413
Archived Theses
3
DOIs Assigned
1%
DOI Rate
Discipline
Verim arttırıcı projeler için bir bilgisayar programının hazırlanması
Bu çalışmada, Enerji Verimliliği konusunda yapılan çalışmalar derlenip Visual Studio Yazılım Geliştirme Ortamında C# Programlama Dili kullanılarak yazılmasıyla ETO (Enerji Tasarruf Odakları) olarak nitelendirdiğimiz hesaplama programları oluşturulmuştur. Oluşturulan ETO hesaplama bilgisayar programlarının bazıları programın nasıl işlediğini göstermek amacıyla örnek problemlerle anlatılmıştır. Ayrıca Programın çalışma mantığını gösteren akış diyagramı oluşturularak programın daha etkin şekilde kullanılması amaçlanmıştır.
Matlab/sımulınk programı kullanılarak örnek bir fotovoltaik sistemin modellenmesi
Son zamanlarda fosil yakıtlı kaynakların giderek azalması ve bu kaynakların çevreye etkilerinden dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı önemli bir konuma gelmiştir. Temiz ve yenilenebilir enerji kaynakları arasında bulunan güneş enerjisi, sınırsız bir potansiyele sahip olması, çevre kirliliğine yol açmaması, tükenmez oluşu gibi sebeplerden dolayı sıkça tercih edilmektedir. Ülkemiz güneş enerjisi açısından oldukça yüksek bir kaynak potansiyeline sahiptir. Fotovoltaik (PV) paneller üzerlerine düşen güneş ışığını doğrudan elektriksel enerjiye dönüştürebilme özelliğine sahiptirler. Dolayısıyla son yıllarda gelişmiş ülkelerde ve ülkemizde güneş enerji santrallerinin kurulumu artmaktadır. PV güneş enerji santrallerinde kullanılan panellerin çalışma koşulları enerji verimliliği açısından oldukça önemlidir. Bu nedenden dolayı kurulum ve işletmeye geçilmeden önce bölge hakkında çalışmaların yapılması ve tahminlerde bulunulması önem arz etmektedir. PV panelin üreteceği enerji miktarının doğru bir şekilde tahmin edilebilmesi için gerçek ortam koşullarının bilinmesi ve doğru bir matematiksel modelinin oluşturulması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında Monokristal bir yapıda olan PV panelin önce matematiksel modeli oluşturularak Matlab@Simulink programında analizi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlarda güneş ışınımı ve hücre sıcaklığı değerlerinin panelin elektriksel performansını doğrudan etkilediği gözlemlenmiştir. Bu kapsamda sonuç olarak; Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Mühendislik Fakültesi çatısına kurulan sistem ile PV panelin gerçek ortam koşullarında gösterdiği performans sonuçları incelenmiştir. Çalışma sonucunda modelleme sonuçları ve deneysel sistem sonuçlarının benzerlik gösterdiği gözlemlenmiştir.
Alüminyum, bakır katkılı çinko oksit yarı iletken sentezi
Fotovoltaik hücreler, yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken malzemelerdir. Fotovoltaik hücreler yarı iletken teknolojisi ile üretilmiş silikon tabanlı sistemlerdir. Silikon tabanlı sistemlerin yüksek maliyetli olması ince film teknolojisini ortaya çıkarmıştır. İnce film teknolojisinde elektriksel iletkenlik için saydam iletken oksitler kullanılmaktadır. Bunlardan en çok tercih edileni ise ZnO'dur. Çinko oksit (ZnO) band aralığı 3,1 ile 3,4 eV arasında değişen yüksek geçirgenliğe sahip olan malzemedir. ZnO'ya yapılan katkılamalarla elektriksel özelliklerin değişmesi yeni uygulama alanlarının ortaya çıkmasını sağlamaktadır. Bu çalışmada, indiyum kalay oksit (ITO) üzerine biriktirilen katkısız ZnO, Al katkılı ZnO, Cu katkılı ZnO ve Al–Cu katkılı ZnO ince filmleri sol–jel yöntemi ile hazırlanmıştır. Hazırlanan ZnO ince filmler 500 oC sıcaklıkta 1 saat tavlandıktan sonra yapısal ve elektriksel özellikleri araştırılmıştır. ZnO ince filmlerinin Nyquist diyagramlarından elde edilen sonuçlara göre, direnç değerinin ikili katkılamalarla azaldığı, direnç değerinin ise 0,01M Al ve 0,1M Cu içeren ZnO–Al–Cu katkılı ince filminde en düşük olduğu görülmüştür. ZnO ince filmlerde katodik potansiyellere gidildikçe katkısız ZnO'nun katodik akım değerinin en düşük olduğu görülmektedir. Yapılan katkılamalarda sadece Al veya Cu katkılanmasının ikili katkılamalara göre daha az katodik akım gösterdiği tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: ZnO, Sol–Jel, Alüminyum, Bakır, Katkılama.
Aktif akış kontrolü uygulanan bir açık kavitede akış karakteristikleri ve ısı geçişinin sayısal olarak incelenmesi
Kavite akışı, geometrik olarak basit bir yapıya sahip olmasına rağmen farklı akış özelliklerini içerisinde bulunduran bir akış tipidir. Bu akış yapısındaki değişimler, kavite içerisindeki ısı transferinde oldukça faydalı sonuçlar ortaya çıkarmaktadır. Çalışmada, iki boyutlu, açık kavite içerisinde 11 farklı konuma (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C8, C9, C10 ve C11 silindir konumları) yerleştirilen silindirin, bu konumlarda sabit kalmasının ve 6 farklı dönme hızı (∓ 60 rpm, ∓ 120 rpm ve ∓ 240 rpm) tanımlanmasının akış yapısı ve ısı transfer üzerindeki etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Silindir çapı 0.025m, kavitenin uzunluk ve derinlik oranı (D/L) 2 ve silindir çapı ile tanımlanan Reynolds sayısı 10000 olarak belirlenmiştir. Isı transfer analizi için kavite duvarlarına sabit ısı akısı (q=10000 W/m^2) uygulanmıştır. Sayısal analizler akışkan olarak su için, sonlu hacimler yöntemine dayalı olan ANSYS Fluent paket programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Silindirin kavite içerisinde sabit kaldığı durumlarda dönme hızı tanımlanmış olan durumlara göre daha yüksek ısı transfer sonuçları elde edilmiştir. Boş kavite akışı ile karşılaştırıldığında ise C1, C2, C7 ve C9 konumları hem dönme hızının hem de silindirin bulunduğu konum itibariyle ısı transfer kalitesini iyileştirici yönde akış yapıları meydana getirmişlerdir.
Sabit açılı sistemler ile ışınım takip sistemli güneş santrallerinin performans değerlerinin karşılaştırılması
Ülkemizde ve hatta dünyada en fazla yaygın olarak kullanılan güneşten enerji üreten santral çeşitleri sabit açılı ve güneşi takip etmeyen sistemlerden oluşmaktadır. Bu santraller kurulurken belirli simülasyonlardan faydalanılarak belli bir açı bulunmakta ya da kurulduğu çatı üzerine mevcut açıya paralel bir şekilde kurulmaktadır. Bu çalışmada gerek güneş takipli sistemin performansı, gerekse simülasyon değerleriyle sabit bir şekilde dizayn edilmiş gerçek saha koşullarında çalışan eşdeğer santrallerin performans ve verimlilik değerlerinin karşılaştırılması sayesinde; fiyat performans oranları net olarak belirlenebilecek ve yapılacak santral tipleri için karar verme daha da kolaylaşacaktır. Güneş takip sistemleri ışınım sensörleri aracılığıyla güneşten alabileceği en verimli pozisyona göre hareket ederken, açık çevrimle çalışan ve meteoroloji verilerine dayanan çok yıllık güneş verileri kullanılarak basit bilgisayar, PLC gibi elemanlar ile ayrıca dizayn edilir. Bu çalışmadaki 1-eksen, 2-eksen ve sabit açılı olmak üzere dizayn edilen üç farklı santral tipi PLC yazılımı ile açık çevrim olarak kontrol edilmiş ve santraller arası üretim farklılıkları 1 yıl boyunca değerlendirilmiştir. Yapmış olduğumuz bu araştırmaya göre, 2-eksen takipli sistemlerin 1-eksenli bir sisteme göre verimlilik oranı yıllık ortalama %23 daha yukarı seviyede olmasıyla birlikte, sabit açılı sisteme kıyasla yıllık yaklaşık %32 daha fazla enerji ürettiği sonucuna varılmıştır.
Nikel, demir ve platin ile modifiye edilmiş karbon keçe elektrotların karakterizasyonu ve hidrojen gazı üretimine katalitik etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada, geniş yüzey alanına sahip karbon keçe yüzeyine farklı sürelerde Ni, NiFe ve Pt elektrokimyasal olarak biriktirilmiş, bazik ortamda hidrojen gaz üretimi incelenmiştir. Hazırlanan elektrotlar, elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), doğrusal taramalı voltametri (LSV), potansiyodinamik polarizasyon, dönüşümlü voltametri (CV), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X ışını kırınımı yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Ayrıca 1,0 M KOH içerisinde hazırlanan elektrotlara elektroliz işlemi uygulanarak hidrojen gazı hacim ölçümü yapılmıştır. Karbon keçe üzerine en etkin Ni biriktirme süresinin 20 dk olduğu görülmüştür. 20 dk Ni kaplanmış olan C keçe elektrotun (C#Ni20), hidrojen üretimine katalitik etkisini artırmak için farklı sürelerde Ni ve Fe birlikte çöktürülmüştür. C#Ni20 üzerine Ni ve Fe biriktirmede etkin çöktürme süresi 10 dk olarak saptanmıştır. Son olarak C#Ni20NiFe10 elektrotun üzerine az miktarda Pt metali biriktirilmiştir. Hidrojen üretimine katalitik etkisi en yüksek elektrot 45 s Pt çöktürülmüş olan C#Ni20NiFe10@Pt45 elektrotu olmuştur.
Çoklu dizilimli yapıdaki torpido benzeri modellerin çevresinde oluşan akış karakteristiklerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, akışkanlar mekaniği uygulamalarının hayatın pek çok alanına etkilemesinden ilham alınmıştır. Akışkanlar mekaniği alanında silindirik, dairesel, kare, üçgen, eliptik ve küt kesite sahip cisimler etrafındaki akış özellikleriyle ilgili çalışmalar yaygın olarak yapılmıştır. Akışkan-yapı etkileşimleri sonucunda akışkan üzerinde oluşan akış karakteristiklerini incelemek uçaklar, arabalar, gemiler, denizaltları gibi hayatın birçok alanında kolaylık sağlamaktadır. Geometriler üzerinde oluşabilecek aerodinamik ve hidrodinamik etkiler bu çalışmalarla minimum düzeye indirilebilmektedir. Torpidolar, denizaltları ve otonom sualtı araçları (AUV) su altında hareket ederken depolanan sınırlı enerji ile hedeflerine ulaşmak zorundadır. Belirlenen hedefe ulaşabilmek için sürüklenme direncinin azaltılması, akış ayrılmaları, girdap saçılması ve türbülans etkileri gibi akış özelliklerinin bilinmesi ve kontrol edilmesi oldukça önemlidir. Bu tez çalışmasında ise torpido benzeri geometriye sahip otonom su altı araçlarının tandem düzende, iki farklı burun yapısında model çevresinde oluşan akış karakteristikleri deneysel olarak incelenmiştir. Tandem düzende Reynolds 20000 de 0≤G/L≤0.6 mesafe oranında yerleştirilmiş geometrilerin mesafe açıklıkları arttıkça akış etkileşimleri azalma göstermiştir. Eliptik ve Küt burun yapılarındaki fiziki farklılıkların akışı etkilediği gözlemlenmiştir.
Hidrojen üretimi için parabolik kollektör sistem tasarımı
Günümüzde fosil yakıt kullanımının artması hava kirliliği, su kirliliği, çevre kirliliği, ozon tabaksının incelmesi, sera etkisi ve karbon ayak izinin artması gibi birçok olumsuzluğa neden olmaktadır. Fosil yakıtların yenilenemez ve sınırlı olmalarına karşın yenilenebilir enerji kaynakları yeşil enerji eldesi sağlamaktadır ve sınırsızdır. Petrol, kömür ve doğalgaz gibi fosil yakıtların gerek birçok çevresel tahribata neden olmaları gerekse tükeniyor olmalarından dolayı alternatif enerji kaynaklarından yenilenebilir enerji kaynakları ön plana çıkmaktadır. Ülkemiz yenilenebilir enerji kaynağı potansiyeli değerlendirildiğinde güneş enerjisi ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada oluk tip parabolik kollektör tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan kollektörden elde edilebilecek elektrik enerjisinin hesaplanabilmesi için Osmaniye ili 2014 yılı güneş enerjisi ışınım verileri kullanılmıştır. Tasarlanan sistemden elde edilen elektrik enerjisinin depolama ve iletimindeki sıkıntıların önüne geçebilmek adına elektrolizör cihazı ile üretilecek olan hidrojen enerjisi miktarı hesaplanmıştır.
Galvanizli tel üretim hattinda akişkan yatak tav firini ve çinko firinlarindan çikan atik enerjiyi kullanarak yeni bir kurutma firini tasarlamak
Bu tezin amacı, galvanizli tel üretimi sürecinde ortaya çıkan atık enerjinin geri kazanımı ve doğalgaz tüketimini azaltarak üretim maliyetlerini düşüren bir sistem tasarlamaktır. Galvanizli tel üretim sürecinde, çekilmiş telden başlayarak normalizasyon tavı, yüzey temizleme, kaplama ve koruyucu işlemler gerçekleştirilmektedir. Mevcut sistemde fırından çıkan atık baca gazları yaklaşık 300-500 °C sıcaklıklarında atmosfere verilmektedir. Bu çalışmada, yeni tasarım bir kurutma fırını geliştirilerek, fırından çıkan atık enerji verimli bir şekilde geri kazanılarak kurutma işleminde kullanılmıştır. Bu tasarımın uygulanmasıyla, doğalgaz tüketimi azalmış ve üretim sürecinde enerji verimliliği artmıştır. Ayrıca, çevresel etki de azalmış ve sürdürülebilir bir üretim sistemi sağlanmıştır. Yüksek lisans tezi, süreç simülasyonları, veri analizleri ve tasarım optimizasyonlarıyla desteklenerek, yeni tasarım fırının performansı değerlendirilmiş ve yapılan bu tasarım ile kurutma fırını yıllık enerji maliyeti 889.972,08 TL'den 407.671,2 TL'ye düşmüştür. Elde edilen sonuçlar, galvanizli tel üretim sektöründe enerji verimliliğinin artmasına yönelik önemli katkılar sağlamıştır.
Farklı iller için güneş-hidrojen hibrit enerji sistemiyle hidrojenüretim kapasitesinin incelenmesi
Bu çalışma, farklı illerde güneş-hidrojen hibrit enerji sistemleriyle hidrojen üretim kapasitesinin incelenmesine odaklanmaktadır. Fosil yakıtların çevresel etkileri ve yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi artmaktadır. Güneş enerjisi, geniş kullanılabilirliği ve sürdürülebilirliği nedeniyle öne çıkan bir kaynaktır. Araştırma kapsamında, Ankara ve Hatay illerindeki güneş enerjisi potansiyeli değerlendirilmiş ve bu potansiyelin hidrojen üretiminde nasıl kullanılabileceği analiz edilmiştir. PVSyst yazılımı kullanılarak, her iki ildeki güneş enerjisi sistemlerinin performansı simüle edilmiştir. Elde edilen verilerle güneş enerjisiyle çalışan elektrolizörler kullanılarak hidrojen üretim kapasitesi hesaplanmıştır. Çalışma güneş-hidrojen hibrit enerji sistemlerinin farklı coğrafi bölgelerde uygulanabilirliğini ve bu sistemlerin çevresel sürdürülebilirliğe katkısını göstermektedir. Ankara ve Hatay illerindeki güneş enerjisi verileri, bu bölgelerde potansiyel hidrojen üretim kapasitesini ortaya koyarak, gelecekteki enerji politikaları ve yatırımları için önemli bilgiler sunmaktadır
Makine öğrenme yöntemi kullanılarak Weibull dağılım fonksiyonunun katsayılarının belirlenmesi ve farklı illerde rüzgar potansiyelinin tahmin edilmesi
Yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi, küresel enerji taleplerini karşılamak amacıyla artmıştır. Ancak, rüzgar enerjisinin potansiyeli yeterince değerlendirilememektedir. Bölgesel düzeyde, yer seçimi ve kurulum maliyetleri, rüzgar enerji santrallerinin (RES) verimliliğini doğrudan etkilemektedir. RES için yer seçimi sürecinde önemli zorluklar bulunmasına rağmen, henüz uluslararası alanda kabul görmüş bir metodoloji geliştirilmemiştir. Bölgesel rüzgar potansiyelinin değerlendirilmesi, rüzgar enerjisi kaynaklarının optimizasyonu açısından kritik öneme sahiptir. Bu çalışma, 2017-2021 yılları arasında Adana, Alanya, Ankara, Antalya, Çanakkale, Gaziantep, İzmir, Kahramanmaraş, Konya, Mersin ve Osmaniye illerinin rüzgar enerjisi potansiyelini değerlendirmek için Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nden alınan rüzgar verilerini kullanmıştır. İnceleme MATLAB programı ile gerçekleştirilmiştir. Bölgelere ait ortalama rüzgar hızı ve rüzgar gücü değerlerinin tahmin edilmesinde Weibull dağılım fonksiyonu kullanılmış ve elde edilen sonuçlar gerçek gözlemlerle karşılaştırılmıştır. Weibull dağılım fonksiyonunun katsayılarını belirlemek için çeşitli yaklaşımlar uygulanmış ve bu yöntemlerin doğruluğu çeşitli istatistiksel hata analiz testleri ile değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, seçilen bölge için performansa ilişkin optimal strateji belirlenmiştir. Bu çalışma, bölgenin rüzgar enerjisi potansiyelinin kapsamlı bir değerlendirmesini sunmakta ve alandaki rüzgar enerjisi gelişimi için bir tahmin sağlamaktadır. Ayrıca, bu kapsamlı çalışma gelecekteki araştırma projeleri ve akademik çalışmalar için önemli bir katkı sağlayacaktır. Türkiye'deki rüzgar enerjisi sektörünün hızlandırılmış ilerlemesi için etkili önlemler belirlemeyi ve toplam kurulu kapasite içinde rüzgar enerjisinin oranını artırmayı hedeflemektedir.
Transformatörlerde durum izleme ve arızaların erken tespiti
Bu tez çalışmasında, transformatörlerde meydana gelen elektriksel arızaların tespiti ve durum izleme yöntemleri ele alınmıştır. Transformatörlerde sık karşılaşılan sarım-sarım kısa devre arızaları, kaynak gerilim dengesizliği ve laminasyon arızaları detaylı olarak incelenmiş ve bu arızaların erken aşamada tespiti için yenilikçi analiz yöntemleri kullanılmıştır. Sağlıklı durum ve arıza senaryolarına ilişkin sonuçlar ANSYS® Maxwell yazılımından elde edilen elektriksel ve manyetik parametrelerdeki değişimlerin incelenmesi ile değerlendirilmiştir. Özellikle faz akımları ve kaçak akı dağılımları incelenmiş; bu parametrelerdeki değişimlerin arızaların tespitinde kritik bir rol oynadığı belirlenmiştir. Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) yöntemi kullanılarak arıza sinyalleri frekans ekseninde analiz edilmiş ve sağlıklı ile arızalı durumlar arasındaki farklılıklar net bir şekilde ortaya konulmuştur. Analiz sürecinde, simetrik bileşenler yöntemi ile uzay vektör analizi ve faz açısı spektrumlarının analizi gibi teknikler kullanılarak arızalar hassas bir şekilde tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, transformatörlerde meydana gelen elektriksel arızaların erken aşamada tespit edilmesinin mümkün olduğunu ve farklı arıza türlerinin birbirlerinden ayrıştırılabileceğini göstermektedir. Bu çalışma, enerji iletim ve dağıtım süreçlerinin sürdürülebilirliğine katkı sağlayan hızlı ve etkin arıza tespit yöntemleri sunmaktadır.
Rüzgâr Enerji Santrali (RES) fizibilitesi: Rüzgâr gücü potansiyelinin belirlenmesi ve TOPSIS metodu kullanılarak RES yapım yeri seçimi analizi
Rüzgâr çiftliklerinin başarılı bir şekilde konuşlandırılması ve işletilmesi, önemli ölçüde doğru kurulum sahasının seçilmesine bağlıdır. Bu çalışma rüzgâr enerji santrali yer seçiminde uygun araziler arasında en verimlisinin seçilmesi ile ilgilidir. Rüzgâr enerji santrali için doğru yer seçiminin çeşitli topografik durumları standarda oturtularak seçilen birkaç aday arazi arasında hangisinin daha verimli olacağı konusunda Çoklu Karar Verme Metotlarının sağladığı olanaklar ile faydalı bir çözüm yöntemi sunulmuştur. Ayrıca yeni bir kriter de sunulmuştur. Yükseltisi ve eğimi yüksek arazilerde alan kısıtlılığı söz konusudur. Hangi araziye optimize olarak daha fazla türbin kurulabileceği dolayısıyla hangi aday arazinin daha çok potansiyel kurulu güç sunacağı kriter olarak geliştirilerek çözüm metodunda gösterilmiştir. Bu çalışma RES kurulum projelerinde en uygun araziyi seçme konusunda yardımcı olması bu çalışmanın ana hedef konusudur.
Efficiency comparison of bifacial photovoltaic panels under various ground conditions
The global increase in energy demand and the environmental impacts caused by fossil fuel use have significantly strengthened the strategic importance of renewable energy technologies. In this context, photovoltaic (PV) systems have become central to the energy transition due to decreasing costs, technological maturity, and wide application areas. Traditional monofacial PV panels can collect radiation only from the front surface, resulting in the loss of a considerable portion of ground-reflected irradiance. Bifacial PV panels, developed to overcome this limitation, absorb radiation from both the front and rear surfaces, thereby increasing the energy yield per unit area. Environmental parameters such as mounting height, tilt angle, row spacing, and especially ground albedo play a decisive role in bifacial gain. This thesis investigates the effects of different ground surface conditions on the energy performance of bifacial PV panels using experimental and numerical methods. First, panel technology, inverter characteristics, array design, and climatic data were examined in detail. Subsequently, SketchUp-based shading analyses were conducted to evaluate irradiance conditions for different days and hours throughout the year. In the study, albedo values of various ground types—such as white gravel, concrete, and natural soil—were compared to analyze their influence on bifacial gain. Annual and monthly performance simulations revealed that ground reflectivity leads to a significant increase in energy production. In conclusion, surfaces with high albedo values substantially enhance the energy output of bifacial PV systems, and appropriate array design and mounting parameters can further optimize this gain. This study provides important insights for the design and investment planning of bifacial PV applications in ground-mounted solar power plants.
Optimal management of a virtual power plant considering renewable energy resource plus energy storage unit
The global effort to address extreme carbon emissions has garnered significant attention from both public and private sectors, notably through initiatives spearheaded by the United Nations, such as the Sustainable Development Goal 7 (SDG7).Within this context, renewables are crucial for achieving the SDG7; however, the inherent intermittency and unpredictability of RES outputs impose serious reliability challenges on power systems, often resulting in unforeseen power imbalances, outages, and abrupt shutdowns. To manage these technical challenges, this study proposes a data-driven modeling approach utilizing Battery Energy Storage Systems (BESS) and Diesel Generators (DGs) in a Distributionally Robust Joint Chance-Constrained Optimization (DR-JCCO) framework, formulated through Mixed-Integer Linear Programming (MILP) to maintain convexity. This study integrates tractable algorithms, specifically the Conditional Value-at-Risk (CVaR) and H-X algorithms, to improve system performance within Integrated Energy Modeling Systems (IEMs). The findings indicate that CVaR provides efficient BESS operation and operational cost minimization without necessitating wind power curtailment, though it is associated with higher computational burden. In contrast, the H-X algorithm demonstrates superiority in terms of tractability, achieves faster BESS cycling, and results in reasonable profit output margins. Furthermore, the H-X algorithm establishes a new benchmark for enhancing existing optimization models such as REopt applied in IEM applications. Finally, Binomial Expansion (BE) has been applied to selectively reformulate a non-linear upper-level objective function, to demonstrate the robustness and efficiency of linear models solved by the off-the-shelf solvers such as Gurobi.
Türkiye from transit corridor to energy hub: A hybrid framework of an AI-based optimization system and market resilience
Türkiye stands at a critical juncture, aiming to transform its unique geography bridging Caspian and Middle Eastern resources with European markets from a transit corridor into a regional energy hub. This strategic ambition is accelerated by shifting EU energy policies post-2022, which prioritize supply diversification and route security. However, realizing this potential is constrained by infrastructure bottlenecks, import dependence risks, and rigid operational protocols. Existing literature typically divides these challenges into separate geopolitical or techno-economic analyses, failing to quantify the interplay between physical constraints and market resilience. This thesis addresses that gap by coupling a novel AI-driven Network Flow Optimization System (NFOS) enhanced by Deep Reinforcement Learning (Double DQN) with a Partial Equilibrium plus Monte Carlo (PEM+MC) market model. This hybrid framework couples AI-driven operational control with stochastic economic resilience assessment to simulate the Turkish gas system under complex stress scenarios. The results identify that AI-assisted dispatch reduced operating costs by 7% and improved flow efficiency by 17% compared to static baselines, successfully restoring 100% of service during severe supply cuts where traditional methods failed. Strategic analysis shows near-perfect resilience against single-source shocks but revealing systemic vulnerabilities under combined geopolitical and climatic stress. This study provides robust quantitative evidence that by leveraging Artificial Intelligence for network optimization and embracing flexible market mechanisms, Türkiye can transform its geographic destiny into a sustainable, economically resilient energy hub.
indexedOpen AccessTRAkıllı şebekelerle uyumlu yenilenebilir enerji sistemleri için entegrasyon modeli
Enerji dönüşümü bağlamında, yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş ve rüzgâr enerjisinin elektrik şebekelerine giderek artan entegrasyonu; kararlılık, kesintililik yönetimi ve kaynak optimizasyonu açısından önemli zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Bu zorluklar aynı anda kesintisiz beslemeyi, arz-talep dengesini ve akıllı şebeke gereksinimlerine uyumluluğu sağlayabilen entegrasyon modellerinin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu çalışma, akıllı şebekelerle uyumlu yenilenebilir enerji entegrasyonu için kural tabanlı kontrol (KTK) yöntemiyle çalışan ve enerji yönetim sistemi (EYS) tarafından yönetilen hibrit bir mikro-şebeke modeli önermektedir. Mikro-şebeke değiştir ve gözle algoritmalı maksimum güç noktası takibi (MGNT) yaklaşımıyla ilişkilendirilmiş 19.7 kW'lık bir fotovoltaik (FV) sistem, ortalama 6.2 kW güç üreten sabit mıknatıslı senkron generatörlü (SMSG) bir rüzgâr enerjisi sistemi, 100 Ah'lik bir batarya ve 700V DA bara üzerinde birbirine bağlı 8 kW'lık paralel RLC yükünden oluşmaktadır. Sistemin enerji akışı dinamiklerini ve bileşenler arasındaki etkileşimleri modellemek, simüle etmek ve analiz etmek amacıyla MATLAB/Simulink ortamında sistematik bir yaklaşım benimsenmiştir. Beş çalışma senaryosu incelenmiş olup, bu senaryolar güneş enerjisi modu, rüzgâr enerjisi modu, ada modu, aşırı yük modu ve batarya modu olarak tanımlanmıştır. Sonuçlar, güneş enerjisi ve rüzgâr enerjisi modlarında 8 kW'lık yükün elektrik talebinin tamamen karşılandığını ve fazla enerjinin bataryaya yönlendirildiğini göstermektedir. Ada modunda, şebeke bağlantısı kesilmesine rağmen besleme sürekliliği sağlanmış ve DA bara gerilimi 700V'ta kararlı kalmıştır. 100 kW'lık aşırı yük modunda ise KTK-EYS, elektrik talebini karşılamak için şebeke, rüzgâr, güneş ve deşarj modundaki bataryayı koordineli biçimde yönetmiştir. Bu sonuçlar önerilen modelin etkinliğini ve akıllı şebekelerin işlevsel gereksinimlerine uygunluğunu doğrulamaktadır.
HCCI(homojen dolgulu sıkıştırma ile ateşlemeli) bir motor için kotrol algoritmasının geliştirilmesi
HCCI motorlarda hava yakıt karışımı homojen bir şekilde silindir içerisine alınmaktadır. Silindir içerisinde basıncı ve sıcaklığı yükselen hava yakıt karışımı silindirin her tarafında eşzamanlı olarak kendi kendine tutuşmaktadır. HCCI motorlarda yanma başlangıcı giriş hava sıcaklığı, hava yakıt oranı ve yakıtın kimyasal özellikleri gibi birçok parametreye bağlıdır. Bu nedenle HCCI motorları için yanma olayı üzerinde doğrudan veya dolaylı olarak etkisi olan tüm parametrelerin özgün bir şekilde kontrol edilebileceği kontrol algoritmalarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışma HCCI motorlarda kontrol algoritmalarının geliştirilmesi için yapılmıştır. Bunun için buji ile ateşlemeli tek silindirli 2.8 kW gücünde bir jeneratör motoru ile deney düzeneği hazırlanmıştır. Motora kam, krank, basınç ve hava debisi sensörleri, elektronik gaz kelebek boğazı, elektronik ateşleme sistemi ve port tipi yakıt enjeksiyon sistemi eklenmiştir. Motorun HCCI modda çalışabilmesi için giriş hava ısıtıcısı imal edilmiştir. Motor yükünün ölçülebilmesi için motora bağlı olan jeneratöre yük hücresi bağlanmıştır. Motoru farklı yüklerde test edebilmek için jeneratörde üretilen elektriği absorbe edebilecek 3.0 kW gücünde rezistans yük devresi üretilmiştir. Deney parametrelerinin esnek kontrolü için kontrol paneli geliştirilmiştir. Deney parametrelerinin izlenebilmesi ve kontrol edilebilmesi için Matlab Appdesigner programıyla grafiksel kullanıcı arayüzü programı geliştirilmiştir. Krank sensöründen elde edilen sinyaller ile iki krank açısı arasındaki süre hesaplanarak krank açısı hassas bir şekilde ölçülmüştür. Geliştirilen algoritma ile herhangi bir krank açısı için geçmesi gereken süre veya herhangi bir süre sonundaki krank açısı hassas bir şekilde tespit edilebilmiştir. Bu sayede enjeksiyon ve ateşleme sistemleri hassas bir şekilde kontrol edilebilmiştir.
Farklı tepkime ortamlarının borhidrür bileşiklerinin alkolizi üzerine etkisi
Yapılan bu tez çalışmasında Al2O3, TiO2 ve aktif karbon (AC) destekleri üzerine; tek, çift, üç ve dört aktif metal impregrasyon yöntemi ile tutturulmuştur. Katalizörün aktif yapılarının oluşturulması için NiCl2.6H2O, CoCl2.6H2O, CuCl2.2H2O, MnCl2.2H2O ve FeCl3 gibi geçiş metallerinin tuzları kullanılmıştır. Üretilen bu katalizörler varlığında sodyum borhidrürün alkoliz işlemi ile parçalanması ve hidrojen üretimi sağlanmıştır. Kimyasal hidrojen depolama malzemelerinden sodyum borhidrür (NaBH4) küt.%10,8 hidrojen içeriğiyle önemli bir depolama alternatifidir. 23oC sıcaklıkta üretilen hidrojen hacimleri ters büret yöntemi ile ölçülmüş, zamana göre miktarları kaydedilmiştir. Alkoliz işleminde İzopropil alkol (İPA) ve Propilen Glikol (PG) kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda en iyi sonuçlar propilen glikol ile yapılan deneylerde gözlemlenmiştir. En iyi hidrojen üretim yeteneğine sahip katalizörün 4545 mL H2/gkat.min hız ile Mn0,85Co0,08Cu0,07/TiO2 olduğu tespit edilmiştir. Ulaşılan hidrojen üretim hızını daha fazla arttırmak için NaBH4 ile birlikte amonyum boran kullanılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda ulaşılan hidrojen üretim hızları diğer metaller ile kıyaslandığında daha hızlı sonuç vermiştir. En hızlı hidrojen üretim hızı (HÜH) ise 7500 mL H2/gkat.min hız ile Mn0,85Co0,8Ni0,7/AC katalizörüdür. Katalizörler taze ve denenmiş olarak iki gruba ayrılmış ve karakterizasyonları TEM (Geçirimli Elektron Mikroskobu) ve SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) analizleri ile yapılmıştır. SEM analizlerinde yüzeydeki kanalların alkoliz işlemi sırasındaki gaz-sıvı hareketliliği sebebi ile daha geniş hale geldiği, TEM analizlerinde ise katalizör parçacıklarının homojen ve nano boyutta bir dağılıma sahip oldukları anlaşılmıştır. Toplanan kinetik veriler ile reaksiyon derecesi ve aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır. Hesaplama sonucunda tepkimelerin sıfırıncı mertebeden ve Mn0,85Co0,08Cu0,07/TiO2 katalizörünün aktivasyon enerjisi 44 kJ/mol olduğu bulunmuştur. Yapılan tekrar testlerinde aktivite ve dönüşüm oranının tekrar kullanım ile azaldığı gözlenmiştir.
Faz değiştiren madde kapsüllenmiş/kapsüllenmemiş T-dirençli havalı güneş ısıtıcıların mahal ısıtma performansına etkisinin incelenmesi
Bu deneysel çalışmada içerisine makro boyutlu kalsiyum klorür hekzahidrat (CaCl2.6H2O) faz değiştiren malzeme kapsüllenmiş/kapsüllenmemiş T dirençlerin havalı güneş kollektörü performansına etkisi ve bir konutun belirli bir mahalinin ısıtılmasındaki performansı deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler çalışma akışkanının(hava) dört(4) farklı debisinde, Reynolds sayısının 4175, 8350, 12525 ve 16700 değerlerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Her bir akışkan debisi için en az üç(3) gün deneyler yapılmıştır. Deneyler 2021 yılının 5-26 Aralık tarihleri arasında, kış iklim şartlarında gerçekleştirilmiştir. Kollektör içerisine 32 T direnç şaşırtmalı şekilde yerleştirilmiş, kolektörlerin birisinde T dirençler FDM kapsüllenecek şekilde, diğerinde ise FDM'siz (sadece direnç olacak şekilde) eşit sayıda yerleştirilmiştir. Deneysel sonuçlardan kollektör faydalı enerjisi, kollektör verimi ortam ısıtma performansı, ekserji verimi, ısıl performans katsayısı gibi bağımlı parametreler belirlenmiştir. Kolektör içerisinde kullanılan FDM'lerin hem direnç hem akışa karşı direnç, hem de ısı depolayan direnç şeklinde tasarlanması kollektörden elde edilen faydalı ısı enerjisini boş kollektöre göre 4,5 kata kadar arttırabilmektedir.
Enerji sistemlerinde meydana gelen geçici olayların otomasyon sistemleri üzerindeki etkileri
Bu tez çalışmamızda, elektrik enerji sistemlerinde meydana gelen geçici olayların otomasyon sistemleri üzerindeki etkileri incelenmiş ve alınması gereken önlemler sunulmuştur. Enerji sistemlerindeki geçici olaylar anlık olarak oluşan olaylar olup çoğu zaman ciddi zararlara yol açabilmektedir. Bu zararlar bazen cihazlara zarar verirken bazen de canlılara da zarar verebilmektedir. Bu nedenle sistem kontrolünün üst düzeyde olması ve oluşabilecek zararlara karşı etkin bir yapı kurulması gerekmektedir. Bu süreçte öne çıkan en önemli sistem otomasyon sistemlerinin güvenliğidir. Şebekede meydana gelebilecek geçici olayların en büyük etkisi otomasyon sistemleri üzerine olmaktadır. Bu tez çalışmamızda bu durum detaylı bir şekilde irdelenmiş ve çözüm önerileri ortaya konulmuştur. Tez içeriği olarak, enerjinin tanımı yapılmış, enerji çeşitleri olan hidroelektrik enerjisi, termik enerji, jeotermal enerji, rüzgâr enerjisi, güneş enerjisi ve nükleer enerji kaynakları hakkında bilgiler verilmiştir. Ayrıca enerjinin iletimi ve dağıtımında kullanılan devre elemanları incelenmiştir. Bu iletim ve dağıtım hatları ile tesisleri etkileyen geçici olaylar araştırılmıştır. Bunun yanında geçici olayların otomasyon sistemleri üzerindeki etkileri ortaya konulmuştur. Durumun saha uygulaması olarak Çorum ilinde faaliyet gösteren bir tavuk çiftliği tesisindeki enerji sistemi ve otomasyon sistemi araştırılmış ve gerçekleşebilecek geçici olaylarda sistemlerin zarar görmemesi için alınması gereken önlemler detaylı bir şekilde sunulmuştur.
Robotik sistemlerde görüntü işleme tabanlı nesne tanıma için akıllı ortam aydınlatması
Görüntü işleme tabanlı uygulamalarda ortam aydınlatması, nesnelerin doğru tespit edilmesi ve enerji kullanımı açısından önemli bir husustur. Klasik yöntemlerde ortam aydınlatması ışık kaynağı sürekli açık tutularak, ihtiyaca göre elle açılıp kapatılarak, zamanlayıcı kullanarak veya çeşitli sensörler yardımıyla aydınlık düzeyi ölçülerek otomatik olarak yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında, robotik elleçleme uygulamalarına yönelik nesne tespiti ve pozisyon belirlenmesi amacıyla görüntü işlemeye dayalı referans-renk-tabanlı akıllı ortam aydınlatması yapan bir gömülü sistem tasarımı yapılmış ve performansı incelenmiştir. Sistemde asgari aydınlık düzeyinin elde edilmesi için harici bir sensöre ihtiyaç duyulmadan pozisyonları daha önceden belirlenmiş kırmızı, yeşil, mavi ve sarı renkli nesneler referans alınarak aydınlatma sisteminin gücü ayarlanmaktadır. Tasarlanan sistemde görüntü işleme, aydınlatma ve 3-eksen elleçleme işlemleri için Raspberry Pi 4B mini bilgisayar ve GRBL yazılım yüklü Arduino CNC shield kartı kullanılmıştır. Görüntü alma işlemi Raspberry Pi kamera modülü üzerinden, nesnelerin elleçlenmesi ise bir elektromıknatıs ile yapılmıştır. Aydınlatma için PWM sinyali ile sürülen 12V DC beyaz şerit LED lamba kullanılmış ve aydınlık düzeyi oransal olarak kontrol edilerek akıllı ortam aydınlatması yapılmıştır. Sistem arayüz yazılımı Python dilinde kodlanmıştır ve görüntü işleme ile nesne tanıma ve pozisyon belirlenme için OpenCV kütüphanesi kullanılmıştır. Tasarlanan sistemin performansının incelenmesine yönelik deneysel çalışmalar kapsamında beyaz ışık ile aydınlatma yapılmış, platform zemini için yansıma yapmayan beyaz mat renkli plastik fon kullanılmış ve platform üzeri siyah örtü ile örtülmüştür. Renk tabanlı görüntü işleme ile nesne tespitinde Kırmızı, Yeşil, Mavi ve Sarı olmak üzere farklı renklere sahip referans nesneler kullanılarak gerekli olan minimum platform aydınlık düzeyi değerleri araştırılmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlara göre; tespit işleminde renk seçimin önemli olduğu anlaşılmış ve bu renkler içerisinde en az aydınlık düzeyine ihtiyaç duyulan rengin sarı olduğu tespit edilmiştir. Sarı rengi ise sırasıyla, yeşil, kırmızı ve mavi renklerin takip ettiği görülmüştür. Tasarlanan sistemde yaklaşık 50 lx aydınlık düzeyinde renk tabanlı nesne tespitinin başarılı bir şekilde yapılabileceği ve çevresel aydınlatma durumuna bağlı olarak yaklaşık 0-225 mW arasında değişen bir güce ihtiyaç duyulduğu anlaşılmıştır. Sonuç olarak; akıllı ortam aydınlatması yapan gömülü sistemin çevresel koşullara bağlı olarak değişen enerji tasarrufu ile asgari aydınlık düzeyini sağladığı görülmüştür.
Çorum ili yenilenebilir enerji kaynakları kullanım potansiyeli ve analizi
Bu tez çalışmasında, Çorum ilinin yenilenebilir enerji kaynaklarının potansiyeli, kullanım durumu ve analizi yapılmıştır. Çorum ili Karadeniz Bölgesi'nde yer alan yenilenebilir enerji potasniyel bakımından ülkemizin önemli yerleşimlerinden biridir. Bu tez çalışması içeriğinde enerji üzerine temel bilgiler verişmiş, enerji çeşitleri olan hidroelektrik enerjisi, termik enerji, jeotermal enerji, rüzgâr enerjisi, güneş enerjisi ve diğer enerji kaynakları hakkında bilgiler sunulmuştur. Bunun yanında enerjinin iletimi ve dağıtım süreci hakkında gebiş bir bilgi verilmiştir. İletim ve dağırım sürecinde kullanılan şalt elemanları detayllı bir şekilde irdelenmiştir. Sunulan bilgiler ışığında Çorum ili için potansiyel enerji durumu ortaya konulmuştur. Verilen potansiyel bilgilere göre Çorum ilinini enerji analizi yapılmıştır. Yapılan analiz kurumlardan alınan veriler ışığında ortaya konulmuş, bu kapsamda kurulu olan mevcut faaliyeletlerini sürdüren yenilenebilir güç santralleri hakkında bilgiler analiz edilmiştir.
PDLC film tabanlı ışık filtreleme kontrol sistemi tasarımı
Doğal ve yapay ışık kaynaklarına maruz kalmanın canlı ve cansız varlıklar üzerinde olumlu ve olumsuz etkileri olduğu bilinmektedir. Diğer taraftan iklimlendirme, yalıtım, tedavi gibi amaçlarla ışığın sınırlandırılması gereken durumlar da sözkonusudur. Bu nedenle ışığın ihtiyaca göre kontrollü bir şekilde kullanılması bakımından iletimi, yalıtımı ve filtreleme işlemleri oldukça önemlidir. Polimer Dağılımlı Sıvı Kristal (Polymer Dispersed Liquid Crystal- PDLC) filmler sahip oldukları hızlı anahtarlanabilme, geçirgenliğinin kolaylıkla ayarlanabilmesi gibi çeşitli avantajlarından dolayı özellikle ışık yalıtımı ve perdeleme uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, PDLC film tabanlı ışık filtrelemesine yönelik bir kontrol sistemi tasarımı yapılmış ve performansı incelenmiştir. Geliştirilen sistemin donanımı kontrol birimi, ölçüm birimi, güç birimi, kullanıcı arabirimi ve PDLC film düzeneğinden oluşmaktadır. Mikrodenetleyici kartın kullanıldığı kontrol biriminde görünür (VIS), kızılötesi (IR) ve morötesi (UV) ışık filtreleme ayarlarına bağlı olarak sistem için gerekli olan veri toplama ve kontrol işlemleri yürütülmektedir. Güç biriminde PDLC film için gerekli olan besleme, tasarlanan mikrodenetleyici tabanlı ayarlanabilir DC-AC evirici ile sağlanmaktadır. Ölçüm birimi ile VIS, IR ve UV ışık seviyesi ölçülerek kontrol için gerekli geribildirimler elde edilmektedir. Kullanıcı arabirimi olarak OLED ekran ve butonlar kullanılmıştır. Çalışmada 15 cm x 20 cm ebatlarında PDLC film kullanılarak bir düzenek oluşturulmuştur. Geliştirilen sistemin işleyişine yönelik gömülü sistem yazılımı ise Arduino C dilinde kodlanmıştır. Tasarlanan sistemin performansının incelenmesine yönelik deneysel çalışmalar kapsamında, kontrol sistemi ile PDLC film çeşitli enerji formlardında sürülerek ışık filtreleme etkisi incelenmiştir. Sonuç olarak; sistemde PDLC film gücünün otomatik olarak kontrol edilip ışık geçirgenliğinin değiştirilebilmesi suretiyle, uygulanan 0-30 Vrms arası farklı AC gerilim değerleri için görünür ışık geçirgenliği (VLT) oranının %5,1 ile %73,5 arasında, kızılötesi ışık geçirgenliği (IRT) oranının %9,6 ile %82,4 arasında ve morötesi ışık geçirgenliği (UVT) oranının %0 ile %0,2 arasında ayarlanabilmesi sağlanmıştır. Bu sayede PDLC film ile ayarlanan ışık geçirgenliğine bağlı olarak filtreleme işleminin belli oranda yapılabildiği görülmüştür.
Sıfır geçiş tespiti yöntemiyle SCR tabanlı tek faz güç kontrol cihazı tasarımı
Endüstriyel uygulamalarda fırın ve motor gibi yüksek güçlü sistemler için gerekli olan ayarlanabilir gücün sağlanmasında güç kontrol sistemleri kullanılmaktadır. Bu açıdan güç kontrolünün hızlı ve verimli bir şekilde yapılmasına yönelik sistemlerin tasarlanması, imal edilmesi ve performansı büyük önem taşımaktadır. Literatürde Silisyum Kontrollü Doğrultucu (SCR) tabanlı güç kontrol sistemlerinin mekanik, elektrik ve yazılım açısından tasarımı ve geliştirilmesine yönelik çeşitli araştırmalar yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında, endüstriyel uygulamalara yönelik güç kontrolü amacıyla SCR tabanlı tek fazlı solid-state güç kontrol cihazının donanım ve yazılım tabanlı gömülü sistem tasarımı yapılmış ve geliştirilen prototipin elektriksel çalışma özellikleri çıkarılarak performansı incelenmiştir. Sistemde istenilen gücün elde edilmesine yönelik olarak SCR'lerin hızlı bir şekilde anahtarlanması için AC sinyal Sıfır Geçiş Tespiti (ZCD) tekniğine dayalı faz açısı kontrol yöntemi kullanılmaktadır. Mikrodenetleyici yazılımı C programlama dili ile geliştirilmiştir. Tasarlanan sisteme yönelik deneysel çalışmalar kapsamında, prototip olarak üretilen güç kontrol cihazının çalışma şartları ve performansının belirlenmesine yönelik akım, gerilim ve güç ölçümleri ile analiz çalışmaları yapılmıştır. Sonuç olarak; prototipi üretilen güç kontrol cihazı ile yüksek güçlü sistemler için gerekli olan ayarlanabilir gücün faz açısının 0-180 arasında değişimine bağlı olarak elde edilebildiği görülmüştür. Tez çalışması ile elde edilen sonuçlar, bu konuda yapılacak akademik ve endüstriyel çalışmalara katkı sağlayacaktır.
Türkiye'nin enerji arz talep dengesi ve bu bağlamda enerji politikalarının analizi
Enerji, modern toplumların gelişimi ve sürdürülebilirliği için hayati öneme sahiptir. Ekonomik büyümeden sanayiye, ulaşımdan günlük yaşamın her alanına kadar enerji, tüm faaliyetlerin temelini oluşturur. Doğal kaynakların sınırlılığı ve çevresel etkiler göz önüne alındığında, enerji kaynaklarının verimli ve sürdürülebilir bir şekilde kullanılması kritik hale gelmiştir. Yenilenebilir enerjiye geçiş, iklim değişikliği ile mücadelede ve enerji arz güvenliğinin sağlanmasında kilit rol oynamaktadır. Bu nedenle, enerjiyi verimli kullanmak ve temiz enerji kaynaklarına yönelmek, gelecek nesiller için sürdürülebilir bir dünya yaratmanın anahtarı niteliğindedir. Bu tez çalışmamda Türkiye'nin enerji arz talep dengeleri incelenerek, bununla ilgili enerji politikalarının analizi yapılmıştır. Enerji üretim yöntemleri ile başlayarak fosil, yenilenebilir ve nükleer kaynaklı enerji üretimlerine değinilmiştir. Türkiye'nin enerji kaynakları hakkında bilgi sahibi olunmuştur. Türkiye'de geçmiş ve gelecekte ki enerji üretimi, tüketimi ve yöntemleri ile birlikte enerji yatırımları hakkında bilgiler verilmektedir. Gerekli kanun, mevzuat ve yönetmelikler incelenmiş, enerji ile ilgili uygulanan politikalarla birlikte devlet kurumlarının bu anlamda görevleri ele alınmıştır. Türkiye'nin enerjide sürdürülebilir, güvenli ve çevreye karşı daha temiz olan yenilenebilir alternatif enerjilerin kullanmasıyla ulaşılan veriler ile özellikle günümüzde ülkeler arası güç üstünlüğünün, güvenin sağlanması adına nükleer enerji gibi enerji alternatifinden elde edilen veriler ışığında, bilgilerin sentezlenmesiyle analiz edilerek sonuç kısmına nihai olarak çözüm önerileri sunulmaya çalışılmıştır. Tüm bu bilgiler ışığında yenilenebilir enerji ve diğer alternatif enerji üretimlerinin gerekli fizibilite raporları incelenerek güncel piyasa analizleri yapılmıştır. Bu doğrultuda analiz bölümünde, santrallerin kurulum maliyetleri, kullanılan birim maliyetler göz önüne alınarak hesaplanmış ve bu kapsamda enerji santrali kurulması durumunda ortaya çıkacak durum analizleri yapılmıştır. Yine hesaplanan maliyetler kapsamında literatüre katkı sağlamak için uygun santral tipleri ile ilgili analiz sonuçları ortaya konulmuştur.
En iyileştirilmiş çekirdek uç öğrenme makineleri kullanılarak trafik sinyalizasyon süresinin kontrolü
Son yıllarda şehirleşme ve araç sayısının artması, trafik sıkışıklığının da artmasına sebep olmuştur. Dolayısıyla bu soruna çözüm arayışında olan ulaşım sistemlerindeki gelişmeler de hızlanmış, bir çok çözüm önerisinde bulunulmuştur. Ancak önerilerin bir çoğu trafik akışının dinamikliğine tam olarak yanıt verememektedir. Statik trafik yönetimlerinin yetersiz olması nedeniyle akıllı ulaşım sistemlerinin önemi artmış, araştırmacılar gerçek zamanlı trafik yönetim modelleri ile trafik akışının değişken ve çok parametreli yapısına yönelik çalışmalarını artırmıştır. Bu tez çalışmasında amaç, trafik sıkışıklığının azaltılması ve trafiğin daha akıcı bir hale gelmesidir. Bu amaç doğrultusunda trafik sinyalizasyon sistemlerinde kullanılmakta olan geleneksel sabit süreli yönetim modelleri yerine derin öğrenme ve tek gizli katmana sahip ileri beslemeli bir yapay sinir ağı olan uç öğrenme makinelerinin (ELM, Extreme Learning Machine) bir kombinasyonu kullanılmıştır. Yapılan çalışma 4 aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada, gerçek trafiğe ait video görüntülerinde yer alan araçlar, derin öğrenme algoritmalarından YOLOv8 ile tespit edilmiş ve sınıflandırılmıştır. İkinci aşamada, eğitilmiş derin modelin öznitelikleri çıkarılarak çekirdek uç öğrenme makinesine (KELM, Kernel ELM) giriş olarak verilmiştir. Burada, veri setinin karmaşık yapısını modellemek, trafik akışı tahminlerindeki doğruluğu artırmak için uç öğrenme makinesi iç çarpımı, çekirdek (kernel) işleviyle değiştirilmiştir. Üçüncü aşamada KELM'nin optimizasyonu için Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO, Particle Swarm Optimization ), Gri Kurt Optimizasyon Algoritması (GWO, Grey Wolf Optimization), Genetik Algoritma (GA, Genetic Algorithm) ve Yapay Arı Kolonisi Optimizasyon Algoritması (ABC, Artificial Bee Colony) kullanılmıştır. Bu basamaktaki çalışma sonrası, Genetik Algoritmanın problemimize ve veri setimize diğer algortimalara göre daha uygun olduğu tespit edilmiştir. Son aşamada ise tespit edilen araçların sayılması, araç sayılarına göre oluşturulabilebilecek adaptif trafik yönetim modelinin simule edilmesi yer almaktadır. Python Pygame kütüphanesi kullanılarak hazırlanan simülasyonda, 4 kollu izole sinyalize kavşaktaki trafik canlandırılmıştır. Gerçek kamera görüntüsünde, kırmızı ışıkta bekleyen araçlar tespit edilerek araç sayıları elde edilmekte, bu araçlara atanan değerler kulanılarak yeşil ışığın süresi tayin edilmektedir. Bu şekilde gerçek trafik yoğunluğuna, aracın sayısına hatta araç türüne özel bir adaptif trafik kontrol sistemi oluşturulmuştur.
Isıtma modunda çalıştırılan klimaların yanlış montajının karbon emisyonlarına etkisi
İklimlendirme taleplerinin karşılanması sırasında en yaygın kullanılan uygulamalardan biri klimalardır. Klimalar ısıtma ve soğutma modlarında çalıştırılabilmeleri sayesinde tercih edilmektedir. Isıtma modunda çalıştırılan klimalar ısı pompasına benzer bir çevrim gerçekleştirerek çalışmaktadır. Klima üretimi yapan firmaların montaj prosedürlerine uyulmaması, personelin yetersiz bilgi düzeyi veya kullanıcıdan gelen talepler üzerine yapılan montaj hataları klima sistemlerinin enerji tüketimlerinin artmasına ve sistemin istenen performansı gösterememesine neden olmaktadır. Bu çalışmada klima sisteminin yanlış montaj uygulaması modellenerek ısıtma modunda çalıştırılırken Yaşam Döngüsü İklim Performansı (LCCP) ve maliyet üzerindeki etkileri incelenmektedir. Yapılan deneyler sırasında dış ünitenin hava akışı engellenerek farklı fan kademelerindeki verileri elde edilmiştir. Daha sonra elde edilen bu veriler ışığında sistemin LCCP ve maliyet analizleri gerçekleştirilmiştir. Deney süresince her kapanma oranında farklı seviyelerdeki fan hızlarında veriler elde edilmiştir. Kapanma olmayan durum referans değer olarak alınmış ve karşılaştırmalar referans değerlere göre yapılmıştır. Buna göre fan hızı %100 olan referans durum ile fan hızı %100 olan hava akışı %93 oranında engellenmiş durum arasında LCCP değerleri kıyaslandığında 991,03 kg CO2 fark bulunmaktadır. LCCP değerleri arasındaki fark yıllık enerji tüketimi ve maliyetlere de yansımaktadır. %93 hava akışı engellenmiş durumda AEC referans değerden %26,89 oranında daha fazla hesaplanmıştır. Anahtar Kelimeler: LCCP, Klima, Isı Pompası, Emisyon
Design and modeling of energy storage systems integrated with solar photovoltaic energy
Fossil energy resources on the world are rapidly being depleted. It is seen that the speed of energy consumption has increased with the developing technology in recent years. Therefore, it was ensured that the solar energy, which emerged with the researches for energy resources that can renew itself and never run out, was transformed into a usable energy source. However, with the day and night situation of the Earth around itself, the use of solar energy only during the day and other natural reasons have started to work to store the energy produced when there is no solar source. These studies, also called solar energy storage, will be more valuable and improved day by day and their efficiency will be maximized. In this study, previous studies are reviewed and presented in a comprehensive way. Many different methods for storing solar energy and increasing its efficiency are discussed with mathematical and experimental methods. The gaps in existing literature are identified and recommendations for future research are precisely outlined. In this study, the outputs of the chosen method for the storage of solar energy in different geographical regions were analyzed.
Design and concepts of nearly-zero energy buildings
Global warming and climate change have become increasingly important issues in recent decades. The use of fossil fuels is one cause. The use of fossil fuels causes CO2 emissions. Therefore, buildings need to be designed with a new strategy on low energy with very high energy efficiency. In order to reduce the dependence of the building on primary energy, the concept of nearly-zero energy building (NZEB) is created. It is recommended that the definition of near-zero energy buildings, renewable energy and efficiency measures work together. The European Union (EU) aims to drastically reduce domestic greenhouse gas (GHG) emissions by 80% by 2050 compared to 1990 levels. In this work, design strategies, the use of low conductivity materials, the installation of low energy devices to reduce the energy demand of buildings and the necessary additions of renewable energy systems are presented to achieve a near zero energy building design. These aforementioned approaches are implemented in an example building as a case study. The obtained results show that there are many ways to achieve a near-zero energy building, but the cost issue remains the most important decision parameter.
Hidrojen üretim reaksiyonuna (HÜR) manyetik alan etkisinin incelenmesi ve yeni bir elektroliz hücresi tasarimi
Hydrogen evolution reaction (HER) is defined as producing molecular hydrogen, one of the most studied electrochemical reactions. Hydrogen is a potential energy carrier because of nonpolluting the environment. So, it plays an essential role in clean energy. There are different types of hydrogen gas production methods. In this study, the electrolysis method of water was used for hydrogen production due to its advantages such as high purity, efficiency and ease of use. We focused on a technique based on water electrolysis, known as an oxyhydrogen dry cell. The cell depends on strong types of electrolytes, which can be alkaline media and acidic media. Potassium hydroxide is an alkaline type of solution, and it has a higher dissociation rate of hydrogen; thus, it will be selected for our study. In the HER, electrodes are crucial parts where an electrochemical reaction occurs. The shape and material type of the electrode affect the efficiency of generated hydrogen gas. The shape of a square, circular, and rectangular was performed in the literature, yet we used rectangular shapes. There are many different materials for electrodes, such as graphite, platinum, steel, etc., in literature. 304 stainless steel was used in this study because of its high corrosion resistance, high stability and ease to find it. Specific methods can be applied to get more efficient hydrogen production. A magnetic field is one of them which was added to the cell due to no required additional energy that is supplied by a permanent magnet. Magnetism direction will decide Lorentz force and convection of electrolyte. Finally, the strength of magnetic flux density is another important parameter for evaluating efficiency. It was changed and tried for the best efficiency. The magnetic field positively affects hydrogen efficiency. Furthermore, a developed dry cell system is easily applied for industrial applications.
Kritik alt sistemlerin güç kaynağı için güneş enerjili izole DC-DC flyback konvertör tasarımı
Fotovoltaik güneş panelleri kullanılarak elektrik enerjisi üretimi yapılan birçok uygulamada sistemi yönetmek, güvenliği ve sürdürülebilirliği sağlamak ve veri depolamak gibi kritik öneme sahip işlevler için katma değeri yüksek elektronik sistemler kullanılmaktadır. Kritik altsistemler olarak adlandırabileceğimiz bu yapı, genel sistemde meydana gelebilecek hata durumlarından mümkün olduğunca az etkilenen, elektriksel olarak yalıtılmış, kararlı ve sürekli çalışabilen bir besleme ünitesine ihtiyaç duymaktadır. Bu çalışma kapsamında güneş temelli fotovoltaik uygulamaların önemli ve pahalı altsistemleri için geniş giriş aralığında çalışabilen, izole edilmiş, güvenilir ve verimli DC-DC güneş temelli fotovoltaik bir besleme ünitesi tasarımı hedeflenmiştir. Bu ünite mikro denetleyici veya farklı amaçlar için pahalı kontrol ve depolama elemanları içeren kontrol sistemlerini 50W güç değerine kadar kararlı ve dengeli olarak besleyebilecek özelliktedir. Bu tasarım geniş çalışma alanı ve önemli altsistemlerin emniyetinden dolayı, yüksek verimli, izole flyback konvertör topolojisi ile birlikte tasarlanmıştır. Bununla birlikte tasarım güneş panellerinde oluşabilecek enerji kesintilerine ve arızalarına karşı kendi enerji depolama birimini ve çıkış geriliminin kararlılığını sağlaması için bir yükseltici konvertör de içermektedir. Bu amaç doğrultusunda, süper kondansatör ve elektrolit kondansatör depolama elemanları kullanılarak, hibrit kondansatör temelli, hiyerarşik düzende enerji akışına göre birbirini tetikleme mantığı ile çalışan sade ve kararlı bir depolama ünitesi tasarlanmıştır. Geniş giriş gerilimi aralığına uygun transformatör ve flyback konvertör tasarımı hazırlanıp, hibrit kondansatör depolama ünitesi ile uyumlu hale getirilmiştir. Depolanan enerjinin kararlı ve verimli bir şekilde ünite çıkışına aktarılması için ayrı bir gerilim düzenleyicisi tasarlanarak üniteye dahil edilmiştir. Bu kapsamda oluşturulan sistem, bütünüyle fotovoltaik güneş enerjisi temelli sistemlere özgü izole yapıda tasarlandığı için bu sistemlere yönelik kendi depolama birimini içeren kesintisiz güç kaynağı modeli olarak literatürde yerini alacaktır. Tasarlanan ünite geniş girdi alanı, düşük maliyet ve daha az karmaşık yapıda olması dolayısıyla literatürde mevcut olan çalışmalardan daha avantajlıdır. Çalışma kapsamında tasarlanan sistem, özellikle enerji depolama ünitesi, farklı çevresel şartlar ve amaçlara uygun olarak geliştirilebilir olması nedeniyle ileriki çalışmalara ışık tutacak niteliktedir.
Solar termal sistemlerde kullanılmak üzere değişken kesitli parabolik kollektör tasarımı, optimizasyonu ve termodinamik analizi
Yoğunlaştırmalı güneş enerjisi sistemleri, birincil enerji kaynağı olan güneşten faydalanma yöntemlerinden biridir. En yaygın yoğunlaştırmalı güneş enerjisi sistemleri parabolik oluk kollektörleridir. Parabolik oluk aynalar, güneş ışınımını bir doğrultuda yansıtır. Bu doğrultuya yerleştirilen bir soğurucu ile güneş enerjisi ısıl enerjiye dönüştürülür. Bu kollektörler gerek elektrik enerjisi üretiminde gerekse proses ısısı sistemlerinde kullanılmaktadır. Parabolik oluk kollektörlerin yaygınlaşması ve verimlerinin arttırılması için farklı araştırma geliştirme çalışmaları süregelmektedir. Bu çalışmaların çoğu soğurucu yapısını veya akışkan özelliklerini değiştirerek ısı transferi miktarını arttırmayı amaçlamaktadır. Öte yandan toplayıcı yüzeyiyle ilgili çalışma sayısı görece daha azdır. Bu tez çalışmasında, odaklamalı güneş enerjisi sistemlerinde kullanılmak üzere değişken parabolik kesitli yeni bir yüzey tanımlanmıştır. Bu yüzeyin eksen boyunca parabolik kesidi değişirken, odak doğrultusu aynı kalmaktadır. Tanımlanan yüzeyin ısıl performansa etkilerini incelemek üzere numerik bir model kurulmuştur. İlk aşamada Matlab programında yazılan bir kod ile yüzeye ait geometrik parametreler girilerek yüzey sonlu parabolik elemanlara ayrılmış ve her bir elemana ait konum ve odak uzaklığı gibi veriler elde edilmiştir. Daha sonra bu veriler bir ışın takip programı olan SolTrace'e aktarılarak soğurucu üzerinde gerçekleşen ısı akısı profili elde edilmiştir. Sonrasında bu ısı akısı profili bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği programı olan ANSYS CFX'e aktarılarak, akış-ısı transferi simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Kurulan modelin doğruluğu literatürdeki diğer sonuçlarla karşılaştırılarak tayin edilmiştir. Ayrıca eleman sayısından bağımsızlık çalışması gerçekleştirilmiştir. Geleneksel parabolik oluk kollektörlerin aksine tanımlanan geometri soğurucu boyunca asimetriktir. Bu nedenle akış yönü bir tasarım parametresi haline gelmektedir. Bu iki durum girişte yüksek ısı akısı (GYI) ve çıkışta yüksek ısı akısı (ÇYI) olarak tanımlanmıştır. Ayrıca tanımlanan kollektör yeni bir geometrik parametre içermektedir. Bu parametre uçlardaki odak uzaklıklarının birbirine oranıdır (k). Bu parametre ile birlikte akış yönünün etkileri aynı zamanda sabit kesitli referans durumu da göz önüne alınarak incelenmiştir. Çalışmanın sonuncunda artan 𝑘 faktörü ile akış karakteristiklerindeki değişimin arttığı gözlemlenmiştir. Herhangi bir büyüklüğün artması veya azalmasının ise akış yönüne bağlı olduğu belirlenmiştir.
Titanyum esaslı nanokompozitlerle yüksek performanslı enerji depolama uygulamaları
Bu tez çalışmasında; anataz fazındaki titanyum dioksit (TiO2), biyokütle kaynaklı aktif karbon ve iletken polimerden oluşan nanokompozit malzeme sentezlenmiş ve elde edilen malzeme süperkapasitör elektrot malzemesi olarak kullanılmıştır. Basit ve çevre dostu bir metot olan hidrotermal karbonizasyon yöntemiyle tek adımda titanyum dioksit parçacıkları biyokütle kaynaklı aktif karbonla kaplanmış, daha sonra kompozit malzeme piroliz işlemine tabi tutulmuştur. Piroliz işlemi ile yapıdaki hidroksil grupları bozularak oksijen içeriği düşürülmüş ve karbon içeriğinin artması sağlanmıştır. Yapıdaki karbon içeriğinin artması sonucunda titanyum dioksitin mekanik özellikleri iyileştirilmeye çalışılmıştır. Sentezlenen nanokompozit malzemenin elektriksel iletkenliğini artırmak için PEDOT:PSS katkısı yapılmış, böylece TiO2'nin sahip olduğu geniş bant aralığının olumsuz etkisi azaltılmaya çalışılmıştır. Sentezlenen malzemelerin elementel analizleri ile bileşenleri tespit edilmiştir. XRD analizi ısıl işlemler ve polimer kaplama sonrasında TiO2'nin anataz fazında herhangi bir değişim olmadığını göstermiştir. SEM ve TEM görüntüleri ile malzemenin topografik ve morfolojik analizleri yapılmış, küresel şekle sahip, ince bir karbon ve polimer tabakası ile kaplanmış kristal nanoparçacıklar gözlenmiştir. TGA analizi ile uygulanan termal işleme karşılık malzemelerin kütlesel kararlılıkları incelenmiş, FTIR analizleri ile atomik bağ yapıları araştırılmıştır. Sentezlenen malzemelerin spesifik yüzey alanları ve gözenek boyutu dağılımları sırası ile BET ve DFT metotları kullanılarak belirlenmiştir. TiO2/C/PEDOT:PSS nanokompozitin mezogözenekli yapıya ve 102,3 m2g-1spesifik yüzey alanına sahip olduğu görülmüştür. Fiziksel karakterizasyonların ardından malzemelerin elektrokimyasal performansları üçlü elektrot konfigürasyonu kullanılarak 0-1 V (vs. Ag/AgCl) potansiyel aralığında 1M H2SO4 sulu çözeltisi içerisinde gerçekleştirilmiştir. TiO2/C/PEDOT:PSS üçlü kompozit malzeme bileşenlerinin oluşturduğu sinerjik etki ile 0,25 Ag-1 akım yoğunluğunda 189,4 Fg-1 yüksek spesifik kapasitans göstermiştir. Bu değer, literatürde TiO2 ve PEDOT:PSS' in süperkapasitör elektrot malzemesi olarak birlikte kullanıldığı çalışmalardan elde edilen sonuçların üzerindedir. Ayrıca üçlü kompozit malzeme 1500 şarj-deşarj çevrimi sonrası sahip olduğu kapasitansın %98'ini korumuş ve yüksek elektrokimyasal kararlılık elde edilmiştir. Sonuç olarak, bileşenlerinin öne çıkan özelliklerini bir araya getirerek hazırlanan üçlü kompozit malzeme enerji depolama çalışmaları açısından ümit vaad eden sonuçlar göstermiştir.
Süperkapasitif enerji depolama sistemlerinin elektrokimyasal ve empedans analizleri
Enerji arz-talep dengesinin sağlanmasında, enerji depolama sistemleri en az enerji üretimi kadar önemlidir. Süperkapasitörler yüksek güç yoğunluğuna ve uzun çevrim ömrüne sahip olduğu için enerji depolama sistemleri arasında öne çıkmaktadır. Bununla birlikte modern teknolojinin artan enerji taleplerini karşılayabilmek için süperkapasitörlerin enerji yoğunluklarının da artırılması gerekmektedir. Süperkapasitörlerin performansını, içerdikleri malzemelerin kimyasal özelliklerinin yanı sıra; gözenek yapısı, morfolojisi, kristal yapısı, iç direnci ve iletkenliği gibi fiziksel özellikleri de belirler. Bu tez çalışmasında; sulu ortamda soyma (eksfolasyon) yöntemiyle elde edilen grafenin, şablon varlığında çevreci, ucuz ve pratik bir yöntem olan çöktürme yöntemiyle elde edilen MnO2 ile nanokompoziti sentezlenmiştir. Gözenek yapıcı yumuşak şablon ve karbon kaynağı olarak kullanılan pluronik triblok kopolimer (PEO20-PPO70-PEO20, P123), grafen eldesinde de soyma (eksfolasyon) ajanı olarak işlev görmüştür. Kompozit yapıdaki grafen elektriksel iletkenliği arttırıp, geniş yüzey alanı ile elektrik çift katman kapasitansa katkı sağlarken, pseudo-kapasitif (sözde kapasitif) MnO2 toplam kapasitans ve enerji yoğunluğunu arttırmıştır. Yumuşak şablon (P123), iyon difüzyonunu kolaylaştıracak nanogözenek yapısının oluşmasını ve toplam gözenek hacminin artmasını sağlamıştır. Sentezlenen kompozitin fiziksel ve kimyasal karakterizasyonu (X-ışını difraktometresi, Raman spektroskopisi, termogravimetrik analiz, X-ışını fotoelektron spektroskopisi, yüzey alanı ve gözenek boyutu analizi, taramalı elektron mikroskobu ve geçirimli elektron mikroskobu) yapıldıktan sonra elektrokimyasal performansı; döngüsel voltametri, galvanostatik şarj-deşarj ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi yöntemleriyle incelenmiştir. Kompozitten elde edilen elektrot 0-1,2 V çalışma potansiyel aralığında 1 M Na2SO4 sulu elektrolit ile (Ag/AgCl sat. KCl) test edilmiş ve 1 A g-1 akım yoğunluğunda yüksek spesifik kapasitans (587,4 F g-1) sergilemiştir. Elektrodun empedans davranışı modifiye edilmiş Kang eşdeğer devresi ile modellenerek oldukça düşük bir iç direnç (24,17 Ω) gösterdiği belirlenmiştir. MnO2/Grafen//MnO2/Grafen simetrik süperkapasitör ile 0,1 A g-1 akım yoğunluğunda 2 Wh kg-1 (33 W kg-1) enerji yoğunluğuna ulaşılmıştır. MnO2/Grafen//Fe3O4/Karbon ve MnO2/Grafen//Aktif Karbon asimetrik süperkapasitörler ile 0,1 A g-1 akım yoğunluğunda sırasıyla 21.10 Wh kg-1 (106.14 W kg-1) ve 24,80 Wh kg-1 (103,78 W kg-1) enerji yoğunlukları elde edilmiştir. Büyük ölçekte uyarlanabilir pratik bir yöntemle elde edilen bu malzemenin enerji depolama uygulamalarında kayda değer bir katkı sağlaması beklenmektedir.
Parabolik oluklu güneş kollektörü ile buhar üretimi
Buhar, endüstriyel uygulamalarda vazgeçilmez bir unsurdur. Buhar elde edilirken kullanılan fosil yakıtların maliyeti ve çevresel etkileri her geçen gün artmaktadır. Artan fosil yakıt maliyetleri ve yenilenen çevresel düzenlemeler, endüstriyel alanda kullanılan buharın elde edilmesinde yeni yaklaşımların önünü açmaktadır. Gerçekleşen teknolojik yenilikler ile buharın elde edilmesinde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada Bursa, Türkiye konumunda bulunan bir sanayi işletmesinin, buhar ihtiyacının parabolik oluklu güneş kollektöründen elde edilmesi için sistem tasarımı yapılmış ve tasarlanan sistemin simülasyonu TRNSYS programında gerçekleştirilmiştir. Sistem simülasyonu yapılırken, 08:00 – 18:00 saatleri arası çalışma saatleri kabul edilmiş olup, bu saatler arasında işletmeye gereken 6 bar- 165°C sıcaklıkta buhar 150 𝑘𝑔𝑠⁄ kapasitede sürekli olarak sağlanmıştır. Simülasyon çıktısı olarak her aya ait parabolik oluklu güneş kollektörü verimleri, güneş enerjisinden faydalanma oranları, açıklık alanının faydalanma oranı üzerindeki etkisi ve aylık olarak üretilen buhar miktarları hesaplanmıştır. Simülasyon sonucunda; 50 𝑚2 açıklık alanına, 23,17 odaklama oranına sahip parabolik oluklu güneş kollektörünün verimi temmuz ve ağustos aylarında %54 ile maksimum değerine ulaşmıştır. Buhar üretiminde, güneş enerjisinden faydalanma oranı ise temmuz ayında %65 ile maksimum değerine ulaşmıştır. Güneş enerjisinden faydalanma oranı yıllık %37 olarak bulunmuştur. Simülasyon sonucunda yıllık üretilen buhar miktarı 490.600 kg, direkt olarak güneş enerjisinden üretilen buhar miktarı ise 97.800 kg olarak bulunmuştur.
Akdeniz kıyısında kurulacak bir nükleer desalinasyon kojenerasyon tesisinin termodinamik analizi
Dünyadaki nüfus artışı, tarımsal ve endüstriyel faaliyetlerin yoğunlaşması temiz suya olan talebi artırırken su kirliliği ve su kaynaklarının kısıtlı olması veya eşitsiz dağılımı, kişi başına düşen su arzını azaltmaktadır. Dünyadaki suyun %97,5'inin doğrudan kullanılabilir olmaması ve su kıtlığı riskinin gitgide artması ile temiz ve güvenilir suya erişim, önemli hale geldiğinden su kıtlığı çeken bölgelerde temiz su ihtiyacını karşılayabilmek için desalinasyon tesisleri, yararlanabilecek etkili yöntemlerden biri olmuştur. Bir enerji kaynağıyla faaliyet gösterebilen desalinasyon sistemleri, bu enerji ihtiyacını fosil yakıtlar veya yenilenebilir enerji kaynakları gibi çeşitli yollardan sağlayabildiği gibi son yıllarda nükleer enerjinin kullanımıyla da elde edebilmektedir. Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı tarafından yapılan çalışmalar neticesinde teknik olarak uygulanabilir olduğu görülen nükleer desalinasyon kojenerasyon tesislerinde bir nükleer reaktörden elde edilen fisyon enerjisi, termal enerjiye dönüştürülmektedir. Bu ısıl enerjinin bir kısmı veya tamamı, bir nükleer güç santraline entegre desalinasyon sisteminde deniz suyunun tuzdan arındırılması için kullanılabilmektedir. Bu çalışmada Akdeniz kıyısında kurulacak bir nükleer desalinasyon kojenerasyon tesisinin termodinamik analizi gerçekleştirilmiştir. İncelenmiş olan nükleer desalinasyon kojenerasyon tesisinde enerji kaynağı, bir Basınçlı Su Reaktörü (BSR) iken desalinasyon prosesi ise Çok Kademeli Şok Damıtma (ÇKŞD) işlemidir. Nükleer desalinasyon kojenerasyon tesisinin tüm bileşenlerine kütle, enerji korunumu ve ekserji denge denklemleri uygulanıp tesisin termodinamik modellemesi, MATHEMATICA 11 yazılımından faydalanılarak oluşturulmuştur. Amaç fonksiyonları olarak tesisin termal verimi, ekserji verimi, ısıl yararlanma oranı, ekolojik performans katsayısı, ekserji yıkım faktörü ve atık ekserji oranı değerlendirilmiştir. Nükleer reaktörün termal enerjisi, ara ısıtıcı kütlesel debi oranı, taze buhar sıcaklığı, desalinasyon için buhar çekme noktaları, ölü hal sıcaklığı, deniz suyu tuzluluğu, kısılma vanası kütlesel debi oranı, damıtılmış su kütlesel debisi, besi deniz suyu kütlesel debisi ve sıcaklığı gibi tasarım parametrelerinin bu amaç fonksiyonları üzerine etkileri incelenmiştir. Analiz sonucunda taze buhar sıcaklığının 18 K artışı ile tesisin termal verimi, ekserji verimi, ısıl yararlanma oranı ve ekolojik performans katsayısı sırasıyla yaklaşık %1,6, %3,2, %1,6 ve 0,23 oranında artarken ekserji yıkım faktörü ve atık ekserji oranı, sırasıyla yaklaşık %3,1 ve %3,2 oranında azalmaktadır. Ara ısıtıcı kütlesel debi oranının 0,02 artışı ile termal verim, ekserji verim, ısıl yararlanma oranı ve ekolojik performans katsayısı, sırasıyla yaklaşık %2, %2, %3,9 ve 0,28 oranında artarken ekserji yıkım faktörü ve atık ekserji oranı, yaklaşık %3,9 oranında azalmaktadır. Ölü hal sıcaklığının 10 K'lik yükselmesi, ekserji verimini yaklaşık %1,4 oranında arttırırken besi deniz suyu kütlesel debisi artışı, verimliliği olumsuz etkilemektedir.
Çinko borat katkılı polimer kompozit zırh malzemelerin üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Teknoloji dünyasındaki gelişmeler, radyasyonun birçok alanda yaygın olarak kullanılmasını sağlamıştır. Bu sebepten dolayı, radyasyonun faydaları ile birlikte zararları da ortaya çıkmıştır. Radyasyondan yararlanırken zararını da en aza indirme ihtiyacı birçok araştırmanın başlığına konu olmuştur. Radyasyondan korunmak için çok sayıda yöntem vardır. Radyasyon zırhlama korunmak için en önemli yöntemlerin başında gelir. Radyasyonun çeşidine bağlı olarak zırhlama malzemeleri de çeşitlilik arz etmektedir. Malzemenin yoğunluğu, toksik özellik gösterip göstermemesi, hafifliği, esnekliği, maliyeti ve kolay elde edilebilir olması gibi özellikleri zırhlama malzemesi seçiminde etkilidir. Malzemelerin bu vasıflarından hareketle yola çıkılarak literatürde üzerinde çalışılan seramik, cam, çelik, beton ve polimerler sınıfından pek çok malzeme mevcuttur. Bu çalışmada ise çinko borat katkılı polimer kompozitlerin nötronlar ve gama ışınlarına karşı zırhlama özelliği araştırılmak istenmiştir. Çalışma kapsamında termoplastik poliüretan (TPU) malzemeye sırasıyla %5, %10, %20, %30, %40 ve %45 oranlarında çinko borat ve polipropilen (PP) malzemeye ise sırasıyla %5, %10 ve %20 oranlarında çinko borat katkılandırılmıştır. Numunelerin kütle azaltma katsayıları sırasıyla 31, 59,5, 81, 276, 302, 356, 384, 661,6 1172 ve 1332 keV enerji değerlerinde hem deneysel hem de XCOM programı ile teorik olarak hesaplanmıştır. Nötron doz ölçümlerinden faydalanılarak deneysel makroskopik tesir kesitleri hesaplanmıştır. Ayrıca numunelerin çekme dayanımı, elestisite modülü ve kopma uzaması gibi mekanik özellikleri test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar hem TPU hem de PP örnekleri için 31, 59,5 ve 81 keV enerji değerlerinde artan katkı oranı ile kütle azaltma katsayılarının arttığı gözlenmiştir. Enerjinin artan değerlerinde çinko borat oranının artmış olmasının kütle azaltma katsayıları bakımından çok anlam ifade etmediği görülmüştür. Genel olarak nötron doz transmisyonu değerlerinin artan numune kalınlığı ve artan katkı oranına bağlı olarak azalma eğiliminde olsa da katkı maddesinin homejen olmayan dağılımına atfedilebilecek anomalilerin oluştuğu net bir şekilde gözlenmektedir. Öte yandan artan katkı oranına bağlı olarak çekme dayanımı ve kopma uzaması gibi numunelerin mekanik özellikleri azalış gösteriken, elastiklik modülünün artış gösterdiği gözlenmiştir. Sonuç olarak gerçekleştirilen analiz ve testler göstermiştir ki; çinko borat katkılı TPU ve PP örneklerinin nötronlar ve x-ışınları/düşük enerjili gama ışınları için alternatif bir zırh malzemesi olabilme potansiyeli vardır.
Hamitabat kombine çevrim santralinin enerji-ekserji analizi ve iyileştirme önerileri
Ülkelerin artan enerji talepleri ve 2021 yılı sonunda ortaya çıkan enerji krizi ile enerji üretiminde kaynak çeşitliliği büyük önem kazanmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarına yapılan yatırımlar her geçen yıl artmasına rağmen enerji talebinin karşılanmasında yetersiz kalmaktadır. Avrupa ülkelerinin çevre politikaları gereği yenilebilir enerjiye hızla geçişi, kömür ve doğalgaz yakıtlı santrallere olan yatırımları azaltmıştır. Bu durum enerji arzındaki yetersizlik sebebiyle enerji krizine sebep olmuştur. Birçok ülke kömür ve doğalgaz gibi baz yük santrallerini devreye alarak enerji taleplerini karşılamıştır. Bu kapsamda, doğalgaz ve kömür yakıtlı termik santraller güç üretimde önemli rol oynamaktadır. Bu sebeple özellikle doğalgaz çevrim santrallerinde emre amadelik ve rehabilitasyon çalışmaları büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada Kırklareli'nin Lüleburgaz ilçesinde bulunan Hamitabat Doğalgaz Kombine Çevrim Santrali (DKÇS) incelenmiştir. Hamitabat KÇS Türkiye'nin ilk doğalgaz kombine çevrim santralidir ve 2017 yılında 520 milyon €'luk bir proje ile yenilenerek kurulu gücü 1220 MW'a yükseltilmiştir. Çalışma kapsamında Hamitabat DKÇS'nin enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Söz konusu analizler ile santralin bileşen bazında incelemesi gerçekleştirilerek tesis performansının geliştirilmesi için alternative yaklaşımlar belirlenebilecektir. Çalışmada Engineering Equation Solver (EES) programı kullanılmıştır ve santralin işletme verilerinden yararlanılmıştır. Hamitabat DKÇS'nin kompresör, yanma odası, gaz türbini, atık ısı geri kazanım kazanı, buhar türbinleri, kondenser, pompalar ve yardımcı ekipmanları detaylı olarak incelenmiştir. Sonuçlar ekserji yıkımının en fazla olduğu santral bileşeninin, toplam ekserji yıkımının %77,607'lik kısmını oluşturan, yanma odası olduğunu göstermiştir. Yanma odasını sırasıyla; atık ısı geri kazanım kazanı, kompresör, gaz türbini ve alçak basınç türbini takip etmektedir. Ekserji verimleri en yüksek olan ekipmanlar sırasıyla; gaz türbini, yüksek basınç türbini, kompresör, orta basınç türbini ve hidrolik türbin olarak tespit edilmiştir. En düşük ekserji verimliğine sahip ekipmanların yanma odası ve kondenser pompası olduğu bulunmuştur. Ekserji yıkımları ve ekserji verimlerine bağlı olarak en yüksek geliştirme potansiyeline sahip ekipmanlar sırasıyla; yanma odası, kompresör ve atık ısı geri kazanım kazanı olarak belirlenmiştir. Santralin enerji verimi %59,70, ekserji verimi ise %58,52 olarak hesaplanmıştır. Toplam ekserji yıkımı 396,084 MW ve toplam geliştirme potansiyeli 72,567 MW olarak bulunmuştur. Hamitabat KÇS'nin enerji ve ekserji analizine ilaveten sıcaklık ve basınç değerlerine bağlı olarak parametrik analizler yapılmıştır. Parametrik analizler kapsamında; kondenser basıncının alçak basınç türbinine ve santralin enerji ve ekserji verimine etkileri, yüksek basınç buhar türbini giriş sıcaklığının ve basıncının türbinin ekserji yıkımına ve toplam buhar türbini güç üretimine etkisi, orta basınç buhar türbini giriş sıcaklığının orta basınçlı buhar türbinin ekserji yıkımına ve toplam buhar türbini güç üretimine etkisi incelenmiştir. Kondenser basıncındaki 1,2 kPa'lık bir artışın alçak basınç türbinindeki güç üretimini 3,2 MW azalttığı tespit edilmiştir. Kondenser basıncının türbin gücündeki bu olumsuz etkisi santralin enerji ve ekserji verimlerini sırasıyla %0,312 ve %0,306 azaltmıştır. Yüksek basınç buhar türbini giriş sıcaklığının 592oC'den %5,1'lik artışla 622oC'ye çıkarılmasının buhar türbinlerinden üretilen toplam enerjiyi 8,6 MW arttırdığı ve yüksek basınç buhar türbininde meydana gelen ekserji yıkımını 2,8 MW azalttığı tespit edilmiştir. Yüksek basınç buhar türbini basıncının 16,8 MPa'dan 19,5 MPa'a çıkarılmasının buhar türbinlerinden elde edilen gücü 2,3 MW azalttığı, yüksek basınç buhar türbini ekserji yıkımını ise 2,7 MW arttırdığı tespit edilmiştir. Orta basınç buhar türbini giriş sıcaklığının 30oC arttırılması, buhar türbinlerindeki toplam güç üretimini 8,1 MW arttırdığı ve orta basınç buhar türbini ekserji yıkımını da 2,8 MW azalttığı görülmüştür. Sıcaklık artışının neden olduğu bu olumlu etki santralin enerji ve ekserji verimlerini sırasıyla %0,79 ve %0,77 iyileştirme potansiyeline sahiptir.
Depremlerin kapalı ortam radon konsantrasyonuna etkisinin araştırılması: Kahramanmaraş örneği
6 Şubat 2023 tarihinde, Doğu Anadolu Fay Hattı üzerinde büyük bir sismik hareketlilik gözlemlenmiştir. Kahramanmaraş il sınırlarında yer alan Pazarcık ve Elbistan ilçeleri, sırasıyla 7,7 ve 7,6 büyüklüğünde iki güçlü depremle etkilenmiştir. Bu büyük depremler, artçı sarsıntılarla birlikte süregeldi. 20 Şubat 2023 tarihinde, Hatay ilinin Yayladağı ilçesinde, 6,4 büyüklüğünde başka bir deprem daha meydana gelmiştir. Bu çalışmada, Kahramanmaraş'da meydana gelen depremler sonrasındaki artçı sarsıntıların, kapalı ortamlarda radon gazı konsantrasyonları üzerindeki etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Radon gazı, depremler sonrası yer kabuğunda oluşabilecek yapısal değişiklikler nedeniyle yer yüzeyine salınımını artırabilir ve bu durum halk sağlığı için önemli bir çevresel risk oluşturabilir. Çalışma kapsamında, 25 Şubat 2023 ile 9 Temmuz 2023 ve 1 Ağustos 2023 ile 19 Aralık 2023 tarihleri arasındaki iki dönemde, kapalı alanlarda CR-39 radon dedektörleri kullanılarak pasif radon gazı ölçümleri gerçekleştirilmiştir. İlk etapta yapılan ölçümler sonucunda, Hatay ilinde ortalama 139 Bq/m³, Adana ilinde 61 Bq/m³ ve Gaziantep ilinde 89 Bq/m³ değerlerinde radon konsantrasyonlarına rastlanmıştır. İkinci etapta yapılan ölçümler sonucunda ise, Şanlıurfa, Malatya, Adıyaman, Kahramanmaraş ve Gaziantep illerinde sırasıyla 60, 51, 33, 38 ve 39 Bq/m³ ortalama radon seviyeleri ölçülmüştür. İki ölçüm dönemi arasındaki verilerin ortalaması alındığında, bölgedeki ortalama radon konsantrasyonu 64 Bq/m³ olarak belirlenmiştir. Bu radon seviyesi dikkate alındığında, yıllık etkin doz eşdeğeri 1,61 mSv olarak hesaplanmıştır. Gaziantep dışında, diğer illerde aynı adreslerde iki etapta da örnekleme yapılamadığı için bu illerdeki radon konsantrasyonlarına depremin etkisini değerlendirmek güçtür. Ancak Gaziantep özelinde yapılan değerlendirmede, ilk etapta ölçülen 89 Bq/m³ değerinin ikinci etapta 39 Bq/m³'e düşmesi dikkat çekicidir. İlk etapta, Gaziantep'teki 9 farklı adreste radon konsantrasyonları 100-301 Bq/m³ aralığında ölçülmüş, bir adreste ise 1023 Bq/m³ değerine ulaşılmıştır. Bu değerler, 2014 yılında TAEK'in Gaziantep için belirlediği 50 Bq/m³'lük ortalamanın üzerinde olup, depremin Gaziantep'te kapalı ortam radon konsantrasyonuna azda olsa artırıcı etkisi olduğuna atfedilebilir. Benzer şekilde, Hatay ilinde ilk etapta bir adreste ölçülen 437 Bq/m³ değeri, TAEK'in Hatay için belirlediği 50 Bq/m³'lük ortalama değeri çok aşarken, ikinci etapta Malatya ilinde 239 Bq/m³ değerinin TAEK'in Malatya için belirlediği 48 Bq/m³ değerinden önemli ölçüde yüksek olduğu gözlemlenmiştir.
Bir kağıt fabrikasında bulunan kojenerasyon tesisinin enerji ve ekserji analizi
Bu çalışma kapsamında, Balıkesir ilinde konumlanan Varaka Kağıt Fabrikası'nın kojenerasyon tesisine yönelik enerji ve ekserji temelli bir analiz yürütülmüştür. Hesaplamaların gerçekleştirilebilmesi amacıyla belirli noktalar tanımlanmış ve bu noktalara ait basınç, sıcaklık ile kütlesel debi verileri esas alınarak termodinamik özelliklerden yararlanılmıştır. Yapılan ekserji analizi, fiziksel ve kimyasal ekserji unsurlarını temel almış, ancak potansiyel ve kinetik ekserji etkileri göz ardı edilmiştir. Bu analiz sayesinde, sistemin bileşenlerinin ekserji verimleri ve ekserji yıkımları hesaplanmıştır. Analizlerde, termodinamik hesaplamalar için EES (Engineering Equation Solver) programı kullanılmıştır. Sistemin genel akış diyagramı oluşturulmuş ve sistemin bileşenleri olan kazan, türbin, kondenser, pompalar, degazör, su ısıtıcıları ve buhar kollektörü detaylandırılmıştır. Buhar kollektöründen fabrikaya ısıtma buharı sağlanmaktadır. Bu çalışmada, referans çevre şartları olarak 25 ℃ ve 101,325 kPa kabul edilmiştir. Hesaplamalar sonucunda, kütle dengesi, enerji dengesi ve ekserji dengesi elde edilmiştir. Kütle dengesi, sistemdeki tüm bileşenlerin kütle akışlarının dengede olduğunu doğrulamaktadır. Enerji dengesi, sistemde enerji giriş ve çıkışlarının dengelendiğini göstermektedir. Ekserji dengesi ise, sistemdeki ekserji yıkımlarını ve her bir bileşenin ekserji verimliliğini ortaya koymaktadır. Balıkesir'de yer alan Varaka Kağıt Kojenerasyon Tesisi, bu çalışmada 35185 kW elektrik üretimi gerçekleştirmekte ve aynı zamanda kağıt fabrikasına saatte 40 ton buhar göndermektedir. Tesisteki buhar üretimi akışkan yataklı bir kazanda gerçekleşmektedir. Bu sistemin enerji ve ekserji analizi gerçekleştirilerek, sistemin performansı değerlendirilmiştir. Sonuçlara göre, kazan %43,77 ekserji verimliliğine sahip olup 69513 kW ekserji yıkımıyla en yüksek kayıp oranına sahiptir. %81,39 ekserji verimliliği ve 8044 kW ekserji kaybıyla türbin, enerji kullanımında oldukça verimlidir. Spreyleme sistemi %98,76 ekserji verimliliği ile 182,7 kW ekserji kaybı yaşarken, degazör %75,51 ekserji verimliliği ve 7713 kW kayıp oranıyla iyileştirme potansiyeli sunmaktadır. %4,939 ekserji verimliliği ve 10761 kW ekserji kaybına sahip kondenser ise en düşük verimliliğe sahip bileşen olarak dikkat çekmektedir. Besi suyu pompası %74,34 izentropik verimle ideal performansına yakın bir şekilde çalışmaktadır. Ancak kondenser pompası %56,75 izentropik verimle daha düşük bir performans sergilemektedir. Gerçek çalışma koşullarında ise besi suyu pompasının ekserji verimliliği %44, kondenser pompasının ekserji verimliliği ise %13 olarak hesaplanmıştır. Bu durum özellikle kondenser pompasında daha yüksek enerji kayıplarına işaret etmektedir. Bu analizler, kojenerasyon sisteminin termodinamik performansını değerlendirmede ve iyileştirme potansiyellerini belirlemede önemli bilgiler sağlamaktadır. Elde edilen sonuçlar, sistemin verimliliğini artırmak ve enerji kayıplarını minimize etmek için yapılabilecek iyileştirmeler konusunda rehberlik etmektedir.
Fotovoltaik sistemlerde tozlanmaya bağlı enerji kayıplarının incelenmesi için IOT tabanlı bir ölçüm sisteminin geliştirilmesi
Güneş enerjisi santralleri, çevre dostu yapıları sayesinde karbon ayak izinin azaltılmasına önemli bir katkı sağlamakta ve dünyada konvansiyonel enerji kaynaklarına yenilenebilir bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Bu santrallerin kullanımının her geçen gün artması hem çevresel hem de ekonomik açıdan avantajlar sunmaktadır. Ancak, güneş enerjisi santrallerinin güçlü yönlerinden biri olan üretim verilerinin izlenebilirliği, kullanılan sensörlerin yüksek maliyeti nedeniyle sınırlı kalabilmektedir. Ek olarak, bu santrallerde tozlanmanın bir metrik ile izlenmemesi ve tozlanma kayıplarının belirsizliği, güç kayıplarına yol açarak sistemin etkinliğini olumsuz yönde etkileyebilmektedir. Bu çalışmada, güneş enerjisi santrallerinde panellerin kirlilik durumu kararı için bulanık mantık yönteminden yararlanarak, Internet of Things (IoT) tabanlı düşük maliyetli bir izleme sisteminin oluşturulması, güç çıkışına bağlı olarak tozlanma oranın hesaplanması ve güneş paneli kirlilik durumu kararının bulanık mantık ile karar verilmesi amaçlanmıştır. Bursa Teknik Üniversitesi Mimar Sinan Kampüsü'nde bulunan 2 özdeş güneş panel akım ve yüzey sıcaklığı gibi değerleri IoT tabanlı sensörler kullanılarak izlenmiş ve kayıt edilmiştir. Ölçülen bu değerlerden yararlanılarak güneş paneli çıkış gücü, ışınım, güç çıkışına bağlı olarak tozlanma oranı miktarı değerleri hesaplanarak gerçek verilerden oluşan ölçüm verileri oluşturulmuştur. Panellerden biri haftalık olarak temizlenmiş, diğeri ise temizlenmeyerek kirli olarak bırakılmıştır. Sensörler açık kaynaklı programlanabilir devre kartı olan ESP32'ye bağlanarak kullanılmıştır. Oluşturulan düşük maliyetli IoT tabanlı izleme sistemi oluşturulmuştur. Tez çalışmasında ayrıca bulanık mantık ile güneş panellerinin kirlilik durumunun tespiti için bir karar verici yöntem de geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntemde, güneş panellerinin güç çıkışına bağlı olarak tozlanma oranı bulanık mantık ile tahmin edilmekte, bu sayede güneş panellerinin kirlenme durumuna karar verilmektedir. Tez çalışmasından elde edilen sonuçlar, düşük maliyetli bir şekilde güneş enerjisi santrallerine ait IoT tabanlı bir izleme sisteminin gerçekleştirilebileceğini, panellerin güç çıkışına bağlı olarak tozlanma oranının hesaplanabileceğini, bulanık mantık karar verici sistemi ile de panellerin kirlilik durumu hakkında temizlik için karar alınabileceğini göstermiştir. Bu bakımdan tez çıktılarının pratikte de mevcut güneş enerjisi santrallerinde kullanılabileceği düşünülmektedir.
Güneş enerjisi santrallerinde yapay zeka destekli enerji üretim tahmini yöntemlerinin geliştirilmesi
Yenilenebilir enerji kaynakları, küresel enerji talebinin karşılanmasında giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. Güneş enerjisi, en çok ve temiz yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. Türkiye, güneş enerjisi potansiyeli açısından oldukça zengin bir ülkedir. Bu nedenle, Türkiye'de güneş enerjisi santrallerinin kurulumu ve kullanımı son yıllarda hızla artmaktadır. Bu tez çalışmasında, Bursa Teknik Üniversitesi Mimar Sinan Kampüsü'nde şebeke bağlantılı lisanssız bir fotovoltaik güneş enerjisi santralinin fizibilitesinin araştırılması ve enerji tahmini için akıllı yöntemlerin geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Tasarım yapılırken, kampüsün güneşlenme süresi, sistemin büyüklüğü ve sistemin maliyeti gibi faktörler dikkate alınmıştır. Enerji üretiminin tahmini için dört farklı model uygulanmıştır: Rastgele Orman (Random Forest- RF), Uzun Kısa Süreli Bellek Ağı (Long Short-Term Memory - LSTM), Doğrusal Regresyon (Linear Regression) ve Karar Ağacı (Decision Tree - DT). Bu modeller, güneş ışınımı, sıcaklık, nem ve tarihsel üretim verileri gibi parametreler kullanılarak eğitilmiştir. Modellerin performansları; Kök Ortalama Kare Hatası (RMSE), Ortalama Mutlak Hata (MAE), Ortalama Mutlak Yüzde Hata (MAPE) ve Determinasyon Katsayısı (R²) gibi benchmark metrikleriyle değerlendirilmiştir. Ayrıca çalışmada, Türkiye'deki enerji projelerinin gerçekleştirilmesinde izlenmesi gereken yasal prosedürler ve mevzuat adımları detaylı olarak ele alınmıştır. Bu bölümün amacı, enerji yatırımlarının yalnızca teknik ve ekonomik boyutlarını değil, aynı zamanda hukuki çerçevesini de ortaya koyarak Türkiye'de enerji projelerinin nasıl bir süreç içerisinde yürütüldüğüne dair bütüncül bir bakış sunmaktır. Lisanssız üretimden başvuru süreçlerine, kurum izinlerinden proje onaylarına kadar olan adımlar açıklanarak, bu tür projelerin uygulanabilirliği ve sürdürülebilirliği hakkında karar vericilere ve yatırımcılara yol gösterici bilgi sağlanması hedeflenmiştir. Sonuçlar, LSTM ve RF modellerinin yüksek doğruluk ve düşük hata oranlarıyla öne çıktığını göstermiştir. Özellikle LSTM modeli, zaman serisi verilerindeki karmaşık ilişkileri daha başarılı şekilde modelleyerek enerji tahmininde en yüksek performansı sergilemiştir. Bu çalışmayla, kampüs ölçeğinde uygulanabilir bir fotovoltaik sistemin hem ekonomik fizibilitesi hem de üretim tahmini başarıyla sunulmuştur. Türkiye'deki enerji projelerinin teknik, ekonomik ve yasal yönleri bir arada değerlendirilerek, yenilenebilir enerji planlamalarında kapsamlı bir yaklaşım sunulmuştur.
Batı Afrika bölgesi'nde kurulması planlanan gaz türbinli kojenerasyon sisteminin modellenmesi, termodinamik ve termoekonomik analizi
Bu çalışmada, Batı Afrika Bölgesi'nde yer alan Fildişi Sahili'nde kurulması planlanan gaz türbinli kojenerasyon sistemi modellenmiş, sistemin termodinamik ve termoekonomik performansı incelenmiştir. Gaz türbini çevrimi ve absorbsiyonlu soğutma çevriminden oluşan kojenerasyon sisteminin enerji, ekserji ve ekonomik analizleri farklı çalışma parametreleri için gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında basınç oranı (8-16), kompresör izentropik verimi (%80-88), türbin izentropik verimi (%75-85), rejeneratör etkenliği (%58-62), kaynatıcı sıcaklığı (90-100 °C) ve buharlaştırıcı sıcaklığının (0-5 °C) sistemin termodinamik ve termoekonomik performansı üzerindeki etkileri değerlendirilmiş ve bu doğrultuda sistemin enerji kullanım oranı (EKO), seviyelendirilmiş elektrik üretim maliyeti (SEÜM) ve seviyelendirilmiş soğutma maliyeti (SSM) hesaplanmıştır. Ayrıca, analizler farklı çevre sıcaklıkları altında gerçekleştirilmiş ve sistemin Fildişi Sahili'nde karşılaşılabilecek tipik sıcaklık koşulları altındaki performansı değerlendirilmiştir. İncelenen çalışma parametrelerine bağlı olarak, gaz türbini çevriminin enerji verimi %35,17 ile %42,72 arasında değişirken ekserji verimi ise %35,85 ile %44,05 arasında değişmiştir. Benzer şekilde, absorbsiyonlu soğutma sisteminin STK değeri 0,509 ile 0,562 arasında değişirken, eSTK değeri ise 0,198 ile 0,46 arasında gerçekleşmiştir. Basınç oranındaki artış, sistemin EKO ve SEÜM değerlerini düşürme eğilimi gösterirken; SSM değeri başlangıçta azalmış, ancak belirli bir basınç oranından sonra tekrar artış eğilimi sergilemiştir. En düşük SSM değeri, 10-11 aralığındaki basınç oranlarında elde edilmiştir. Kompresör ve türbin izentropik verimindeki artışlar, sistemin EKO değerini arttırmış, SEÜM ve SSM değerlerini düşürmüştür. Rejeneratör etkenliği, sistemin enerji kullanım oranını arttırmış ancak elektrik üretim ve soğutma maliyetini olumsuz yönde etkilemiştir. Öte yandan, kaynatıcı ve buharlaştırıcı sıcaklığındaki artışlar, hem EKO değerini iyileştirmiş hem de SEÜM ve SSM değerlerini düşürerek sistemin performansını olumlu yönde etkilemiştir. Genel olarak, çevre sıcaklığındaki artışın, kojenerasyon sisteminin hem elektrik üretim maliyetini hem de soğutma maliyetini olumsuz yönde etkilediği belirlenmiştir. İncelenen çalışma parametrelerine bağlı olarak, gaz türbinli kojenerasyon sisteminin EKO değeri %60,43–%63,30, SEÜM değeri 0,02527–0,04682 USD/kWh, ve SSM değeri ise 0,04839–0,07054 USD/kWh aralığında değişmiştir. Yapılan analizler sonucunda, buharlaştırıcıdan çıkan soğutulmuş havanın sıcaklığı en düşük 9,54 °C'ye kadar düşürülebilmiştir.
Kendi elektriğini üretebilen tam otonom elektrikli araç şarj istasyonu tasarımı
Enerji sektörünün gelişmesi ile birlikte elektrik üretimi ve dağıtımı daha karmaşık hale gelerek kontrolü zorlaşmıştır. Bu zorluğun üstesinden gelmek için de dijitalleşme çalışmaları bu sektörde de kendini göstermeye başlayarak SCADA Kontrol Sistemleri olarak devreye girmiştir. Scada kontrol üniteleri doğrudan elektrik üretim makinelerinin üzerinden kontrol edilebildiği gibi uzaktan da kontrol edilebilmektedir. Bu sistemlerde bir operatör yardımıyla makine dijital olarak kumanda edilerek Scada sistemine önceden tanımlanmış olan sınırlamaları geçmeyecek şekilde güvenli bir sistem kontrolü sağlanmaktadır. Bu sistemlerde hem elektrik üretimi için gerekli olan işlemler hem de elektrik üretim miktarı gözlenebilmektedir. Dijital sektörün daha da gelişmesinden kaynaklı ülkemizde yeni yeni kullanıma alınan dijital elektrik sayaçları ile birlikte anlık olarak tüketilen yani şebekeden çekilen elektrik miktarı gözlenebilmektedir. Bazı büyük şehirlerde bu anlık tüketim değerlerine göre Scada teknolojisiyle kontrol edilerek gerekli olan ihtiyaç miktarı kadar elektrik üretimi ve dolayısıyla da dağıtımı geçekleşmektedir. Ülkemizde daha çok bankacılık sektöründe kullanılan ancak elektrik üretim ve dağıtım amaçlı olarak da kullanılabilecek blockchain adlı blok zincir teknolojisi de bulunmaktadır. Bu teknoloji ile birden fazla yerden veri alınarak işlenir ve daha sonra burada işlenen veri diğer işlemlerle birleşerek aynı bir zincir halini alır. Başka bir deyişle her bir veriyi blok olarak adlandırırsak bunların bir araya gelmesi de blok zinciri oluşturur. Elektrik üretim ve dağıtım sektöründe bu teknolojinin kullanımı birden fazla binadan alınan tüketim verisi ile üretim verisi eşleştirilerek elektrik tüketiminden daha fazla elektrik üretiminin yapılmasının önüne geçilmektedir. Oluşturmuş olduğumuz şarj istasyonu tasarımıyla burada kullanılan sisteme benzer bir sistem kullanılacaktır. Araçlardan ve tesisten otomatik alınan ve blok zincir teknolojisiyle bulutta depolanan verilerin yardımıyla hangi aracın ne zaman, nerede ve ne kadar elektrik ihtiyacı olduğunu tam olarak tespit ederek gerekli olan elektrik ihtiyacı verimli bir şekilde üretilerek ya da depolanan elektrikten çekilerek sağlayacaktır. Ayrıca kullanıcının isteğine bağlı olarak aldığı elektriğin karbon salınımını belirleyebileceği ve takip edilebileceği bir imkan sağlamaktadır. Böylece karbon ayak izini kontrol altında tutabilmektedir. Burada karbon salınımı yüksek olan şebeke, doğalgaz ile üretilen elektrik ve güneş enerjisi tercihi sunulmaktadır. Sonuç olarak blok zincir teknolojisi ile scada sisteminin birleştiği bir tasarım ile oluşturduğumuz araç şarj istasyonu modelinde tamamen otonom bir şekilde araç ve istasyon bilgisi blok zincir teknolojisi ile alınarak tesis için en uygun iş emirleri oluşturur ve bunu scada kontrol sistemine aktarır. Böylece otomatik bir kontrolle elektrik üretim ve dağıtım işlemi gerçekleştirilmektedir. Bu sayede operatör kontrolünü ortadan kaldırarak daha hızlı, daha güvenli ve daha verimli bir tesis işlemine ortam sağlamakla birlikte karbon ayak izinin takip edilmesini de kolaylaştırmaktadır.
Binalarda ısıtma ve elektrik enerjisi temini için su bazlı fotovoltaik termal hibrit sistemlerin tasarımı
Güneş enerjisi kullanılarak termal ve elektrik enerjisi üretimi yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üretiminde önemli bir yere sahiptir. Türkiye'nin coğrafi konumu nedeniyle güneşlenme süresinin en yüksek olduğu ülkeler arasında yer alması, güneş enerjisinin Türkiye için potansiyel bir enerji kaynağı olduğunu göstermektedir. Güneş enerjisi uygulamalarından biri olan fotovoltaik termal (PV/T) hibrit güneş enerjisi sistemleri, fotovoltaik panellerin ve termal güneş enerjili sistemlerin bir araya gelmesiyle oluşturulmuştur. Bu çalışmada Manisa ili iklim koşullarında standart iki kişilik bir hane özelinde ihtiyaç duyulan termal ve elektrik enerjisi temini için su bazlı hibrit PV/T tasarım kriterleri, sistemin çalışma prensibi, binalarda ısıtma ve elektrik enerjisi ihtiyacını karşılama potansiyeli incelenmiştir. 40 m2'lik referans ev için her biri 300 W gücüne sahip 1 adet, 2 adet, 3 adet ve 4 adet PV/T kolektörün kullanıldığı dört ayrı senaryo üzerinde durulmuştur. Sistem 15 Kasım – 15 Mart tarihleri arasında çalıştırılmıştır. Senaryolarda, PV/T sistemlerde üretilen en düşük termal enerji Aralık ve Ocak aylarında, en düşük elektrik enerjisi Aralık ayında gerçekleşirken en yüksek kazanç Mart ayında elde edilmiştir. Bir adet PV/T kolektörün kullanıldığı sistemde ihtiyaç duyulan elektrik enerjisinin %20'si, termal enerjinin %8'i karşılanırken bu değerler dört adet PV/T kolektörün kullanıldığı sistemde sırasıyla %83 ve %32'dir. Elde edilen sonuçlar fosil kökenli ve karbon emisyonunu artıran doğal gaza alternatif olarak kullanılabileceğini göstermektedir. PV/T kolektör sisteminin kullanılması ile yaklaşık 309,51 kg CO2 salınımına engel olunacağı görülmüştür. Turgutlu ilçesinde güneş enerjisi, doğal gaza alternatif bir kaynak olarak kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca yerli ve yenilenebilir bir enerji kaynağı olan güneş enerjisinden faydalanılması ile enerjide dışa bağımlılığın azaltılması ve ekonomiye olumlu katkı yapması beklenilmektedir.
Lityum titanat oksit bataryaların yapay sinir ağlarıyla şarj durumu tahmini
Kullanım amacına ve ihtiyaca göre farklı türleri bulunan lityum tabanlı piller yüksek enerji yoğunlukları ve düşük ağırlıkları ile gelişen teknolojinin ihtiyacına göre gün geçtikçe daha fazla önem kazanmaktadır. Lityum tabanlı piller elektronik cihazlar, medikal uygulamalar, elektrikli araçlar, enerji depolama, havacılık sektörü gibi yaşamımızın birçok alanında kullandığımız cihazlarda enerji depolamak ve bu enerjiden faydalanmak için kullanılırlar. Günümüzün önemli materyallerinden biri olan pillerin, doğrusal olmayan karakteristikleri nedeniyle batarya ömrü, şarj durumu, sağlık durumu takip sistemleri üzerine pek çok çalışma yapılmakta ve farklı metotlar kullanılarak birçok model geliştirilmektedir. Bu çalışmada, lityum tabanlı pillerin doğru seçiminde bilinmesi gereken pil terminolojisi tanımları ve açıklamaları yapılmaktadır. Şarj edilebilir lityum pillerin gelişim süreçleri, hali hazırda mevcut olan ve henüz geliştirilme aşamasında olan lityum pillerin tanımları, özellikleri, farklı kimyalarından kaynaklanan üstünlükleri ve zayıflıkları anlatılmakta ve özetlenmektedir. Lityum tabanlı bataryaların verimli, sağlıklı ve güvenilir bir şekilde çalışmasında, pil ömrünün ve performansının optimize edilmesinde ve şarj/deşarj kontrolünün sağlanmasında gerekli olan şarj durumu değerleri için geliştirilen tahmin yöntemlerinin türleri incelenip bu yöntemler tablolar halinde özetlenmektedir. Lityum titanat oksit pil, oda sıcaklığında farklı deşarj akımlarıyla deşarj edilmektedir. Yapılan deneyler aracılığıyla lityum titanat oksit pilin deşarj edilebilme kapasitesi, akım, gerilim ve sıcaklık değerleri kaydedilmektedir. Yapay sinir ağı metodu kullanılarak lityum titanat oksit pillerin şarj/deşarj stratejileri hakkında bir fikir verecek ve kullanılabilir enerjiyi doğru bir şekilde belirleyecek olan pil şarj değerlerinin, en az hatayla belirlenmesi hedefi gözetilmektedir. Anahtar Kelimeler: Lityum titanat oksit pil, pil terminolojisi, şarj durumu tahmin yöntemleri, yapay sinir ağları, lityum tabanlı bataryalar.
Uzaktan erişimli soğutma deney seti tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Bu çalışmada uzaktan erişim imkânı sunan bir soğutma deney setinin tasarımı ve gerçekleştirilmesi ele alınmıştır. Soğutma sistemleri, mühendislik eğitiminin önemli bir parçasını oluşturmaktadır ve bu sistemlerin teorik ve pratik uygulamalarının öğrenilmesi, öğrencilerin bilgi ve beceri kazanması açısından büyük önem taşımaktadır ama geleneksel laboratuvar ortamlarında yapılan deneyler, mekânsal ve zamansal sınırlamalar nedeniyle her zaman mümkün olamamaktadır. Bu durum, uzaktan erişimli deney setlerinin geliştirilmesine olan ihtiyacı doğurmuştur. Bu çalışmada öncelikle soğutma sistemleri ve uzaktan erişimli laboratuvarların genel yapısı hakkında bilgi verilmiştir. Daha sonra uzaktan erişimli soğutma deney setinin tasarım süreci detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Tasarım aşamasında kullanılan donanım ve yazılım bileşenleri, sistemin çalışması için gerekli olan veri toplama ve kontrol mekanizmaları ayrıntılı olarak ele alınmıştır. Deney setinin gerçekleştirilmesi aşamasında sistemin prototipi oluşturulmuş ve çeşitli testler yapılarak performansı değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, uzaktan erişimli soğutma deney setinin etkin bir şekilde çalıştığını ve eğitim amaçlı kullanılabilir olduğunu göstermektedir. Ayrıca sistemin kullanıcı dostu arayüzü ve esnek yapısı sayesinde, farklı seviyelerdeki öğrencilerin ihtiyaçlarına uygun deneyler yapılabilmesi mümkündür. Genel olarak bu çalışma kapsamında geliştirilen uzaktan erişimli soğutma deney seti, mühendislik eğitiminde önemli bir boşluğu doldurmakta ve öğrencilere pratik deneyim kazandırma imkânı sunmaktadır. Bu tür sistemlerin yaygınlaşması, eğitim kalitesinin artırılmasına ve daha fazla öğrencinin laboratuvar deneyiminden faydalanmasına katkı sağlayacaktır.
Oluklu borularda basınç kaybı: Sayısal bir yaklaşım
Bu tez kapsamında sanayilerde kullanımı günden güne artan verimlilik açısından kritik öneme sahip oluklu borularda basınç düşüş analizleri yapılmış ve sürtünme katsayılarının tayinleri üzerine çalışılmıştır. Referans alınan iki ayrı makaleden toplam sekiz borunun deneysel verileri CFD analizleriyle karşılaştırılarak, literatürle uyumları gözlemlenmiştir. Sayısal çözüm süreci sonlu hacimler tekniğini kullanan bir yazılım üzerinden ilerletilmiştir. Sürecin kontrolü aynı ölçülerdeki düz borularda yapılmış, oluklu durum için ise literatürdeki basınç düşüşü formülleri ile karşılaştırılmıştır. Türbülans modeli olarak SST k-omega türbülans modeli kullanılmıştır. Sürtünme katsayısı, Darcy-Weisbach denklemine göre hesaplanmış ve karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda elde edilen veriler, oluklu borularda yaşanan basınç düşüşünün düz borulara göre yaklaşık yedi kat daha fazla olduğunu göstermektedir. Ayrıca, oluklu borulardaki akış mekanizmasının, düz borulara kıyasla daha karmaşık olduğu gözlemlenmiştir. Çalışma, önceki çalışmalarda kullanılan formüllerin hata toleransları içinde kaldığını ve sürtünme faktörünün doğru bir şekilde belirlendiğini ortaya koymaktadır.
Yüksek lift katsayısına sahip S1223 kanat profilinde laminer ayrılma kabarcığı kaynaklı tutunma kaybının pasif akış kontrolü ile sayısal olarak incelenmesi
Doğal ve insan yapımı uçan araçlar, geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. Günümüzde mini İnsansız Hava Araçlarına (İHA) olan ilgi sürekli olarak artmaktadır. İHA araçlarının performansını etkileyen en önemli parçası kanatlardır. Bu nedenle geçmişten günümüze kadar birçok araştırmanın ve deneylerin odak noktası olmuş ve olmaya devam etmektedir. Bilimsel ve teknolojik gelişmeler sayesinde, havadaki nesnelerin davranışlarını yöneten fiziksel prensipleri incelemek ve analiz etmek mümkün hale gelmiş ve bu da çeşitli havacılık uygulamaları için yüksek verimli kanat geliştirmenin önünü açmıştır. Düşük Re sayılarında yüksek kaldırma kuvvetine sahip kanatlar konusu, yıllardır birçok akademik araştırma ve çalışmada yoğun ilgi görmüş ve görmeye devam etmektedir. Bu çalışmada, düşük Re sayılarında yüksek kaldırma kuvvetine sahip olan ve mini insansız hava araçlarında kullanılması önerilen S1223 kanat profilinin aerodinamik performansı analiz edilerek doğrulanmıştır. Ayrıca, daha yüksek kaldırma kuvveti/sürüklenme kuvvetine oranına sahip olan modifikasyonlu bir kanat geliştirmeye odaklanılmıştır. Bu amaçla S1223 kanat profilinin üst yüzeyinde oluşan ve performansı olumsuz etkileyen titreşimlere ve türbülansa neden olan Laminer Ayrılma Kabarcıklarının (LSB) bölgeleri belirlenmiştir. Kanat verimliliği arttırmak ve oluşan LSB'lerin etkisini azaltmak amacıyla kanat yüzeyinde biri eğimli yüzeye sahip olan diğeri genişlik, uzunluk ve derinlik oranları değişen oyuklu modifikasyonlar yapılmıştır. Bu modifikasyonlar sonucu tasarlanan kanat profilleri 𝐶𝑙 katsayısı, 𝐶𝑑 katsayısı, 𝐶𝑙/𝐶𝑑 oranı, 𝐶𝑝 dağılımı, hız ve basınç konturlarının değişimleri, 0° hücum açısından stall(durma) açısına kadar 2° artırılarak ve Re sayısının 200.000, 300.000 ve 400.000 olduğu durumlar için incelenmiştir. İncelenen her durum için aerodinamik performans katsayısı değerleri belirlenmiştir. Yapılan analizler sonucunda kanat üst yüzeyinde düz eğimli yüzey kullanımının performansı arttırdığı, dairesel oyuklu yüzey kullanımının ise performansı düşürdüğü tespit edilmiştir. Fakat kanat üst yüzeyinde dairesel oyuk kullanmanın LSB bölgelerinin yok olmasına sebep olmaktadır. Düşük Re sayılı hava araçlarında S1223 kanat profilini kullanmak yerine tüm hücum açılarında ve Re sayılarında iyileşmenin olduğu 4°'lik eğim açısına sahip ve O S1223_4 kodu ile isimlendirilen kanat profilinin kullanılması aerodinamik performansı arttırmaktadır