlik %4,9 ve günlük %2, Yaz dönemi için saatlik %6,4 ve ve günlük %3,9 ortalama MAPE değerleri hesaplanmıştır. Bugünkü TEP yapısında bulunan piyasa iştirakçilerinin, Gün Öncesi Piyasası içinde var olan kalemler ve elektrik talep-tahmin dengesizliğinden kaynaklanan mali yükümlülükler başta olmak üzere, saatlik bazda katlanmak zorunda oldukları uzlaştırma sonuçları söz konusudur. Bu bağlamda, yatırımcı taraftaki elektrik piyasası üretim veya tedarik şirketlerinin piyasa yapısı içindeki yakın geleceğe ilişkin ticari operasyonlarını doğru bir şekilde yönetebilmeleri için, Referans Fiyat tahmin çalışmaları yapmaları gerekmektedir. Önümüzdeki dönemlerde, TEP yeni yapılanmalara yönelecektir. Özellikle yakın gelecekte aktifleşecek Enerji Piyasaları Anonim Şirketi (EPİAŞ) ile hayata geçecek enerji borsası kavramı, Gün İçi Piyasası (GİP) ile arz-talep mekanizması işlerliğinin daha kontrollü olduğu bir yapı ve Borsa İstanbul kapsamında işlem hacminin yüksek miktarlara çıkacağı Baz Yük Elektrik Vadeli İşlem Sözleşmeleri (BYEVİS) ile Türkiye Elektrik Piyasasının serbestleşme yolunda daha güçlü ve dinamik bir yapı halini alması beklenmektedir. Bu gelişmeler doğrultusunda ihtiyaç duyulacağı düşünülerek bu tez kapsamında gerçekleştirilen çalışma, yatırımcılara Yapay Sinir Ağları ile TEP'de haftalık baz gibi kısa dönemli ticari faaliyetleri için yön gösterici Referans Fiyat tahmin sonuçları elde edilebileceğini göstermektedir. Tez bölümleri içerisindeki başlıklar altında genel olarak aşağıdaki konular incelenmiştir: Birinci bölümde, çalışmanın önemi, konunun seçilme nedeni ve tezin amacından bahsedilmektedir. Ayrıca, bugüne kadar yapılan literatür çalışmaları incelenerek, Türkiye Elektrik Piyasası'na uyarlanabilecek veya yön gösterebilecek çalışmalar özetlenmiştir. İkinci bölümde, değer ve fiyat kavramı tanımlarından başlanarak elektrik için piyasa kavramının oluşumu, Avrupa ve Türkiye elektrik piyasalarının yapısı incelenmiştir. Üçüncü bölümde, özellikle ileri beslemeli yapay sinir ağları olmak üzere, yapay sinir ağları modellerinin yapısı, işleyişi ve kullanılan yöntemler incelenmiştir. Dördüncü bölümde, Referans Fiyat'ın oluşmasına etki eden faktörler incelendikten sonra seçilen yapay sinir ağı modelinin Türkiye Elektrik Piyasası için uygulaması gerçekleştirilmiştir. Kullanılan veriler detaylandırılarak analizlere gidilmiştir. Son olarak beşinci bölümde, tez sonucunda hangi bulgulara ulaşıldığı ve gelecekte hangi konu başlıklarına ışık tutacağından bahsedilmiştir. Diğer piyasa tipleri yerine neden Gün Öncesi Piyasası üzerine çalışıldığı da yine bu kısımda detaylandırılmıştır.
Bir otomobil fabrikasında karbon envanterinin oluşturulması
Tez çalışmasında, son yıllarda dünyanın en büyük ortak sorunlarından küresel ısınma, iklim değişikliği, sera etkisi gibi konulardan yola çıkılarak sera gazı envanteri oluşturulması konusuna değinilmiştir. Küresel ısınma dünyadaki tüm canlıların yaşamını tehdit etmektedir. Bunun nedeni sera etkisi yaratan fosil yakıtların tüketiminin özellikle sanayi devriminden sonra hızla artmasıdır. Bütün ülkeler bu gidişatın farkındadır ve bu durumun önüne geçmek için çeşitli önlemler almaktadır. Bu önlemler Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi ve Kyoto Protokolü etrafında toplanmaktadır. Tezin ilk bölümünde bu önlemlerden bahsedilmiş, dünyadaki ve Türkiye'deki çeşitli enerji yönetimi politikaları incelenmiştir. 2005 yılında Kyoto Protokolü'nün yürürlüğe girmesiyle birlikte başlayan süreçte, çeşitli salım azaltıcı mekanizmalar devreye girmiştir. Kyoto Protokolü'nün getirdiği bu azaltıcı mekanizmalar incelenmiştir. Bu salım azaltıcı mekanizmaların ilk adımı ve destekleyicisi olan karbon envanterinin oluşturulmasına değinilmiştir. Envanter çıkarılması konusunda en yaygın standart olan ISO 14064 standartlar serisi incelenmiş ve diğer envanter oluşturma yöntemleriyle kıyaslanmıştır. Bu standart dünya çapında kabul görmüş bir envanter standardıdır ve Kyoto Protokolü'nün esneklik mekanizmalarına ön şart oluşturmaktadır. Ayrıca tüm karbon ticareti mekanizmaları da bu metotla oluşturulan envanteri baz almaktadır. Tezin sonraki bölümünde AB karbon ticareti mekanizması incelenmiştir. AB karbon ticareti mekanizması, Avrupa Parlamentosu tarafından onaylanan çok ülkeli ve çok sektörlü ilk uluslararası sera gazı salım ticaret sistemidir. Bu sistem ile AB'de karbon salımı azaltılması amaçlanmaktadır. Sistem, salım limitini aşmayan tesise o limitin kalanını satma hakkı tanımaktadır. Sisteme katılan ülkelerin bakanlıklarının yayınladıkları kılavuzlar incelendiğinde, kılavuzlara temel oluşturan envanter standardı ISO 14064'tür. Ayrıca ülkemizdeki sera gazı salımını azaltıcı yönetmelikler de AB ile uyumludur. Karbon envanteri çalışmaları incelendiğinde,, tez çalışmasının literatüre önemli bir katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Halihazırda envanter oluşturulmasına yönelik çalışmalar çok eskiye dayanmamaktadır. Literatür incelemesinde yapılan envanter çalışmalarında salım azaltıcı öneriler getirilmemektedir. Literatür çalışmasından sonra ISO 14064 standartlar serisi derinlemesine incelenerek envanter oluşturma yöntemi anlatılmıştır. Envanter oluşturulması sırasında hangi aşamalardan geçilmesi gerektiği ayrıntılı bir şekilde belirtilmiştir. Tez çalışmasının uygulama bölümünde ise bir otomobil montaj fabrikası için karbon envanteri oluşturulmuştur. Fabrikadaki tüm sera gazı kaynakları belirlenerek tek tek ne kadar sera gazı salımı yaptığı hesaplanmıştır. Hesaplamaların nasıl yapıldığı detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Hesaplamalar ile envanter tabloları oluşturulmuş ve fabrikadaki hangi faaliyetin ne kadar salım yaptığı ortaya çıkarılarak her bölümün salım kaynakları detaylandırılmıştır. Envanter çalışmasının, bağımsız kuruluşlara doğrulatılarak geleceğe yönelik mevzuatlara hazırlık yapılabileceği vurgulanmıştır. Ayrıca rekabetçilik, liderlik, çevresel ve sosyal sorumluluk bilincinin gelişmesi ile ülke çapında prestij kazanılabileceği belirtilmiştir.
Türkiye doğal gaz tüketiminin incelenmesi ve analitik hiyerarşi süreci ile doğal gaz alım politikasına etkisinin irdelenmesi
Bu Yüksek Lisans Tezinde, Türkiye doğal gaz tüketimi günlük, aylık, mevsimsel ve yıllık bazda ele alınarak incelenmiştir. Türkiye'de doğal gaz tüketiminin değerlendirilmesi için çok kriterli problemlerde alternatifler arasından seçim yapmada kullanılan Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS), mukayese edilen elemanlardan en yüksek puanlı olanının en iyi sonucu veren eleman olduğunu işaret eden İstatistiksel Değerlendirme (-Doğru Dizilimli Değerlendirme Yöntemi) ve birbirleri arasında ilişkilendirilebilen verilerin kümelendirilmesi esasına dayanan Kümeleme Analizi yöntemlerinden yararlanılmıştır. Sonuç olarak, Türkiye ekonomisi ve enerji sektörü için kritik önem arz eden doğal gazın alım anlaşmalarının nasıl ve hangi şartlarda yapılması gerektiği incelenmeye ve enerji arz güvenliğinin sağlanmasına katkı sağlayacak öneriler geliştirilmeye çalışılmıştır.
Lineer öngörü metodları ile rüzgar hızı öngörüsü
Short-term forecasting of wind speed is of great importance to wind turbine operation and efficient energy harvesting. In this thesis, one-step ahead wind speed forecasting is performed. Six approaches based on linear prediction methods are employed for this purpose. The first approach features the autoregressive process (AR) with the model order eight. Model order selection criterias, Akaike information criteria (AIC) and Bayesian information criteria (BIC), are used for optimal model order selection. These information criterias selected the same autoregressive model with an order of eight, which is shown as AR(8). Second approach employs the autoregressive moving average process (ARMA). In this case, AIC and BIC selected the autoregressive moving average model with different order. First model is defined as autoregressive moving average model with an autoregressive order of four and moving average order of three which can be shown as ARMA(4,3) and second model is defined as ARMA(14,13). Third approach features the autoregressive integrated moving average process (ARIMA). In this case, AIC and BIC pointed different model orders once again. In addition the notation of ARMA, an integration process with an order of one is added and shown as ARIMA (30,1,29) and ARIMA(3,1,2). Two different models are performed in this case. On the other hand fourth, fifth and sixth approaches involve employing an exogenous input to the first three approaches. In first case, autoregressive model with an exogenous input, which is denoted as ARX is featured. Depending on the model selection criterias, the order of autoregressive model with an exogenous input is selected as one, which is shown as ARX(1). In the next case, the criterias for model order selection pointed the same model order. Autoregressive order of two and moving average order of one with an exogenous input model, which denoted as ARMAX(2,1) is performed. In third case, AIC and BIC selected the first order integrated autoregressive order of eight and moving average order of seven with an exogenous input which is shown as ARIMAX(8,1,7). By employing these six approaches, one step ahead wind speed forecasting is performed. Wind speed data observed in Bursa-Gemlik location with a time interval of ten minutes. The results are compared using mean absolute error (MAE) and root mean square error (RMSE) as a measure for forecasting quality. The goodness of fit is checked by calculating r-square R^2 statistics. It is found that the AR, ARX, ARMA and ARIMA model is better at predicting the wind speed corresponding the R^2 statistics. MAE, RMSE and R^2 statistics also show that ARX model is the best for forecasting one step ahead wind speed. Moreover, ARMAX model is also good at forecasting wind speed whereas it's lower than AR, ARX, ARMA and ARIMA . Results also show that ARIMAX (8,1,7) model is the worse for forecasting one step ahead wind speed. In order to check the success of criterias for model order selection, various ARIMAX models are analyzed. It can be seen from the results that other ARIMAX models are better than ARIMAX(8,1,7). In other words AIC and BIC is not withstanding selecting the model order of autoregressive integrated moving average models with an exogenous input.
Trend analizi yöntemleri: Orta Fırat havzası uygulaması
Dünya'da ve ülkemizde son yılların ve gelecek yılların en önemli konusu ve dış politika malzemesi enerjidir. Kısıtlı enerji kaynakları olan bir ülke olarak enerjinin her türünden yararlanmak ve geliştirmek başlıca ideallerimiz içerisinde olmalıdır. Enerji kaynaklarının dağılımına bakıldığında madenler açısından fakir bir ülke olduğumuz yadsınamaz bir gerçektir. Bu noktada; önceliğimiz var olan kaynaklarımızdan yararlanmak olmalıdır. Yenilebilir enerji kaynaklarına yönelen ülkemizde bu alanlarda yapılan gelişmeler kısıtlı olmakla birlikte, henüz yeterli bir tecrübe seviyesine ulaşılmamıştır. Birçok yenilenebilir enerji santrali kurulumunda (rüzgar, güneş santrali vs.) dış kaynaklardan fazlaca yararlanılmakta olup, mutlak surette bir danışmanlık hizmeti alınarak ilerlenilmektedir. Bu kaynaklara kıyasla ülkemizde HES'lerin belirli bir geçmişi ve edinilmiş bir bilgi birikimi söz konusudur. HES kurulumu öncesinde dikkat edilen ilk nokta; kurulum yapılacak olan noktadaki akımların geçmiş senelerden günümüze kadarki değerlerinin analizidir. Analiz sonrasında verilerin belirli zamanlarda bir artış/azalış trend gösterip göstermediğine bakılır. Azalış trendinde olan bir noktada HES kurulumu konusunda dikkatli olunmalı ve tasarım aşamasında akımların ve dolayısı ile kurulu gücün belirlenmesinde titizlikle çalışılmalıdır. Çalışmada Orta Fırat Havzasındaki 5 farklı gözlem istasyonunun mevcut verileri dikkat alınarak bu noktalardaki akım trendleri incelenmiştir. Sıkça kullanılan trend analizi yöntemlerinden Mann-Kendall ve Sen's T slope testi 5 istasyona ait akım verileri üzerinde uygulanmıştır. Analiz yapılmadan önce mevcut verilerde hiçbir değişiklik yapılmadan grafik üzerinde dağılımı gösterilmiştir. İlk olarak klasik bir trend analizi metodu olan Mann-Kendall testi yapılmıştır ve istasyonlarda trend varlığı araştırılmıştır. İkinci yöntem ile de Sen's Slope varlığı tespit edilmeye çalışılmış ve bu şekilde trend varlığı araştırılmıştır. Tezde kullanılan esas trend analizi yaklaşımı ise Şen'in yöntemidir. Bu yöntem ile akım verileri yıl/ay bazında beş ayrı istasyon için incelenmiş ve trend varlığı araştırılmıştır.
Düşey borularda su-buhar akışı için iki-fazlı sürtünme çarpanı tarama tablosu
Two-phase steam-water flows are extensively used in many industrial facilities, especially in nuclear power plants. The limits and capacity of these facilities are determined based on some critical parameters of two-phase flows, such as critical heat flux (CHF) and two-phase friction multiplier, and thermophysical properties of the working fluid. Many experimental measurements have been performed to determine the pressure drops and many studies are published in the form of measurement results, as well as correlations and mathematical methods basing on the results of these measurements to determine the two-phase friction multiplier for different flow conditions. However, these studies cover only limited ranges of the flow conditions and the thermophysical properties, such as heat flux (q"), pressure (P), mass flux (G) and actual (dynamic) quality (xa). Also, different results take place for the pressure drops depending on the experimental set-up and conditions,. Additionally, experimental data and correlations do not exist in some cases in the literature, where it is hard to reach the required flow conditions with an experimental set-up in addition to the scarce numbers of data. It becomes widespread to construct and utilize look-up tables (LUTs) for selected critical parameters of the two-phase flows based on some methods, correlations and experimental data and using these LUTs in the computer codes. In this thesis, a two-phase friction multiplier look-up table for two-phase steam-water flows in vertical uniformly heated and adiabatic round tubes has been developed covering the ranges of Heat flux: 0 ≤ q" ≤ 6000 kW/m2 Pressure: 500 ≤ P ≤ 11,000 kPa Mass flux: 500 ≤ G ≤ 10,000 kg/m2 s Actual (flow) quality: 0.0 ≤ xa ≤ 1.0
Kapalı boşluklu–çift cidarlı cephelerin yoğuşma riski ve enerji performans analizleri
The condensation risk and energy performance of closed cavity façade, so called Façade Respirante was analysed in this thesis. The research is composed of three different parts whiâch are condensation risk assessment based on computational fluid dynamics (CFD) modelling, testing condensation risk in Lab environment and energy performance analysis of tested closed cavity façade. Condensation risk assessment on CFD is based on the methodology and the data obtained from CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) test with CLC 12-260039255 code. The methodology and the result of this test is used in order to validate the outputs of three different filter modelling which are "Model with porous media", "Model without porous media" and "Linear channel" approach. These approaches are modelled separately as 3 different CFD models. The values obtained from interior cavity match up with each 3 models in quite high level in terms of relative humidity, temperature and velocity. Dew point values at "model with linear channel" is lower with respect to other models. The reason is having higher velocities leads to lower dew points. Higher velocities with ignorable level are observed at the model with linear channel. The dew points which are obtained with August-Roches Magnus approach in the middle of cavity between venetian blind and exterior glass are considerably lower than temperature on glass surface with same height. Therefore, there is no condensation in all specified CFD models with indicated conditions. There is also analysis with respect to filter distance change to exterior side. When filter gets closer to interior side, relative humidity next outer glass becomes higher. Filter position influences more bottom part of cavity from temperature, velocity and relative humidity aspect. As a result, Façade Respirante model is developed without any condensation under specified conditions by considering comprehensive CFD results. Closed cavity façade (Façade Respirante) experiment module is configured based on comprehensive CFD results. Configured closed cavity façade is tested at FTI (Façade Testing Institute) Labs in Istanbul Turkey. Experiment results indicates that there is high tendency to condensation formation at venetian blinds vertically positioned case. On the other hand, when the blinds are removed, there is less probability to form condensation on outer glass surface Moreover, as long as number of filter decrease, there is higher condensation risk. There is no condensation formation on glass surfaces, if there is at least 5 filters at bottom side of configured façade respirante system. Energy performance analysis is composed of two parts which are façade's thermal and energy performance analyses.The simulation for thermal analyses on specified aluminium surfaces of Façade Respirante shows that there is no condensation. Final Uw value of closed cavity façade module is determined as 1.56 W/m2K and 0.39 solar factor with respect to specified standards. The comparison with reference window which has 2.40 W/m2K and 0.42 solar heat gain coefficient based on TS 825 standard are made to evaluate the heat transfer due to temperature difference and solar radiation intensity. Consequently, there is monthly up to 6.4 W/m2 and annually up to 17.8 W/m2 saving in cooling load by applying cloesd cavity façade (CCF) system. Besides, there is monthly up to 23.6 W/m2 and annually up to 130.5 W/m2 saving in heating load by applying CCF system. There is up to 130.5 W/m2 heat transfer rate difference in Turkey. It means, it can be up to 339.3 kWh annual saving for each m2 of window. Configured CCF system with 339.3 kWh for each m2 energy saving potential, decrease 234 kg CO2 emission in a year which corresponds to 6 trees CO2 emission toleration.
Isı pompası uygulamaları için helis tipi toprak ısı değiştiricilerinin optımum tasarımı
Efficient use of energy allows decreasing energy consumption as well as less environmental pollution and leads to sustainable development. For an efficient way of heating and cooling of spaces, ground can be used as an energy storage medium for heat exchange processes of heat pump systems to reach higher efficiency. These types of systems are called ground source heat pump (GSHP) systems, which are well established in Western and European countries for space heating and cooling applications.The installation cost and performance of GSHP systems can be greatly affected by optimal design of ground heat exchangers (GHEs). One of the most important GHEs that is used these days is helix GHEs. These GHEs are cheaper than others and also have some advantages. Three parameters affecting the helix GHE's performance are GHEs spacing, GHE major diameter and helical configuration of the pipe. In large scale GSHP applications, more than one GHE is needed, therefore determining the distance between GHEs becomes as an important issue. In this thesis, the effects of distance between vertical helix GHEs on the heat transfer ratio (HTR) are studied. Performance of GHE is determined and optimal distance is examined. Furthermore, the influence of the pitch between the turns of the helix on HTR and GHE major radius are numerically studied in COMSOL environment. The available experimental data are used to validate the numerical results. It is seen that they are in a good agreement. Computational model in this study may provide useful guidance for designing the helical shaped GHE for GSHP systems. The heat transfer from/to the pipe wall of the heat exchanger to/from the ground depends on the turns number, location, material and configuration of the pipes. In this study, computer modeling of 1, 2, 3 and 5 helix GHEs are described. For modeling the heat transfer of a GHE, the ground soil/rock is usually approximated as an infinite homogeneous medium and heat transfer is assumed mainly to take place by conduction. The wall temperature of GHE is assumed as constant and average value of inlet and outlet water temperature. Performance losses due to thermal interactions for different GHE spacings are determined for different number of helix GHEs. Distances between GHEs vary from 1 m to 11 m. Also different characteristics of soil in the ground and its temperature play an important role in GHE performance. The temperature of the ground around GHE is a function of the soil thermal properties like thermal diffusivity (α), thermal conductivity (k) and the heat capacity (Cp) as well as temperature of fluid, time, position. The soil thermal diffusivity is a defined property and is the ratio of the thermal conductivity and the volumetric heat capacity. Therefore, three soil properties (k, α and Cp) should be known or estimated to predict the thermal behavior of GHEs. Obtaining accurate values of the thermal properties of the soil requires a detailed site survey. Soil composition varies widely not only with locations but also from wet clay to sandy soil. In order to better understand the behavior of the system, the performance of the GHE is experimentally analyzed for 5 day non-stop operation. Evolution of inlet and outlet temperatures for vertical helix circuits are measured. It is seen that inlet temperature is almost constant as 40 oC. The outlet temperature reaches the maximum value of 39.2 oC. It is also observed that the outlet temperature gets higher values for longer operation times, due to increament of soil temperature. Based on the observation of temperature change, we consider that the temperature of the pipe's wall is almost constant and is equal to the average value of inlet and outlet temperature amounts. Furthermore, a single helix GHE 3D model is made using COMSOL multi-physics program based on the geometrical parameter and thermal properties of solid domains (ground, grout, and polyethylene inlet and outlet pipes). The model conditions is the same as the experimental conditions The accuracy of the model is proved by experimental data. After validating single helix GHE with experimental results, the same model is extended for 2, 3 and 5 GHEs in order to determine their HTR values and performance losses due to their thermal interactions. Based on the single GHE results, the same study is repeated for 2, 3 and 5 GHEs. The amount of HTR in critical GHE is determined computationally and performance losses are calculated. Critical GHE is defined as central GHE in all part of this thesis. As a result of the study, when the number of GHEs is increased in a finite size domain, increament of the system performance becomes smaller for addition of each GHE. It is found that when the distance between GHEs is d=3m, performance losses of critical GHE (cGHE) for the cases of 2, 3 and 5 GHEs are around 6%, 14% and 22% respectively. Similarly when the distance is 10 m, performance loss is 1%, 2% and 4% for 2, 3 and 5 number of GHEs. Furthermore, the effects of pitch distance (Lp) and major radius (D) on performance of GHE are investigated. The results of the simulations prove that Lp and D important parameters for the design of a GSHP. Although increament of these parameters also improve the performance of GSHP, a higher investment is needed for installation stage. Therefore an optimum size should be found, which minimizes the total cost over the system lifetime.
Nükleer santrallerin saha etütleri aşamasında insan kaynaklı dış olayların incelenmesi
Dünyada enerjiye olan gereksinimin hızla artması ve küresel ısınma gibi sorunların ortaya çıkması bizi daha ucuz, daha verimli ve daha çevreci enerji kaynaklarına yönlendirmiştir. Bu kapsamda enerji açığını kapatmak ve küresel ısınmanın önüne geçilmesini sağlamak için atmosfere sera gazı salınımına sebep olmayan nükleer santraller daha çok önem kazanmıştır. Ülkemizde de bu konuda çalışmalar devam etmektedir ve şu anda Akkuyu ve Sinop Nükleer Santralleri Projeleri olmak üzere iki nükleer santral projesi bulunmaktadır. 12.05.2010 tarihinde Rusya Federasyonu Hükümeti ile Türkiye Cumhuriyeti Hükümeti Arasında Türkiye Cumhuriyeti'nde 'Akkuyu Sahası'nda Bir Nükleer Güç Santralin Tesisine ve İşletimine Dair İşbirliği Anlaşması'nın imzalanması ve Türkiye'de Hükümetlerarası Anlaşma'nın uygun bulunduğuna dair kanun'un 21.07.2010 tarihinde Resmi Gazete'de yayımlanarak yürürlüğe girmesinin ardından Akkuyu sahasında 4 ünite 1200 MWe Rus tasarımı VVER reaktörü kurulması için "Akkuyu NGS Elektrik Üretim A.Ş." kurulmuştur ve şirketin 28.02.2011 tarihinde Türkiye Atom Enerjisi Kurumu, tarafından Kurucu olarak tanıdığının bildirilmesi ile çalışmalar başlamıştır. Sinop Nükleer Santrali projesi için potansiyel proje katılımcıları olan Japon Mitsubishi Heavy Industry (MHI), ITOCHU ve Fransız GDF Suez firmalarıyla birikte Türkiye adına ortak olan Elektrik Üretim A.Ş.(EÜAŞ) Sinop sahasında 4 ünite ATMEA1 reaktörünün kurulması için saha etüt çalışmlarına başlamışlardır. Bir nükleer santralin kurulabilmesi için o ülkenin lisanslama otoritesinden belirli lisansların alınması gerekmektedir. Ülkemizde nükleer santrallerin lisanslanmasından sorumlu kurum Türkiye Atom Enerjisi Kurumudur (TAEK) ve nükleer tesislere lisans verilme işlemleri 19.12.1983 tarihli ve 18256 sayılı Nükleer Tesislere Lisans Verilmesine İlişkin Tüzük'te tanımlanmaktadır. İlgili Tüzük'e göre lisanslama işlemi Yer Lisansı, İnşaat Lisansı ve İşletme Lisansı olmak üzere üç adımdan oluşmaktadır. 18256 numaralı ilgili Tüzüğün İkinci Kısımın Birinci Bölümünde lisanslamada ilk adım olan yer lisansının alınabilmesi için başvuru işlemleri ve hazırlanması gereken Yer Raporu, anlatılmıştır. Yer Raporu, TAEK tarafından 10.12.2009 tarihinde yayınlanan Nükleer Güç Santralleri için Yer Raporu Biçim ve İçeriği Kılavuzuna (GK-GR-01) göre hazırlanmaktadır ve kurulması planlanan santral için önerilen sahanın uygunluğunun değerlendirildiğinin ve bu değerlendirme sonucunda sahanın kurulacak nükleer santral için uygun olduğunu, en ciddi kaza durumlarında bile çevrenin kabul edilebilen sınırlarının üstünde zarar görmeyeceğinin belirlendiğinin belirtildiği rapordur. Yer Raporunun kapsadığı inceleme konularından biri de seçilen yerin uçak düşmesi, yangın, patlama, baraj çökmesi gibi olaylar sonucu meydana gelebilecek dış tehlikelere karşı değerlendirilmesidir. Bu yüzden sahanın uygunluğunun araştırılması kapsamında santralin güvenliğini etkileyebilecek insan kaynaklı dış olayların belirlenmesi ve gerekli önlemlerin alınması gerekmektedir. Bu çalışma ile nükleer santrallerin yer aşamasında değerlendirilen, nükleer santralin güvenliğini etkileyebilecek insan kaynaklı dış olaylar hakkında ulusal ve uluslararası mevzuat, kılavuzlar ve standartlar ışığında bilgi edinmenin yanı sıra bu olayların nükleer santral tasarımında esas alınacak olaylar kapsamına alınıp alınmayacağına karar vermek için uygulanacak değerlendirme yöntemini incelemek ve örnek olaylar üzerinde bu yöntemi uygulamak amaçlanmıştır. Bu çalışma kapsamında ilk bölümde incelenecek insan kaynaklı dış olaylar konusuna dair genel bir giriş yapılmıştır. İnsan kaynaklı dış olayların neler olduğu ve bu olayları değerlendirme süreci genel olarak anlatılmıştır. Daha sonra bu konuyla ilgili yapılan örnek çalışmalardan ve bu olayların değerlendirmeleri sırasında bu çalışmada kullanılan Bilgi Difüzyon Yönteminin kullanıldığı diğer örnek çalışmalardan kısaca bahsedilmiştir. İlk bölümde konuyla ilgili referans alınabilecek temel ve yardımcı ulusal ve uluslararası dokümanlara örnekler verilmiştir. İkinci bölüm santral güvenliğine tehlike oluşturabilecek potansiyel kaynaklar ve olaylara dair veri toplama ve toplanan verilerin gruplandırılması üzerinedir. İnsan kaynaklı dış olayların değerlendirilmesinde veri toplama işlemine olabildiğince erken başlanması gerektiği belirtilen bu bölümde toplanan verilerin tetikleyici olayların yerine göre sabit ya da hareketeli (mobil) kaynaklar olarak iki gruba ayrıldığı anlatılmıştır ve çeşitli çizelgeler kullanılarak kaynaklar, tetikleyici olaylar, ilgili parametreler ve olayların etkileri anlatılmıştır. Üçüncü bölümde insan kaynaklı dış olayların değerlendirme yöntemleri anlatılmıştır. Mesafe ve olayın olma olasılığı değerine göre ilk değerlendirmenin yapıldığı ön incelemeden bahsedildikten sonra ve bu değerlendirme sonucunda elenmemiş potansiyel kaynaklar için yapılması gereken detaylı değerlendirme ve bu değerlendirme sonucunda tasarıma esas dış olayların belirlenme sürecinden bahsedilmiştir. Dördüncü bölümde insan kaynaklı dış olayların neler oldukları ve ilgili özellikleri detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Beşinci bölümde insan kaynaklı dış olaylar kapsamında daha önce yapılmış çalışmalardan örnekler incelenmiştir. Altıncı bölümde tüm çalışma boyunca anlatılan insan kaynaklı dış olayların ve değerlendirme sürecinin daha iyi anlaşılması için ülkemizde en çok gemi kazalarının yaşandığı İstanbul Boğazındaki gemi kazalarının verilerinden yararlanılarak santral su alma yapılarına çarpma olayının ve yine İstanbul bölgesinin orman yangınları verilerinde yararlanılarak orman yangınları olayının santral tasarımına esas dış olay kapsamına alınıp alınmayacağı Bilgi Difüzyon yöntemi kullanılarak değerlendirilmiştir. Yeterli verinin olmadığı durumlarda tercih edilen Bilgi Difüzyon Yönteminin en az kaç veri için daha doğru sonuç verdiği yapılan değerlendirmelerle gözlenmiştir. Farklı difüzyon fonksiyonlarının bu yöntemde sonuçları nasıl etkilediğinin anlaşılması için normal ve kuadratik (2.dereceden) difüzyon fonksiyonları kullanılarak normal bilgi difüzyonu ve kuadratik bilgi difüzyonu hesaplamaları yapılmıştır ve sonuçları karşılaştırılmıştır. Ayrıca Bilgi Difüzyonu Yönteminin etkinliğinin ve güvenilirliğinin belirlenmesi için Alp KÜÇÜKOSMANOĞLU tarafından 2008 yılında hazırlanan ve Monte Carlo modeli kullanılarak İstanbul Bölgesindeki gemi kazalarına dair risk hesaplamalarının yapıldığı doktora tezinde elde edilen sonuçlar ile tezde kullanılan aynı veriler kullanılarak uygulanan Bilgi Difüzyon modeli ile elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak bu çalışma ile nükleer santraller için önerilen sahada yapılması gereken saha etütleri işlemlerinde değerlendirmesi gereken insan kaynaklı dış olaylar ulusal ve uluslararası dokümanlar ve çalışmalar ışığında incelenmiştir. İnsan kaynaklı dış olayların değerlendirme sürecinde nükleer santralin güvenliğine etki edebilecek ve tasarıma esas dış olaylar kapsamına girebilecek olaylar olup olmadıklarına karar vermek için yapılması gereken analizler ve hesaplamalar örnek olay analizleri de yapılarak anlatılmıştır. Yapılan incelemeler sonucunda insan kaynaklı dış olayların santral güvenliğine olası etkilerinden dolayı, olaylara dair yeterli veriler toplanarak ve uygun matematiksel yöntemler kullanılarak olayların değerlendirilmesinin önemi anlaşılmıştır. Yeterli verinin olmadığı durumlarda ise Bilgi Difüzyon Yönteminin insan kaynaklı dış olayların olma olasılıklarının hesaplanmasında uygulanabilecek önemli bir yöntem olduğu anlaşılmıştır.
Rüzgar türbin kulelerinin tasarımında kullanılacak rüzgar yüklerinin belirlenmesine yönelik bir karşılaştırma
Bu tez çalışmasında çelik sac malzemeden imal edilmiş, 54,55 m yüksekliğe sahip kesik koni şekilli rüzgar türbini kulesine etkiyen statik yükler, DIN 1055-4 ve IEC 61400-1 standartlarında belirlenen yaklaşımlara göre ayrı ayrı hesaplanmıştır. NTM, EWM50 gibi çeşitli yükleme senaryolarına göre rüzgar yükleri hesaplanarak emniyet kontrolü yapılmıştır. Hesaplar, SAP2000 yazılımı kullanılarak oluşturulmuş model üzerinde tanımlanan sınır koşulları ve yükler ile yapılmıştır. Yükler standartlarda belirtilen katsayılar ile ortalama rüzgar hızı kullanılarak elde dilmiştir ve yayılı yük olarak tüm kuleye etkimektedir. Bununla beraber türbin bileşenlerinin kendi ağırlıklarından ileri gelen statik yükler de hesaba katılmış ve modal analiz statik yüklerin kombinasyonu kullanılarak elde edilmiştir. Bu analizler sonucunda kulenin mod frekansları, oluşan maksimum kuvvetler ve maksimum deplasmanlar elde edilmiştir. Bu değerlendirmeler sonucunda DIN 1055-4 ve IEC 61400-1 arasında yaklaşım farkları ortaya konulmuştur.
Evsel atıktan enerji üretimi: Gaziantep örneği
Atık yirminci yüzyılda "sahibinin istemediği, arıtma ve uzaklaştırılması gerekli maddeler" olarak tanımlanmasına rağmen teknolojik ve çevresel gelişmelerin doğal sonucu olarak günümüzde ülkelerin en önemli kaynaklardan biri konumuna yükselmiştir. Bu gelişmeler, içinde bulunduğumuz yirmibirinci yüzyılda toplumlar ve ülkeler tarafından gezegenimizdeki doğal kaynakların sınırlı olduğunun algılanması kadar; atıkların "yenilenebilir" bir kaynak konumuna yükselmesi ve içerdikleri bileşenler bakımından hammadde olarak kullanılabilecek unsurlarının geri kazanılması önem kazanmıştır. Atık, gerek sahip oldukları enerji potansiyelinin kullanılması ve gerekse sera gazları gibi iklim değişikliğine yol açan çevresel risklerinin azaltılması gibi hususlar dolayısı ile bir değer olarak benimsenmesine imkân sağlamıştır. Gelişmiş ve gelişmekte olan toplumlarda "entegre çevre yönetimi" ve "sürdürülebilir kalkınma" gibi yeni kavramların ışığı altında atıkların yönetimi ifadesi ekonomik olarak karşılanabilir, sosyal olarak kabul edilebilir ve çevresel olarak da etkin bir yönetim anlayışına karşı gelmektedir. İnsan faaliyeti sonucunda, kaçınılmaz olarak atık oluşmaktadır. AB ülkelerinde 2000'li yılların başında kişi başına katı atık üretimi 430 kg/yıl iken;10 yıl kadar önce ülkemizde bu değer, ancak, 380 kg/yıl mertebelerinde idi. Nüfus ve ekonomik refah artışı ile ülkemizde de kişi başına katı atık üretimi hızla artmaktadır. Sonuç olarak bu atıkların bir şekilde zararsız hale getirilmesi kadar bir o kadar da ekonomiye ve çevreye olumlu katkı sağlayacak şekilde yönetilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, ülkemizde evsel katı atıklardan enerji geri kazanımı konusu incelenmiştir. Bu amaçla, ülke bazında evsel atık oluşumu ve karakteristiği incelenmiş, enerji geri kazanma potansiyelleri değerlendirilmiştir. Özel olarak da, Gaziantep şehrimize ait evsel atık depolama sahasından elde edilecek çöp gazından enerji üretimine ilişkin projenin temel mühendislik yaklaşımı verilerek; bu konuda örnek bir uygulama sunulmaya çalışılmıştır. Bu kapsamda, öncelikle katı atık oluşumu ve enerji geri kazanma teknolojileri üzerinde durulmuştur. Evsel atıklardan enerji geri kazanımı; entegre atık yönetimi çerçevesinde düzenli depolama tesislerinde çöpgazının toplanarak ısı ve elektrik enerjisi üretiminde kullanılması, veya atığın doğrudan biyomekanik (anaerobik çürütme ve biyogaz üretimi, kompostlaştırma, atıktan türetilmiş yakıt üretimi) veya termal yöntemlerle (kütlesel yakma, piroliz, gazlaştırma) sağlanmaktadır. Atıktan enerji geri kazanım potansiyellerinin belirlenmesinde pekçok faktör etkili olmaktadır. Bu faktörler arasında toplumun refah seviyeleri, yerleşim yerlerinde tüketim alışkanlıkları, ekonomik faaliyetler, topoğrafya ve iklim koşulları, mevsimsel değişimler, yanında kişi başına evsel atık oluşumu, atıkların madde grup analizleri, nem ve inert kısımlarının oranları, bileşenlerin ısıl değerleri önemlidir. Bu faktörler bakımından 2000'li yıllardan sonra yapılmış şehirlerimizdeki evsel katı atıkların karakterizasyonu verilerek genel olarak katı atık enerji potansiyellerimiz verilmiştir. Ulusal atık yönetimi strateji belgesine göre ülkemizin 2030'lu yıllara kadar benimsenen atık yönetim hedefleri, atık miktar ve karakterindeki değişiklik tahminleri irdelenmiştir. Özellikle düzenli depolama tesislerinin gelişimine bağlı olarak atık depolama ve çöp gazı oluşum miktarlarına yönelik tahminler değerlendirilmiştir. Çalışmanın, Gaziantep EKA'dan enerji geri kazanılmasını içeren kısmında, şehrin atık miktarı ve kompozisyonu yardımıyla; Şahinbey Düzenli Depolama Tesisi'nden 2010-2039 yılları arasındaki 29 yıllık işletme dönemi ile 2039-2059 yılları arasındaki kapanma dönemi süresince elde edilecek depo gazının miktarı EPA'nın "Landfill Gas Emission Modeli (LandGem)"ile tahmin edilmiştir. Bu tahminle paralel olarak, teknik olarak içten yanmalı motorlar kullanılarak, depo gazından elde edilecek enerji miktarının yıllara göre değişimi bulunmuştur. Enerji geri kazanımına yönelik mevcut tesise ilişkin proje fizibilitesi verilmiştir. Fizibiliteler gaz toplama sistemi, enerji ekipmanı, inşaat faaliyetleri için ilk yatırım maliyetlerini, işletme maliyetlerini, geri ödeme süresini ve karlılık hesaplarını içermektedir.
Toprak ısı değiştiricilerinde yeni bir ısıl tepki yöntemi ve performansın parametrik incelenmesi
Yıllık toplam enerji tüketiminin %20'sinin ısıtma için harcandığı ülkemiz ve benzeri oranların olduğu dünyanın bir çok ülkesinde enerji fiyatlarının ve enerji tüketiminin doğaya etkilerine ilişkin farkındalığın artması nedeniyle, verimli ısıtma soğutma sistemlerine artan bir ihtiyaç ve ilgi bulunmaktadır. Isıtma ve soğutma için topraktan faydalanan ve diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına da entegre olabilen toprak kaynaklı ısı pompaları şu anda hem ısıtma hem de soğutmada en ekonomik sistemlerden biridir. Toprak kaynaklı ısı pompalarının ekonomik olmasına rağmen ülkemizde yaygınlaşamamasının en önemli nedenlerinden biri ilk yatırım maliyetlerinin yüksek olmasıdır. Diğer bir önemli neden ise bilgi eksikliğinden kaynaklanan yanlış uygulamalar neticesinde oluşan güven kaybıdır. Toprak kaynaklı ısı pompalarında ısıtılacak ortama aktarılan ısının büyük çoğunluğu (%70-80) topraktan geldiği için toprak tarafının planlanması önem arz etmektedir. Toprak altının yapısı çok değişkenlik gösterebilmekte; farklı toprak tabakaları, yeraltı su akışları, farklı nem içerikleri, çatlaklar veya boşluklar bulunabilmektedir. Bu nedenle toprak tarafı için ısıl tepki testleri yapılmaktadır. Isıl tepki testleri yaklaşık 20 yıllık bir geçmişe sahip olmakla beraber halen geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Bu tez çalışması temel olarak iki konuya odaklanmıştır: İlk olarak geleneksel sabit ısı akılı ısıl tepki testine alternatif ve belirli avantajlar içeren sabit sıcaklıklı ısıl tepki testi önerilmiş ve deneysel olarak çeşitli özellikteki toprak ısı değiştiricilerine uygulanmıştır. Önerilen sabit sıcaklıklı test metotu için bir analitik model geliştirilmiş ve sayısal modelle de doğrulanmıştır. Sabit sıcaklıkta test yapabilecek test sistemi laboratuvar ortamında kurulmuş, gerekli kalibrasyonlar, düzenlemeler yapıldıktan sonra farklı özelliklere sahip 4 kuyuda denenmiş ve toprak özellikleri belirlenmiştir. Sonuçların test sıcaklığına bağımlılığı da incelenmiştir. Uygun test suresi araştırılmış ve 24-36 saatlik testlerin yeterli olduğu görülmüştür. Geliştirilen model ile kuyuların hiç durmaksızın çalışması durumundaki performans değişimi elde edilmiştir. İkinci olarak toprakla gerçeklesen ısı transferi incelenmiş ve bunu arttırmaya yönelik çalışmalar yapılmıştır. Bunun için kuyudaki U borusunun sayısı, gidiş dönüş boruları arasındaki mesafe, boru çapı, kuyu derinliği gibi parametrelerin performansa etkileri incelenmiş, U borusu sayısını arttırmanın performansı oldukça iyi bir şekilde arttırdığı bulunmuş; bir kuyuda 3U borusu kullanmanın tek U ya göre %33 iyileşme sağlayacağı hem deneysel olarak hem de sayısal modelle gösterilmiştir. U borusu sayısını daha fazla arttırmanın artan boru maliyetini karşılamayacağı görülmüş ve Türkiye fiyatları için en iyi çözümün 2U borulu kuyu olduğu kısa ve uzun zamanlı analizler ile gösterilmiştir. Ancak boru maliyetlerinin düşmesi ile U borusu sayısını arttırmak maliyet-performans acısından tercih edilebilir olacaktır. Yönetimi ve uygulaması sığ olanına göre daha zor olan derin kuyuların derinliğinin performansa etkisi 50 m ve 100 m derinlikli iki kuyu ile incelenmiştir. 100 m derinlikli kuyuda akışkan daha uzun süre kuyu içerisinde kalacağından gidiş ve dönüş boruları arasındaki sıcaklık farkının artmasına bağlı olarak ısıl kısa devrelerin de artacağı ve birim kuyu derinliği başına elde edilecek ısı transferinin 50 m derinlikli kuyuya göre biraz daha az olacağı gösterilmiştir. Fakat ısı pompasının ısıtma modunda çalışması halinde toprağa soğuk akışkan gönderildiğinden geleneksel kuyulardan (20-200 m) daha derin olan kuyularda ortalama doğal toprak sıcaklığı yükseldiğinden ısıtma modunda yüksek performans elde edilebilir. Ayrıca debinin arttırılmasının performansı kısmen arttıracağı fakat borudaki hız artışına karşılık pompa gücünün, debinin üçüncü kuvveti ile orantılı olarak artması nedeniyle toplam enerji tüketiminin hızla artması sonucu bu kısmi iyileşmenin etkinlik katsayısı (COP) üzerinde olumlu bir etkisinin gözlenemeyeceği sonucuna ulaşılmıştır. Boru çapının etkisi için Ø32 mm'lik ve Ø40 mm'lik U borularına sahip iki kuyu kullanılmış, 40'lık boruda %4 civarında önemsenmeyecek bir iyileşme olduğu görülmüştür. Buna eş olarak borular arası mesafenin de performansa olumlu katkısı olduğu görülmüştür. Dolayısıyla kuyu çapı değiştirilmeden boru çapını arttırmanın borular arasındaki mesafeyi de azaltması nedeniyle çap artışının olumlu etkisinin perdeleneceği anlaşılmıştır. Çoklu kuyu alanlarındaki performans kayıplarını araştırmak için kuyuların performans kayıpları farklı kuyu dizilimleri ve çalışma sürelerinde kuyular arası mesafelere bağlı olarak incelenmiştir. Göz önüne alınan olabilecek en kötü senaryo için kuyular arasında 6 m aralık bırakılması durumunda bile kuyuları toplam performansındaki kaybının ihmal edilebilir değerlerde olduğu bulunmuştur. Derin kuyulara alternatif olarak daha ucuza uygulanabilen sığ uygulamalar/yatay uygulamalardan en çok kullanılanları slinky, salyangoz ve helis tipi incelenmiş ve birim kanal uzunluğunda en iyi sonucu helis tipi toprak ısı değiştiricisi vermesine karşılık birim boru uzunluğunda en iyi sonucu salyangoz tipi toprak ısı değiştiricisinin, birim alanda düşey slinky tipi toprak ısı değiştiricisinin verdiği deneysel olarak gösterilmiştir.
Bep-tr, Passivhaus ve Energystar hesaplama yöntemlerinin karşılaştırılması
Son yıllarda enerji kaynakları rezervindeki azalma araştırmacıları ve politikacıları yeni enerji kaynaklarının tespiti hususunda araştırmaya sevk etmiştir. Dünyadaki binalar nihai enerji tüketiminin % 40'ını oluşturmaktadır. Şaşırtıcı şekilde yüksek olan bu tüketimin sonucunda ortaya çıkan karbon ayak izi, ulaşım araçlarının tamamında ortaya çıkan miktardan belirgin bir şekilde fazladır. Binaların enerji tüketimini diğer sektörlere kıyasla daha düşük maliyetler ve daha yüksek getiriler ile azaltmayı sağlayan büyük ve cazip fırsatlar söz konusudur. Dünya üzerindeki insan sayısı ve bu insanların kullanım alışkanlıkları göz önünde bulundurulduğunda binalarda ısıtma, soğutma, aydınlatma ve sıcak su gibi temel ihtiyaçlar için tüketilen yüksek seviyelerde enerjiye ihtiyaç vardır. Bundan dolayı, yapı sektöründe enerji tüketiminin ve enerji ihtiyacının düşürülmesi üzerine birçok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmalarda, özellikle yapıların inşa aşamasında ortaya çıkacak olan imalat hatalarının minimize edilmesi öngörülmekte ve engellenemeyen insan alışkanlıklarına karşı yapılarda ve yapı elemanlarında iyileştirme yoluna gidilmektedir. Bu konuda ulusal yada uluslar arası birçok kanun, yönetmelik ve standartlar yayınlanmış birçok simülasyon programı geliştirilmiştir. Bu alanda Türkiye'de kullanılan BEP-TR, Amerika'da kullanılan Energystar ve Almanya'da kullanılan Passivhaus hesaplama yöntemleri ele alınarak karşılaştırmalı bir çalışma yapılmıştır. Bu çalışmada ayrıca BEP-TR, Passivhaus, Energystar hesaplama yöntemleri kullanılarak binanın yıllık ısıtma, soğutma, sıcak su ve aydınlatma enerji tüketim miktarları örnek bir bina üzerinde hesaplanmaktadır. Bu tezde, bir örnek bina üzerinden üç ayrı sertifika programı incelenmiş hesaplama yöntemleri ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Tez kapsamında, öncelikle zemin kat, üç normal kat ve çatısı bulunan bir bina için örnek bir çalışma tanımlanmaktadır. Farklı bölgelerdeki benzer iklim koşullarında yer alan örnek bina, yapı elemanları değiştirilmeden üç enerji standardına göre analiz edilmiştir. Yapılan analiz sonucunda çıkan sonuçlar enerji hesaplama yöntemlerindeki ve hesaplama programlarındaki farklılıklar açısından değerlendirilmiştir. Sonuçları hesaplamak için BEP-TR, PHPP ve e-QUEST enerji hesaplama programları kullanılmıştır. Programlardaki farklılıklar her hesaplama yönteminin bağlı bulunduğu ülkedeki kanun, standart ve yönetmeliklerden kaynaklandığı gibi her hesaplama yönteminin kabul edilebilir standart değerleri de farklıdır. Bu farklılıklar ve bunların enerji performans değerlendirmesine etkisini göstermek bu tezde amaçlanmıştır.
Alüminyum bor karbür kompozit malzemelerin radyasyon karşısındaki davranışının belirlenmesi, XCOM bilgisayar programı ile incelenmesi ve yeni bir hibrit kompozit radyasyon zırh malzemesi önerisi
Bu doktora çalışmasında, farklı tiplerde iyonizan radyasyon çeşitlerinin zırhlanmasında kullanılmak üzere alüminyum-bor karbür kompozit malzemenin davranışının incelenmesi ve bu alanda kullanılabilecek yeni bir malzemenin önerilmesi amaçlanmıştır. İyonizan radyasyon kaynakları endüstri, tıp, tarım ve araştırma amaçlı olarak birçok alanda yaygın bir biçimde kullanılmaktadır. Radyasyon, kullanım alanına uygun olarak farklı tip ve enerjilerde olabilmektedir. Görevi gereği radyasyonla çalışan personelin ve toplum üyesi kişilerin radyasyondan korunmasının en önemli metodlarından biri radyasyon kaynağının veya kullanıldığı alanın zırhlanmasıdır. Radyasyonun tip ve enerjisinin değişmesi madde ile etkileşmesinde farklılıklar ortaya koyduğundan, zırhlama için kullanılan malzemeler de farklılık göstermektedir. Nükleer reaktörler, uzay çalışmaları gibi alanlarda aynı anda farklı tip radyasyona maruz kalınabilmektedir. Karışık radyasyon alanlarında tek bir malzeme ile etkin zırhlama yapmak, zırhlama malzemesinin kapladığı hacmin azalmasında, gerekse de maliyet açısından fayda sağlamaktadır. Bununla beraber, radyasyon zırhlamasında en yaygın kullanılan malzeme olan kurşunun toksit etkilere sahip olması, insan sağlığı açısından olumsuz etkilere neden olmaktadır. Öte yandan, Avrupa Birliğinin yayınladığı RoHS direktifleri sonucunda kurşunun birçok alanda kullanılması yasaklanmış ve ileri süreçte tamamen kurşun kullanımından vazgeçilmesi planlanmaktadır. Bu çerçeve de, bu doktora çalışmasında, kurşuna alternatif oluşturabilecek, farklı radyasyon tiplerinin zırhlanmasında etkili bir malzemenin önerilmesi benimsenmiştir Deneysel çalışmalarda öncelikle alüminyum-bor karbür (Al-B4C) malzeme bu doktora tezinin özgünlüğü içinde incelenmiştir. Bu malzemeler dört farklı hacimsel yüzde oranında, %5, %10, %15 ve %20 ve beş farklı tane boyutunda ortalama 3 µm, ortalama 53µm, 75-150 µm arası, 150-250µm arası ve ortalama 500 µm olmak üzere B4C bileşiği içermektedir. Malzemelerin tümü için gama, nötron ve beta radyasyonları karşısındaki zırhlama davranışları incelenmiştir. Bir başka deyişle, B4C bileşiğine ait tane boyutunun zırhlama davranışı üzerine etkisi ile gama, nötron ve beta radyasyonları ile yapılan çalışmalar doktora çalışmasının özgün kısımlarıdır. Alüminyum-bor karbür (Al-B4C) malzeme ile elde edilen sonuçlardan yararlanarak alüminyum-bor karbür-tungsten karbür kompozit malzemesi ile çalışılmış, gama, nötron ve beta radyasyonları karşısındaki zırhlama davranışları incelenmiştir. Bu husus, doktora tezinin malzeme seçimi konusundaki önemli özgünlüğünü oluşturmaktadır. Gama radyasyonu ile çalışmada, farklı gama radyasyon enerjilerinde yayınım yapan üç farklı radyoizotop kaynak kullanılmıştır. Bu yolla bağıl olarak Am-241 ile düşük enerjide (60 keV), Co-60 ile yüksek enerjide (1,17 ve 1,33 MeV' lik iki pik ortalaması 1,25 MeV) ve Cs-137 ile orta enerjilerde (662 keV) gama radyasyonu ile çalışma yapılmıştır. Nötron radyasyonu ile çalışmada Howitzer içerisinde bulunan Pu-Be nötron kaynağı kullanılmıştır. Bu kaynağın yaydığı nötronların ortalama enerjisi yaklaşık 4 MeV' dir. Beta radyasyonu ile yapılan çalışmada ise, kullanılan radyoizotop kaynak Sr/Y-90'dır. Söz konusu bu radyoaktif kaynaktan çıkan maksimum beta enerjisi 2,28 MeV' dir. Deneysel çalışmalar kapsamında transmisyon tekniği kullanılarak gama ve beta radyasyonları kullanılarak her bir malzeme için lineer zayıflatma ile kütle zayıflatma katsayısı değerleri, nötron radyasyonu için ise makroskopik tesir kesiti değerleri bulunmuştur. Bulunan bu değerler yardımı ile her bir malzeme için kullanılan radyasyon tipine bağlı olarak Yarı-Değer Kalınlık (YDK) değerleri bulunmuştur. Ayrıca, gama kütle zayıflatma katsayı değerlerinin teorik olarak bulunması için, uluslararası boyutta kabul gören XCOM bilgisayar programı kullanılarak teorik hesaplamalar yapılmıştır. Kompozit malzemelere ait deneysel olarak bulunan gama kütle zayıflatma katsayı değerleri, XCOM bilgisayar programından elde edilen teorik değerlerle karşılaştırılmıştır. Gama kaynakları ile yapılan deney sonuçlarına göre; Al-B4C bileşiği içerisinde B4C bileşiğine ait tane boyutunun artması, kompozit malzemenin radyasyon tutuculuğunu azaltmaktadır. Gama radyasyonu enerjisi arttıkça tane boyutunun etkisi azalmaktadır. Bununla beraber kompozit malzeme içerisindeki B4C hacimsel yüzde içeriğinin artması gama radyasyonunu tutuculuğunu azalmaktadır. Bu azalma düşük enerjili gama radyasyonunda daha belirgin, yüksek enerjili gama radyasyonu için daha düşüktür. Al-B4C-WC hibrit kompozit malzemesi için deneysel çalışmada malzeme içerisindeki WC miktarı arttıkça, gama radyasyonuna karşı malzemelerin tutuculuğu da artmıştır. Bununla beraber, gama radyasyonu karşısında XCOM programından elde edilen teorik kütle zayıflatma katsayıları ile deneysel olarak elde edilen kütle zayıflatma katsayıları birbirleri ile uyumlu çıkmıştır. İki değer arasındaki yüzde fark, büyük çoğunluğu %3'ün altında, tümü % 6' nın altında kalmıştır. Nötron deneyleri sonucunda, Al-B4C kompozit bileşiği için elde edilen sonuçlara göre kompozit malzeme içerisindeki B4C bileşiğinin hacimsel yüzde oranı ve tane boyutunun artması nötron tutuculuğunu arttırdığı saptanmıştır. Al-B4C-WC hibrit kompozit malzemeleri içinde hacimsel yüzde olarak B4C ve WC oranlarının artması nötron tutuculuğunu arttırdığı görülmüştür. Beta deneyleri sonucunda, Al-B4C kompozit bileşiği içerisindeki B4C hacimsel yüzde miktarının artması, malzemenin beta tutuculuğunu arttırdığı gözlemlenmiştir. Bununla beraber Al-B4C-WC hibrit kompozit malzemeleri içerisindeki B4C ve WC bileşiklerinin hacimsel yüzde miktarlarının beraber artışı beta tutuculuğunu arttırdığı saptanmıştır. Deneysel olarak kompozit malzemeler için bulunan kütle zayıflatma katsayıları, saf alüminyum için bulunan kütle zayıflatma katsayısı ile karşılaştırılmıştır. Al-B4C kompozit malzemeler içerisine belirli oranlarda WC bileşiğinin katılması farklı radyasyon kaynakları karşısında zırhlama etkisini arttırması ile birlikte kompozit malzemelerin yoğunluğunu da arttırmaktadır. Özellikle uzay teknolojisi, uçak teknolojisi, nano teknoloji gibi alanlarda kullanılan malzemelerin yoğunluğu da önemli bir yer tutmaktadır. Bu bağlamda bileşik içerisine katılan WC miktarı kısıtlı kalması gerekmektedir. Deneysel sonuçlar sonucunda Al-B4C kompozit malzeme içerisine %5 ve %10 oranında katılan WC ile oluşturulan hibrit kompozit malzemelerin karışık radyasyon alanlarında etkin bir zırhlama malzemesi olarak kullanılabilirliği bu doktora tezinin özgünlüğü kapsamında gösterilmiştir.
Binalarda ısıtma performasının örnek bir uygulama üzerinden incelenmesi
Günümüzde gelişen teknoloji ve sanayi ile birlikte enerjiye olan ihtiyaç sürekli olarak artış göstermektedir. Enerji ihtiyaçlarının giderilmesi ve mevcut kaynakların daha verimli kullanılması tüm ülkelerin ortak politikalarının başında gelmektedir. Çevremize baktığımızda, dünyadaki yapılan çalışmalar enerji kaynaklarını çeşitlendirmek ve bunların verimli kullanılmasını sağlamaktır. Üretilen enerjinin etkin kullanımının yanında enerjinin tasarrufu da çok önemlidir. Enerjinin tasarruf edilmesinde en büyük etkenlerden biri ise yalıtımdır. Konutlarda enerji tasarrufu yapabilmek için yalıtım yapılması gerekmektedir. Mevcut enerji kaynaklarımızın önemli bir kısmını iyi yalıtılmayan binaları ısıtmaya çalışırken harcamaktadır. Bu ısı kayıplarını önlemek içinse en iyi çözüm planlı bir yalıtım yapmaktan geçmektedir. Binalara uygun şekilde yalıtım yapılmadığı için, enerjinin büyük bir kısmı kaybedilmektedir. Yaptığımız çalışma da işte tam bu noktadan hareketle ortaya çıkmıştır. Ülkemizde özellikle başta İstanbul'da olmak üzere, çok katlı ve eski binaların sayısı oldukça fazladır. Örnek çalışmamız, İstanbul'un Bakırköy ilçesine bağlı olan Ataköy 3. Kısımda bulunan 1966 yılında inşa edilmiş T.O. 82-83 blokları adı verilen binaya ait ısıtma performansının incelenmesi şeklinde gerçekleştirilmiştir. Bina yanyana beş katlı iki bloktan oluşmaktadır. Bloklardaki daire sayısı apartman görevlisinin dairesi dahil olmak üzere toplam da yirmi bir adettir. Isıtma, merkezi sistem olup doğalgazla gerçekleştirilmektedir. Bina üzerindeki daha önce yapılmış ısı yalıtım uygulamaları ise sadece çatı ve taban kısımlarında yer alıp diğer bölümlerde her hangi bir iyileştirme ya da benzeri bir durum söz konusu olmamıştır. Hesaplamalarda, TS 825 "Binalarda Isı Yalıtım Kuralları" çerçevesinde belirtilen standarttan yararlanılmıştır. Öncelikli olarak işlemlere kesit bileşenleri ve uygulama alanlarının belirlenmesiyle başlanmıştır. Daha sonra aynı üründen üç farklı kalınlığına sahip 3, 4 ve 5 cm'lik malzemeler seçilmiş, ancak uygulamaya geçildiğinde sadece 5 cm kalınlığında olan ürün aracılığıyla TS 825 standardına göre belirlenen sınır değerlerinin üzerine çıkılmamıştır. Bu nedenle de hesaplamalar yanlızca buna göre yapılmıştır. Detaylar ise maliyet analizi içerisindeki başlıklar altında ortaya konularak son bölümde değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, mevcut yönetmelik ve yasalar gereğince binanın ısıtma performansını incelemeye yönelik çalışmamızda binaya ait duvar kısımlarında ısı yalıtımı ile pencerelerin kaplamalı çift cam olarak değişimi üzerinde durulmuştur. Mevcut yalıtımsız ve uygulamalar sonrasında yalıtımlı durumdaki belirlenen yıllık ısıtma enerjileri arasındaki fark sayesinde tasarruf edilen ısıtma enerjisi ortaya çıkarılmıştır. Çalışmamızın hedefi de örnekteki gibi eski bir bina üzerinde yapılabilecek iyileştirmelerden kaynaklanan tasarrufu göstererek, ülkemizdeki bu tarz binalara uygulandığında ortaya çıkabilecek senaryoya ışık tutmaktır.
Farklı kanal kesitlerine sahip hava ısıtıcı güneş kolektörlerinin CFD yöntemi ile ısıl ve hidrolik performanslarının incelenmesi
In this study, two different designs of air heating solar collector ducts were analyzed using Computational Fluid Dynamics. A conventional rectangular duct of 800mm width and 20mm height with flat absorber plate and a proposed duct with fins installed below flat absorber plate were compared within the frame of thermal and hydrodynamic properties. Fins had 1mm thickness, were 50mm apart from each other and were compressed between absorber and back plates. Modeling and steady state analysis were carried out using ANSYS Fluent 15.0 software. Two ducts were modeled in three dimensions with 760mm deep entrance region and 1600mm deep test region. Working fluid was air, duct and fin materials were aluminum. The effect of fins on air and absorber plate mean temperatures, heat distribution, heat transfer coefficient, Nusselt number, pressure drop, friction factor and performance enhancement ratio was investigated for Reynolds number ranging from 3000 to 10000 and constant heat flux of 1000 W/m2. It was found that increasing Reynolds number increases the thermal performance of the ducts by increasing heat transfer coefficient; and increases pressure drop. When finned duct was compared with flat duct, higher air mean temperature, lower absorber plate temperature, therefore better heat distribution; however more pressure drop was observed. Thermo hydraulic performance of finned duct was determined by calculating overall enhancement ratio in order to discuss the overall effect fins. Although average heat transfer coefficient was increased with the addition of fins, reduction of flow hydraulic diameter due to fins caused reduction in Nusselt number.
Jeotermal enerji kaynaklı organik rankine çevriminin modellenmesi ve analizi
Bu çalışmanın başında, tasarlanan modelin ısı kaynağı olarak kullanılan jeotermal enerjinin kullanım alanları ve potansiyeli detaylı olarak verilmiş, jeotermal enerjinin dünyada ve ülkemizdeki elektrik üretimine katkısından kısaca bahsedilmiştir. Düşük sıcaklıklardaki ısı kaynakları için, sudan daha düşük sıcaklıkta kaynayan organik akışkanın kullanıldığı Organik Rankine çevrimi kullanılır. Organik Rankine çevrimi teknolojisi, güneş, jeotermal ve atık ısı kaynakları gibi düşük sıcaklıklı ısı kaynaklarından büyük faydalar sunar. Bu tezde de jeotermal enerji kaynağı ile elektrik üreten Organik Rankine çevriminin analizi yapılmıştır. Isı kaynağının kütle akış hızı 0,675 kg/s ve sıcaklığı kararlı durum için 140 °C olarak belirlenmiştir. Çevrimi oluşturan komponentler, çalışma koşulları ve termodinamik özellikler dikkate alınarak bu çalışmada, HFC-245fa çevrim akışkanı olarak kullanılmıştır. Sistemin tüm komponentleri ayrı ayrı modellenmiş, kütle ve enerji dengeleri kurularak çevrim tamamlanmıştır. Bu aşamaların nasıl gerçekleştirildiği bilgisine açıklık getirilmiştir. Her bir komponentin kararlı durumu için sonuçlar bulunmuştur. Program tarafından hesaplanan veriler ile toplam türbin gücü 250 kW olan, analiz için gerekli demo bir model oluşturulmuştur. Hazırlanan model üzerinde kararlı ve dinamik durum analizi yapılmıştır. Bir Organik Rankine çevriminin veriminin arttırılması için yapılan çalışmalar anlatılmıştır. Bu çevrimi oluşturan komponentlerin tasarımı ve görevleriyle ilgili bilgiler verilmiştir. Bu çalışma yapılırken kullanılan Flownex SE versiyon 8.2.1.2028 modelleme programı ve programın çalışma mantığından bahsedilmiştir. Programın kütüphanesini oluşturan elemanlar tanımlanmış ve tasarlanma kriterleri açıklanmıştır. Flownex dinamik analizi yapılmak üzere çevrim sınır koşulları kaldırılmıştır. Çevrim verimini arttırmak için yoğuşturucu soğutma suyu sıcaklığının azalmasını sağlayacak senaryo oluşturulmuştur. Kondenser soğutma suyu sıcaklığı anlık 2,5 °C azaltılarak 34°C'den 31,5°C'ye düştüğü durumda santral veriminin 14%'den %14,26'ya çıktığı gözlenmiştir.
Bir eş merkezli çift milli turbofan motorunun optimal performansına ısı kaybının etkisi
Recently, many researches have been focused on performance optimization of thermal systems. It is observed that the effect of heat losses on the performance of aircraft engines in terms of energy, exergy and environmental performance have not been studied sufficiently. Therefore, in this thesis, the effect of heat leakage on the optimal performance of a twin-spool turbofan engine has been studied. Selected four design parameters are total compressor pressure ratio, fan pressure ratio, by-pass air ratio and maximum turbine inlet temperature; also six performance indicators are coefficient of ecological performance, overall efficiency, exergy destruction factor, thrust specific fuel consumption, specific thrust and entropy generation rate. Two different heat leakages have been considered in the thesis; first one is heat leakage from the combustion chamber to the surrounding by-pass air through the combustion chamber wall, and the second one is from by-pass air to the very cold ambient air. It has been concluded that effect of the first heat leakage is more significant than the second one, effect of heat leakage is not linear, and heat leakage affects the optimum values of design parameters. Also, performance indicators based on the Second Law of Thermodynamics are affected by the first heat leakage more significantly than the other performance indicators based on the First Law of Thermodynamics. This is due to the high irreversibility of heat loss from high temperature combustion chamber resulting with high entropy generation rate, hence high exergy destruction rate.
Gün öncesi piyasasında saatlik ve günlük elektrik fiyatları tahmini
Türkiye ekonomisinde, nakit giriş ve çıkışlarının büyük miktarlarda olduğu enerji sektörü, ciddi bir etkiye sahiptir. Yer altı kaynakları bakımından, kendi ihtiyacını karşılamaktan çok uzakta olan Türkiye, petrol ve doğal gaz gibi sanayide ve günlük yaşamda gereklilik haline gelmiş kaynaklara büyük bedeller ödeyerek ithal etmektedir. Bu büyük riski minimize edebilecek politikalar geliştirilmekte, özellikle elektrik üretiminde mevsimler arası farklılık gösteren arz güvenliği konusu, kaynak çeşitliliği ile daha güvenilir hale getirilmeye çalışılmaktadır. Elektrik piyasasında, yeni yapılanmasıyla birlikte düzenleyici ve denetleyici rol üstlenen kamu, enerji sektöründeki yatırımları da özel sektöre bırakmakta, hatta özelleştirmeler yoluyla EÜAŞ'ın pazar payı düşürülmektedir. Güncel haliyle elektrik piyasasında üreticiler, elektrik ticaretinde rekabet edebilmek için, yüksek verimli teknolojilere yönelmekte, tüketiciler ise, en uygun fiyattan elektrik ihtiyaçlarını karşılayabilmektedirler. Katılımcılar için piyasada oluşacak fiyatları tahmin etmek, maksimum karlılık adına stratejilerini ve piyasadaki konumlarını belirlemede büyük önem taşımaktadır. Elektrik piyasasında, ikili anlaşmalarla elektrik satışı yapan şirketler için fiyatların aylık veya dönemlik tahmin edilmesi, yapılacak anlaşmaların ticari değerini belirlerken, gün öncesi piyasada elektrik ticareti yapan piyasa oyuncuları için ise elektrik fiyatlarının tahmini, üretim planlarını belirlemekte, özellikle doğalgaz santralleri için verecekleri teklifler açısından büyük önem arz etmektedir. Hatta, enerji sektöründe santral yatırım planı olan firmaların yaptıkları fizibilite çalışmalarında, gelirlerini teşkil eden elektrik satış rakamları yeteri kadar öngörülerbilir olmak zorundadır. Tüm bunlar, yani gerçekçi fiyat tahminleri, uygulanabilir projelerin ülkeye kazandırılması ve nihai tüketicinin en ucuz elektriği tüketebilmesi anlamına gelmektedir. Ancak şunu da belirtmek gerekir ki, ülke ekonomisinin ve piyasanın dengeli halde olması, dışsal veya içsel sebeplerle dalgalanmaması, fiyatların tahmin edilebilir ve öngörülebilir olmasında önemli etkenlerden biridir. Bu çalışmada, gün öncesi piyasada oluşan elektrik fiyatları saatlik ve günlük ortalama şeklinde tahmin edilmeye çalışılmıştır. Çalışma boyunca 2010, 2011, 2012, 2013 yıllarına ait farklı parametre kümeleri kullanılmış, tahmin metodu olarak ise regresyon analizi ve yapay sinir ağları tercih edilmiştir. Sonuç olarak, yapılan her bir tahmin çalışmasında kullanılan parametrelerin ağırlıkları saptanmış, 2014 yılına ait saatlik ve günlük ortalama elektrik fiyatları tahmin edilmiştir. Oluşturulan tahmin modelleri ile elde edilen fiyatlar, gerçekleşen fiyatlarla kıyaslanmış, hataları ve başarıları ortaya konulmaya çalışmıştır. Gerçekleşen ve tahmin edilen fiyatlar arasındaki sapmalar, MAPE ve RMSE hata ölçütleri ve NASH başarı ölçütü ile değerlendirilmiştir.
Evsel atık değerlendirme tesisi enerji-ekonomi analizi ve Kocaeli ili için uygulama
Bu Yüksek Lisans Tez çalışmasında, kentsel katı atıkların bertaraf teknolojileri içerisinde yer alan "Yakma Yöntemi"yle bertarafın enerji-ekonomik analizi ele alınmıştır. Kütlesel yakma sistemiyle, katı atıkların çevresel zararlı etkileri minumuma indirilirken elektrik enerjisi üretilmektedir. Bu sayede, katı atıklar ekonomiye enerji olarak geri kazandırılabilmektedir. Ülkemizde evsel atıklara ilişkin değerlendirme tesisi bulunmamaktadır. Bununla beraber, yapılan çalışma kapsamında Kocaeli ili için bir evsel katı atık değerlendirme tesisi kurulmasına ilişkin enerji-ekonomik analizi de yapılmıştır. Yapılan çalışmayla evsel-atık değerlendirme tesisinin uygunluğu gösterilebilmiştir.
Karbon marjinal azaltım maliyet yönteminin konut sektöründe uygulanması
Sera gazı emisyonlarının hızlı artışı ve iklim değişikliği, ülkeleri emisyonları azaltmaya sevk etmiştir. Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi'nin 3. Taraflar konferansı olan Kyoto'da, Kyoto Protokü imzalanmış ve taraf olan ülkeler sera gazları için sayısal azaltım emisyon sınırları belirlemişlerdir. Sera gazı emisyonlarını azaltma hedefleri ve yasal taahhütler, birçok ülkedeki karar vericileri düşük maliyetli karbon salım azaltım yolları bulmaya itmiş ve bu amaçla, Marjinal Azaltım Maliyet Eğrileri, iklim değişimindeki etkileri azaltmak amacıyla ekonomik ve teknolojik fizibiliteyi görselleştirmek adına sıkça kullanılmaya başlamıştır. Türkiye'nin, Kyoto Protokülü'ne taraf olmuş olsa bile, özel konumu itibariyle herhangi bir sayısal salım azaltım hedefi yoktur. Ancak Türkiye, geliştirdiği politikalar, yönetmelikler ve stratejiler ile enerji verimliliği ve dolayısıyla karbon azaltım hedeflerini de belirlemektedir. İleride Türkiye'nin zorunlu bir karbon azaltım hedefi olması durumunda, toplam enerji tüketiminde %35 gibi büyük bir yüzdeye ve dolayısıyla enerji tasarrufunda geniş olanaklara sahip bina sektöründeki uygulamalar önemli olacaktır. Bu uygulamalarda, MAC eğrilerini kullanmak azaltım teknolojilerinin seçiminde karar vericilere kolaylık sağlayacaktır. Bu tez çalışmasında, öncelikle MAC eğrilerinin kullanım alanları ve oluşturulma yöntemleri açıklanmıştır. Model türevli ve uzman bazlı MAC eğrisi oluşturulma yöntemleri, bunların oluşturulması sürecinde karşılaşılan zorluklar ve birbirlerine göre üstünlükleri ve sakıncaları açıklanmıştır. Son olarak bina sektöründe konut bazında uzman bazlı MAC eğrisi hazırlanmıştır. Bunun için öncelikle İstanbul'da ortalama büyüklükte varsayılan mevcut bir daire için, belirli enerji tüketim noktaları belirlenmiştir. Belirli bir enerji tüketim seviyesinde belirlenen referans noktasına göre, binada EPS ve taşyünü ile yalıtım uygulaması yapılması, buzdolabı, klima gibi enerji tüketimi yüksek elektrikli ev aletlerinde enerji tüketimi düşük olan tasarruflu cihaz kullanımına geçilmesi, aydınlatmanın LED ve kompakt flüoeresan lambalar ile sağlanması, ısıl geçirgenlik değeri düşük pencere kullanımına geçilmesi, elektrik ihtiyacının bir kısmının güneş panellerinden karşılanması gibi durumlarda sağlanacak enerji tasarrufu ve dolayısı ile alınan her bir önlem başına azaltılan eşdeğer CO2 salım miktarı hesaplanarak, varsayılan bir konut için karbon marjinal azaltım eğrisi oluşturulmuştur. Bu oluşturulan eğri, salım azaltım hedefi olması durumunda, bina sektörüne veya ev sahibine dairesi için yapacağı yatırımları önceliklendirmesi için bir öngörü sağlayacaktır.
Geçirgen ve iletken tek duvarlı karbon nanotüp ince filmlerin hazırlanması
The need for transparent conductive films is growing rapidly as electronic devices, such as touch screens, displays, solid state lighting, and photovoltaics become essential in our lives. Doped metal oxides, in particular industry standart indium tin oxide, are the most widely used materials for transparent conductors. However, these materials have several drawbacks, including a high refractive index and haze, spectrally nonuniform optical transmission, limited flexibility, and a depleted raw material supply and exploration of alternative materials has become inevitable. Because of their high intrinsic carrier mobility, conductivity, and mechanical stability carbon nanotubes (CNTs) are promising materials for electronics, as transparent conductors. There are two commonly used methods for depositing SWNTs on substrates-transferring CVD-grown SWNTs or deposition of solution processed SWNTs. Since CVD grown SWNTs can be highly aligned, they often outperform solution-processed SWNT films that are typically in the form of randomly construcred networks. On the other hand, solution-based SWNTs can be printed at a large-scale and at low-cost, rendering them more appropriate for manufacturing. In this thesis, transparent and conductive SWNT electrodes were fabricated on glass substrates. SWNTs were firstly synthesized by chemical vapor deposition of acetylene on Fe/MgO catalyst at 800°C and purified by 6M HNO3 at 98.39 % purity level. Spray coating method was utilized for the deposition of SWNTs. Effects of sonication time, density of SWNT films, dispersing media, CNT type and post-deposition acid treatments were investigated. Fabricated SWCNT thin films were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and UV-vis spectrophotometer. Four point probe measurements were also performed for determination of the sheet resistance values of SWCNT thin films on glass substrates and the resultant properties were compared. It has been found that, 195 Ω/sq sheet resistance can be achieved at an optical transmittance of 75 % for Tuball-SWNT thin films on glass substrates that were deposited via spray coating method. All of the fabricated films were found to be mechanically robust, with no tendency to delaminate from the underlying substrate.
Serbestleşme sürecindeki bir elektrik piyasasında faaliyet gösteren piyasa gücü bulunan bir firmanın piyasa takas fiyatları üzerindeki etkilerinin araştırılması
For many years, electricity power industry has been controlled and managed by public utilities in many countries. Generation, transmission, distribution and retail of electricity were under the responsibility of government-owned companies. Over the last few decades, electricity industry are being liberalized and deregulated and has experienced significant changes. Although countries have preferred different strategies and approaches in privatization program and deregulation of electricity markets, common goal of them is to have a sustainable, effective and well-functioning electricity market. Few large firms are dominant in oligopoly market and these large firms may have tendency to use their market power typically by changing their offer quantities or prices. Interaction among such producers in the market also necessitates considering each effect of participants' offer strategies on market-clearing prices. In the thesis, the impacts of dominant firm's bidding strategies on market-clearing prices is investigated. Day-ahead market is modeled under some assumptions. Supply and demand are taken from various sources to be able to run the simulation. Hypothetical power producers are set up to be able to show how the model works. The model consists of two main parts, which are obtaining of reduced demand curve and formation of aggregated supply curve. Three different cases are analyzed, which are uncoordinated simulation without manipulation, coordinated simulation with capacity withdrawal and coordinated simulation with intervention. In first case, uncoordinated simulation is carried out. In this simulation, each power plant submits its offer individually based on its own marginal production cost. The results of first simulation give reference market-clearing prices, which are going to use by evaluating the effects of bidding strategies of dominant firm. Second case is a coordinated simulation and power producers submit their offers by considering all their power plants, which they have. In this simulation active player's bidding strategies are taken into account by using game theory. It is aimed to investigate the impact of capacity withdrawal on market-clearing prices. In this circumstance, dominant firm tries to find out its optimum offer strategy by considering all their power plants and the strategies of other power producers. In the third case, dominant firm is modeled as a firm trying to reduce market-clearing prices as low as possible by running all their power plants. Some power plants of the dominant firm run below their marginal costs. In this case, dominant firm submits its offers without considering its losses. To have a well-designed market, privatization program should be carefully carried out to protect price increase/decrease or volatility arisen from market power. Privatization program should not serve to generate new dominant firm or contribute dominant firm's market power. In conclusion, electricity prices should be determined in competitive market conditions without manipulation. Abuse of market power should be monitored and prevented.
İTÜ TRIGA Mark II araştırma reaktöründe enstrümental nötron aktivasyon analizi bağıl ve k0 standardizasyon yöntemlerinin çevresel örneklere uygulanması
Nötron aktivasyon analizi (NAA), çeşitli matrislerdeki örneklerin içerdiği elementlerin belirlenmesinde kullanılan analitik bir yöntemdir. Enstrümental nötron aktivasyon analizi (INAA) ise, örneklerin ışınlamadan önce veya sonra herhangi bir kimyasal işleme maruz kalmamasından dolayı tahribatsız bir yöntem olduğundan dünyada en çok kullanılan NAA yöntemidir. NAA'de standardizasyon yöntemleri mutlak, bağıl ve komparatör (karşılaştırıcı) standardizasyonu olmak üzere üçe ayrılır. Mutlak yöntem deneysel olarak basit olmasına rağmen, element miktarının hesaplanmasında kullanılan bazı fiziksel parametrelerin belirsizliği birçok (n,γ) reaksiyonu ve radyonüklit için yüksektir. Bu nedenle bu yöntem ile elde edilen element miktarları yüksek belirsizliğe sahiptir. Bağıl standardizasyon yönteminde örnek ve ilgilenilen element içeriği bilinen bir standart ile birlikte ışınlanır ve aynı deneysel koşullarda ölçülür. Bağıl yöntem ile yüksek doğrulukla sonuç elde edilmesine rağmen çoklu-element analizinde standardın hazırlanması ve ölçülmesi zorluk yaratmaktadır. Tek-komparatör yöntemi standardın ve seçilen tek-komparatörün birlikte ışınlanmasıyla k-faktörlerinin deneysel olarak belirlenmesini içerir. Daha sonra örneğin ve tek-komparatörün birlikte ışınlanmasıyla örneğin içeriğindeki element miktarı belirlenir. Yöntemin en önemli avantajı k-faktörlerinin önceden belirlendiği durumda deneysel basitliğidir. Ancak k-faktörlerinin deneysel koşullara bağlı olması yöntemin dezavantajıdır. Eğer tek-komparatör yönteminin deneysel olarak belirlenen k-faktörleri ışınlama ve ölçüm koşullarına göre normalize edilirse k0-faktörleri tanımlanır. k0 yöntemi analizden önce nötron spektrumu parametrelerinin, termal nötron akısının (φt), epitermal akı dağılım parametresinin (α), termal-epitermal akı oranının (f) ve komparatör faktörünün (Fc,Au) belirlenmesini ve dedektör kalibrasyonlarının yapılmasını gerektirir. k0 yönteminin avantajı ticari olarak erişilebilen veya ücretsiz yazılımlar kullanarak çok sayıda benzer örneğin çoklu-element analizinin zamandan kazanılarak yapılmasıdır. Bu çalışmada, İTÜ TRIGA Mark II araştırma reaktöründe INAA'nin bilimsel ve ticari amaçlarla uygulanabileceği düşüncesinden yola çıkılarak, çevresel örneklerin element analizi için bağıl ve k0 standardizasyonları yapılmıştır. Bu kapsamda HPGe dedektörlerin kalibrasyonları, nötron spektrumu kalibrasyonu, içeriği bilinen sertifikalı referans malzemelerin ve yeterlilik testi malzemelerinin element analizleri yapılmış ve sonuçların kalite kontrolü değerlendirilmiştir. Ayrıca, çevresel örneklerde INAA'nin İTÜ TRIGA Mark II araştırma reaktöründe uygulanması çalışmalarına katkı sağlaması amacıyla TÜBİTAK 2214-A Yurt Dışı Doktora Sırası Araştırma Burs Programı kapsamında Nuclear Physics Institute of the Czech Academy of Sciences (CAS NPI)'da İstanbul'un çeşitli bölgelerinden alınan toprak ve bitki örneklerinin element analizini içeren altı aylık bir araştırma yürütülmüştür. ITU TRIGA Mark II araştırma reaktörü merkezi ışınlama kanalında 250 kW güç seviyesinde 6 saat ve 207 kW güç seviyesinde 4 saat ışınlama yapılmıştır. Bağıl standardizasyon ile element konsantrasyonlarının belirlenmesi ve sonuçların kalitesinin değerlendirilmesi için çeşitli MS Excel programları hazırlanmıştır. Hazırlanan programlar ile rutin çalışmalarda analizin hızlı yapılması ve veri girişinden kaynaklanabilecek hataların en aza indirilmesi amaçlanmıştır. k0 standardizasyonu k0-IAEA (versiyon 7.16) ve Kayzero for Windows (versiyon 3.05) programları ile uygulanmıştır. Ayrıca nötron spektrumu parametrelerinin ve belirsizliklerinin belirlenmesi amacıyla Kragten yöntemi kullanılmıştır. Bağıl standardizasyonda toprak örneklerinde As, Ce, Co, Cr, Cs, Fe, K, La, Na, Rb, Sb, Sc, Th, U ve Zn element konsantrasyonları belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, bağıl standardizasyonda ölçüm belirsizliğine en yüksek katkının sayım istatistiğinden geldiği gözlenmiştir. k0 standardizasyonunda Au ve Zr monitörlerin kullanıldığı çıplak-üçlü monitor yöntemi uygulanarak k0-IAEA, Kayzero for Windows ve Kragten yöntemi ile nötron spektrumu parametreleri ve belirsizlikleri hesaplanmıştır. k0-IAEA, Kayzero for Windows ve Kragten yöntemi ile hesaplanan nötron spektrumu parametrelerinin ise uyumlu olduğu gözlenmiştir. Hesaplanan f değerleri (˂20), nötron spektrumunun termalizasyonunun zayıf olduğunu göstermektedir. α değerleri ise 0'dan küçük hesaplanmıştır. Hesaplanan α değerlerinin belirsizlikleri %43-%1700 arasında değişmektedir. k0 standardizasyonu ile toprak ve bitki örneklerinde Ag, As, Au Ba, Br, Cd, Ce, Co, Cr, Cs, Eu, Fe, Hf, K, La, Na, Rb, Sb, Sc, Sm, Sr, Tb, Th, U, W, Yb, Zn ve Zr element konsantrasyonları belirlenmiştir. Yöntemin performansı NIST SRM 2711, 1633b ve 1547 standart referans malzemelerinin analizi ile değerlendirilmiştir. NIST SRM 2711 ve 1547 için Kayzero for Windows ile hesaplanan bağıl genişletilmiş belirsizlikler sırasıyla %7-33 ve %7-25, k0-IAEA ile hesaplanan bağıl genişletilmiş belirsizlikler ise sırasıyla %17-90 ve %18-60'tır. k0-IAEA ve Kayzero for Windows programları ile elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında, hesaplamada kullanılan farklı yaklaşımlar nedeniyle k0-IAEA sonuçlarının belirsizliklerinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir. k0-IAEA programında diğer belirsizlik bileşenlerine ek olarak nötron spektrum parametrelerinin belirsizlikleri de element konsantrasyonunun belirsizliğinin hesaplanmasına hesaba katılmaktadır. Ancak Kayzero for Windows programında element konsantrasyonunun belirsizliği sayım istatistiğine %3,5 olarak verilen bir sistematik belirsizliğin eklenmesiyle hesaplanmaktadır. k0-IAEA programı ile hesaplanan nötron spektrumu parametrelerinin, özellikle α değerinin belirsizliği yüksek (>%100) olduğundan element konsantrasyonlarındaki belirsizlikler yüksektir. Yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde, bağıl standardizasyon ile incelenen elementlerin yüksek doğrulukla belirlenebildiği ortaya koyulmuştur. k0 standardizasyonu sonuçları incelendiğinde, bu yöntem ile bağıl standardizasyona göre fazladan 13 elementin belirlenebildiği, ışınlama ve ölçüm koşulları dikkate alındığında bağıl standardizasyonda matris özelliklerinden dolayı sorun yaratan bitki örneklerinde de analiz yapılabildiği sonucuna varılmıştır. INAA ülkemizde rutin analizlerde kullanılan bir yöntem olmadığı için, bu tez çalışması çevresel örneklerde bu yöntemin ilk defa kapsamlı uygulanması ve özellikle dünyadaki NAA laboratuvarlarında rutin analizlerde kullanılan k0 standardizasyon yönteminin İTÜ TRIGA Mark II araştırma reaktöründe ilk defa uygulanması açısından önemlidir. İleride alternatif nötron akı monitörleri, farklı matrislerdeki standart referans malzemeler ve uygun performans özelliklerinde HPGe detektörler ile yapılacak çalışmalar ile k0-INAA sonuçlarının kalitesinin arttırıabileceği, yöntemin başka matrislerdeki örneklerde daha fazla sayıda element analizi için uygulanabileceği ve bilimsel araştırmaların yanı sıra ticari amaçlar için de kullanılabileceği öngörülmektedir.
Malatya şeker fabrikasında bir enerji verimliliği analizi
Enerjiye olan ihtiyacın sürekli arttığı buna karşılık kaynakların gittikçe azaldığı dünyada, bütün enerji kaynaklarının verimli bir şekilde kullanılması büyük önem taşımaktadır. Özellikle sanayi sektöründe ana girdi kaynağını oluşturan enerjinin verimli kullanılması, uluslar arası ticarette rekabet ortamının arttığı günümüzde maliyetleri düşürerek büyük avantaj sağlamaktadır. Türkiye kullandığı toplam enerjinin %70'inden fazlasını ithal yoluyla karşılamaktadır. Türkiye'de sanayi enerji yoğun bir yapı arz etmektedir. Demir-çelik, demir-çelik dışında metal ana sanayi, taş ve toprağa dayalı sanayi, çimento sanayi, kağıt ve kağıt ürünleri sanayi, gıda sanayi enerji yoğun sanayiler arasında yer almaktadır. Sanayi tesislerinde yüksek verimli motor kullanımı, basınçlı hava sistemlerindeki kaçakların önlenmesi, yakma havasının ısıtılması, kirletilmiş akışkandan ısı geri kazanımı, sıcak ve soğuk yüzeylerin izolasyonu, boşta çalışma süresinin azaltılması, tesislerde elektrik güç faktörünün düzeltilmesi gibi pek çok tedbir ile enerji tasarrufu sağlanabilir. Bu tasarruf yöntemleri uygulanmazsa ülkemizdeki enerji tüketimi her geçen yıl artacaktır. Bu tez çalışmasında, sanayi sektörünün dallarından biri olan gıda sanayinde şeker sektöründe enerji verimliliği çalışmalarından bahsedilmiştir. Model fabrika bir kamu kuruluşudur. Ortalama 430 ton/gün kristal şeker üretimi yapılmaktadır. Fabrikada enerji kaynağı olarak doğalgaz ve fueloil kullanılmaktadır. Fabrikada 4 adet su borulu buhar kazanı bulunmaktadır. Bu kazanlar hem fueloil hem de doğalgaz ile çalışabilmektedir. Fabrikada bir diğer enerji kaynağı olarak da elektrik enerjisi kullanılmaktadır. Fabrikada ısı enerjisi ve elektrik enerjisi ile ilgili enerji tasarruf odakları olmak üzere iki ana başlık altında incelemeler yapılmıştır. İlk önce mevcut durum tespit edilmiştir. Buradan yola çıkarak fabrikada ön etüd çalışmaları gerçekleştirilmiş, ne gibi iyileştirmeler yapılabileceği üzerinde durulmuş ve maliyet analizleri yapılmıştır. Bu çalışma kapsamında, kristal şeker üretimi yapan endüstriyel işletmede, üretimin çeşitli aşamalarında kullanılan enerji tasarruf potansiyeli yüksek olan elektrik motorları ve buhar kazanları üzerinde detaylı olarak incelemeler yapılmıştır. Malatya Şeker Fabrikasının muhtelif noktalarında meydana gelen ısı kayıplarının belirlenebilmesi için yüzey sıcaklıkları ölçülmüştür. Elektrik motorlarının performanslarının belirlenmesi amacıyla ölçümler yapılmıştır. İşletmede üretime direkt olarak etkisi olan bu ünitelere özgü yapılan ölçümler ve diğer veriler kullanılarak tasarruf miktarları belirlenmiştir. Bunların yanı sıra, transformatör sistemi ve elektrik tarifesi de incelenerek tasarruf potansiyeline sahip olanlar belirtilmiştir.
Balkonlarda oluşan ısı köprülerinin bina enerji performansına olan etkilerinin incelenmesi
Depletion of fossil fuels, increasing energy prices and carbon emissions are high- lightened need for energy efficiency. Recently, countries develop their own energy codes and standards day by day. Green energy technologies, sustainable solutions and energy efficiency are preferred. Public policies and voluntary agreements are for people to consume low energy. With regard to their operation times, buildings account a considerable amount of energy consumption. In Turkey, most of buildings consume more energy than European countries. Lack of insulation on building envelope leads to an increasing pattern in energy consumptions as well as inaccurate commissioning process and imprecise life cycle cost assessments among many other related aspects. Thermal bridge issues generally not considered during design, construction and retrofitting phases. However, thermal bridges accounts significant role on overall energy consumption in building. Thermal bridges could occur different part of buildings such as roof, internal floor, pillar, ground floor and balcony. Through a building's life cycle thermal bridges effect energy consumption, durability and indoor environmental quality of building. Unwanted heat transfer leads to increase in energy consumption. Thermal bridge surfaces have lower temperature than indoor ambient temperatures. This situation may causes condensation in surface or in wall. Thus, durability of construction decreases. Furthermore, condensation on indoor surfaces effects moisture level and fungi grow in indoor spaces. Undesired indoor air quality may lead to decrease in comfort, worker performance. Moreover indoor air directly effects the health. In this study, balcony thermal bridges are investigated in terms of energy consumption also, surface condensation potential is assessed on the basis of surface temperature factor calculation. In order to conduct a thermal bridge study, an uninsulated two story residential building is selected where is located in Manisa Province. Base on building data, two dimensional heat transfer simulations are performed with Therm software. Therm outputs are derived to overall U value and these values are inputted into the eQuest software. Effects of thermal bridges are examined through a building energy model. Three case studies are developed as following; Case -1 : Existing condition (uninsulated), Case -2 :Exterior wall insulated condition, Case -3 : Exterior wall and balcony slab insulated condition. With the application of insulation layer to exterior wall (Case-2), heating energy consumption decreased by 48.8% also, cooling energy decreased by 22.3% compared to the existing case. With the insulation of exterior wall and balcony slab (Case-3), heating energy consumption decreased by 4.4% and cooling energy consumption decreased by 0.8% compared to case-2.