6
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Elazığ ili atıksu arıtma tesisi enerji ve ekserji potansiyelinin incelenmesi
Bu çalışmada; Elazığ ili Atıksu Arıtma Tesisi verileri kullanılarak termodinamiğin birinci kanun (enerji analizi) ve ikinci kanun (ekserji analizi) analizleri yapılmıştır. Endüstriyel tesislerde enerji ve ekserji analizleri termodinamik açısından büyük önem taşımaktadır. Bu analizler endüstriyel tesislerin enerji verimliliğini artırmak ve atık enerjinin geri kazandırılmasını sağlamaktadır. TÜİK verilerine göre kişi başına düşen atıksu miktarı 0,183 lt/gündür. Elazığ ilinde bu miktar 68780m^3/gün olur. Sisteme giren atıksudan ortalama 6 ton çamur kek haline gelir. Sisteme giren atık suya göre termodinamik hesaplamalarla analiz yapılmış, çıkan sonuçlar doğrultusunda birinci ve ikinci kanun verimlerini iyileştirmek için Elazığ Atıksu Arıtma Tesisine tavsiyelerde bulunulmuştur. Anahtar Kelimeler: Atıksu Arıtma Tesisi, Enerji, Ekserji
Atik su aritma tesislerinde hidrojen amonyak ve biyogaz üretimi için akilli şebekelerin ve yenilenebilir hibrit sistemlerin dairesel karbon ekonomisine entegrasyonu
Bu tez çalışmasında; Diyarbakır'da yer alan bir atık su arıtma tesisinin enerji pozitif bir yapıya dönüştürülmesine yönelik olarak hibrit bir enerji sisteminin teknik, ekonomik ve çevresel açılardan uygulanabilirliği kapsamlı şekilde değerlendirilmiştir. Sürdürülebilir kalkınma hedefleri doğrultusunda, tesisin enerji ihtiyacını karşılamanın ötesinde, aynı zamanda yeşil hidrojen ve yeşil amonyak gibi temiz enerji taşıyıcılarının üretimini gerçekleştiren çok bileşenli bir sistem modeli oluşturulmuştur. Bu kapsamda; biyogaz jeneratörü, elektrolizör, hidrojen tankı, amonyak üretim ünitesi, NH₃ cracker ve enerji dönüştürücü sistemler bir araya getirilmiş; modelleme ve optimizasyon işlemleri HOMER Pro yazılımı aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Başlangıç aşamasında sistem tasarımına fotovoltaik modüller dahil edilmiş olmasına rağmen, HOMER Pro simülasyonları sonucunda bu bileşenin toplam sistem maliyetine kıyasla sınırlı üretim katkısı sunduğu belirlenmiş ve ekonomik açıdan optimal yapıdan çıkarılması uygun görülmüştür. Nihai sistem konfigürasyonu, üretim kaynakları olarak biyogaz ve şebeke destekli elektrik kullanımına, dönüşüm süreci olarak ise elektroliz ve amonyak sentezine dayanmaktadır. Elektrolizör, sistemdeki fazla enerjinin hidrojen formunda depolanmasını sağlarken, amonyak üretim ünitesi bu hidrojeni azotla sentezleyerek enerji taşıyıcısı olarak kullanılabilecek kimyasal bir forma dönüştürmüştür. NH₃ cracker modülü ise gerektiğinde bu amonyağı geri çözerek elektrik üretimine katkı sağlamıştır. Sistemin enerji yönetimi performansı, yük profiline tam uyum sağlayacak şekilde modellenmiş; üretim-tüketim dengesi kesintisiz bir yapı içerisinde korunmuştur. Enerji dönüşüm bileşenlerinin yüksek verimlilikle çalışması, sistemin kararlılığını artırmış ve elektriksel sürekliliğin sağlanmasına olanak tanımıştır. Özellikle inverter modülü ile enerji akışı DC'den AC'ye etkin şekilde dönüştürülmüş; şebeke bağlantısı sayesinde sistem hem dış kaynaklardan destek alabilmiş hem de fazla enerjiyi şebekeye aktarabilmiştir. Ekonomik değerlendirme sonuçlarına göre, sistem yüksek teknolojiye dayalı olmasına rağmen uzun vadede maliyet etkin bir yapı sunmaktadır. İlk yatırım maliyetleri, zaman içerisinde işletme, yakıt ve bakım giderlerinin dengelenmesiyle sürdürülebilir bir düzeye çekilmiştir. Ayrıca, sistemin enerji fazlasını şebekeye satabilmesi ekonomik açıdan olumlu bir geri dönüş sağlamaktadır. Çevresel etkiler bakımından sistemin en dikkat çekici yönü, karbon ayak izini azaltmaya yönelik döngüsel bir yapı oluşturmasıdır. Biyogazın atık organik maddelerden elde edilmesi, çevresel yükü azaltmış; hidrojen ve amonyağın temiz yakıtlar olarak kullanılması da sera gazı emisyonlarının kontrol altına alınmasını sağlamıştır. Bu sayede hem çevreye duyarlı bir enerji üretim süreci gerçekleştirilmiş hem de atıkların enerjiye dönüştürüldüğü döngüsel karbon ekonomisi desteklenmiştir.
Jeotermal enerji santralinin sistem parametrelerine göre performans tahmini için regresyon analizi
Bu çalışmada, Batı Anadolu'da bulunan, üç flaşlı+ikili çevrimli bir jeotermal enerji santralinin ölçüm verileri kullanılarak net güç üretim tahmini yapan farklı regresyon analizi yöntemlerinin performansları karşılaştırılmıştır. Bu regresyon modellerinin amacı, jeotermal enerji santralinin performansını etkileyen parametrelerin santralin net elektrik üretim miktarına etkisini istatistiksel olarak tahmin etmektir. Santralden jeotermal akışkan sıcaklığı, akışkan debisi, hava sıcaklığı ve net güç ortalama değerlerinden oluşan 1460 adet veri temin edilmiştir. Bu verilere önce Skewness-Kurtosis normallik testi yapılmış ve bazı veriler çıkarılarak normallik şartı sağlanmıştır. Daha sonra çoklu doğrusal, polinomal, karar ağaçları, rastgele orman ve gradyan artırma regresyon modelleri oluşturulmuştur. Bazı modellerde aşırı uyum tespit edildiğinden bu modellere 5 ve 10 katlı çapraz doğrulama yöntemi uygulanmıştır. Hata ölçüm parametreleri olan R2, MAE, MSE ve RMSE değerlerine göre en başarılı yöntem 10 katlı çapraz doğrulama ve en başarılı model ise gradyan artırma modeli olduğu görülmüştür.
Doğrusal tahmin filtrelerinin yenilenebilir enerji sistemlerinde kullanımı için arayüz tasarımı
Dünyada enerji talebinin giderek artması, üretimin iyi planlanmasını zorunlu hale getirmiştir. İyi planlamanın ana gereklerinden birisi de üretimin doğru tahmin edilebilmesidir. Literatürde birçok tahmin sistemi bulunmaktadır. Doğrusal filtreler özellikle görüntü işlemede sıklıkla kullanılan tahmin araçlarıdır. Filtrelerin görüntü üzerinde gezerek ortalama karekök hatayı minimum yapan en iyi filtre katsayılarının tespit edilmesine olanak sağlar. Sonrasında en iyi filtre katsayıları kullanılarak mevcut piksellerden sonra gelecek olan pikselin en doğru tahmin değeri elde edilir. Doğrusal filtreler günümüzde yenilenebilir enerji sistemlerine de uygulanmaya başlanmıştır. Yenilerde gerçekleştirilmiş bir çalışmada güneş ışınım şiddeti verileri görüntülere dönüştürülmüş ve farklı optimal katsayılı filtreler tasarlanarak bu filtrelerin performansları araştırılmıştır. Ancak bu yaklaşım sadece güneş verilerine değil, diğer yenilenebilir enerji verilerine de uygulanabilir. Bu tez çalışmasında, doğrusal filtrelerle tahmin işleminin herhangi bir enerji sisteminden elde edilen verilere uygulanabilmesi için bir arayüz programı geliştirilmesi hedeflenmiştir. Gerçekleştirilecek olan arayüz programı kullanıcıya farklı filtre çeşitlerini seçme imkanı sağlaması ve bu filtrelerin optimum katsayılarını verilerin tamamını dikkate alarak hesaplaması hedeflenmektedir. Ayrıca arayüz programının tüm sonuçları görselleştirmesi ve kullanılan filtrenin tahmin başarısını farklı metriklere göre hesaplaması da planlanmaktadır. Arayüz programı ölçülen güneş ışınımı verileri üzerinde denenecek ve sonuçları sunulacaktır. Böylece özellikle yenilenebilir enerji sistemleri üzerinde çalışmalar gerçekleştiren araştırmacıların kendi verileri ile kullanabileceği kullanıcı dostu bir yazılım gerçekleştirilecektir.
Fotovoltaik panellerde ısınma kaynaklı kayıpları azaltmak için panel yüzeylerinin farklı tasarımlarla soğutulması ve sonuçların analizi
Bu tez çalışmasında fotovoltaik panellerde ısı kaynaklı kayıpları azaltmak ve panel verimini arttırmak için panellerin ön yüzeylerinden ve arka yüzeylerinden kurulan deney düzenekleri ile soğuk su geçişleri sağlanmıştır. Panellerin alt ve üst yüzey sıcaklılarının farklı su debileri ile soğutulması sağlanmış olup elde edilen maksimum güç değerleri (Akım(A), Voltaj(V) ve Güç(W)) ölçülüp elde edilen verilerin karşılaştırılması yapılmıştır. Ayrıca dış ortamın zamana bağlı sıcaklık değerleri ve güneş ışığı radyasyon değerleri de ölçülmüştür. Elde edilen verilerin analizi ve panel verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneyler açık alanda kurulan düzenekler ile üniversite kampüsünde yapılmıştır. Deney için üç adet 40W'lık PV panel kullanılmıştır. Panellerden birinin ön yüzeyi çift cam arasından geçirilen soğuk su ile soğutulmuş. Bir diğeri ise arka yüzeyinden çift cam arasından geçirilen soğuk su ile soğutulmuş. Üçüncü panel ise kontrol ve karşılaştırma amaçlı olarak boş bırakılmıştır. Ortam sıcaklıkları ve panellerin farklı yüzey sıcaklıkları ile su giriş ve çıkış sıcaklıklarının ölçümleri yapılmış ve zamana bağlı olarak oluşan maksimum güç, akım ve volt değerleri kayıt altına alınmıştır. Sonuçlara göre panelin arka yüzeyden su ile soğutulması panel verimine ortalama %1,35 ile %9.88 oranlarında olumlu etki ettiği gözlenmiştir. Bununla birlikte debi 0.25lt/dk iken panel yüzey sıcaklıkları 2_6°C arasında, debi 0.5lt/dk iken panel yüzey sıcaklıkları 2-8°C arasında, debi 1lt/dk iken panel yüzey sıcaklıkları 3-10°C arasında düşürülmüştür. Özellikle radyasyon değerinin 1000W/m2 ve üzeri değerlerinde soğutulan panellerin veriminin arttığı gözlenmiştir. Deney sonucuna göre üretilen enerjinin sistem maliyeti, su akışı için gerekli olan enerji kayıpları dikkate alındığında PV panellerinin arka yüzeyden su ile soğutulmasının panel verimine olumlu katkısı olacağı görülmüştür.
Mardin Su ve Kanalizasyon İdaresi'nin elektrik enerjisini güneş enerjisi santralinden karşılaması için PVSYT programı ile bir modelin oluşturulması ve yatırımın finansal analizi
Türkiye'de nüfusun büyük bir kısmı yerel yönetim sınırları içinde yaşamaktadır. Bu durum, enerji ihtiyacının karşılanması, enerji verimliliğinin sağlanması ve sürdürülebilir kentlerin tasarlanmasında yerel yönetimlerin merkezi yönetim kadar önemli bir rol üstlenmesi gerektiğini göstermektedir. Yerel yönetimlere bağlı su ve kanalizasyon idareleri, geniş hizmet alanları ve yüksek enerji maliyetleri nedeniyle enerji yönetiminde stratejik bir öneme sahiptir. Bu çalışma kapsamında Mardin Su ve Kanalizasyon İdaresi (MARSU) için elektrik enerjisinin güneş enerjisi santrali (GES) ile karşılanmasını amaçlayan bir model geliştirilmiştir. Çalışma kapsamında, GES'in sistem tasarımı PVSyst programı ile gerçekleştirilmiş; üretim potansiyeli simüle edilmiş ve yatırımın farklı ödeme yöntemleri ile uygulanabilirliği analiz edilmiştir. Modelin uygulanmasıyla birlikte, enerji maliyetlerinin düşürülmesi, sürdürülebilir ve yenilenebilir bir enerji kaynağı sağlanması hedeflenmektedir. Ayrıca, bu proje yerli ve yenilenebilir enerji kullanımını teşvik ederek bölgesel elektrik altyapısının güçlendirilmesine ve arz güvenliğine katkıda bulunacaktır. Çalışma sonuçları, önerilen modelin teknik ve finansal açıdan uygulanabilir olduğunu ortaya koymaktadır.