89
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Kendi kendine biriken tek tabakalı iletken polimer film/metal kompozit elektrokatalizörler: Elektroliz ve doğrudan metanollü yakıt pili uygulamaları
Bu çalışmada, hem elektroliz sisteminde katot hem de yakıt pillerinde anot olarak kullanılabilecek çok fonksiyonlu, katalitik etkisi yüksek, zamanla kararlı ve maliyeti düşük yeni bir organik-metal kompozit ince filminin hazırlanması amaçlanmıştır. Bu amaçla, iletken bir polimer olan polirodaninin (pRd), Pt ve Cu üzerinde iki farklı şekilde filmleri hazırlanarak karakterize edilmiş ve elektrokatalitik etkileri incelenmiştir. Öncelikle, Pt yüzeyine elektrokimyasal yöntemle ince bir pRd filmi sentezlenmiştir. Sentezlenen film, mekanik olarak yüzeyden sökülerek etanol içerisinde çözülmüştür. Cu elektrot hazırlanan bu çözeltide 24 saat bekletilerek literatürde ilk defa bir metal yüzeyine iletken bir polimerin kendi kendine biriken tek tabakalı filmi (SAM) oluşturulmuştur (Cu/pRd-SAM). Geliştirilen yöntem herhangi bir ön pasifleştirme işlemi gerektirmediğinden, uygulanması pratik olduğundan, metal yüzeyine sıkı tutunmuş ince filmler hazırlandığından diğer tekniklere önemli üstünlükler sağlamaktadır. Çalışmanın son aşamasında Pt/pRd ve Cu/pRd-SAM filmlerin yüzeyine çok az miktarda Pd çöktürülerek (Pt/pRd/Pd ve Cu/pRd-SAM/Pd) elektrokatalitik etkileri daha da arttırılmıştır. Hazırlanan Cu/pRd-SAM ve Cu/ pRd-SAM/Pd elektrotlar 6 M KOH çözeltisinde, Pt/pRd ve Pt/pRd/Pd elektrotlar ise 0,5 M H2SO4 çözeltisinde katot olarak kullanılmış ve hidrojen gazı oluşumuna katalitik etkileri polarizasyon, elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS) ve kronoamperometri teknikleri ile incelenmiştir. Cu/pRd-SAM ve Cu/ pRd-SAM/Pd elektrotlar 1 M CH3OH içeren 0,1 M KOH çözeltisinde, Pt/pRd ve Pt/pRd/Pd elektrotlar 1 M CH3OH içeren 0,5 M H2SO4 çözeltisinde anot olarak kullanılmış ve doğrudan metanollü yakıt pillerinde anot olarak kullanılabilirlikleri dönüşümlü voltametri (CV), EIS ve kronoamperometri teknikleri ile incelenmiştir. Filmler taramalı elektron mikroskopu (SEM), atomik kuvvet mikroskopu (AFM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ve CV teknikleri ile karakterize edilmiştir. Pt yüzeyinde homojen, yüzeye sıkı tutunmuş ve farklı kalınlıklarda farklı renklerde pRd sentezlenmiştir. Önerilen yeni yöntemle Cu yüzeyinde mor renkli, son derece homojen ve yüzeye oldukça sıkı bir şekilde tutunmuş pRd-SAM filmler oluşturulmuştur. pRd ve pRd-SAM üzerine homojen dağılımlı Pd çöktürülmüştür. Pd çöktürülmemiş ve çöktürülmüş pRd ve pRd-SAM modifiye edilmiş elektrotlar elektroliz ve doğrudan metanollü yakıt pili sistemlerinde zamanla oldukça yüksek kararlılık göstermiştir. Bu elektrotlar her iki reaksiyonun da hızını katalizlemiştir. Bu filmlerin yüzeyine çok az miktarda Pd çöktürülmesi elektrotların katalitik performanslarını daha da arttırmıştır. Dolayısı ile Pt/pRd/Pd ve Cu/pRd-SAM/Pd elektrotların elektroliz sistemlerinde katot ve yakıt pillerinde anot olarak kullanılabileceği önerilmiştir.
Şebekeden bağımsız tek-fazlı FV evirici yapılarında iki aşamalı topolojiye sahip bir dönüştürücü içerisinde kullanılan kontrolörlerin karşılaştırılması
Son yıllarda güneş, rüzgâr, hidroelektrik, biyokütle ve biyogaz gibi temiz enerji kaynakları kullanılarak dünyadaki çevre kirliliğinin nasıl azaltılacağına yönelik birçok araştırma yapılmıştır. Bu nedenle, fosil yakıtlarının tüketimi azaltılarak hidroelektrik, güneş, rüzgâr, jeotermal ve dalga enerjisi gibi temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelinmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından en önemlilerinden birisi ve tükenmeyen tek enerji kaynağı olan güneş, hiçbir atığı olmayan temiz bir enerji kaynağıdır. İhtiyaç duyulan hemen hemen her yerde güneş enerjisinden yararlanmak mümkündür. Güneş enerjisi, sayısız avantajından dolayı birçok alanda kullanılmaktadır. Kullanım alanlarından en yaygını Fotovoltaik (FV) sistemlerdir. FV sistemler, şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız sistemler olarak iki gruba ayrılmaktadır. Bu çalışmada şebekeden bağımsız tek fazlı bir FV sistem incelenmiştir. Bu sistemde FV panel dizisi ile yük arasında iki güç elektroniği dönüştürücüsü bulunmaktadır. Her iki dönüştürücüde birer kontrolör ile kontrol edilmektedir. Birincisi, farklı ışınım ve sıcaklık değerleri için yükselten dönüştürücünün çıkışında elde edilen maksimum güç noktasını takip etmesi amacıyla ve ikincisi, yükün farklı değerleri için eviricinin çıkışındaki alternatif gerilimin minimum harmonik bozulmaya ve kararlı genlik değerine sahip olmasını sağlamak amacıyla kullanılmıştır. Yükselten dönüştürücünün kontrolü için üç farklı kontrol yapısı kullanılmıştır. Bunlar, geleneksel yöntemlerden değiştir ve gözle algoritması, akıllı yöntemlerden bulanık mantık yöntemi ve doğrusal olmayan yöntemlerden geri adımlamalı kontrolör yöntemidir. Evirici çıkışındaki yük değişiminde çıkış gerilimi ile istenilen değer arasındaki hatayı ortadan kaldırmak amacıyla geri adımlamalı kontrolörü kullanılarak kontrol edilmiştir. Performans karşılaştırması için şebekeden bağımsız tek-fazlı FV sistemin MATLAB/Simulink benzetimi yapılmıştır. Benzetimler kullanılarak farklı ışınım durumları ve yük değişimleri için kullanılan kontrolör yapıları karşılaştırılmış ve performans sonuçları ayrıntılı bir şekilde sunulmuştur. Benzetim sonuçları, geri adımlamalı kontrolörlü FV sistemin yüksek verimliliğe, kararlı genlikte ve düşük harmonik bozulmaların olduğu çıkış gerilimine sahip olduğunu göstermiştir.
Derin öğrenme yöntemi ile Bingöl ilinin rüzgar hızı tahmini
Enerji talebindeki küresel artış, ülkelerin yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelme ve bu kaynakları en etkili şekilde kullanma çabalarını beraberinde getirmiştir. Bu nedenle, hayatın her alanında var olan ve yaşamı kolaylaştıran teknolojik imkanların kullanılması, bu arayışta önemli bir role sahiptir. Yapılan çalışmalar, teknolojinin yenilenebilir enerji kaynaklarını etkili bir biçimde kullanabilme yeteneğini ve hatta kullanmaya başlamadan önce ne kadar enerji üretilebileceği konusunda öngörüde bulunabilme potansiyelini ortaya koymuştur. Rüzgâr hızını ve dolayısıyla rüzgârdan elde edilecek gücü tahmin edebilmek oldukça güçtür. Doğası gereği kararsızdır ve birçok parametreye bağlı olarak değişiklik gösterebilmektedir. Zaman, mevsim, sıcaklık, nem ve hava durumu gibi birçok etken rüzgâr hızını etkileyen faktörlerdir. Bu yüzden rüzgârdan üretilebilecek enerjiyi önceden doğru bir şekilde tahmin edebilmek enerji üreticileri için önemli bir konudur. Üretim planlaması için en düşük hata payı ile en iyi tahminin yapılabilmesi gerekmektedir. Günümüzde bu şartlarda rüzgâr gücü ve rüzgâr hızı tahmini yapabilecek en iyi yöntem derin öğrenme yöntemleri ile yapılan tahminlerdir. Bölgenin önceki dönemlere ait rüzgâr hızı verileri ile eğitilen derin öğrenme mimarileri ile geleceğe dair rüzgâr hızı tahminleri yapılabilmektedir. Bu çalışmada da Bingöl iline ait belli tarih aralığındaki rüzgâr hızı verileri Evrişimsel Sinir Ağı (Convolutional Neural Network-CNN) modeli ile işlenmiş ve kısa vadeli rüzgâr hızı tahmini yapılmıştır. Tez çalışmasında Bingöl Meteoroloji Müdürlüğünden alınan, Bingöl iline ait 01.01.2020 ile 01.02.2021 tarihleri arasında ölçülen rüzgâr hızı verilerini derin öğrenme yöntemleri ile işlenerek, kısa vadeli rüzgâr hızı tahmini yapılmıştır. Çalışma bölgenin rüzgâr potansiyeli hakkında ve üretilebilecek rüzgâr gücü hakkında bilgi vermektedir. Çalışma sonucunda bir derin öğrenme yöntemi olan CNN modeli, bölgeye ait geçmiş dönem rüzgâr hızı verileri ile eğitilmiş ve bölgenin gelecek zamana ait rüzgâr hızının nasıl olacağı hakkında ürettiği tahminler gözlemlenmiştir. Yapılan çalışma enerji yatırımcıları ve araştırmacılar tarafından birçok alanda kullanılmak üzere bölgenin rüzgâr potansiyeli hakkında bilgi vermektedir.
Yenilenebilir enerji kaynaklı mikro şebekelerde enerji yönetim modelinin geliştirilmesi
Endüstrideki ve teknolojideki ilerlemelere bağlı olarak artan yaşam konforu ve kentleşme beraberinde enerji tüketimini yükseltmektedir. Günümüzde elektrik enerjisinin büyük bir kısmı fosil yakıtlardan elde edilmektedir. Ancak fosil yakıtların hem sınırlı kaynaklara sahip olması hem de çevre ve insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkilerinden dolayı ülkeler alternatif kaynak arayışına yönelmişlerdir. Yenilenebilir enerji kaynakları (YEK), temiz ve sınırsız kaynaklar olmaları nedeniyle fosil yakıtlara iyi bir alternatif olabilir. Ancak YEK'lerin doğası gereği kesintili ve öngörülemez olmaları nedeniyle birden çok YEK'lerin bir araya getirildiği mikro şebekeler (MŞ) daha uygun bir çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, farklı amaçlara yönelik MŞ sistemleri HOMER (Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources) programı kullanılarak tasarlanmış ve performansları analiz edilmiştir. İlk uygulamada, rüzgâr hızı ve güneş radyasyonu açısından farklılık gösteren Çanakkale, Diyarbakır ve Rize illerinde, aynı yükü besleyecek şekilde fotovoltaik (FV) paneller, rüzgâr türbini (RT), dizel generatör (DG) ve batarya depolama sisteminden (BDS) oluşan hibrit bir mikro şebeke tasarımı gerçekleştirilmiştir. Rüzgar potansiyelinin yüksek olması nedeniyle, Çanakkale ili için tasarlanan mikro şebekede en düşük net bugünkü maliyet (Net Present Cost - NPC) ve seviyelendirilmiş enerji maliyeti (Levelized Cost of Electricity - LCOE) değerleri elde edilmiştir. YEK'lerin üretim payı ise %94.8 olarak gerçekleşmiştir. İkinci uygulamada, hayvancılıkla uğraşan kırsal hanelerin enerji ihtiyacını karşılamak için FV paneller, RT, biyogaz generatörü (BGG), yakıt hücreleri (fuel cell – FC), boyler ve hidrojen tanklarını (HT) içeren bir sistem analiz edilmiştir. Hayvansal atıklar değerlendirilerek yeşil hidrojen üretilmiş, üretilen hidrojen elektrik üretiminde kullanılmış ve ortaya çıkan ısı ile hanenin termal ihtiyacı karşılanmıştır. Üçüncü uygulamada, ikinci uygulamadan farklı olarak bir hane yerine bir topluluğun elektrik ve ısı ihtiyacını karşılayan bir sistem tasarlanmıştır. Bingöl ili Doğanevler köyü için tasarlanan MŞ'de diğer kaynaklara ilave olarak Arşimet burgusu (Archimedes screw turbine- AST) kullanılmıştır. Dördüncü uygulamada ise bir hibrit MŞ sistemi, HOMER yazılımı ve MATLAB bağlantısı (ML) kullanılarak optimize edilmiştir. ML stratejisi ile elde edilen veriler, HOMER'ın döngü şarjı (CC) ve yük izleme (LF) optimizasyon sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve üstünlüğü ortaya konulmuştur.Tüm bu uygulamalardan elde edilen sonuçlar, MŞ sistemlerinin enerji arz güvenliğini sağlama, çevresel etkileri azaltma ve maliyet etkinliği açısından üstünlüğünü ortaya koymaktadır.
Bir biyogaz tesisinin enerji ve ekserji analizi yöntemiyle verimliliğinin hesaplanması
Bu çalışmada Bingöl ilinde bulunan bir biyogaz tesisinin gerçek zamanlı verileri kullanılarak enerji ve ekserji analizi yöntemleri ile termodinamiğin birinci ve ikinci yasa verimleri incelenmiştir. Biyogaz tesisi 650 m3/gün sıvı süt sığırı gübresi işleyerek mezofili şartlarda biyogaz üretmektedir, elde edilen biyogazdan da elektrik, sıcak su ve buhar enerjileri üretilmektedir. Tesis süt sığırı gübresinin yanı sıra başka hayvansal kaynaklı ve bitkisel kaynaklı atıkları da işlemektedir ancak bu atıklar değişken dönemlerde değişken miktarlarda geldiği için, yükleme planında kütlece en fazla miktara sahip ana hammaddesi olan ve her gün düzenli yüklenen süt sığırı gübresi üzerinden hesaplamalar yapılmıştır. Biyogaz tesisi dört bölümde incelenmiş bu bölümlerin her birinde bulunan tüm ekipmanların birinci ve ikinci yasa verimleri ayrı ayrı hesaplanmıştır. Tesiste 1067 kW elektrik üretim gücüne sahip dört adet biyogaz motoru ve 7000 m3 hacime sahip üç adet ana çürütücü bir adet son çürütücü reaktörü bulunmaktadır. Biyogaz tesisinin anaerobik çürütme sistemlerinde enerji dengesinde verimlerinin %90-98 arası değiştiği, biyogaz motorlu kojenerasyon sisteminin enerji dengesinde birinci yasa veriminin %70,2 olduğu ve ikinci yasa veriminin de %48,8 olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Biyogaz motorunun ürettiği güç, sıcak su enerjisi ve egzoz gazı kazanım güçleri katalog değerleri ile kıyaslanmış, gerçekleşen değerlerin katalog verileri ile %96,1 oranında benzerlik gösterdiği sonucu elde edilmiştir.
Derin öğrenme tabanlı segmentasyon yaklaşımları ile güneş panellerinin otomatik verimlilik tespiti
Dünyada enerji üretimi ve tüketimi, hızla artan nüfusla ve gelişen teknolojiyle birlikte önemli bir konu haline gelmiştir. Fosil enerji kaynaklarının hızla tükenmesi ve bu kaynakların kullanımının insan sağlığına olumsuz etkileri, karbondioksit (CO2) emisyon miktarının artmasına yol açmaktadır. Bu nedenle, günümüzde ülkeler verimli ve sürdürülebilir enerji kaynaklarına yönelmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi ve yatırımlar da bu doğrultuda önemli ölçüde artmıştır. Bu kaynaklardan, enerji üretim teknolojisi hızla gelişen ve gelecek vaat eden uygulamalarından birisi olan güneş enerji sistemleridir. Bu sistemler, güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren fotovoltaik panellerden oluşur. Ülkemiz coğrafi konumu nedeniyle yüksek güneş enerjisi potansiyeline sahip olup, 9.979 santral ve 10.048,512 MW kurulu güce sahiptir. Ancak, bu santrallerde bulunan fotovoltaik sistemlerin verimli çalışmasını olumsuz yönde etkileyen hücre hatası, modül hatası ve panel hatası gibi hatalar bulunmaktadır. Bu hatalar panelinin elektrik enerjisi üretme performansını düşürmekte ve verimini azaltmaktadır. Fotovoltaik sistemlerde oluşan arızaların tespiti ve teşhisi için insan gücüne ihtiyaç vardır. Fakat panellerdeki bu hataların tespiti için gereken insan gücü eksikliği ve güneş panellerinin ulaşım zorluğundan dolayı fotovoltaik sistemlerin bakım, onarım, kontrol süreleri gecikmektedir. Bu durum neticesinde hem maddi kayıplar fazlası ile artmakta hem de panellerin enerji verimliliği oldukça düşmektedir. Bu çalışmada, fotovoltaik sistemlerin verimli çalışmasını olumsuz yönde etkileyen hücre hatası (hotspot arızası) ve modül hatası (bypass diyot arızası) tespiti için derin öğrenme tabanlı segmentasyon yaklaşımlı termal kamera yardımıyla tespit ve teşhisi önerilmiştir. Önerilen bu sistemde hotspot arızasını YOLO algoritmaları ve bypass diyot arızalarını UNet algoritmasıyla verimlilik tespiti yapılmıştır. Yapılan çalışmalar doğrultusunda hotspot arıza tespiti için 4 farklı YOLO algoritmaları performansları karşılaştırılmış ve en iyi sonuç veren model belirlenmiştir. Yapılan deneyler sonucuna göre, YOLOv8x algoritmasının %88,7 özgüllük, %80,5 duyarlılık ve %83,8 mAP değerleri ile diğer modellere göre en iyi performans sonucunu vermiştir. Bypass diyot arızası segmentasyonu için farklı katman derinlikleri ve filtre sayılarına sahip dört farklı U-Net modeli uygulanmıştır. Yapılan deneysel sonuçlara göre, %87,79 AUC, %82,97 F1-Score ve %70,89 IOU değerleri ile en yüksek performans U-Net-V2 mimarisi ile elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik sistemler, hotspot arıza tespiti, bypass diyot arıza tespiti, YOLO algoritması, U-Net algoritması, görüntü işleme.
Triboelektrik nanogeneratörlerde enerji yoğunluğunu artırmak için dielektrik boyut optimizasyonu
Triboelektrik nanogeneratörler (TENG'ler), mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürme potansiyeline sahip yenilikçi cihazlar olarak son yıllarda büyük ilgi görmektedir. İnsan hareketi, rüzgâr veya dalga hareketi gibi doğal kaynaklardan faydalanarak enerji elde etme olanağı sunan TENG'ler, özellikle sürdürülebilir enerji çözümleri için umut vaat etmektedir. Küçük ölçekli uygulamalarda önemli başarılar elde edilmesine rağmen, büyük ölçekli TENG'lerin geliştirilmesi ve daha yüksek güç üretme kapasitelerine ulaşılması halen çözülmesi gereken bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır. Dielektrik malzemelerin boyutu ve konfigürasyonu da dahil olmak üzere, büyük ölçekli TENG'lerin performansını etkileyebilecek çeşitli faktörler bu zorluğun üstesinden gelmek için araştırılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, büyük ölçekli TENG'lerde hasat edilen elektrik güç yoğunluğunu artırmak için dielektrik malzemelerin kalınlık, yüzey alanı gibi boyutsal parametrelerini ve çok hücreli TENG konfigürasyonlarını optimize etmektir. Çalışmada pozitif dielektrik olarak cam elyaf, negatif dielektrik olarak ise yüksek tribo-potansiyeli, dayanıklılığı ve kolay erişilebilirliği nedeniyle çok amaçlı beyaz silikon kullanılmıştır. Boyut optimizasyonu aşamasında, farklı kalınlık ve yüzey alanlarına sahip dielektrikler ile TENG'ler üretilerek enerji toplama kapasiteleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Maksimum güç yoğunluğunu elde etmek için gerekli dielektrik kalınlıkları ve yüzey alanları belirlenmiştir. Daha sonra, boyutu optimize edilmiş dielektriklerin verimli bir şekilde entegre edilmesi için yatay ve dikey çok hücreli TENG konfigürasyonları incelenmiştir. Bu bağlamda, yatay ve dikey çok hücreli TENG yapıları tasarlanmış ve bu yapıların enerji üretim performansları karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçlar, dikey çok hücreli konfigürasyonların, yüzey alanı ve kalınlık optimizasyonları ile, enerji verimliliğini önemli ölçüde artırabileceğini göstermektedir. Özellikle dikey çok hücreli konfigürasyonlar, elektronik cihazlar için yüksek ve sürdürülebilir bir enerji yoğunluğuna ulaşılabileceğini ortaya koymaktadır. Bu tez çalışması, TENG'lerin enerji üretim kapasitelerini artırmak için boyut ve konfigürasyon optimizasyonunun önemini vurgulamakta ve gelecekteki büyük ölçekli TENG tasarımları için önemli bir referans oluşturarak enerji üretiminde daha sürdürülebilir çözümler geliştirmeye katkı sağlamaktadır. Anahtar Kelimeler: Triboelektrik nanogeneratör, yüksek güç yoğunluğu, dielektrik katman, boyut optimizasyonu, çok hücreli TENG.
Yenilenebilir enerji tabanlı hibrit şebekelerde enerji yönetimi
Sanayi ve teknoloji alanındaki ilerlemeler, artan dünya nüfusu, şehirleşme ve insanların konfor seviyelerinin yükselmesi enerji talebini sürekli olarak artırmaktadır. Günümüzde enerji ihtiyacının büyük kısmı kömür, petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Fosil yakıtların çıkarılması, işlenmesi ve yakılması atmosfere karbondioksit (CO2) gibi büyük miktarlarda sera gazı salmaktadır. Bu gazlar küresel ısınma ve iklim değişikliğine katkıda bulunarak deniz seviyesinin yükselmesi, aşırı hava olayları ve habitat tahribatı gibi olumsuz çevresel etkilere yol açmaktadır. Ayrıca, fosil yakıtlar milyonlarca yıl süren jeolojik süreçler sonucunda oluşmuş sınırlı kaynaklardır ve bu nedenle yakın gelecekte tükenme riski taşımaktadır. Fosil yakıtların olumsuz etkilerini azaltmak ve daha temiz, yenilenebilir enerji kaynaklarına (YEK) geçiş yapmak, iklim değişikliğiyle mücadele etmek, kirliliği azaltmak ve sürdürülebilir bir gelecek inşa etmek açısından büyük önem taşımaktadır. YEK'ler, fosil yakıtlara güçlü bir alternatif sunmakla birlikte, güneş ve rüzgâr enerjisi gibi kaynaklar hava koşullarına bağlı olarak kesintili ve değişken olabilir. Bu durum, enerji arzını sürekli olarak talebe uygun hale getirmeyi zorlaştırabilir. Dolayısıyla, tek bir YEK'e bağımlı kalmak yerine, çeşitli kaynakların entegre edildiği hibrit mikro şebekelerin kullanılması daha uygun bir çözüm olacaktır. Bu tez çalışması, enerji ihtiyacını sürdürülebilir ve çevre dostu yöntemlerle karşılamaya yönelik iki farklı uygulamayı incelemekte ve yenilenebilir enerji tabanlı çözümlerin ekonomik ve çevresel avantajlarını ortaya koymaktadır. İlk uygulama, Bingöl'ün Solhan ilçesine bağlı Yiğit Harman köyünün elektrik ve ısı enerjisi ihtiyacını karşılamak amacıyla YEK'lerin etkili kullanımını incelemektedir. HOMER Pro yazılımı kullanılarak güneş, rüzgâr, biyokütle ve hidrojen enerjilerini içeren bir birleşik ısı ve güç sistemi (Combined Heat And Power-CHP) tasarlanmış ve köyün elektrik ihtiyacının tamamı ile ısı ihtiyacının yarısı bu sistemden sağlanmıştır. Ekonomik ve çevresel analizler sonucu seviyelendirilmiş enerji maliyeti (Levelized Cost of Energy-LCOE) 0.271 $/kWh, net bugünkü maliyet (Net Present Cost-NPC) değeri 739,772 $ ve yıllık CO2 emisyonu 37,958 kg olarak elde edilmiştir. Bu model, kırsal bölgelerde enerji bağımsızlığını artırmak için etkili bir örnek sunmaktadır. İkinci uygulama, Diyarbakır ilindeki şehir içi taşımacılıkta dizel ve doğal gazlı araçların elektrikli araçlara (EA) dönüştürülmesini ele almaktadır. Mevcut 933 aracın EA'lara dönüştürülmesi için tasarlanan yenilenebilir enerji tabanlı mikro şebekenin birkaç yıllık yakıt maliyetiyle kendini amorti edebileceğini ve yıllık CO2 emisyonunun (14,137 ton/yıl) mevcut araçlardan (45,540 ton/yıl) üçte birinden daha az olacağını göstermektedir. Her iki çalışma, yenilenebilir enerji kullanımının ekonomik ve çevresel faydalarını vurgulamakta ve sürdürülebilir çözümler sunmaktadır.
Güneş paneli ve termoelektrik jeneratörün hibrit çalışmasıyla elde edilen elektrik enerjisinin ölçülmesi
Bu çalışmada güneş panelinin arkasına termoelektrik modül yerleştirilerek hibrit bir sistem elde edildi. Bu hibrit sistemi oluşturmaktaki amaç güneş panelinin çalışmasıyla ortaya çıkan artık ısıdan termoelektrik modül yardımıyla gerilim değeri elde etmektir. Bu sayede güneş panelinin ürettiği gerilime ek olarak peltierden de bir gerilim değeri üretilmesidir. Bu hibrit sitem dört faklı aşamada kuruldu. Kurulan her bir deney düzeneğinde daha yüksek gerilime sahip sistemlerin oluşturulması hedeflenmiştir. Her bir aşamada sistemin kurulmasıyla birlikte kullanılan peltierin ortalama anlık gerilim değerleri ve her iki yüzeyin sıcaklık değeri ölçülüp anlık sıcaklık farklarının ortalama değeri bulundu. Ayrıca arduino ile yapılan multimetre ile ortalama anlık gerilim değerleri ölçüldü. Sonuç olarak artık ısı yardımıyla peltierden bir gerilim değeri elde edildi. Elde edilen gerilim değerleri birbirileri aralarında kıyaslandı. Anahtar Kelimeler: Güneş paneli, fotovoltaik etki, termoelektrik jeneratör, termo elektrik modül, peltier.
Fotovoltaik panel temizliğinin verim üzerine etkisi: Bingöl ili Aşağı Kaleköy yardımcı ges santrali örneği
Günümüzde artan nüfus, sanayileşme ve teknolojik gelişmeler enerji talebinde sürekli bir artışa neden olmaktadır. Bu artan talebi karşılamak için uzun yıllar boyunca fosil yakıtlar (petrol, kömür ve doğal gaz) temel enerji kaynağı olarak kullanılmıştır. Ancak fosil yakıtların sınırlı rezervlere sahip olmasının yanı sıra çevresel kirliliğe ve iklim değişikliğine neden olan sera gazı emisyonlarını artırması gibi önemli dezavantajları bulunmaktadır. Bu nedenle, sürdürülebilir bir gelecek için temiz, yenilenebilir ve çevre dostu enerji kaynaklarına yönelim kaçınılmaz hale gelmiştir. Güneş, rüzgâr, hidroelektrik ve biyokütle gibi yenilenebilir enerji kaynakları (YEK) hem çevresel etkilerin azaltılması hem de enerji arz güvenliğinin sağlanması açısından stratejik bir öneme sahiptir. Bu bağlamda, yenilenebilir enerji yatırımlarının artırılması ve fosil kaynaklara olan bağımlılığın azaltılması hem ekonomik kalkınma hem de çevresel sürdürülebilirlik açısından kritik bir gereklilik olarak değerlendirilmektedir. YEK'ler arasında önemli bir yere sahip olan güneş enerjisinin toplam enerji üretimindeki payı dünya genelinde artış göstermektedir. Güneş enerjisi sistemleri, fotovoltaik (FV) paneller ve termal enerji kolektörlerinden oluşmaktadır. FV paneller güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştürürken termal enerji kolektörleri ise güneş ışığını kullanarak sıcak su veya buhar üretmektedir. Bu sistemler, çevre dostu bir enerji kaynağı olmalarının yanı sıra sürdürülebilir enerji arzı açısından da büyük önem taşımaktadır. FV panellerin verimliliği; güneş ışınımı miktarı, sıcaklık, panelin yönü ve eğim açısı, panel tipi, yüzey kirliliği, gölgeleme, inverter kalitesi, kablo bağlantıları, zamanla oluşan aşınma ve düzenli bakım gibi birçok faktöre bağlı olarak değişmektedir. Panel yüzeylerinin kirlenmesi durumunda emilen radyasyon miktarı azalmakta ve bu da çıkış gücünde düşüşe neden olmaktadır. Bu çalışmanın amacı, FV panel yüzeylerinin temizlenmesiyle sağlanan üretim artışının ölçümlerle belirlenmesidir. Bingöl ilinde yer alan Aşağı Kaleköy Yardımcı Güneş Enerji Santrali'ndeki 199.440 panelin temizliği için, günlük 1–3 MW temizlik performansına sahip iki robot kullanılmaktadır. Yan yana bulunan ve aynı özellikteki 27'şer panelden oluşan iki dizi belirlenmiş olup, 3 aylık periyotta bu dizilerden biri her hafta temizlik robotu ile temizlenmiş, diğeri ise hiç temizlenmemiştir. Bu iki diziden de sürekli olarak akım ve gerilim ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, çıkış gücünde %7,59'a varan artışların sağlanabildiğini göstermektedir.
Damlatma ve spin coating yöntemi ile elde eilen Au/Pd/Borik Asit/Metil Kırmızısı/n-Si/Al/Ag yapıdaki schottky tipi güneş pillerinin I-V karakteristikleri
Bu çalışmada suda çözünen borik asit ve kloroform çözücüsünde çözünen metil kırmızısı ile birinin yüzeyi nano piramitleştirme için tahrip edilmiş iki numunenin arayüzeyi oluşturulmuştur. Au/Pd/Borik Asit/Metil Kırmızısı/Al/Ag yapıdaki iki numuneden yüzeyi pürüzsüz olana damlatma yöntemi ile, yüzeyi asitle tahrip edilen numuneye de spin coating yöntemi ile kaplama yapılmıştır. Fabrikasyonu tamamlanan cihazların; 300 K sıcaklığında, karanlık ortamda, 30 mW /cm², 60 mW /cm² ve 100 mW /cm² ışık şiddetlerinde ölçümleri alınmıştır. Diyot ve güneş pili parametreleri bu ölçümler ile elde edilen bilgiler ile hesaplanmış ve tablolar halinde çıkarılmıştır. Genel olarak 3 numunede diyot ve güneş pili özelliği göstermiştir. Elde edilen sonuçlara göre engel yüksekliği ve fill faktörü paralel değişim göstermiştir. Verim değeri ışık arttıkça genel olarak düşmüş, bu da aryüzeyin ışık geçirgenliğini düşürmesi olarak düşünülmüştür. Tüm numunelerde ışık arttıkça akım değeri de artmış ve gerilim üretmeye başlamıştır. Anahtar Kelimeler: Güneş pilleri, schottky güneş pilleri, diyot, organik arayüzey, spin coating, omik kontak
Homer ile yenilenebilir enerji tabanlı hibrit mikro şebeke tasarımı ve enerji yönetimi
Bu tez çalışmasında, yenilenebilir enerji kaynaklarına (YEK) dayalı hibrit mikro şebeke (MŞ) sistemlerinin, farklı tüketici gruplarının enerji ihtiyaçlarını karşılamadaki teknik ve ekonomik fizibilitesi değerlendirilmiştir. HOMER Pro yazılımı kullanılarak gerçekleştirilen çalışmada, biri şebekeden bağımsız (off-grid) kırsal alan için, diğeri ise şebekeye bağlı (on-grid) bir hastane için olmak üzere iki farklı MŞ uygulaması tasarlanmış ve analiz edilmiştir. Kırsal uygulamada; fotovoltaik (FV) paneller, rüzgâr türbini (RT), yakıt hücresi (FC), batarya depolama sistemi (BDS), hidrojen tankı (HT), konvertör ve elektrolizör bileşenlerinden oluşan bir MŞ tasarımı yapılmıştır. Güneş ve rüzgâr potansiyeli dikkate alınarak optimize edilen sistemin yıllık elektrik üretimi 117.240 kWh, net bugünkü maliyeti (NPC) 361.922 $ ve seviyelendirilmiş enerji maliyeti (LCOE) 0,464 $/kWh olarak hesaplanmıştır. Hastane uygulamasında ise enerji tüketimi yanında oksijen ihtiyacını da karşılayan hibrit bir sistem tasarlanmıştır. Bu modelde elektrolizör ile üretilen hidrojen, FC'de elektrik üretiminde, eş zamanlı üretilen oksijen ise tıbbi gaz olarak değerlendirilmiştir. Uygulama kapsamında FV, RT, FC, BDS ve HT bileşenlerinden oluşan sistemin NPC değeri 1.342.409 $, LCOE değeri ise 0,09745 $/kWh olarak belirlenmiştir. Ayrıca sistem yılda 8.372 kg hidrojen ve yaklaşık 66.460 kg oksijen üretmiştir. Sonuçlar, YEK'lere dayalı hibrit MŞ sistemlerinin teknik olarak uygulanabilir ve uzun vadede ekonomik açıdan sürdürülebilir olduğunu göstermektedir. Hastane gibi kritik altyapılarda hem enerji hem de oksijen üretimini sağlayan bu tür entegre çözümler, dışa bağımlılığı azaltarak enerji güvenliğini artırabilir. Anahtar Kelimeler: Güneş, Rüzgâr, Hidrojen, Mikro şebeke, Oksijen, CO2, NPC, LCOE
Şebekeden bağımsız çalışan güneş enerji sistemlerinde eğim açısının ekserji ve enerji verimi üzerindeki etkilerinin afyonkarahisar bölgesi şartlarında incelenmesi
Bu araştırmada, Türkiye'de Afyonkarahisar ili iklim koşullarında kurulan monokristal yapılı güneş enerji sisteminin eğim açısı, enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Öncelikle güneş enerji sistemlerinin, günümüzde ve gelecekte daha verimli kullanılabilmesi ve devamlılığının sağlanması için Yapay Sinir Ağları ile güneş ışınım şiddeti tahmini gerçekleştirilmiştir. Bu uygulamada tahmin simülasyonu oluşturulup çıktı verileri ile gerçek veriler karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Sonrasında, söz konusu bölge için üretimin en verimli olduğu panel eğim açısı üzerine araştırmalar yapılmıştır. Bu araştırmalar sonucunda 32° ile 50° arasında değişen açılar arasında en uygun açı tespit edilmiştir. Güneş enerji sistemi için en uygun açı belirlendikten sonra sistemin Ocak, Şubat ve Mart ayları için enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Bu aylar arasında enerji veriminin en yüksek olduğu ay %9 ile Şubat ayı olarak belirlenmiştir. Ekserji analizleri sonucunda ise ekserji veriminin en yüksek olduğu ay %15 ile Şubat ayı olarak belirlenmiştir. Analizler sonucunda ortam sıcaklığındaki artışın ekserji verimi üzerindeki olumlu etkisi görülmüştür. Ölçümler, ampirik bağıntılar ve formüller Afyonkarahisar ili için deneysel olarak hesaplanmıştır.
Trijenerasyon santrallerinde gaz türbini giriş havası sıcaklığının elektrik üretim verimine etkisi
Bu araştırmada, trijenerasyon santrallerinde enerji üretmek için kullanılan gaz türbinlerinin, çeşitli sıcaklıklardaki türbin giriş havası ile çalışması araştırılmıştır. Günümüz dünyasında enerjinin ve enerjiyi verimli kullanabilmenin önemi gittikçe artmaktadır. Gelişen nüfus ve teknolojiler ihtiyaç duyduğumuz enerjiyi arttırmış ve bununla birlikte enerji maliyetleri ciddi seviyelere ulaşmıştır. Tüm bunlar enerjinin verimli kullanılmasının gerekliliğini ortaya koymuştur. Trijenerasyon santralleri yüksek verime sahip olması, yerinde elektrik üretimi ile hat kayıplarının önüne geçmesi ve bileşik enerji üretimi sağlaması sebebiyle konvansiyonel üretime göre daha az fosil yakıt tüketimi sağlamaktadır. Çalışmamızda trijenerasyon santralinde kullanılan Solar Turbines Taurus 60 gaz türbininin giriş havasının soğutularak elektrik üretim verimindeki artış incelenmiş olup türbin giriş havasının 41,2 °C'den 9,1 °C'ye soğutulması ile elektrik aktif güç üretiminde %30,08 artış olduğu sonucuna varılmıştır.
Hibrit (doğal ve yapay) aydınlatma sistemlerinin araştırılması ve örnek bir uygulama
Enerji taleplerinde yaşanan artış, elektrikli araçların yaygınlaşması, iklim krizi, enerji kaynaklarının günden güne azalmasından dolayı alternatif kaynaklardan verimli bir şekilde yararlanmak ve harcanmakta olan enerjiden tasarruf edilebilmesi adına yeni uygulamaların gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Aydınlatma tarafından harcanmakta olan enerjinin azaltılabilmesi için, doğal kaynaklardan yararlanılması büyük bir önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasında, yapay ve doğal aydınlatma sistemlerinin bir arada kullanılabilme olanakları araştırılmıştır. Oluşturulan bir sistem üzerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Farklı şartlar altında, kullanılabilecek olan aydınlatma teknikleri, kontrol metotları araştırılmıştır. Günışığı yoğunlaştırıcılı fiber optik aydınlatma sisteminin farklı hava koşullarında verim değerleri kayıt altına alınmış, hibrit aydınlatma sistemlerinin kontrol edebilmesini sağlayan bir otomatik kontrol sistemi tasarlanmış ve elle kontrol metotları sayesinde kişiden kişiye ve yapılacak iş durumuna bağlı olarak farklılık göstermekte olan aydınlık şiddeti değerlerinin istenilen değerlerde tutulabilmesini sağlayan bir prototip geliştirilmiştir. Son olarak geliştirilen prototipe ait detaylar ve prototip üzerinde gerçekleştirilen test sonuçları sunularak tartışılmıştır.
Güneş panellerinde meydana gelen farklı geçici durumların analizi ve modellenmesi
Bu çalışma kapsamında, güneş panellerinde meydana gelen farklı geçici durumların çeşitli güneş paneli türlerindeki tepkilerinin gözlemlenmesi amaçlanmıştır. Deneylerde 25 watt monokristal ve 25 watt perc monokristal güneş panelleri kullanılmıştır. Geçici durumlar olarak yapay gölgelenme, yağmur ve rüzgar etkileri incelenmiştir. Bu etkilerin ölçülmesi için; elektriksel değerler iki adet el tipi multimetre, güneş ışınımı solarimetre, hava hızı anemometre, ortam ve yüzey sıcaklıkları ile bağıl nem ise sıcaklık ve nem ölçer cihazı ile kaydedilmiştir. Suni rüzgar oluşturmak için vantilatör kullanılmıştır. Deneyler sonucunda, monokristal panellerin gündüz saatlerinde perc panellere göre %2,5 daha fazla gerilim ürettiği, perc panellerin ise akşam saatlerinde monokristal panellere kıyasla %330 daha fazla gerilim ürettiği gözlemlenmiştir. Panelin kurulacağı yer dikkate alındığında, yüksek güneş ışığına sahip bölgeler için monokristal panellerin, güneş ışığının düzensiz olduğu bölgeler için ise perc panellerin daha uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Elde edilen veriler, yapay sinir ağları (YSA) teknikleri ile modellenmiştir.
Elektrikli araçlarin şebeke yatırımına ve puant değerlerine etkisi
Elektrik enerjisine olan ihtiyacın günden güne artması, şebeke üzerinde halihazırda bir yük oluşturmaktadır. Bunlara ek olarak, yüksek güç ihtiyacı bulunan elektrikli araçların da sistem tarafından beslenmesi bazı çekinceleri de beraberinde getirmektedir. Bu tez çalışmasında, elektrikli araçların şebeke kapasitesi üzerinde oluşturabileceği etkiler yıllara göre incelenmiştir. Bu incelemeler, belirlenen pilot bir dağıtım şebekesi üzerinde OpenDSS simülasyon programı yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Elektrikli araç artışına göre rastgele belirlenmiş noktalara şarj istasyonları yerleştirilerek, trafo ve hat kapasite yoğunlukları gerçek bir şebeke üzerinde farklı durumlar göz önüne alınarak karşılaştırmalı incelenmiş ve sunulmuştur. Bunun sonucunda, mevcut şebeke kapasitesinin son yıllarda giderek artan elektrikli araç sayısına göre yetersiz kalacağı, puant saatinde yukarı yönlü değişimlerin olabileceği ve bu durumun yönetilememesi sonucunda elektrik kesintilerine sebebiyet verebileceği ortaya konulmuştur. Ayrıca, planlanan yeni yatırımlar için, elektrikli araçların yatırım planlamasında göz önünde bulundurulması ve puant saatte oluşacak yüksek talebin yönetilmesi gerektiği ortaya çıkmıştır.
Silisyum (Si) ve silisyum karbür (SiC) yarı iletkenlerin yükseltici tip (boost) dönüştürücü uygulamasında performans karşılaştırılması
Güç elektroniği devrelerinde anahtarlama elemanı olarak Silisyum (Si) tabanlı yarı iletkenler yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, Si tabanlı yarı iletkenler teorik sınırlarına çok yaklaşmış ve bu alandaki ilerlemeler yavaşlamıştır. Son dönemde geliştirilen geniş bant aralıklı Silisyum Karbür (SiC) yarı iletkenler, düşük kayıp, yüksek elektrik dayanımı ve yüksek sıcaklık dayanımı özellikleri ile Si yarı iletkenlerin yerini almaya başlamıştır. Bu çalışmada, 1kW gücündeki bir boost dönüştürücü tasarlanmıştır. Tasarlanan dönüştürücüde eşit akım ve gerilim seviyelerine sahip Si ve SiC tabanlı yarı iletken anahtarlar kullanılarak 10-60 kHz anahtarlama frekansı aralığında verim değerleri alınmıştır. Elde edilen deneysel değerler, LtSpice benzetim programı ile karşılaştırılmış ve sonuçların örtüştüğü görüldükten sonra LtSpice benzetim programı üzerinde 10-200 kHz anahtarlama frekansı aralığında verim ve yarı iletken kayıpları ölçülmüştür. Yapılan ölçümler ile verim, boyut ve maliyet karşılaştırması yapılmıştır. SiC yarı iletkenlerin yüksek maliyetine rağmen, toplam dönüştürücü maliyetinin daha düşük, daha verimli ve daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip olduğu görülmüştür.
Çok boyutlu hibrit CNN-LSTM modeli kullanarak elektrik tüketim verilerinden tarife grubu sınıflandırması
Bu tez çalışmasında, elektrik tüketim verilerinden yola çıkarak tüketicilerin ait oldukları tarife grubunu tahmin eden bir model geliştirmeyi hedeflenmiştir. Akıllı şebekelerin yaygınlaşması sonucunda, enerji arz ve talebinin dengelenmesinde, maliyet etkinliğinin sağlanmasında ve tüketici davranışlarını yönlendirmede, şebeke unsurlarının doğru şekilde analiz edilmesi gerekmektedir. Bu analizler Talep Tarafı Yönetimi (DSM) gibi akıllı şebeke bileşenlerinin doğru çalışması hususunda önemlidir. Tezin başlangıç bölümlerinde enerji tüketiminin genel bir çerçevesi çizilmiş, modern toplumların ekonomik büyüme ve sürdürülebilir kalkınmasındaki önemi vurgulanmıştır. Çalışmada, yenilikçi bir yaklaşımla derin öğrenme yöntemleri ile tüketim verileri sınıflandırma yapmak amacı ile Konvolüsyonel Sinir Ağları (CNN) ve Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) modelleri önerilmektedir. CNN sayesinde zaman serilerine iki boyutlu bakış açısı ile ilişkisel özellikler artırılmış, LSTM ile uzun dönemli bağımlılıkları öğrenme yeteneği sayesinde verinin zamansal özellikler çıkarılmıştır. İki yöntem bir araya getirilerek karmaşık zaman serisi verileri analiz edilmiştir. Bu hibrit model, elektrik tüketiminde farklı tarifeler arasındaki sınıflandırmayı daha hassas ve doğru bir şekilde yapabilmektedir. Çalışmada kullanılan veri seti, Afyonkarahisar ilinden beş farklı tarife grubuna ait yıllık tüketim verilerini içermekte ve zamana bağlı olarak aktif, indüktif ve kapasitif tüketim ölçümlerini kapsamaktadır. Verilerin işlenmesi sürecinde, anormallikleri gidermek ve eksik değerleri tamamlamak için z-skoru gibi istatistiksel teknikler uygulanmış ve zaman serileri belirli bir boyuta getirilmiştir. Önerilen yöntem ile diğer derin öğrenme modelleri ile karşılaştırma yapıldığında önerilen modelin %87,83 eğitim, %82,37 test doğruluğu değerleri ile daha iyi sonuç verdiği çıkarılmıştır. Sonuç olarak, tezin bulguları, elektrik tüketimi verilerinden elde edilen sınıflandırmaların, kullanıcı davranışlarının analizinde ve tarife tahmininde yüksek doğruluk sağladığını ortaya koymuştur. Bu modelin, enerji dağıtım şirketlerinin müşteri segmentasyonu, talep tahmini ve talep tarafı yönetimi (DSM) gibi stratejik alanlarda kullanılabileceği ve akıllı şebeke uygulamalarına katkı sağlayabileceği belirtilmiştir. Tez, ayrıca, enerji planlamasının ve arz-talep dengesinin sürdürülebilir şekilde yönetilmesinde önemli bir araç olarak değerlendirilmektedir.
Güneş enerjili ev sistemleri tasarımı ve performans simülasyonu
Bu araştırma, küresel enerji talebinin sürekli artışı ve çevresel sürdürülebilirlik kaygılarının yükselişi bağlamında, yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisinin ev ölçeğinde kullanım potansiyelini incelemeyi amaçlamaktadır. Bu kapsamda, Ankara ili Gölbaşı ilçesinde ikamet eden 4 kişilik bir ailenin enerji ihtiyacını karşılayacak bir fotovoltaik (PV) güneş enerjisi sistemi tasarlanmış ve bu sistemin teknik ve ekonomik fizibilitesi detaylı olarak analiz edilmiştir. Çalışmada, PVsyst yazılımı aracılığıyla tasarlanan sistemin enerji üretim kapasitesi, performans oranı ve enerji kayıpları simüle edilerek değerlendirilmiştir. Simülasyon sonuçları, sistemin yıllık enerji üretim potansiyelini sayısal verilerle ortaya koyarken, aynı zamanda sistemin enerji üretimindeki verimlilik düzeyini de göstermektedir. Tasarlanan güneş enerjili ev sisteminin teknik özelliklerinin yanı sıra, sistemin ekonomik fizibilitesi de kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Bu kapsamda, PVsyst programı kullanılarak yapılan simülasyon, tasarlanan sistemin maliyet etkinliğini, yatırımın geri ödeme süresini, enerji tasarruf potansiyelini ve şebekeye elektrik satışı yoluyla elde edilebilecek potansiyel geliri değerlendirmek için kullanılmıştır. Simülasyon çıktıları, saha koşullarıyla uyumlu gerçek fizibilite analizleriyle karşılaştırılmış, böylece teorik modelleme ile pratik uygulama arasındaki olası sapmalar belirlenmiştir. Sistem tasarımında, güneş panelleri ve invertör gibi kritik bileşenler titizlikle seçilmiş, kayıp analizleri, optimum yönlendirme stratejileri ve farklı enerji tüketim senaryoları gibi faktörler dikkate alınmıştır. Ekonomik analiz boyutunda ise, sistemin maliyet etkinliği, yatırımın geri dönüş süresi, uzun vadeli yatırım getirisi ve fazla üretilen elektriğin şebekeye satılmasıyla elde edilebilecek kar potansiyeli değerlendirilmiştir. Araştırma bulguları, Gölbaşı ilçesinde güneş enerjisi sistemlerinin hem teknik performans hem de ekonomik sürdürülebilirlik açısından uygulanabilir bir alternatif enerji kaynağı olduğunu ortaya koymaktadır. Elde edilen sonuçlar, güneş enerjisi yatırımlarının bireysel ve toplumsal düzeyde benimsenmesini teşvik etmeyi ve yenilenebilir enerji projelerine yönelik somut bir yol haritası sunmayı hedeflemektedir. Bu analizler, gelecekteki enerji projelerinin daha gerçekçi ve kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesine katkı sağlayacak ve bu projelerde şebekeye elektrik satışı yoluyla kar elde etme potansiyelini de dikkate alarak daha kapsamlı planlamalar yapılmasına olanak tanıyacaktır.
160 kwe ges tesisi ile pvsol programı tahmini üretim verilerininkarşılaştırılması
Bu tez çalışmasında, Yozgat İli Yerköy ilçesi Yamuklar köyünde bulunan bir mandıranın 3 adet çatısına 455 Watt gücünde 432 adet panel kullanılarak kurulmuş olan 160 kWe AC güce ve 196,56 kWp DC güce sahip olan güneş enerji santrali PVSOL programında modellenmiştir. Modelleme aşamasında tesiste kullanılan tüm ürünlerin bire bir aynısı kullanılmış olup, yerleşim planları da sahada ki mevcut durumun aynısı olacak şekilde modellenmiştir. Aralık 2023 yılında kurulumu tamamlanıp enerji üretimine başlayan bu tesisin gerçek üretim değerleri, tesiste bulunan uzaktan veri takip sisteminin mobil uygulaması yardımıyla çalışmaya dahil edilmiştir. Alınan bu gerçek üretim değerleri ile PVSOL programında simülasyon sonucu elde edilen tahmini üretim değerleri karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma 2024 yılı ilk on ay (Ocak, Şubat, Mart, Nisan, Mayıs, Haziran, Temmuz, Ağustos, Eylül, Ekim) için yapılmıştır. 2024 yılında ilk on aylık gerçek üretim değeri toplamı 240 930 kWh iken, PVSOL programında bu süreçteki tahmini üretim değeri 250 278 kWh olarak hesaplanmıştır. PVSOL programından elde edilen üretim değeri ile gerçek üretim değeri arasında %3,75 fark olduğu tespit edilmiştir. Oluşan bu farkın sebepleri irdelenmiş olup örneklemeler üzerinden bu farkların sebeplerine değinilmiştir.
Yenilenebilir enerji sisteminlerinde hibrit depolama yöntemlerinin araştırılması ve örnek bir sistem boyutlandırması
Bu araştırma kapsamında, çeşitli depolama sistemleri araştırıp, yenilenebilir enerji kaynakları için en verimli, düşük maliyetli ve çevreye en az zararlı hibrit depolama yöntemi önerilmiştir. Mevcut enerji depolama sistemleri değerlendirilmiştir. Yenilenebilir enerji santrallerinde depolama sistemlerinin uygulanması için teknik ve ekonomik gereksinimler analiz edilmiş, verimliliği artırmak için gerekli hibridizasyon kriterleri ve mevcut depolama sistemlerinin uygulamaları verilmektedir. Boyutlandırılan sistemin optimize edilebilmesi için, belirlenen kriterler ve sabit verilere uygun olarak sistem bileşenlerinin parametreleri, bir optimizasyon algoritmasıyla iteratif şekilde taranmıştır. Bu parametreler, optimizasyon algoritması tarafından tanımlanmış ve simülasyon süresince değişim gösterdikleri gözlemlenmiştir. Değişken değerlerinde belirgin bir değişiklik ve boyutlandırılan sistemin en optimum noktasına ulaşana kadar iterasyonlar devam etmiştir. Tüm optimizasyon işlemleri ve hesaplamalar MATLAB programıyla gerçekleştirilmiştir.
Çatı tipi güneş enerji santrali tasarımı, ekonomik ve çevresel analizi (Hatay ili örneği)
Çatı üstü güneş enerji santrali tasarımının ekonomik ve çevresel etkilerini incelemek amacıyla gerçekleştirilen çalışmamız, güneş enerjisi santrallerinin yerel ekonomiye katkısını ve çevresel sürdürülebilirliği değerlendirmeyi hedeflemektedir. Hatay ilinin iklim şartları ve enerji talepleri göz önünde bulundurularak çatı üstü güneş enerji santrali tasarımının ekonomik ve çevresel etkilerini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. PVsyst programının 7.4 sürümü kullanılarak gerçekleştirilen simülasyonlarla, yatırım maliyeti, elektrik üretimi ve geri dönüş süresi gibi ekonomik unsurlar üzerinde odaklanılmıştır. Çevresel analizde ise güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüşümünün karbon emisyonu üzerindeki etkisi incelenmiştir. Tasarlanan sisteminin ömrü 25 yıl olarak varsayılmış ve simülasyon sonuçları yılda 352.043 kWh enerji üretimi, %81,20 performans oranı ve 4,2 yıl geri ödeme süreciyle çevresel ve ekonomik açıdan yüksek verimlilik sistem ömrü boyunca 3543,4 ton CO2 emisyonunun önlenmesi ve enerji fazlasının şebekeye aktarılabilmesi, projenin çevresel ve ekonomik katkılarını ortaya koymaktadır. Ayrıca, bu çalışmanın sonuçları 2023 yılında gerçekleşen Kahramanmaraş depremleri sonrası yeniden yapılanma sürecinde olan bölgeler için güneş enerjisi projelerinin tasarımı ve uygulanmasında önemli bir rehber niteliği taşımakla birlikte yeniden yapılanma sürecinin yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak Hatay örneğinde incelenmesi, sürdürülebilir yeniden yapılanma için benzer analizlerin diğer bölgeler için yapılmasına ve benzer sistemlerin uygulanmasına öncülük edebilir.
Maksimum güç noktası takibi algoritmalarının gerçek zamanlı testi için mikrodenetleyici tabanlı bir platform tasarlanması
Güneş panelleri, doğrusal olmayan karakteristikleri nedeniyle ürettikleri gücü çevresel ve yapısal birçok parametreye bağlı olarak değişken biçimde üretir. Bu gücün her durumda yüke maksimum düzeyde aktarılması, sistem verimliliği açısından önemlidir. Literatürde, değiştir ve gözle (P&O), artan iletkenlik (IC), sabit gerilim (CV) ve kısa devre akımı gibi geleneksel MPPT algoritmalarının yanı sıra gelişmiş yöntemler de sunulmuştur. Ancak çoğu çalışma yalnızca simülasyon ortamına odaklanmış, gerçek zamanlı uygulamalar sınırlı kalmıştır. Bu çalışmada, iki MPPT algoritmasının eşzamanlı testine imkân tanıyan donanım tabanlı bir platform geliştirilmiştir. Platform, 100–300 W aralığında çalışan paneller ve 400 W'lık direnç yükleriyle yapılandırılmış; panel ile yük arasına STM32F4 mikrodenetleyici kontrollü 1 kW'lık yükselten tip DC/DC dönüştürücü entegre edilmiştir. Mikrodenetleyici, dönüştürücü kontrolü yanında panel gerilimi, akımı, sıcaklığı, ışınım ve çıkış parametrelerini de ölçmektedir. MATLAB/Simulink tabanlı bir arayüzle mikrodenetleyiciyle iletişim sağlanmakta, veriler anlık izlenebilmektedir. Her algoritma için elde edilen P–V grafikleri üzerinden performans karşılaştırması yapılmıştır. P&O ve IC algoritmaları ayrı ayrı test edilmiş; P&O'nun MPP noktasına daha hızlı ulaştığı, ancak kısmi gölgelenmede yerel maksimumda takılı kalarak salınımlar yaptığı gözlemlenmiştir.
Yeni bir P&O tabanlı MPPT algoritması tasarımı ve performansının testi
Bu çalışmada, atmosfer dışı ışınım şiddetlerini kullanarak maksimum güç noktası (MPP-Maximum Power Point) takibi yapan yeni bir boz-gözle (P&O-Perturb and Observe) algoritması tasarlanmıştır. Algoritma, karmaşık güneş paneli modellerine ve matematiksel hesaplama yöntemlerine ihtiyaç duymayan bir yapıya sahiptir. Tasarlanan P&O algoritması, geleneksel P&O algoritması ile birlikte MATLAB/Simulink ortamında hazırlanmış bir platformunda test edilmiştir. Bu testlerde tasarlanan P&O algoritmasının geleneksel P&O algoritmasına göre daha küçük bozma oranıyla çalışmasına rağmen daha kısa sürede maksimum güç noktasını yakaladığı tespit edilmiştir. Önerilen P&O algoritması küçük bozma oranıyla çalıştırılabildiğinden güç kaybı azalmakta ve geleneksel P&O algoritmasına göre yüksek enerji verimliliği elde edilebilmektedir. Ayrıca güneş panelinin kısmi gölgelenmeye maruz bırakıldığı durumda önerilen P&O algoritmasının global MPP'yi yakalayabildiği görülmüştür.
Elektrikli araçlar için telemetri sistemi tasarımı
Telemetri sistemleri, bir sürecin veya sistemin uzaktan kablolu veya kablosuz olarak izlenmesi ya da kontrol edilmesinde kullanılır. Bu çalışmada elektrikli araçlar için RF tabanlı telemetri sistemi oluşturulmuş ve veri kaybını önlemeye yönelik bir kontrol algoritması tasarlanmıştır. Tasarlanan algoritmada, RF haberleşmenin kısmen veya tamamen bloke olması durumunda, gönderilemeyen veri paketlerini kalıcı hafızaya kaydederek, farklı bir taşıma frekansına otomatik geçiş yapabilen bir frekans tarama süreci yer almaktadır. Söz konusu algoritma, RF modemler üzerinden haberleşen mikro denetleyici tabanlı bir test platformu üzerinde test edilmiştir. Gerçekleştirilen deneylerden elde edilen sonuçlar haberleşmenin bloke olduğu durumlarda tasarlanan algoritmanın gönderilemeyen veri paketlerini kalıcı hafızaya kaydettiğini, taşıma frekansını kaydırmak suretiyle haberleşmenin tekrar sağlanmasının ardından gönderilemeyen verilerin yer istasyonuna gönderildiğini göstermiştir.
Algılayıcı türlerinin güneş takip sisteminde etkinliğinin araştırılması
Teknolojinin gelişmesiyle enerjiye olan talep gün geçtikçe artmaktadır. Fosil yakıtların sınırlı olması alternatif enerji kaynakları aramaya teşvik etmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı artan enerji talebini karşılamada önemli bir yere sahiptir. Güneş enerji teknolojileri günümüzde sıkça kullanılmaya başlanmıştır. Güneş enerjisinden yüksek verimlilikle güç elde etmede güneş takip sistemleri gündeme gelmektedir. Bu çalışmada çift eksenli tasarlanmış üç güneş takip sisteminde aynı özellikte yerleştirilen panellerin üzerinde üç farklı algılayıcının performansları karşılaştırılmıştır. Sistemin sabit ve hareketli konumda belirli aralıklarla gerilim ve akım değerleri ölçülmüştür. Elde edilen verilere göre güneş panellerinin sabit ve hareketli konumda toplam üretimleri karşılaştırıldığında hareketli konumda sabit konuma göre; LilyPad Işık Sensörlü sistemde %36,68 oranında, SMD Sensörlü sistemde %38,42 ve LDR'li sistemde %43,58 oranında artış görülmüştür.
Hibrit dikey rüzgâr türbini tasarımı ve analizi
Yapılan bu tez çalışmasında hibrit dikey rüzgâr türbinleri üzerine tasarım ve analiz yapılmıştır. Araştırma ve incelemeler sonucunda üç farklı modelde türbin tasarımı ortaya konmuştur. Bu modellerin simülasyonlarla akış analizlerinin yapılması sonucunda en uygun olanı seçilmiş ve daha sonra da seçilen bu model için uygulama yapılmıştır. Yapılan uygulama sonucunda alınan değerlere göre türbin veriminin ve torkunun yüksek olduğu görülmüştür.
Mikroişlemci denetimli hibrit sistem tasarımı ve uygulaması
Yenilenebilir enerjinin günümüzde ve gelecekte daha verimli kullanılabilmesi ve devamlılığının sağlamayı başarabilmesi açısından yapılan bir çalışmadır. Yenilebilir enerji kaynaklı elektrik enerjisinin üretiminde hibrit enerji üretim sisteminin modelinin kurulumunun yapılması ve sistemin enerji üretimi üzerindeki etkileri analiz edilerek gerekli hesaplamalar yapılmıştır. Kurulan hibrit enerji üretim sistemi rüzgâr ve güneş enerjisinden faydalanılmıştır. Bu enerji türlerinin yetersiz kalması durumunda enerji depolama sisteminden enerji temin edilmektedir. Hibrit enerji üretim sistemlerinde enerji üretiminin devamlılığını sağlamak amacıyla mikrodenetleyici ile denetim yapılmıştır. Yükselen enerji faturaları, enerji kesintileri ve üretimin çevreye zarar vermeden yapılması açısından hibrit enerji üreten sistem, şebeke ve diğer sistemlere göre daha cazip olduğunu göstermektedir. Sisteme dâhil edilen enerji depolama sistemi sayesinde herhangi bir yük olmasa dahi sistem enerji üretmeye devam ederek enerji depolama yapacaktır. Bu sayede istenildiği zaman depolanan enerji kullanılabilir ve üretim kesintisiz bir şekilde devam etmesi sağlanmıştır. Hibrit enerji üreten sistemi kurulduktan sonra üretim değerleri izlenmiştir. Elde edilen enerji verileri değerlendirilmiştir.
Güneş ışınımı tahmini için görüntü işleme tabanlı yeni bir yaklaşım
Güneş kaynağının kesikli ve değişken yapısı, enerjinin verimli bir şekilde kullanımını oldukça zorlaştırmaktadır. Bu sıkıntıların üstesinden gelebilmek ve güneş enerjisinden etkin bir şekilde faydalanabilmek amacıyla güneş ışınımı tahmini gibi günümüze kadar farklı birçok yöntem kullanılmıştır. Bu çalışmada, gün içinde oluşan bulut hareketlerini takip ederek gelecekte gerçekleşecek bulut hareketlerini tahmin eden, ardından elde edilen bulut hareketi tahmini ve atmosfer dışı güneş ışınımı verilerin kullanılmasıyla güneş ışınımı tahmini gerçekleştiren derin öğrenme yaklaşımı geliştirilmiştir. Bu kapsamda, Afyon Kocatepe Üniversitesi Güneş ve Rüzgâr Uygulama ve Araştırma Merkezine kurulan deney düzeneği aracılığıyla belirli aralıklarda toplanan gökyüzü görüntüleri ve ışınım verileri kullanılmıştır. Sıralı gökyüzü görüntülerinde bulut hareketleri Shi-Tomasi ve Lucas-Kanade yöntemleri kullanılarak takip edilmiştir. Görüntüler üzerinde bulut, gökyüzü, güneş tespitleri ise kırmızı/mavi oranı ve K-means kümeleme yönteminden oluşan hibrit bir tespit yaklaşımıyla gerçekleştirilmiştir. Son olarak, 5 dakikalık zaman ufku için 10 saniye çözünürlüklü güneş ışınımı tahminleri gerçekleştirilmiş ve yaklaşımın performansı test edilmiştir.
Fotovoltaik panellerde güç üretiminin nesnelerin interneti tabanlı gerçek zamanlı uzaktan izlenmesi ve verilerin saklanması
Bu çalışmada fotovoltaik panelden alınan belirli parametrelerin bulut teknolojisi ile saklanması ve bu parametrelerin istenilen yer ve zamanda internet üzerinden gerçek zamanlı olarak izlenebilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, bir fotovoltaik panelinden bu parametreler hakkında veriler gerçek zamanlı olarak sensörler yardımı ile alınarak Arduino kartına gönderilerek burada kontrol edilmiştir. Bu işlemden sonra veriler ESP8266 modülü aracılığıyla internet vasıtasıyla verilerin depolandığı ve istenilen zamanda alınabilen açık kaynaklı internet uygulaması olan ThingSpeak'e gönderildi. ThingSpeak arayüzünde anlık olarak herkesin takip edebileceği bu veriler internet aracılığıyla, NodeMCU kartı tarafından okunarak ona bağlı LCD ekran aktarıldı. ThingSpeak'te toplanan veriler gerçek zamanlı işlenerek, alınan verilere internetten veya LCD ekran üzerinden internet olan her yerden erişim imkanı sağlanmıştır.
Mesken Beslemesinde PV ve PEM Enerji Üretim Sisteminin Kullanımı
Bu çalışmada, güneş panelleri ve PEM yakıt hücresi kullanılarak iki farklı mesken besleme sisteminin analizi yapılmıştır. Bu analizler Loughborough-İngiltere ve Afyonkarahisar-Türkiye lokasyonlarından alınan gerçek ışınım ve kullanım verileri üzerinden gerçekleştirilmiştir. Güneş panellerinden üretilen enerji ile öncelikle son kullanıcı beslenmiştir. Enerji arz fazlalığı durumunda ise öncelikle batarya sistemleri ile sonrasında ise elektroliz cihazı devreye girerek ihtiyaç fazlası enerji depolanmıştır. Güneş panellerinin üretiminin yetersiz olduğu zamanlarda ise enerji talebinin yakıt hücresi ile karşılanması sağlanmıştır. Eğer burada üretilen enerji yetmez veya herhangi bir sebepten ötürü enerji üretilemez ise batarya sistemleri devreye girerek yüklerin beslenmesi sağlanmıştır. Böylece, yenilenebilir enerji kaynaklarından enerjisini karşılayan bir sistem boyutlandırılmıştır ve birim enerji maliyeti ise sırasıyla 208 ve 148,7 $/MWh olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, eğer şebeke tesis edilebilecek bir durum söz konusu ise Loughborough için 24,3 km ve Afyonkarahisar için de 90,7 km üzerinde bir şebeke tesis edilmesinin ise daha maliyetli bir çözüm sunduğu gösterilmiştir.
PEM yakıt hücresinin mesken besleme sisteminde kullanılması üzerine bir araştırma
Yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmanın önemi günden güne artmaktadır. Buna ek olarak elektrik enerjisinin her bir son kullanıcıya kadar ulaştırılmasında bazı fiziksel ve ekonomik anlamda zorluklar bulunmaktadır. Bu durumların aşılabilmesinde en önemli etken izole bir şekilde beslenebilen son kullanıcıyı oluşturmaktır. Bu araştırmada, şebekeden izole ve batarya destekli PEM yakıt hücresi kullanarak enerjisini sağlayan bir son kullanıcı profili, oluşturulan farklı kullanım koşulları kapsamında simülasyon ortamında incelenmiştir. Gerçekte uygulanması düşünülen sistemler simülasyon ortamına aktarılmış ve böylece son kullanıcının beslenmesi sağlanmıştır. Burada, batarya bloğunun derin deşarj ve aşırı şarjlarını önlemek adına kritik durumlar olarak belirlenen minimum %40 ve maksimum %90 şarj durumları için yakıt hücresinin devrede kalması sağlanmış ve bunlara ait simülasyon sonuçları verilmiştir. Sonrasında ise batarya destekli yakıt hücreli bir besleme sistemi için güncel fiyatlar ile ilk yatırım, işletme ve bakım maliyetlerinin analizleri yapılmış ve sonuçları tartışılmıştır.
Güneş ışınım tahmini için farklı güneşlenme durumlarını dikkate alan hibrit bir yöntem tasarımı
Dünyada sürekli artan nüfus ve gelişen teknoloji, enerji ihtiyacının sürekli olarak artmasına neden olmaktadır. Hem çevresel hassasiyetler hem de artan enerji ihtiyacını karşılamak için, temiz enerji kaynaklarının kullanımı bir zorunluluk haline gelmiştir. Güneş enerjisi bu kaynakların en önemlilerinden bir tanesi olmakla beraber, ışınımın değişken ve kesikli yapısı nedeniyle üretilecek olan enerji de değişken olmaktadır. Bu sebeple güneşten üretilecek olan enerjinin belirlenmesi ve bir üretim planlaması yapılabilmesi için öncelikle güneş ışınım değerinin doğru bir şekilde belirlenmesi gerekir. Bu çalışmada, güneş ışınımı tahmini için bulutluluk indeksine bağlı olarak tahmin modelinin seçildiği hibrit bir yöntem önerilmiştir. Çalışmada, Türkiye Meteoroloji Genel Müdürlüğünden (TMGM) elde edilen Mardin iline ait iki yıllık (2013-2014) güneş ışınım verisi kullanılmıştır. Veriler eğitim ve test olmak üzere iki bölüme ayrılmış olup, eğitim için 2013 yılı ve test için 2014 yılı güneş ışınım verileri kullanılmıştır. Tahmin edici olarak Yapay sinir ağları, NARX ağı ve Ridge regresyon yöntemleri seçilmiş ve çalışmanın ilk aşamasında eğitim verisi her üç yöntemle de modellenmiştir. Bir saat sonraki ışınım değeri modellenirken girdi olarak mevcut ışınım değeri, bir saat önceki ışınım değeri ve bir saat sonraki extraterrestrial ışınım değeri kullanılmıştır. Bulutluluk indeksi için, az bulutlu, bulutlu ve çok bulutluya karşılık gelecek şekilde üç aralık belirlenmiştir. Tahmin edici olarak kullanılan üç yöntem ile eğitim verisi modellenmiş ve her bir yöntemin belirlenen her bir bulutluluk indeksi aralığındaki başarısı incelenmiştir. Seçilen aralıklarda daha başarılı yöntemler belirlendikten sonra, bulutluluk indeksi zaman serisi yapay sinir ağları ile modellenmiştir. Sonuç olarak hibrit tahmin algoritmasında önce yapay sinir ağları ile bulutluluk indeksi tahmin edilir, sonra tahmin edilen bulutluluk indeksinin yer aldığı aralıkta en başarılı model kullanılarak gelecek güneş ışınımı değeri tahmin edilir. Deneysel sonuçlar, önerilen hibrit yöntem ile modellerin bireysel olarak kullanıldığı duruma göre daha başarılı tahminler yapıldığını göstermektedir.
Bir güneş paneli emülatörü tasarımı ve performans testi
Güneş panelleri ışınım şiddeti, ortam sıcaklığı ve yarı iletken malzeme karakteristikleri gibi parametrelere bağlı olarak enerji üretmektedir. Işınım şiddeti ve ortam sıcaklığı ise atmosferik olaylara bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Dolayısıyla güneş panellerinin ürettiği enerji de söz konusu bu parametrelere bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Güneş panelleriyle beslenen çeşitli cihazlar üzerinde yapılan ar-ge çalışmalarının eşit şartlarda test edilmesi söz konusu olduğunda güneş paneli gibi davranan özel güneş paneli emülatörlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada iki emülatör tasarımı gerçekleştirilmiştir: Bunlardan ilkinde programlanabilir bir güç kaynağı kullanılmış ve tasarlanan bir arayüz ile güç kaynağının bilgisayardan kontrolü sağlanmıştır. İkinci emülatörde ise DC-DC dönüştürücü içeren ve bu çalışma için özel tasarlanmış bir kart kullanılmış ve DC-DC dönüştürücünün kontrolü yine aynı arayüzle sağlanmıştır. Arayüz programında ilk olarak panelin katalog bilgilerinden istifade edilerek bir model üretilmiş ardından modelin günlük ışınım şiddeti ve sıcaklık verileriyle çalışması temin edilmiştir. İki emülatörde aynı panel modeli ve aynı veriler kullanılarak eşit şartlarda test edilmiştir. Bu testlerde tasarlanan emülatör kartın programlanabilir güç kaynağına göre daha hızlı çalıştığı ve yapılan performans testlerinde panelin davranışını daha iyi yansıtabildiği tespit edilmiştir
Güneş ışınım şiddeti tahminine örüntü tarama tabanlı yeni bir yaklaşım
Bu tezde, sıkıştırma ve şifreleme gibi işaret işleme uygulamalarında kullanılan, örüntü tarama yöntemine dayalı çalışan Mycielski öngörücüsü, güneş ışınım şiddetini tahmin etmede kullanılmıştır. Güneş ışınım verileri öngörücü için giriş ve tahmin edilecek değerler olarak kullanılmıştır. Literatürde güneş ışınımı tahminiyle ve Mycielski yönteminin farklı uygulamalarda kullanılmasıyla alakalı birçok çalışma bulunmasına rağmen güneş ışınım şiddeti tahmininde ilk kez bu çalışmada kullanılmıştır. Güneş ışınım verisi olarak Afyonkarahisar ve Antalya Bölgesine ait 2 yıllık ve 4 yıllık güneş ışınım değerleri kullanılmıştır. Mycielski yönteminin, tahmin işlemi sırasında geçmişi aynı şekilde tekrar etmesini önlemek veya örüntü tarama sırasında hata vermesini önlemek amacıyla algoritma üzerinde iyileştirmeler yapılmıştır. Çalışmanın ilk kısmında Mycielski tahmin algoritması ve iyileştirmeler hakkında bilgi verilmiş, ikinci aşamasında ise Markov yöntemiyle Mycielski yöntemi, MATLAB programında öngörü amaçlı hibrit kullanılarak yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Örüntü taramaya dayalı tahmin algoritması, literatürde mevcut olan 2 boyutlu modelleme yöntemiyle modellenmiş güneş ışınım verisi üzerinde, hataların tahmin edilmesinde kullanılarak, mevcut yöntemden daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Son aşamasında ise elde edilen güneş ışınım verileri, güneş enerjisi sistemleri tasarım ve planlama programları olan PVsyst ve PV SOL'da, 1 MW güneş enerji santrali fizibilitesi için kullanılmıştır.
Hibrit enerji üretim sisteminde üretilen enerjinin mikrodenetleyici kullanılarak denetimi ve etkinliğinin araştırılması
Bu tez çalışmasında, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümüne ait Elektrik Makinaları Laboratuvarı, Kontrol Sistemleri Laboratuvarı ve Enerji Sistemleri Laboratuvarının aydınlatılması için AR-GE amaçlı kurulan ve işletilen 1200 W'lık Rüzgâr-Güneş hibrit güç üretim sistemine ek olarak 500 W'lık yakıt pili ve 24V DC 300 Ah'lik akü grubu entegre edilerek enerjide sürekliliğin sağlanması ile birlikte hibrit enerji üretim sisteminde üretilen enerjinin denetimi ve etkinliğinin araştırılması amaçlanmıştır. Rüzgâr-Güneş ve Yakıt pilinden oluşan enerji üretim sisteminin üretim ve tüketim gücünü daha verimli ve etkin bir şekilde kullanabilmek için mikrodenetleyici destekli kontrol sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanmış kontrol sisteminde enerji sürekliliğini sağlamanın yanında enerji depolama grubunun sürekli devrede kalmasını önleyerek kullanım ömrünü artırmak olacaktır. Tüketicinin talep ettiği enerji temel güç kaynağı olarak kabul edilen rüzgâr ve güneş enerjisinden karşılanamadığı durumlarda tasarlanmış olan denetleyici ile batarya grubu ve/veya yakıt pili devreye alınarak enerjinin sürekliliği sağlanmıştır. Batarya grubunun şarj kapasitesi belli bir oranın üzerine çıktığı zaman ve enerjiye ihtiyaç duyulmadığında devreden denetleyici yardımıyla çıkartılmış bu sayede gereksiz yere enerji kullanımının önüne geçilmiştir. Bununla beraber uygulamalı olarak gerçekleştirilecek sistem sayesinde kırsal bölgeler de elektrik şebekesinden bağımsız olarak enerji üretilmesi amaçlanmaktadır. Özellikle kırsal bölgelerde, elektrik şebekesinin ulaşamadığı alanlarda, çevre aydınlatması, tarımsal sulama, güvenlik sistemlerin devamlılığının sağlanması gibi bazı temel enerji ihtiyacının sağlanması düşünülmektedir. Çalışmanın birinci bölümünde tezin amacı ve kapsamı hakkında kısaca bir bilgi verildikten sonra hibrit güç sistemleri ile daha önceden yapılmış olan çalışmalara ait özet bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde; dünyada ve Türkiye'de yenilenebilir enerji kaynaklarının durumuna değinilerek, güneş ve rüzgâr enerjisi hakkında genel bilgiler verilmiştir. Sonrasında hibrit güç üretim sistemi bileşenlerinin özellikleri ve fonksiyonları anlatılmıştır. Üçüncü bölümde; hibrit güç üretim sistemi bileşenlerinin belirlenmesi için gerekli olan hesaplamalar yapılmış ve maliyetleri tespit edilerek en uygun sistem tasarlanmıştır. Dördüncü bölümde ise bulgular ve bunlara etki eden parametreler verilmiştir. Beşinci bölümde ise elde edilen sonuçlar değerlendirmiştir.
Farklı güneş panelleri ve yakıt pilinden oluşmuş enerji üretim sistemin mikro denetleyici ile otomasyonu
Günümüzde elektrik enerjisi elde edilmesinde yenilenebilir enerji kaynaklarından olan rüzgâr ve güneş enerjisi kullanılması yoğunluklu olarak tercih edilmektedir. Rüzgâr ve güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüşmemiş ham enerji kaynağına ücret ödememekle birlikte sistemin ilk kurulum maliyeti olmaktadır. Elektrik enerjisi elde edilmesinde rüzgâr türbinleri kadar fotovoltaik sistemlerin en önemli parçası üzerine düşen güneş ışınlarını doğrudan elektrik enerjisine çeviren güneş panelleri yer almaktadır. Güneş panellerinin yapımında kullanılan yarı iletkenlere göre, üretmiş oldukları elektrik enerjisi ve verimlilikleri değişmektedir. Yapılan çalışmada; monokristal, polikristal ve ince film güneş panellerinden oluşmuş ve birbirinden bağımsız üç fotovoltaik sistemin üretmiş oldukları elektrik enerjisi akış kontrolü yapılmıştır. Enerjinin akış kontrolü için tasarlanan kontrol sistemi ile her bir güneş panelinin, üretmiş olduğu elektrik enerjisi, yüklerin çekmiş oldukları elektrik enerjisi, akülerin şarj-deşarj durumları izlenmiştir. Bu durumda sistemin enerji akışına uygun kontrol algoritmaları belirlenerek üretilen elektrik enerjisiyle tüketicilerin beslenmesi sağlanmış aynı zamanda akünün şarj edilmesi geçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen hibrit güneş paneli ve yakıt pilinden oluşmuş sistemde enerjinin akış kontrolü için mikro denetleyici kart ve C# yazılımı yardımıyla yapılan kontrol sistemdeki tüm veriler 10 sn aralıklarla bilgisayar ekranında kaydedilmiştir. Kaydedilen verilerin analizi yapılarak her bir güneş panelinin üretmiş olduğu enerji, uygulanan algoritmalar ile üretilen elektrik enerjisinden yararlanma oranları, aynı zamanda batarya gurubunun üzerinde biriktirdiği enerji ile tüketicilerin ne kadar beslendiği yaklaşık olarak belirlenmiştir.
The examination of geothermal residental heating system of Afyonkarahisar province
In this research, the situation of geothermal residential heating system before 2010 (AFJET-1) and after 2010 (AFJET-2) in the borders of Afyonkarahisar is evaluated. In the first phase of the evaluation, geothermal production wells, transmission line, geothermal heat center, urban distribution lines, residential heating system and reinjection system, which are the most important components of geothermal heating system, are investigated. In the second phase of the evaluation, AFJET-1 and AFJET-2 systems are compared in terms of performance, environmental and economic factors. The required information during the evaluation of AFJET-1 is obtained from Afyon Geothermal Tourism and Trade Inc. (AFJET INC.). AFJET-2 is evaluated by observing the components after investigation in place. After the evaluations, it seems that AFJET increased the number of subscribers two times, residential equivalent heating four times while operating expenses were increased two times after modernization in 2010. This situation shows that new heating system is 50% more efficient than the old one in terms of operating income and expenses.
Lisanssız güneş enerjisi santrallerinde üretim kayıplarının analizi
Dünyada elektrik enerjisi üretiminde sera gazlarının azaltılması yönünde alınan tedbirler sonucu yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanan elektrik santrallerinin kurulumu artmaktadır. Ülkemizde de özellikle güneş enerjisi santrallerinin kurulumunda son yıllarda büyük artış yaşanmaktadır. Fakat, lisanssız elektrik enerjisi üretimi için getirilen bazı yönetmeliklerde herhangi bir -değişiklik yapılmamıştır. Özellikle kurulu güçleri 1 MW'a yakın olan santraller herhangi bir anda sözleşme gücünden daha fazla bir gücü şebekeye verememektedir. Santral işletmecileri de cezaya girmemek, dolayısıyla maddi kayba uğramamak için üretecekleri güçte kısıtlama getirmektedir. Türkiye'de bulunan bütün lisanssız santrallerin benzer durumda olduğu düşünülürse, güç kısıtlamasından dolayı bir yılda önemli miktarda enerji kaybı yaşanmaktadır. Lisanssız güneş enerjisi santrallerinde yönetmelikten kaynaklanan enerji kayıplarını hesaplayabilmek için ilk önce bütün santrallerin bir yıl boyunca ne kadar bir güç üretebileceğinin hesaplanması gerekir. Bunun için teknik kayıpların neler olduğu ve bunların miktarları bilinmelidir. Bu kayıpların bazılarının hesaplanması kolaydır. Fakat, gölgelenme ve modül sıcaklığı kayıpları santralin bulunduğu ile göre değişmektedir. Gölgelenme kayıplarının ve diğer kayıpların hangi derecede olduğunu hesaplamak için PVsyst programı kullanılacaktır. Modül sıcaklığından dolayı oluşan kayıplar çok fazla olabileceğinden bütün illerde modüllerin sıcaklıkları ışıma ve hava parametreleri kullanılarak bulunacaktır. Bunun için geliştirilen yöntemler gerçek ölçüm verileriyle karşılaştırılacak ve gerçeğe en yakın olan model kullanılacaktır. Türkiye'deki bütün lisanssız güneş enerjisi santrallerinde gerçek ışıma değerleri ve oluşacak teknik kayıplar kullanılarak her saat için üretilebilecek güç miktarları hesaplanacaktır. Üretilen gücün sözleşme gücünden büyük olduğu her saat için üretilemeyen elektrik enerjisi hesaplanacaktır. Bütün santrallerde bir yıl boyunca hesaplanan üretilemeyen elektrik enerjisi aylık tablolar halinde verilecektir.
Yatay eksenli rüzgar türbini kanat performansı üzerine hava akış yarıklarının etkisinin incelenmesi.
YERT için yarıkların aerodinamik performanslar üzerindeki olumlu etkilerini incelemek amacıyla bir tez araştırması yapıldı. Tez araştırması, YERT'in üzerindeki yarıklar etkileri araştırmak için hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) modellemesini kullanan sayısal bir çalışmayı temsil etmektedir. HAD sunduğu modelleri arasından uygun bir türbülans modelini seçmek için deneysel olarak bir rüzgar türbini tasarlayıp hava tünelinde test edilmiş bir araştırma referans olarak alınarak validasyon yapıldı. Yu-Jen ve Shiah araştırmada uzunluğu 0,41 metre olan bir kanadı SD8000 hava profili kullanarak önce Kanat Elemanı Momentum teorisiyle hesaplayıp bir rüzgar türbini tasarlamışlar. Ayrıca, deneysel araştırmada tasarlanan rüzgar türbini bir hava tünelinde test edildi. Sınır koşulları, 36,5 m uzunluğunda ve kesit boyutları 4x2,6 m'dir olan bir tüneldir. Araştırmada rüzgar türbininin hava tünelinde performansına göre en yüksek Cp güç katsayısı 4 uç hız oranında yaklaşık 0,38 gösterdi. Validasyon simülasyonu için Ansys Fluent 21.0 kullanarak HAD sunan Standard k-epsilon, Standart ve SST k-omega, Transition SST türbülans modelleri ile steady-state analizleri yapılarak güç katsayısı değeri elde edildi. Rüzgar türbini deneysel testin ve sayısal analizin sonuçları TSR-Cp eğrisi aracılığıyla karşılaştırıldı. Deneysel sonuçlara en yakın Transition SST türbülans modeli oldu. 2 uç hız oranında deneysel sonuçlarla %5 hata farkı, 4 uç hız oranında hata oranı %4 ve 6 uç hız oranında hata oranı %3 oldu. Araştırma için tasarlanan rüzgar türbini kanadı 0,65 m uzunluğunda olup, kökte NREL'in S819 hava profili, ana ve uçta NACA 63-415 hava profili kullanıldı. Kord uzunluğu ve hücum açısı Kanat Elemanı Momentumu teorisi ile belirlendi. Araştırma, kanat yüzeyinde 0,35 m ve 0,45 m'ye konumlandırılmış, 1 mm ila 1,5 mm arasında değişen hava akış yarık genişliklerine sahip, 1200 ve 1400 eğimlerde 1 veya 2 hava akış yarığı içeren sekiz kanadın modellenmiş ve simüle edilmiş rüzgar türbininin yapımını kapsamaktadır. Optimum hava akış yarığın boyutunu bulmak için Response Surface Optimization yöntemi kullanıldı. Steady-state analiz türü için ve transition SST türbülans modeli kullanıldı. 12 m/s ve 6,5 uç hız oranında elde edilen sonuçlar, 1,5 mm genişliğe ve 1200 açısında kanadın 0,35 m konumunda yerleşen tek yarıklı kanadın güç katsayısı diğer yarıklı kanatları arasında en yüksek olduğunu gösterdi. Ayrıca, yarık olmayan ve yarıklı kanatlar 12 m/s rüzgar hızında ve 40, 80, 120, 160 ve 180 rad/s açısal hızlarında zamana bağlı analizleri yapıldı. 120 rad/s açısal hızında yarık olmayan kanadın üzerindeki oluşan girdapların yüzünden kanat stall durumuna ve kendi maksimum verimliliğine ulaştığını gösterirse, yarıklı kanat ise yarık sayesinde stall durumu geciktirilip 160 rad/s açısal hızında girdiği tespit edildi. BEM teorisine göre, yarıklı ve yarık olmayan kanatların HAD analizlerine göre güç katsayısı sonuçları karşılaştırıldı. 2,17 uç hız oranında BEM teorisi güç katsayısının 0,03 öngörürken, yarık olmayan (HAD) ve yarıklı kanatlar 0,024 ve 0,022 bir sonuç verdi. 3 ve 4 uç hız oranlarında BEM teorisindeki kanat ve yarık olmayan kanat yarıklı kanattan daha yüksek güç katsayısını gösterdiği öğrenildi. Fakat, 5 ve 8 uç hız oranları arasında yarıklı kanat 0,313, yarık olmayan kanat 0,303 ve BEM kanadı 0,321 olmak üzere yarıklı kanadımız daha iyi performans gösterdiğini öğrendik. Uç hız oranı daha fazla artınca yarıklı kanat avantajını kaybederek en az güç katsayısına sahip olduğu tespit edildi. Güç katsayısı – uç hız oranı eğrilerinden hava akış yarığı sayesinde kanadın yüksek uç hız oranlarında yarık olmayan kanattan daha iyi bir performansı gösterdiği ve stall durumu geciktirdiği tespit edildi. Bu bulgular, iyi tasarlanmış hava akış yarıkların yatay eksenli rüzgar türbinlerinin aerodinamik verimliliği üzerinde yaratabileceği önemli olumlu etkinin altını çizmektedir.
Biyokütle kaynaklarının tavuk gübresinin yanma kalitesine etkisi
Ticari tavuk eti yetiştiriciliği sektörü, kırsal alanlarda çok fazla miktarda kümes hayvanı altlığı (PL) atığı üretimine neden olmaktadır. Kanatlı eti ve yumurtaya olan talep arttıkça PL üretimi de artmaktadır. Geleneksel olarak PL, küçük ve orta ölçekli çiftliklerde tarım arazilerine uygulanır. Ancak kümes hayvanı üretimi yoğunlaştıkça ve çiftlik büyüklükleri genişledikçe atıklar suyun, toprağın ve havanın kirlenmesine ve çevresel endişelere neden olmaktadır. Atıkların araziye uygulanamadığı zaman aralıklarında atık birimi ve PL atık yönetiminin yetersiz olması, özellikle işletmede yetiştirilen sürülerde sağlık sorunlarına, sinek üremesine, hava kirliliğine, kötü kokulara, toprak ve su kirliliğine neden olabilmektedir. Halen genel uygulama olarak PL, arazinin boş olduğu durumda doğrudan arazi uygulamasıyla ve yılın geri kalanında enerji uygulamaları yoluyla bertaraf edilmektedir. PL'ye uygulanan çeşitli enerji geri kazanım teknikleri arasında, farklı yenilenebilir veya yenilenemeyen yakıtlarla beraber yakılmasının hem teknik açıdan hem de çevresel etki boyutları açısından en etkili yöntem olarak kabul edildiği bilinmektedir. Atıkların büyük miktarda birikmesi nedeniyle yakma, PL'nin bertaraf edilmesi için en hızlı seçenek olarak kabul edilmektedir. Kümes hayvanı atıklarının yakılması, Birleşmiş Milletler Sürdürülebilir Kalkınma Hedefi olan "uygun fiyatlı ve temiz enerjiye ulaşım" doğrultusunda atık hacmini etkili bir şekilde azaltır. Ancak mono-yakma, değişen nem, yapısal ve kimyasal bileşim ile düşük enerji verimi nedeniyle önemli zorluklara neden olmaktadır. PL'nin lignoselülozik yataklık altlık içermesi ve enerji açısından zengin bir atık olmasına rağmen, doğrudan tek başına yakma deneyleri iyi sonuçlar vermemektedir. Bunun nedeni, yakıt kalitesini bozan ve yanma performansını azaltan yüksek nem, kül ve külün kimyasal bileşiminin yanı sıra kül içindeki alkali minerallerin neden olduğu kül birikintileridir. Bu nedenle yanma problemlerini azaltan ve düzgün yanma sağlamak için PL'nin yardımcı yakıtlarla karıştırılması gerekmektedir. Alternatif bir yenilenebilir kaynak olarak biyokütle, yüksek bir organik bileşik içeriğinden dolayı yüksek bir kalorifik değere sahiptir ve bu da kümes altlığının yakılmasına yardımcı olabilir. PL'nin lignoselülozik biyokütle ile karıştırılması, karışımların kalorifik değerini artırabilir. Ayrıca biyokütle, kümes hayvanı altlığından daha fazla uçucu madde miktarına ve daha düşük miktarda kül içeriğine sahip olduğu için PL'den farklı yanma özelliklerine sahiptir. Bu nedenle, PL'nin biyokütle ile harmanlanması genel yanma sürecinde değişikliklere yol açabilir ve yanma verimliliğini iyileştirebilir. Kümes hayvanı üretiminin artması, bu kümes altlıklarının çevreye vereceği zararları azaltarak, güvenli ve yararlı bir şekilde bertaraf edilmesini zorunlu hale getirmiştir. Hayvansal kökenli atıkların yüksek ısıl değeri (HHV) 19,0 MJ kg-1'e ulaşmaktadır ve bu nedenden dolayı onu kullanılabilir yenilenebilir enerji kaynağı haline getirmektedir. Fosil yakıt fiyatlarının yüksek olması nedeniyle kümeslerde ortam ısıtması için geliştirilen özel fırınlarda PL'nin yakılmasına büyük ilgi duyulmaktadır. Bunun nedeni, döngüsel ekonomi yaklaşımının ve çiftlik hayvanlarının ürettiği atıkların yakma teknolojisine sahip işletmelerde kaynak olarak kullanılmasına ilişkin AB düzenlemesinin, PL'nin sahadaki kümes hayvanlarının ısıtılmasında doğrudan yanma için yakıt olarak kullanılmasını teşvik etmesidir. Ancak PL, hızlı bir şekilde ayrıştığı ve yüksek nem içeriği nedeniyle HHV'nin birkaç gün içinde 19,0 - 9,0 - 13,5 MJ kg-1'e düşmesi nedeniyle zorlayıcı yakıt olarak kabul görürler. Bu durum yanmayı engeller ve mono yanma uygulandığında külle ilgili sorunlara neden olur. Bu amaçla, bir enerji santralinde yanma veya bir çiftlikte alan ısıtma amacıyla doğrudan yanma özelliklerini iyileştirmek için ön karıştırma veya ön iyileştirme gerekli olmaktadır. Bazı biyoyakıt hammaddeleri, yüksek HHV, düşük kül içeriği, düşük tutuşma noktası, optimum kirlenme, cüruflaşma ve yüksek kül erime sıcaklıkları ile tanımlanabilir ve bu tanımlamada biyokütle yakıtları iyi yakıt olarak tanımlarlar. Genel olarak yanma sorunlarını optimize etmek, gaz emisyonlarını ve külden dolayı oluşan sorunları asgari düzeye indirmek için yanma özelliklerini analiz ettikten sonra ikiden fazla ham maddenin harmanlanması tavsiye edilir. Önceki araştırmalar, alev özellikleri ve kül elementi indeksi gibi yanma parametreleriyle ilişkili olarak ilave biyokütle yakıtlarının PL üzerindeki sinerjistik etkisini göstermektedir. Bu çalışmada, enerji mahsulü tatlı sorgum bagas atığı ve PL pirolizinden elde edilen yeni bir yan ürün piroliz yağını birleştirerek PL'nin yanma özelliklerini, olası yanmayla ilgili zorlukları ve külle ilgili sorunları iyileştirmek için basit, pratik yöntem test edilmiştir. Bu araştırma, standart psiko-kimyasal yakıt analizi ile PL, tatlı sorgum bagası, bunların karışımı ve piroliz yağı ilavesinin yanma davranışlarına etkisi araştırılmıştır. Ayrıca, harmanlanmış PL karışımlarının yakma özellikleri yeni bir yaklaşım olan görüntü analizi ile değerlendirildi. Ayrıca, harmanlanmış yakıtın kazan sisteminde kirlenme ve cüruflanma eğilimi açısından karşılaştırılması amacıyla küle bağlı indeks değerlerinin belirlenmesi amacıyla kül bileşimi analizi yapılmıştır. Bu çalışmanın amacı tatlı sorgum bagasının (SS) ve piroliz yağının (PO) PL'nin yakıt özelliklerini iyileştirme ve yakma sırasında külle ilgili yükleri hafifletme üzerindeki etkisini araştırmaktır. Farklı biyokütle yakıt karışımları, PL'nin SS ile %0,0 (T0), %25 (T1), %50 (T2), %75 (T3) oranında birleştirilmesiyle üretildi ve %100 SS (T4) uygulaması ile karşılaştırılmıştır. Yüksek enerji potansiyeli ve düşük kül birikimi elde etmek amacıyla paralel numuneler ayrıca enerji değerini iyileştirmek amacıyla %10 PO ile karıştırılmıştır. Deneysel sonuçlar, karışımlara SS oranının arttırılması ve PO eklenmesinin uçucu maddeyi artırdığını, nem ve kül içeriğini azalttığını göstermektedir. Küllerin elementer içeriği, uçucu madde oranları ve sabit karbon miktarları için kuru bazda yaklaşık analizden elde edilen sonuçlar hem PO 'ya hem de SS oranlarının azaltılmış kül içeriği ve artan uçucu madde nedeniyle hipotezimizi doğrulamaktadır. Dolayısıyla yüksek uçucu madde, düşük kül nedeniyle yanmaya uygunluk iyileştirilmiştir. Deneylerde kullanılan PL %64 oranında uçucu madde içermekte ve makul bir yanıcılık özelliği göstermektedir. PL'ye SS ilavesi, uçucu madde artışlarına 25 (T1), %50 (T2) ve %75 (T3) SS ilavesi ile sırasıyla %67, %68 ve %71 oranında önemli ölçüde katkıda bulunmuştur. Piroliz yağı (PO) ilavesi uçucu maddeyi sırasıyla %68, %70 ve %73'e yükseltmiştir. Benzer şekilde, SS ve piroliz yağı, kül içeriğini kuru madde bazında %12,85'ten %7,10'a önemli ölçüde azaltmış; yanma sonucu ortaya çıkan malzemenin çoğunun, yanma sırasında kül depozitleri, cüruf oluşumu ve topaklaşmaya tepki vermeyen ürünler olduğunu göstermiştir. Tutuşabilirlik indeksi, kazan koşullarında biyokütlenin olası performansının bir göstergesi olarak kullanılır. PO ilavesi aynı zamanda karbon ve hidrojen içeriğini de arttırmıştır. PL'ye SS ilavesi, %25'lik bir karışımdaki peletin tutuşabilirlik endekslerini yükseltmiş ve karışımdaki SS'nin daha da artmasıyla neredeyse sabit (41.94 - 42.02) kalmıştır. PL:SS karışımlarına PO ilavesi tutuşabilirlik indeksini 41,75'ten 43,74'e önemli ölçüde iyileştirmiştir. Ancak tahmin edilen tutuşabilirlik indeksi değerlerinin tümü 35'in üzerinde olup bu değer kazanlarda verimli bir şekilde kullanılabilir aralıktadır. Bu bağlamda, SS'nin yüksek uçucu içeriği, yüksek sıcaklıklarda külle ilgili yaygın sorunların önlenmesi amacıyla düşük sıcaklıklarda hızlı tutuşma açısından faydalıdır. Kümes hayvanı altlığı karışımındaki SS oranındaki artışın bir fonksiyonu olarak kalorifik içerik artmıştır. SS oranının %25'ten %100'e çıkarılmasıyla HHV değerleri 4295±12 Kcal kg-1'den 4404±9 Kcal kg-1'e yükselmiştir. Ayrıca yakıt karışımlarında karışımlar %10 PO ile karıştırıldığında PL: SS karışımlarının HHV değerleri %0,5-2,6 aralığında daha da yükselmiştir. LHV (düşük ısıl değer) ve HHV değerlerindeki artış eğilimi hem SS hem de PO malzemelerinin kimyasal yapısına bağlanabilir çünkü PL, LHV'yi azaltan nispeten yüksek nem ve kül mineralleri içermektedir. Ayrıca SS+PO, görüntü analiz yöntemine dayalı olarak PL karışımlarının alev hacmini ve kırmızı renk yoğunluğunu iyileştirmiştir. Saf PL ile karşılaştırıldığında, karışımdaki SS yüzdesinin artmasıyla birlikte alev alanının boyutu ve parlaklığı ile görüntülerin kırmızı renk yoğunluğu da artmıştır. Biyokütle peletlerine PO ilavesiyle alev alanı ve kırmızı renk yoğunluğu daha da artmıştır. Bu sonuçlar, tatlı sorgum bagası ve piroliz yağının, kümes hayvanı altlığı yanması ile daha etkin sonuçların ortaya çıktığı hipotezimizi doğrulamaktadır. SS ve PO için alevin alanı ve kırmızı renk yoğunluğu, saf PL'den daha büyük ve daha yoğun olmuştur. Buna göre SS'nin tek başına ve PO ile kombinasyon halinde PL'ye kıyasla daha kısa bir tutuşma süresi sergilediğini belirtmek gerekir. Bu nedenle hazırlanan peletlerin tutuşma gecikme süreleri saf PL, SS ve bunların %50+%50'lik beraber karışımlarının süreleri sırası ile 75, 29 ve 38 saniyedir. Peletlere %10 piroliz yağı eklendiğinde tutuşma gecikme süreleri sırasıyla 49, 28 ve 33 saniyeye kısalmıştır. Bu sonuçlar, SS ve PO tarafından sağlanan daha fazla uçucu maddenin dehidrasyon, volatilizasyon ve yanmaya olumlu katkıyı etkilediği olgusu ile tutarlıdır. Alev kırmızı renk yoğunluğu üzerinde değişen biyokütle yakıt parametrelerini daha iyi anlamak için, hazırlanan biyoyakıt peletlerinden elde edilen yaklaşık bileşim parametreleri ve tutuşma indeksi değerleri kullanılarak Pearson korelasyonları yapılmıştır. Sonuçlar, uçucu madde ve organik madde içeriğinin alev kırmızısı renk yoğunluğuna anlamlı pozitif katkısını göstermiştir. HHV ve tutuşabilirlik indeksi (Ii) de kırmızı renk yoğunluğunu olumlu yönde etkilemektedir. Öte yandan PL'nin katkıda bulunduğu kül içeriği ve sabit karbonun kırmızı renk yoğunluğu üzerinde önemli olumsuz etkileri olmuştur. Saf PL en yüksek kül problemi indeksi değerine sahiptir (FI < 40) ve küldeki potasyum, sodyum ve fosforun varlığından dolayı aşırı yüksek olarak sınıflandırılmıştır. SS indeks değeri ise orta aralıkta (FI 0,6-40) tespit edilmiştir. PL:SS %50+50 karışımının FI sonuçları dolayısıyla indeks değerini düşürmüştür. Ancak karışımdaki ne SS ne de PO varlığı külle ilgili indeks değerlerini yeterince iyileştirmemiştir ve bu durum daha fazla araştırma gerektirmektedir.
Farklı tasarımlara sahip hava akışkanlı güneş kolektörlerinin deneysel analizi
Günümüzde enerji elde etmek için çok farklı çalışmalar yapılmaktadır. Yapılan bu çalışmalar genelde yenilenebilir enerji kaynakları üzerinde olmaktadır. Çünkü yenilenebilir enerji kaynakları hem çevreye zarar vermez hem de sürekli enerji kaynağıdır. Yenilenebilir enerji kaynakları: Rüzgâr enerjisi, Jeotermal enerji, Güneş Enerjisi vb. şeklinde sıralanabilir. Bu kaynaklardan elde edilen enerjinin doğa üzerinde olumsuz bir etkisi yoktur. Bundan dolayı petrol türevli yakıtların atmosfere vermiş olduğu tahribat yenilenebilir enerji sayesinde önlenmiş olacaktır. Bu çalışmada içyapısı farklı şekilde tasarlanan üç farklı havalı güneş kolektörünün kıyaslanması 42o'de ve 3m/s, 6,5m/s hava hızında çalıştırılarak deneyler yapılmıştır. Birinci panele herhangi bir işlem yapılmamış olup düz plaka sacdan oluşmaktadır, ki bu geleneksel havalı güneş kolektörü tipidir. İkinci kolektöründe havanın ısı transferini artırmak için atık kola kutuları seri bir şekilde tasarlanarak yerleştirilmiştir. Üçüncü kolektör ise atık kutulardan paralel şekilde tasarlanmış ve yerleştirilmiştir. Kola kutularından imal edilen kolektörlerimizin ısıyı daha iyi absorbe etmesi için siyah mat boya ile boyanmıştır. Boruların altına monte edilen yalıtım malzemesi ise kendisinden yansıyacak olan ışınları borulara vereceği düşünülerek parlak bırakılmıştır, bu sayede birim yüzeye gelecek güneş ışınının daha fazla olacağı düşünülmüştür. Yapılan deneyler sonucunda düz yüzeyli havalı güneş kolektöründe 6,5m/s'de en yüksek sıcaklık 88oC/ sıcaklık elde edilirken, kola kutularından tasarlanan seri bağlantılı havalı güneş kolektörünün en yüksek sıcaklığı 101oC paralel bağlantılı havalı güneş kolektöründe ise en yüksek sıcaklık 97oC olarak tespit edilmiştir. 3m/s hızında 20 Ağustos'ta düz yüzeyli kolektörde 101oC olarak ölçülmüş, seri kolektörde elde edilen en yüksek sıcaklık 101oC olarak ölçüldü, Paralel bağlantılı kolektörde ise 110oC olarak ölçüldüğü görüldü. 15 Ağustos'ta 6,5m/s'de yapılan ölçümlerde giriş ve çıkış sıcaklık farklarına bakıldığında ise Saat 9:00'da alınan verilerde, düz kolektörde sıcaklık farkının 23oC, paralel kolektörde 33oC ve seri kolektörde sıcaklık farkının 35oC olduğu görüldü. Düz kolektörde maksimum farkın saat 12:20'de olduğu, paralel kolektörde maksimum farka saat 12:00' da 56oC olduğu ve seri kolektörde ise maksimum farkın 11:40'da 56oC olduğu görüldü. Saat 16:00'da ise düz kolektörde sıcaklık farkının 27oC, paralel kolektörde 19oC ve seri kolektörde sıcaklık farkının 37oC olduğu gözlemlendi. 20 Ağustos'da 3m/s hızda yapılan ölçümlerde ise saat 9:00'da yapılan ölçümlerde düz kolektörde sıcaklık farkı 33oC, seri kolektörde sıcaklık farkı 35oC paralel kolektörde oluşan sıcaklık farkı ise 33oC olarak ölçüldü. Düz kolektörde maksimum farkın saat 12:40'da olduğu, paralel kolektörde maksimum farka saat 11:20'de 68oC olduğu ve seri kolektörde ise maksimum farkın 11:00'da 59oC olduğu görüldü. Saat 16:00'da ise düz kolektörde sıcaklık farkının 33oC, paralel kolektörde 50oC ve seri kolektörde sıcaklık farkının 35oC olduğu gözlemlendi. Elde edilen sonuçlara göre sistem 6,5m/s hızda çalıştırıldığında seri kolektör daha iyi sonuçlar verirken, 3m/s hızda çalıştırıldığında paralel kolektörün daha iyi sonuçlar verdiği görüldü. Yapılan hesaplamalar sonucunda ise 6.5m/s hızda en iyi verimi seri kolektör verirken, 3m/s hızda ise en iyi verimi paralel kolektör vermiştir.
Biyogaz yakıtlı reaktivite kontrollü sıkıştırma ateşlemeli bir motorun modellenmesi ve çalışma parametrelerinin optimizasyonu
İçten yanmalı motorlar arasında, reaktivite kontrollü sıkıştırma ateşlemeli (RCCI) motorlar, oldukça yeni bir yöntemdir. Bu motorlar, yüksek verimi ve düşük emisyon değerleriyle ümit vaat etmektedir. RCCI motorlarda emme hattına ve silindir içine enjekte edilen farklı reaktivite dereceli yakıtlarla yanma kontrol altına alınabilmektedir. Böylelikle motor verimi ve performans olarak oldukça iyi sonuçlar elde edilmektedir. Bu çalışmada, biyogaz yakıtlı reaktivite kontrollü sıkıştırma ateşlemeli bir motorun bir boyutlu modellemesi yapılmıştır. Oluşturulan motorun gerçekçiliği, deneysel validasyon çalışmalarıyla doğrulanmıştır. Buna göre, kurulan gerçekçi bir boyutlu modelle, biyogazın lambda sayısı, motor devir sayısı, sıkıştırma oranı, emme basıncı, enjeksiyon zamanlamasının motor performansına etkileri değerlendirilmiştir. Yenilenebilir bir kaynak olarak biyogazın, bir motorda yakıt olarak kullanılma potansiyeli incelenmiştir. Ayrıca, biyogaz yakıtlı motorun emme ve egzoz supap zamanlamaları, RCCI stratejisine göre minimum özgül yakıt tüketimi (ÖYT) elde etmek üzere, genetik algoritma kullanılarak optimize edilmiştir. Yapılan parametrik ve optimizasyon çalışmalarına göre, optimum motor çalışma parametreleri belirlenmiştir. Optimum değerlere göre motor güç ve tork değeri %15,1 oranında artarken, ÖYT değeri ise %11,3 oranında azalmıştır.
Buhar sıkıştırmalı klasik soğutma sistemi kullanarak pv sistemleri soğutulmasıve verim analizi
Bu tez çalışmasında fotovoltaik güneş panellerinde ısı kaynaklı kayıpları düşürmek ve panel verimini yükseltmek için panelin arka yüzeyine sıkıştırılmış buhar yardımı ile soğutulmaya çalışılmıştır. Panellerin alt yüzey sıcaklıklarının sıkıştırılmış buhar ile soğutulması ile elde edilen değerleri ölçüp elde edilen verilerin karşılaştırılması yapılmıştır. Dış ortamın zamana bağlı sıcaklık değişimleri, güneş radyasyon değerleri ve ortam koşulları ölçülmüştür. Elde edilen bulguların analiz sonuçları panel üzerindeki verim hareketliliği incelenmiştir. Deney için üç adet 105W'lık PV panel kullanılmıştır. Modül 3 panelin arka yüzeyine sarmal şekilde montajlanan bakır boru içinde kompresör yardımıyla sıkıştırılmış R600 gazı ile soğutulmuştur. Modül 2 panelin arka yüzeyine sadece su olması durumunda soğutulma yapılmıştır, Modül 1 panel ise ortam koşullarında bulunun bir panelin durumunu gözetlemek ve referans amaçlı olarak boş bırakılmıştır. Panel yüzeyine yerleştirilen 3 farklı yüzey sıcaklıkları ve ortam sıcaklığı, giriş çıkış sıcaklıkları yapılmış ve zamana bağlı olarak oluşan güç, akım ve volt değerleri kaydedilmiştir. Sonuçlara göre Deney düzeneğinde kullanılan tüm panellerin maksimum güç oranları önceden belirlenmiştir. Yapmış olduğumuz deney analizleri sonucunda soğutma düzeneği kurulan panel ile boş panelin verileri ile kıyaslanma yapıldığında soğutma yapılan panelde %5,73 güç üretimi fazlalığı vardır. Boşken panellerin güç üretimlerini kıyasladığımızda soğutulan panelin tüm gün boyunca ortalama olarak, 0,5W daha az güç üretmiştir. Her üç panellinde aynı özelliklerine sahip olmasına rağmen oluşan farklılıklar deney sonucunda etkisini göstermiştir. Hesaplamalar sonucunda elektriksel verimin %9 iken, soğutulan panelde verim %7,9 olarak bulunmuştur. Yapılan deneyde soğutma yapılan modül 3. tüm gün ortalama sıcaklık değeri 33ºC' de iken referans panelin ortalama sıcaklık değeri ise 40ºC' de kalmıştır. Yapılan çalışmada panelin 14ºC soğutulmuş ve bu sıcaklık farkının daha da artırabilinirdi. İdeal çalışma sıcaklığına 25ºC yakın olarak soğutma yapılan modül 3. panel arka yüzey sıcaklık aralığı olarak 30ºC' ye sabit tutularak panelin üreteceği güç miktarı gözlemlenmiştir. Soğutma elemanı olan kompresör toplamda 3 saat boyunca tükettiği enerji miktarı 0,319 kWh olarak bulunmuştur. Tüketmiş olduğu bu enerji miktarını karşılamak için 40W panel yeterli olacaktır. Yapmış olduğumuz çalışmada soğutulan modül 3 nolu panelin arka yüzeyini su ile tamamen kaplayıp tüm yüzey alanını eşit bir şekilde soğutulmuştur. Soğutulan bu yüzey alanın eşit olmasından kaynaklı olarak diğer çalışmalara nazaran soğutma borularının temas ettiği alanların dışında tüm yüzey alanı eşit bir şekilde soğutulmuştur. Böylelikle panel verimli yükseltilmiştir.
Farklı malzemelerden üretilen türbülatörlerin ısı kazancına etkisinin deneysel analizi
Enerji, değişen ve gelişen dünyamızda insanlık için büyük önem arz etmektedir. Var olan enerji kaynaklarımızın hızlı tükenmesi ve fosil yakıtların çevreye verdiği zararlar insanları yeni enerji kaynakları bulmaya ya da elindeki kaynakları daha verimli kullanmaya sevk etmiştir. Buna bağlı olarak günümüzde kullanılmakta olan sistemlerde enerjiyi daha verimli kullanmak adına ısı transferi uygulamalarından yararlanılmaktadır. Eşanjörler veya ısı değiştiriciler bir akışkandan başka bir akışkana ısı transferi için kullanılan cihazlardır. Genel olarak; ısıtma, soğutma, kimya endüstrisi ve enerji santrallerinde kullanılmaktadır. Isı değiştiricileri, ısı değiştirici türlerine göre direkt temaslı ve direkt temaslı olmayan tip olarak iki kısımda incelenir. Akışkanların direkt temasta bulunduğu ısı değiştiricileri; bu tür ısı değiştiricilerinde farklı sıcaklıklardaki akışkanların ya da bir akışkan ile katı tür maddelerin birbirleriyle direkt karıştırılır veya temasta bulundurulurlar. Endüstriyel işlemler neticesinde ortaya çıkmış ısının atılması amacıyla uygulamalarda sıklıkla kullanılmakta olan soğutma kuleleri bu tür ısı değiştiricilerine iyi bir örnek teşkil eder. Akışkanların direkt temasta bulunmadığı ısı değiştiricileri; bu tür ısı değiştiricilerinde öncelikle sıcak olan akışkandan iki akışkanı birbirinden ayıran yüzeye ya da bir kütleye geçirilir. Sonrasında bu ısı, bu yüzeylerden veya kütlelerden soğuk olan akışkana iletilir. Bu tez çalışmasında düz bir bakır boru içerisinde ısı transferini arttırmak amacıyla, boru içerisinde boydan boya uzanan mil üzerine 0.5mm kalınlıklara sahip, bakır, alüminyum ve çelik sac tabakalarından yapılmış pervaneler vasıtası ile ısı transferini arttırmak hedeflenmiştir. Sistemde akışkan olarak buhar ve hava kullanılmıştır. Su, sistemin alt kısmında bir depoda ısıtılıp üst kısımdaki türbülatöre borular vasıtası ile buhar olarak gönderilmiştir. Hava akışının hızlı bir şekilde ısı değiştiricilere verilebilmesi için fan kullanılarak zorlanmış taşınım yapılmıştır. Türbülatörsüz olarak alınan deneylere oranla, başta 3cm aralıkta %111, başta 6cm aralıkta %112, başta 9cm aralıkta %128,8, başta 12cm aralıkta %121,6, başta 15cm aralıkta %132, ortada 3cm aralıkta %121,6, ortada 6 cm aralıkta %124,8, ortada 9cm aralıkta %119,2, ortada 12cm aralıkta %116,8, ortada 15cm aralıkta %121,6, sonda 3cm aralıkta %88, sonda 6cm aralıkta %76, sonda 9cm aralıkta %107,2, sonda 12cm aralıkta %111,2, sonda 15cm aralıkta %121,6, artışlar olduğu tespit edilmiştir. Deney sonuçlarına göre, Bakır, Alüminyum ve Çelik saclardan imal edilmiş türbülatörlerin ısıl verimleri, basınç kayıpları ve sürtünme faktörleri hesaplanarak grafikler çizilmiştir.
Sürdürülebilir kalkınma doğrultusunda elektrik tüketimi ve rüzgâr türbini üretiminin tahminlenmesi ve ekonomik analizi
Dünya üzerinde artan nüfus, endüstrileşme ve enerji tüketimi yüksek yeni nesil teknolojilerin yaygınlaşması ile birlikte enerjiye olan talep gün geçtikçe artmaktadır. Günlük hayatın hemen her alanında vazgeçilmez olan enerji, günümüzde daha çok fosil kaynaklı yakıtlardan üretilmektedir. Fakat bu doğal kaynakların giderek azalması, fiyat ve arzlarda oluşan belirsizlik ve bu kaynakların yanmasına bağlı olarak ortaya çıkan çevre sorunları alternatif enerji kaynakları arayışlarına hız vermiştir. Bu alternatiflerin başında da hem çevresel olarak zararların minimum olması hem de herkes tarafından erişilebilir olması nedeniyle yenilenebilir enerji gelmektedir. Türkiye'nin sürdürülebilir kalkınma politikası doğrultusunda temiz ve erişilebilir bir enerji en temel hedeflerden bir tanesidir. Bundan ayrı olarak enerjinin tüm sürdürülebilir hedeflerle hem doğrudan hem de dolaylı bir ilişkisi de vardır. Bu çalışmada, yenilenebilir enerji kaynaklarına bir genel bakış sunulmuştur. Sonrasında Türkiye'nin elektrik tüketiminin tahmin edilmesi ve buna bağlı olarak kaynağa bağlı elektrik üretim politikası değerlendirilmiştir. Maliyeti ve CO2 emisyonunu en aza indirmek için her bir elektrik üretim teknolojisinin optimal payını sağlayan bir lineer matematiksel model geliştirilmiştir. Geliştirilen matematiksel model kullanılarak yıllık elektrik tüketimini karşılamak için hangi elektrik üretim kaynaklarının kullanılması gerektiği gösterilmiştir. Ele alınan bir diğer konu da rüzgâr türbini ve rüzgârdan elektrik üretimi üzerinedir. Çalışma için seçilen bölgedeki geçmiş dönem rüzgâr hızı verileri makine öğrenmesi teknikleri ile değerlendirilerek geleceğe yönelik tahminler yapılmıştır. Ayrıca aylık üretim verileri üzerinden farklı rüzgâr türbinlerinin ekonomik analizi yapılmış ve yatırım yapılabilirliği değerlendirilmiştir.
Farklı faz değiştiren malzemelerle kaplanmış güneş panelinin soğutulması ve enerji üretiminde verimlilik farkının incelenmesi
Bu tez çalışması; Batman ili iklim şartlarında birbirinden farklı faz değiştiren malzemeler kullanılarak 110 W Monokristal güneş paneli üzerindeki ısı ve verim hesaplamalarının deneysel karşılaştırılması yapılmıştır. Batman üniversitesi Batı Raman Kampüsünde kurulan deney düzeneği farklı gün ve saat aralıklarıyla sıcaklık miktarlarının ve FDM'lerin (faz değiştiren malzemelerin) güneş panelinden elde edilen enerji miktarına etki eden parametreler deneysel olarak incelenmiştir. Güneş radyasyonu, panel sıcaklıkları ve ortam sıcaklığı ölçülmüştür. Elde edilen verilerin analizi sonucunda panel üzerindeki verim hareketliliği incelenmiştir. 3 panelin arka yüzeyine montajlanan cam muhafaza içerisine eklenmiş üç farklı FDM malzemesi ile FV sistem soğutulmuştur. Her üç fotovoltaik panelin, arka yüzeyine ayrı ayrı FDM çeşitleri eklenmiştir. Parafin, Yağ Asidi ve Tuz Hidrat FDM'leri eklenerek soğutma yapılmıştır. Bir adet fotovoltaik paneli de ortam koşullarında bulunan bir panelin durumunu gözlemlemek ve referans baz almak için olarak boş bırakılmıştır. Panel yüzeyine yerleştirilen üç farklı yüzey sıcaklıkları, ortam sıcaklığı ve giriş çıkış sıcaklıkları alınmış ve zamana bağlı olarak oluşan güç, akım ve volt değerleri kaydedilmiştir. Deney düzeneğinde kullanılan tüm panellerin maksimum güç oranları hesaplanmıştır. Deney analizleri sonucunda; Parafin kullanılan panelde %11,34, Tuz Hidrat kullanılan panelde %17,22, Yağ Asidi kullanılan panelde ise %30 güç üretimi fazlalığı bulunmuştur. Her üç panellinde aynı özelliklerine sahip olmasına rağmen oluşan farklılıklar deney sonucunda etkisini göstermiştir. Hesaplamalar sonucunda elektriksel verimin her panelde farklılık gösterdiğini ölçülmüştür. FDM'ler eklenmeden önce elde edilen verilere göre; Parafin kullanılan panelin elektriksel verimi %9,2 iken parafin eklendikten sonra %9,7 olarak hesaplanmıştır. Tuz Hidrat kullanılan panelin elektriksel verimi %8,4 iken Tuz Hidrat eklendikten sonra elektriksel verimi %9,4 ve Yağ Asidi kullanılan panelin elektriksel verimi %6,6 iken Yağ Asidi eklendikten sonra elektriksel verimi %8,1 olarak bulunmuştur. Yapılan deneyde soğutma yapılan Parafin kaplı güneş panelinde 16℃, Tuz Hidrat kaplı panelde 11℃, Yağ Asidi ile kaplanmış panelde ise 13℃ sıcaklık farkı ölçülmüştür. Deneylerin sonucunda güneş panellerinde meydana gelen ortalama sıcaklık farkı en yüksek Yağ Asidi FDM'si ile 4. güneş panelinde 13℃ miktarda olmuştur. Farklı FDM'ler ile kaplı olan üç güneş panelinin de anlık ve günlük ortalama verim değerlerini arttırdığı gözlemlenmiştir. Ortalama en yüksek verim değerlerine bakıldığında; %30 güç artışı ile Yağ Asidi FDM olduğu görülmüştür.
Farklı iklim koşulları için ışınım değerlerine dayalı güneş enerjisi potansiyelinin tahmini
Her geçen gün dünyada enerji kullanım oranı artmaktadır. Enerji; sanayi, sağlık, konut ısıtması ve aydınlatılması gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ülkeler sağlık, eğitim, ulaşım ve üretim gibi alanlarda aktif bir şekilde enerjiye ihtiyaç duymaktadır. Enerji ihtiyacını karşılayamayan ülkeler birçok konuda olumlu yönde ilerlemeler sağlayamamaktadır. Günümüz dünyasında refah seviyesini yükseltmek için birçok ülke enerji alanına yönelmiş durumundadır. Dünyada gün geçtikçe nüfusun artması ve sanayileşmeden kaynaklı enerji açığı ortaya çıkmaktadır. Fosil kaynaklı enerjinin tükeniyor olması yeni enerji üretim yolları araştırılmasına neden olmuştur. Bu yüzden, tükenmeyen ve çevre dostu olan yenilenebilir enerjilere yönelim artmıştır. Yenilenebilir enerjilerin temel olarak ana kaynağı güneştir. Güneş enerjisinin bedava olması ve ülkemizin fazla miktarda güneş alabilen bir coğrafyada olması bizi bu konuda çalışmaya yönlendirmiştir. Bu çalışmada, yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş enerjisi ışınım potansiyel tahmini hakkında araştırmalar yapılmıştır. Yenilenebilir enerji çeşitleri ve potansiyellerine değinilip, Türkiye'deki yenilenebilir enerji çeşitlerin kapasitesi açıklanmıştır. Daha sonra, güneş hakkında detaylı bilgiler verilmiştir. Çalışmanın literatür bölümünde güneş enerjisinin potansiyel tahmini ile ilgili birçok teknik ve modelle yapılan çalışmalar sunulmuştur. Güneş enerjisinden elektrik üretimi elde ediniminde en önemli unsurun o bölgenin aldığı ışınım değerleri olduğu görülmüştür. Bu nedenle, farklı iklim kuşaklarındaki İstanbul, Ottowa ve Pekin şehirlerinin 2015-2020 yılları arasındaki ışınım değerleri temel alınarak, 2021 ve 2022 yılları için aylık olarak güneş enerjisi potansiyeli ARIMA ve yapay sinir ağı ile tahminler yapılmıştır. ARIMA ve yapay sinir ağı modellerinde en uyumlu çıkan şehir İstanbul olmuştur. ARIMA ve yapay sinir ağları içinde ise üç şehirde gerçek değer ile tahmin modeli arasında en fazla benzerlik olan yapay sinir ağları metodu olmuştur.
Silindir tipi türbülatörlerin ısı transferi performansının analizi
Türbülatörler, ısı değiştiricilerinde akışkanlara türbülans kazandırarak, yüzeyle olan temasın arttırılması yoluyla ısı transferinin yükseltilmesi için kullanılmaktadır. Türbülatörler, yüksek verimlilik gerektiren alanlarda tercih edilmektedir. Akışkanlardan efektif ısı transferi sağlanması için maksimum temas yüzeyine sahip olunması gerekmektedir. Sisteme verilen enerjiden maksimum kazanç elde edilebilmesi ve maliyetlerin en aza indirilebilmesi için tercih edilen bu tür sistemlerin kullanımı sayesinde yüksek verimlilik oranlarına ulaşmak mümkün bir hale gelmektedir. Yapılan bu çalışmada ısı transferinin arttırılması kapsamında eş merkezli dış ve iç borudan oluşan ısı değiştiricisinde iç boru içerisine farklı türbülatörler yerleştirilmiştir. Isı değiştiricisinde dış boruya 98℃ sıcaklığında buhar, iç boruya ise kompresör yardımıyla oda sıcaklığında belirlenen hızlarda hava akışı paralel, aynı yönlü bir şekilde uygulanmıştır. Deney düzeneğiyle ısı değiştiricisi iç borusu türbülatörsüz (boş) olduğunda, içerisinde 1 m uzunluğunda mil üzerine 15 cm adımlarla yerleştirilmiş Tip-A (çubuk) ve Tip-B (kanat) silindirik türbülatörlerin yerleştirilmesi durumlarında ısı transferi performansı incelenmiştir. Deney düzeneğinde termokupllar kullanılarak çoklu kanallı veri tarayıcı ile türbülatörsüz, Tip-A ve Tip-B silindirik türbülatör durumlarında, belirlenen hızlarda ısı değiştiricisi giriş ve çıkış sıcaklıkları ölçülmüştür. Elde edilen verilere göre farklı açılardan analizler yapılmıştır. Türbülatör Tip-B kullanıldığı durumda en yüksek sıcaklık farkının gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Türbülatörsüz durum ile karşılaştırıldığında Türbülatör Tip-A kullanılması durumunda 2,5 m/s hızında %28 oranında, Türbülatör Tip-B kullanılması durumunda 3 m/s hızında %118 oranında artış ile maksimum sıcaklık farklarına ulaşıldığı görülmüştür. Ortalama sıcaklıkların Tip-A türbülatör kullanıldığında ve türbülatörsüz durumlarda birbirlerine yakın olduğu, Tip-B türbülatör kullanıldığında ise 1 m/s ve üzeri hava akış hızlarında ortalama sıcaklığın daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Türbülatör Tip-A kullanıldığında %32 ile 2,5 m/s hızında, Türbülatör Tip-B kullanıldığında %157,9 ile 3 m/s hızında türbülatörsüz duruma göre en yüksek artış oranı ile Nusselt sayısına ulaşılmıştır. Türbülatör Tip-A kullanıldığında %32,5 ile Reynolds 11423 değerinde, Türbülatör Tip-B kullanıldığında %157,9 ile Reynolds 13899 değerinde türbülatörsüz duruma göre en yüksek hm ısı taşınım katsayısı artış oranına ulaşılmıştır. Tip-A ve Tip-B türbülatörlerin kullanılması halinde ısı transfer miktarının ve etkinlik oranının, belirlenen Reynolds değerlerinin tümünde türbülatörsüz duruma göre daha yüksek olduğu görülmüştür. Reynolds değerlerinin tümünde Türbülatör Tip-B kullanılması durumunda belirgin bir şekilde artış ile en yüksek ısı transfer miktarına ve etkinlik oranına ulaşılmıştır. Her koşulda türbülatör kullanımının ısı transferini arttırdığı, Tip-B türbülatörün Tip-A türbülatöre göre belirgin bir şekilde daha iyi ısı transfer performansı gösterdiği görülmüştür.