250
Archived Theses
2
DOIs Assigned
1%
DOI Rate
Discipline
Experimental ınvestigation of a solar-assisted heat pump system employing photovoltaic thermal (PV/T) collector
Küresel enerji krizi ve fosil yakıtların tüketiminden kaynaklanan çevre kirliliği alternatif enerji kaynaklarını araştırmayı ve enerji verimli sistemler geliştirmeyi zorunlu kılmaktadır. Güneş enerjisi çevre dostu, tükenmez, ekonomik ve erişilebilir olan yenilenebilir alternatif enerji kaynaklarından biridir. Isı pompalarının bir ısı kaynağı olarak güneş enerjisini kullanan sistemler daha verimlidir. Isı pompalarını güneş kollektörleri ile birleştirmek için üç yöntem vardır: güneş enerjisi destekli ısı pompaları, fotovoltaik destekli ısı pompaları ve fotovoltaik/termal (PV/T) destekli ısı pompaları. İlk iki yönteme kıyasla PV/T kollektörlerin ısı pompası ile birleşimi özellikle umut vericidir. Çünkü PV/T kollektörler fotovoltaik panelleri ve bir güneş enerjili kollektörü tek bir kollektör içinde birleştirerek hem elektriksel hem de ısıl enerjiyi eş zamanlı üretebilmektedir. Bu birleşik sistemi kullanarak, ısı pompası buharlaşma sıcaklığındaki artış ve PV/T panel çalışma sıcaklığındaki düşüşten dolayı ısı pompası performansı ve PV/T verimi arttırılabilmektedir. Ayrıca güneş kollektörü tarafından üretilen elektrik enerjisi kompresörleri ve pompaları tahrik için kullanılabilmektedir. PV/T destekli güneş enerjili ısı pompası sistemleri PV/T kollektördeki çalışma akışkanına göre sınıflandırılabilmektedir: sıvı soğutmalı kollektör, hava soğutmalı kollektör ve soğutucu akışkan soğutmalı kollektör. Bu çalışmada, hacim ısıtması için sıvı soğutmalı PV/T destekli bir ısı pompası deneysel olarak incelenmektedir. Elde edilen sonuçlara göre, PV/T sistem kontrol yöntemlerinin her biri için önemli parametrelerin PV/T sistem enerji kazancı, toplam enerji tüketimi, ortalama ısı pompası performans katsayısı ve toplam sistem performansı üzerindeki etkileri sunulmuştur. Anahtar Kelimeler: PV/T destekli güneş enerjili ısı pompası, PV/T güneş kollektörü, Performans, Kontrol yöntemi
Fotovoltaik bir sistem için aralıklı tip-2 bulanık mantık denetleyici tabanlı maksimum güç noktası takibi tasarımı
Fotovoltaik sistemlerin çevre dostu olmaları, gürültüsüz çalısmaları ve yakıt maliyetlerinin olmaması gibi üstünlüklerinin yanında yatırım maliyetlerinin yüksek olması, enerji dönüsümündeki verimliliklerinin düsük olması gibi dezavantajları da bulunmaktadır. Bu nedenle fotovoltaik sistemlerin verimini arttırmaya yönelik çalısmalar önem kazanmıstır. Bir fotovoltaik sistemi maksimum verimde çalıstırabilmek için, bir maksimum güç izleyici (MPPT) yönteminin kullanılması gerekir. MPPT yöntemi ile fotovoltaik panellerin daima maksimum güç noktasında ve daha verimli çalısması saglanabilir. Bu tez çalısmasında, fotovoltaik panelden beslenen bir DC-DC dönüstürücünün MPPT kontrolü için dayanıklı yapıya sahip Aralıklı Tip-2 Bulanık Mantık (IT2BM) tabanlı bir yöntem önerilmistir. Önerilen yöntem ile güçte meydana gelen salınımların ve güç hatasının azaltılması, hava sartlarında meydana gelen degismelerde MPPT yönteminin performansını en az etkilemesi amaçlanmıstır. Önerilen yöntemin performansını degerlendirmek için dört adet 1Soltech 1STH-215-P marka fotovoltaik panel, yükselten tip DC-DC dönüstürücü, yük ve MPPT yöntemini içeren bir Matlab/Simulink benzetim modeli olusturulmustur. Dönüstürücü için anahtarlama frekansı 5 kHz seçilmis ve kapı darbeleri darbe genislik modülasyon (PWM) yöntemi ile üretilmistir. Tasarlanan IT2BM iki girise ve bir çıkısa sahiptir. IT2BM'ye girisler hata (E) ve hatanın degisimi (!E), çıkıs ise doluluk oranındaki degisim (!d) olarak belirlenmistir. SÜrekli durum hatasını gidermek için IT2BM'nin çıkısı integre edilmistir. Benzetim modelinin dinamik performansı panel sıcaklıgı sabit tutulup ısınım zamana göre degistirilerek incelenmistir. Bu çalısma sartları altında önerilen MPPT yönteminden elde edilen yük akımını, yük gerilimi, panel akımını, panel gerilimini, panel gücünü, MPPT güç hatasını ve MPPT yönteminin verimini içeren benzetim sonuçları verilmistir. Ayrıca önerilen MPPT yöntemin etkinligini göstermek için benzetim sonuçları aynı çalısma sartları için P&Q MPPT yönteminin sonuçları ile karsılastırılmıstır. Elde edilen sonuçlar IT2BM tabanlı MPPT yönteminin P&Q MPPT yönteminden cevap hızı, güçte meydana gelen salınım ve güç hatası bakımından daha üstün bir performansa sahip oldugunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik Sistemler, Maksimum Güç Noktası Takibi, MPPT Yöntemi, Degistir & Gözle, Aralıklı Tip-2 Bulanık Mantık Denetleyici
Köprü yapılarda piezoelektrik enerji üreteçlerinin optimal yerleşimi
Bu çalışmada köprü yapılardaki araç geçişlerinden dolayı köprülerde oluşan titreşimlerden Piezoelektrik Enerji Üreteçleri (PEÜ) aracılığıyla enerji kazanımı amaçlanmıştır. Kazanılan enerjinin de maksimum düzeyde olabilmesi için PEÜ'lerin optimal konumlara yerleşimi hedeflenmiştir. Yapılan çalışmada üç farklı araç yükü ve üç farklı piezoelektrik malzeme kullanılarak köprü yapılardaki titreşimlerden enerji kazanımı elde edilmiştir. Elazığ'ın Baskil ilçesi Kuşsarayı köyünde bulunan Kuşsarayı-2 köprüsünün projesi gerçek ölçülerle ANSYS programında modellenmiştir. Köprünün sırasıyla modal, harmonik ve piezoelektrik enerji kazanımı analizleri gerçekleştirilmiştir. Toplam 9 adet PEÜ için üç farklı piezoelektrik malzeme (PZT-4, PZT-5A ve PZT-8) kullanılarak en fazla enerji üretiminin olduğu tip belirlenmiş ve sonuçların karşılaştırılabilmesi için üç farklı araç yükü (60 kN, 90 kN ve 120 kN) altında toplamda 13 farklı çözüm yapılmıştır. Analizler gerçekleştirildiğinde elde edilen maksimum toplam gücün 120 kN yük altındaki PZT-5A malzemeli PEÜ ile 1.484 µW olduğu hesaplanmıştır. Sağlanan bu güç, köprülerin yapısal sağlığını izlemede kullanılan kablosuz sensör sistemlerine yeterli gelecek seviyededir. Titreşim ile enerji kazanımının güneş ve rüzgâr gibi enerji kaynakların aksine meteorolojik öğelerden bağımsız olduğu düşünüldüğünde bu sistemlerin yaygınlaştırılması ile mevcut sistemlerde oluşan atık pillerin de çevreye zararı önlenmiş olacaktır.
NİO: ZNO / CDO kompozit fotodiyotların sol-jel yöntemi ile üretilmesi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada, farklı molar oranlarda NiO:CdO ve NiO:ZnO ince filmler Alüminyum (Al) omik kontaklı p-Si üzerinde oluşturuldu. Kaplama yöntemi olarak sol-jel döndürerek kaplama yöntemi kullanıldı ve kaplama işlemi dinamik modda gerçekleştirildi. Fiziksel bir maske kullanılarak termal buharlaştırma yöntemi ile ince filmler üzerinde Al üst kontaklar meydana getirildi. Tüm bu işlemlerden sonra Al/NiO:CdO/p-Si/Al ve Al/NiO:ZnO/p-Si/Al kompozit esaslı fotodiyotlar üretilmiş oldu. Üretilen ince filmleri oluşturan fazların tayini için X-ışını kırınımı (XRD) analizi gerçekleştirildi. İnce filmleri oluşturan yapıların morfolojileri farklı büyütmelerde alan emisyon taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM) ile araştırıldı. İnce filmleri meydana getiren elementler enerji dağıtıcı X-ışını spektroskopisi (EDX) ile belirlendi. Üretilen fotodiyotların fotodiyot parametreleri akım-gerilim (I–V), kapasite-gerilim (C-V), iletkenlik-gerilim (G-V), geçici fotoakım-zaman (I–t) ve geçici fotokapasite-zaman (C–t) ölçümleri ile araştırıldı. I-V analizleri karanlık ve farklı ışık şiddetleri altında (20 - 100 mW/cm^2) ve I-t analizleri ise sadece 20 - 100 mW/cm^2 arasında değişen ışık şiddetlerinde gerçekleştirildi. C-V, G-V ve C-t ölçümleri farklı frekans değerlerinde (10 kHz - 1 MHz) gerçekleştirildi. NiO:CdO ve NiO:ZnO ince filmler başarıyla üretildi ve tüm ince filmlerin nanoyapılardan meydana geldiği görüldü. Al/NiO:CdO/p-Si/Al ve Al/NiO:ZnO/p-Si/Al kompozit esaslı fotodiyotların doğrultma davranışı gösterdiği tespit edildi. Fotoakım değerlerinin ışıktan etkilendiği ve ışık yoğunluğu arttıkça yükseldiği belirlendi. Üretilen tüm fotodiyotların ışığa karşı hassas oldukları tespit edildi. En yüksek fototepki değeri NiO:ZnO oranı 3:1 olan Al/NiO:ZnO/p-Si/Al kompozit esaslı fotodiyotta 3.12 x 10^3 olarak elde edildi. Üretilen fotodiyotların elektriksel ve fototepki özelliklerinin NiO:CdO-ZnO oranları ile değiştirilebileceği ve kontrol edilebileceği görüldü. Al/NiO:CdO/p-Si/Al ve Al/NiO:ZnO/p-Si/Al kompozit esaslı fotodiyotların seri direnç ve arayüz durum yoğunluklarının frekanstan ve NiO:CdO-ZnO oranından etkilendiği belirlendi. Yapılan tüm karakterizasyonlar neticesinde, üretilen cihazların optoelektronik sistemlerde fotokapasitör ve fotodiyot olarak kullanım alanı bulabileceği sonucuna varıldı.
Büyük veri ve makine öğrenmesi kullanılarak elektrik tüketim örüntülerinin çıkarılması
Enerji sektöründe günümüze kadar gerçekleştirilen faaliyetlerin büyük bir kısmı temel olarak enerjinin üretimine ve iletimine odaklanmaktadır. Bununla birlikte son yıllarda özellikle, akıllı şebeke ve Gelişmiş Sayaç Altyapısı (Advanced Metering Infrastructure-AMI) gibi teknolojilerin hayatımıza girmesiyle dağıtım ve tüketici seviyesinde de gerçekleştirilen uygulamaların sayısında ciddi bir artış gözlenmektedir. Elektrik dağıtım şirketleri açısından değerlendirildiğinde AMI sistemler ve akıllı sayaçlar, yerinde sayaç okuması ihtiyacını ortadan kaldırarak güç akışının daha hızlı ve güvenilir bir şekilde izlenmesine ve kontrol edilmesine yardımcı olmaktadır. Son kullanıcı açısından değerlendirildiğinde ise akıllı sayaçlar, tüketicinin dağıtım şirketinden aldığı hizmetin kalitesinin artmasını sağlayarak enerjinin etkin ve verimli kullanımı hakkında bir farkındalık oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında, Büyük Veri analitiği ve makine öğrenmesi yaklaşımları kullanılarak tüketici seviyesinde kısa dönemli yük tahmini ve kayıp-kaçak tespiti uygulaması gerçekleştirilmiştir. Kısa dönemli yük tahmini uygulamasında akıllı sayaç verileri kullanılarak tüketicilerin yük profilleri ve tüketim örüntüleri çıkarılmıştır. Tüketici seviyesinde yük tahmini yüksek değişkenlik, belirsizlik ve veri gizliliği gibi sorunlar nedeniyle dağıtım hattı seviyesinde gerçekleştirilen toplam yük tahminine göre daha karmaşık süreçlerin tasarlanmasını gerektirmektedir. Bu nedenle, kısa dönemli yük tahmini uygulaması için hibrit bir derin öğrenme modeli oluşturulmuştur. Önerilen model, 1-Boyutlu (1-B) evrişimsel sinir ağlarını (Convolutional Neural Network-CNN), uzun kısa süreli bellek (Long Short Term Memory-LSTM) ağlarını ve gelişmiş veri ön işleme yöntemlerini bütünleşik bir çerçevede kullanmaktadır. Gelişmiş veri ön işleme aşamasında yük profillerinde yoğunluk tabanlı aykırılık analizi, parametre optimizasyonu, 1-B CNN ağları kullanılarak öznitelik çıkarma işlemleri gerçekleştirilmiştir. Önerilen hibrit derin öğrenme modeli hem dağıtım şirketinden hem de halka açık akıllı sayaç veri kümelerinde test edilmiştir. Kayıp-kaçak tespit uygulamasında altı farklı sahte veri yerleştirme (False Data Injection-FDI) senaryosu yerel bir dağıtım şirketinin AMI seviyesindeki gözlemci sayaç ve akıllı sayaç verileri kullanılarak incelenmiştir. Aynı zamanda, Highly Comparative Time-Series Analysis (HCTSA) yazılım paketi ve Komşuluk bileşen analizi (Neighborhood Components Analysis-NCA) kullanılarak anormal yük profillerinden kapsamlı istatistiksel öznitelikler hesaplanmış ve derin öğrenme tabanlı bir sınıflandırıcı model oluşturulmuştur. Önerilen derin öğrenme modeli Büyük Veri teknolojileri ile entegre edilerek farklı kayıp-kaçak senaryoları kullanılarak test edilmiştir.
Yakıt pili-batarya hibrit güç kaynağından beslenen elektrikli araç geliştirilmesi
Günümüzde artan enerji talebi ile birlikte her türlü enerji kaynağı değerlendirilmeye çalışılmaktadır. Enerji talebindeki bu artış ile büyük miktarda fosil yakıtların uzun vadeli kullanımının beraberinde getirdiği çevresel olumsuzluklar yadsınamaz boyutlara ulaşmış ve dünya medeniyetinin gelişiminin karşı karşıya olduğu ortak bir sorun olarak kabul edilmiştir. Tüm dünyada enerji tüketiminde büyük paya sahip olan ulaşım alanında, çevresel zararı en aza indirmek ve fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltmak için yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji çözümlerine odaklanılmaktadır. Bu nedenle içten yanmalı araç teknolojilerinden elektrikli araç teknolojilerine doğru bir yönelim söz konusudur. Bu yönelim sonucunda elektrikli araç çözümleri her alanda hızla gelişmektedir. Rekabetçi bir sürüş menzili, kısa yakıt ikmali süresi ve sıfır emisyon ile Yakıt Pilli Elektrikli Araçlar (YPEA'lar), geleceğe ışık tutabilecek araç teknolojileri içinde en olası bir çözüm olarak kabul edilmektedir. Yakıt pilinin güç üretmeye hazır hale gelmesi için miktar zaman ve enerji gerekir ve ani güç gereksinimlerini karışılmakta gecikir dolayısıyla bu dezavantajları eleyebilecek ikinci bir enerji depolama cihazı ile hibritlenmesi gereklidir. Bu ikincil enerji depolama cihazı aynı zamanda pik yükleri ve yüksek güç dinamiklerini de karşılar ve verimliliği artırmak için frenleme enerjisinin geri kazanılmasına olanak sağlar. Bu nedenle bu çalışmada proton elektrolit membranlı yakıt pili ile lityum-iyon batarya elektrikli bir araca birlikte güç sağlamışlardır. Bu tez çalışmasında, yakıt pili-batarya hibrit güç kaynağından beslenen elektrikli araç geliştirilmesi amacıyla MATLAB tabanlı Simscape ile yakıt pilli fişli hibrit elektrikli bir araç modellenmiştir. Bu araç modelinin simülasyonu NEDC, WLTP Class 3, US06, Artemis Motorway 150 ve gerçek sürüş verileriyle oluşturulan ELZ130 sürüş çevrimlerinde yapılmıştır. Bu simülasyonlarla tasarlanan araç farklı çevrim şartlarında çalışmasını kararlı olarak tamamlamış ve çevrimlerden elde edilen veriler ile performans, verimlilik ve bunlarla bağlantılı birçok parametre elde edilmiştir. Simülasyonların en önemli sonuçları arasında tasarlanan aracın yakıt tüketimi ve menzili olup bu değerler NEDC, WLTP ve ELZ130 için sırasıyla benzin eşdeğer tüketimi olarak 2,08, 2,39, 2,44 L/100 km ve menzil olarak 986, 858,6, 841 km olmuştur.
Kir ve tozlanmanın fotovoltaik sistem verimi üzerindeki etkisi
Enerji, bir ülke için kalkınma, gelişme, refah ve yaşam kalitesi anlamına gelen hayati öneme sahip bir konudur. Har canlının hayatını devam ettirebilmek için enerjiye ihtiyacı olduğu gibi, toplumlarında varlıklarını sürdürebilmesi, kurmuş oldukları tesisleri, fabrikaları ve makineleri çalıştırabilmeleri için enerjiye ihtiyacı vardır. Dünyada nüfus artışı, şehirleşme, sanayileşme ve teknolojinin yaygınlaşmasına paralel olarak enerji tüketimi de sürekli artmaktadır. Artan enerji talebiyle beraber fosil yakıtlar hızla tükenmektedir. 2050'li yıllara gelindiğinde petrolün tükenme noktasına geleceği varsayılmaktadır. Doğalgaza 2070, kömüre ise 2150 yılına kadar ömür biçilmektedir. Bunun yanında fosil yakıtların kullanılması çevremize olan olumsuz etkileri beraberinde getirmiştir. Bu sebepten dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarına talep artmıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları çevreyi kirletmeyen temiz enerji kaynaklarıdır. Bu tezde de yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren fotovoltaik (PV) sistemlerin veriminin kir ve tozlanmadan nasıl etkilendiği araştırılmıştır. Sekiz adet panelden dört adedinin yatayla yapmış olduğu açı 0o ve diğerlerinin yatayla yapmış olduğu açı 30o olarak ayarlanmıştır. Her dörtlü grupta panellerden biri hiç temizlenmezken, biri her gün, biri haftada bir, biri ayda bir temizlenmiştir. Elazığ ilinde yapılan bu araştırmada 6 ay boyunca panellerin her gün açık devre gerilimi, kısa devre akımı ölçülerek gücü hesaplanmıştır. Nihai olarak temizlenme periyodu ve güneşin geliş açısının panellerin verimine olan etkileri incelenerek en ideal temizlenme periyodu tespit edilmeye çalışılmıştır.
Silindirik boru içerisine yerleştirilen yarım çember şekilli türbülatörlerin ısı transferi ve basınç kaybına etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada, eş eksenli bir ısı değiştiricisinin iç borusuna yerleştirilen dairesel şerit şeklindeki türbülatörlerin ısı transferi ve basınç kaybına olan etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmada; türbülatörlerin arasındaki mesafe, kalınlık, çap ve yerleşim düzenleri tasarım parametreleri olarak kullanılmıştır. Deneylerde Reynolds sayısı ise 19000-76800 arasında seçilmiştir. Deneysel çalışmanın gerçekleştirilebilmesi için Taguchi Deneysel Tasarım yöntemi kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlarla türbülatörlerin ısı transferine ve basınç kaybına olan etkileri ile etkinlik, entropi, boyutsuz ekserji ve NTU değerleri de hesaplanmıştır. Bu analizlere ek olarak, tasarım parametrelerinin ısı transferi ve basınç düşüşü üzerindeki yüzde etkilerini belirleyebilmek adına ANOVA (Analysis of Variance) kullanılmıştır. Ayrıca Taguchi yöntemi ile optimum tasarım parametreleri hem ısı transferi sayısı hem de basınç kaybı için ayrı ayrı elde edilmiştir. Son olarak Gri İlişkisel Analiz yöntemi kullanılarak parametrelerin hem ısı transferi ve basınç kaybı üzerindeki etkileri birlikte dikkate alınarak çoklu performans karakteristikleri belirlenmiştir. Elde edilen değerler kullanılarak deneysel bağıntılar geliştirilmiştir.
Faz değiştiren madde ile prefabrik yapıların soğutulması
Taşınabilir, ucuz ve kolay kurulum gibi avantajlara sahip prefabrik yapıların en önemli problemlerinden biri bu hacimlerin soğutulmasıdır. Özellikle, şantiye ve kırsal kesimlerde tercih edilen bu yapıların kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. İlgi çekici özellikleri nedeniyle bu yapılar, yaşam alanı olarak da kullanılmaktadır. Bu yapıların soğutulması veya belirli bir sıcaklık değerinde tutulması gerekmektedir. Projenin çıkış noktası söz konusu bu prefabrik yapıların soğutulmasıdır. Kırsal kesimlerde ve şantiye ortamında kullanılan bu yaşam ve depolama alanlarının soğutulması, ciddi bir problem oluşturmaktadır. Güncel olarak uygulanan soğutma sistemlerinin maliyeti yüksektir. Proje kapsamında tasarımı ve imalatı gerçekleştirilecek olan soğutma sistemi ile bu yapıların soğutulması gerçekleştirilecektir. Soğutma sistemi, Faz Değiştiren Madde (FDM) ile entegre edilerek konteyner içerisindeki enerjinin bu maddeler üzerinde depolanması prensibine dayanmaktadır. Söz konusu kontrol hacminin içerisindeki enerjinin FDM ile depolanmasından sonra, ısı atım bacaları ile çevre ortama atılması sağlanacaktır. Kontrol hacim olarak belirlenen yapıların, tasarlanan soğutma sistemi ile soğutulması ve aynı şartlarda ve de herhangi bir soğutma uygulamasının gerçekleştirilmediği bir kontrol hacimden elde edilen veriler karşılaştırılacaktır. Projeden elde edilen veriler neticesinde, ölçüm odası ile referans odası arasında birkaç derecelik sıcaklık farkı olduğu gözlenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda, sistemde kullanılan Faz Değiştiren Malzemenin miktarının artırılmasıyla bu farkın daha belirgin bir şekilde arttığı görülmüştür.
Tekstilde boyama işlemi gerçekleştiren bir kojenerasyon tesisinin enerji ve ekserji analizi
Bu tezde, Kahramanmaraş'ta bulunan bir tekstil fabrikasının buhar ve elektrik ihtiyacını karşılamak amacıyla kurulmuş bir kojenerasyon tesisinin enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Yapılan analizlerde, sistemde bulunan ünitelerin birbirleriyle ve çevreyle olan etkileşimleri incelenerek performans değerlendirilmesi gerçekleştirilmiştir. Yakıt olarak doğalgaz kullanılan kojenerasyon tesisinde, içten yanmalı bir motor sayesinde elektrik üretilmektedir. Motordan çıkan baca gazlarının ısısı, bir atık ısı kazanına aktarılarak buhar üretilmektedir. Üretilen buhar, tekstil boyama işlemi için kullanılmaktadır. Yapılan enerji ve ekserji analizleri sonucunda, kojenerasyon tesisinin enerji kaybı 13098.7 kW, enerji verimi %68.9, ekserji kaybı 7018.74 kW ve ekserji verimi %56.48 olarak hesaplanmıştır. Elde edilen verim ifadeleri, üretici firma tarafından hazırlanan katalogdaki verim ifadeleri ile karşılaştırılmıştır. Kojenerasyon tesisinde enerji veriminin en yüksek olduğu ünite %99.76 ile 2 numaralı su devir daim pompası (P2) ve en düşük olduğu ünite %3.8 ile ekonomizerdir. Ekserji veriminin en yüksek olduğu ünite, %96.91 ile P2 ve en düşük olduğu ünite %3.33 ile ekonomizer olmuştur. Kojenerasyon tesisinde, en yüksek enerji ve ekserji kaybının 8083.42 kW ile turboşarj ünitesinde meydana geldiği görülmüştür. Enerji kaybının en düşük olduğu ünite, 2.2 kW ile 3 numaralı devir daim pompası (P3) ve ekserji kaybının en düşük olduğu ünite 2.18 kW ile 4 numaralı su devir daim pompası (P4) olmuştur. Analizleri yapılan kojenerasyon tesisinde, enerji ve ekserji kaybının motorda ve motora bağlı sistemlerde (Turboşarj (TŞ), ısı değiştiriciler (ID) ve atık ısı kazanı (AIK)) yüksek olduğu sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Termodinamik, kojenerasyon, enerji analizi, ekserji analizi, verim
Şırnak ilinde hibrit enerji ile beslenen ev modeli
Günümüzde fosil yakıtlarının tükenilebilir olması ve kullanımının doğaya zararlı olması gibi dezavantajları ortadan kaldırmak için, enerji ihtiyacını karşılamak amacıyla yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu açıdan, bu tezde yenilenebilir enerji kaynaklarının öneminden bahsedilmektedir. Dünya'nın, Türkiye'nin ve Şırnak ilinin güneş enerjisi potansiyelleri araştırılmaktadır. Şırnak ilindeki bir evin tüm elektrik enerjisi ihtiyacını Hibrit enerji kullanılarak karşılanması hedeflenmektedir. Bu amaçla evin bir yıllık elektrik enerjisi endeks değerleri hesaplanmaktadır. Aynı zamanda On-Grid bir sistem kullanılarak bu evin elektrik enerjisi ihtiyacının karşılanması ve bunun çeşitli zaman periyotlarındaki verimliliği hesaplanmaktadır. Böylece aynı güç tüketiminde sadece şebekeden elektrik enerjisi kullanılması durumu ile kıyaslama yapılarak kurulacak sistemin maliyeti, sistemin ömrü 30 yıl çalışacak şekilde hesaplanmaktadır. Elde edilen bu oranlardan faydalanarak ve bugünkü elektrik enerjisi birim fiyatı göz önüne alınarak sistemin amortisman süresi hesaplanmaktadır. Ayrıca 30 yıllık süre içinde sadece şebekeden elektrik enerjisi kullanan bir abonenin sistemi kurulduktan sonraki kar oranı da hesaplanmaktadır.
Reaktif gücün ve harmoniklerin enerji verimliliği üzerindeki etkileri
Bir ülkenin sosyal ve ekonomik olarak kalkınmasında en önemli destek unsurlarından biri hiç şüphesiz elektrik enerjisidir. Gelişen teknoloji, yükselen yaşam düzeyi ve artan nüfusla birlikte bu enerjiye olan gereksinim her geçen gün büyük ölçüde artmaktadır. Günümüzde elektrik güç sistemleri geniş bir alana yayılmakta ve enerji sistemine çok çeşitli yükler bağlanmaktadır. Bu tip elektrik yükleri doğrusal değildir. Doğrusal olmayan yükler, gerilim ve akım dalga biçimlerinin bozulmasına neden olur. Bunun sonucunda da güç sistemlerinde ek kayıplara, gerilim düşümlerine, rezonans olaylarına, ölçme ve kontrol sistemlerinin hatalı çalışmalarına, cezai durumlara gibi birçok istenmeyen sonuçlar oluşmaktadır. Bu durumların kontrol altına alınabilmesi için enerji kalitesi kavramı oluşturulmuş ve uluslararası standartlar oluşturularak bu sorunların yaşanmaması için tedbirler alınmıştır. Bu çalışmada, çeşitli bölgelerdeki tesislerin analizör yardımıyla ölçümleri yapılmış ve harmoniklerin enerji kalitesi üzerindeki olumsuz etkileri tespit edilerek uygun filtreleme örneği verilmiştir. Anahtar Kelimeler: Enerji verimliliği, Güç faktörü, Harmonik bozulma, Enerji kalitesi, Harmonik filtre
Hibrit güç sistemlerinde arıza tespiti
Bu çalışmada Matlab / Simulink yazılımı ortamında bir hibrit güç sistemi oluşturulmuştur. Oluşturulan bu sistemde hat boyunca hibrit güç sisteminde oluşabilecek muhtemel arıza durumları incelenmiştir. Enerji iletim hattında belirli mesafelerde sanal arızalar meydana getirilmiş ve bu arızalara ait akım ve gerilim işaretleri bilgisayar ortamında kaydedilerek bir veri tabanı oluşturulmuştur. Bu veriler ön işleme aşamasında normalize edildikten sonra sayısal işaret işleme aşamasına geçilmiştir. Bu aşamada amaç, farklı noktalarda meydana gelen arızalar için akım ve gerilim işaretlerinden ayırt edici özellikler çıkartmaktır. Toplam 100 km uzunluğundaki üç fazlı enerji iletim hattında 15. km'den başlatarak 85. km'ye kadar her km'de bir sanal arıza meydana getirilmiştir. Deneyler tekrarlanarak toplam 497 farklı arıza meydana getirilmiştir. Yapılan benzetimlerin gerçek sistemdeki duruma benzer hale getirilmesi için hazırlanan bir matlab programı ile arıza tipleri, arıza dirençleri ve arıza oluş açıları rastgele oluşturulmuştur. Ayırt edici özelliklerin elde edilmesi için 12 seviyeli Ayrık Zamanlı Dalgacık Dönüşümü kullanılmıştır. Elde edilen detay ve yaklaşık katsayıları için entropi, standart sapma, çarpıklık ve basıklık gibi 4 ayrı istatistiksel parametre hesaplanarak eğitim veri seti oluşturulmuştur. Bu veri setinin eğitim ve geçerlilik testi için Matlab Regression Learner uygulaması kullanılmış ve literatürde kullanılan birçok yöntemin sonuçları karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar önerilen yöntemin oldukça düşük bir hata oranı ile arıza yerini tahmin ettiğini göstermiştir.
Güç sistemlerinde gerilim kararlılığı indekslerinin uç öğrenme algoritması ile tahmini
Günümüzde elektrik enerjisi ihtiyacı, teknolojik gelişmeler sonucunda nüfusla orantılı olarak hızla artmaktadır. Artan bu talebi karşılamak için büyük güçlü üretim merkezleri kurulmuştur. Üretim merkezlerinin tüketim merkezlerinden uzakta kurulma gerekliliği, üretilen elektrik enerjisinin çok yüksek gerilimle ve uzun iletim hatlarıyla tüketim merkezlerine iletim zorunluluğu getirmiştir. Güç sistemleri de bu duruma bağlı olarak hızla büyümüş ve karmaşık bir yapı oluşturmuştur. Bu durum önemli işletme ve kontrol sorunlarını da beraberinde getirmiştir. Güç sistemleri daha karmaşık ve yoğun bir şekilde yüklenirken, ekonomik ve çevresel kısıtlamaların yanı sıra, gerilim dengesizliği gittikçe daha ciddi bir problem haline geldiğinden güç sistemleri yüklenme limitlerine yakın çalışmaktadır. Gerilim dengesizliği ile ilgili problemler birçok güç sisteminin güvenli bir şekilde çalışması için büyük bir endişe haline gelmiştir. Bu çalışmada, IEEE 14-baralı güç sisteminde gerilim kararlılığı Uç Öğrenme Makinesi (UÖM) ve Yapay Sinir Ağları (YSA) yardımıyla incelenmiştir. Bu amaçla, IEEE 14-baralı güç sistemi modeli Matlab ortamında oluşturulmuş ve bu model kullanılarak Newton-Raphson yöntemi yardımı ile yük akış analizi yapılmıştır. Bu güç sisteminde gerilim kararlılığı Hat Kararlılık İndeksi (HKİ) hesaplanarak değerlendirilmiştir. Yük akış analizinde tüm baraların aktif ve reaktif güçleri 0.05 birim değer (pu) artırılmış ve her bir baraya ait toplam 1000 adet aktif güç, reaktif güç, ilgili baranın gerilimi ve faz açısı elde edilmiştir. Bu değerler kullanılarak HKİ değerleri hesaplanmıştır. UÖM'ye ve YSA'ya girişler; aktif güç, reaktif güç, ilgili baranın gerilimi ve faz açısı seçilmiştir. UÖM'nin ve YSA'nın çıkışı ise HKİ değerleri olarak belirlenmiştir. UÖM'nın test başarımı 5-kat çapraz doğrulama ile verilmiştir. Ayrıca UÖM'nın başarımı farklı sayıda gizli katman hücre sayısı ve farklı tip aktivasyon fonksiyonları için incelenmiştir. YSA'nın oluşturulması aşamasında belirlenen aktivasyon fonksiyonu hem girişler için hem de ara katmanda tanjant sigmoid aktivasyon fonksiyonu seçilmiştir. Eğitim aşamasında ise Levenberg-Marquardt eğitim algoritması tercih edilmiştir. Elde edilen tüm sonuçlardan, IEEE 14-baralı güç sistemlerinde gerilim kararlılığının tespitinde UÖM'nin ve YSA'nın HKİ'yi oldukça yüksek bir başarımla tahmin ettiği görülmüştür. Ancak YSA'nın tahmin süresi ve hata değerleri UÖM'nin değerlerinden daha büyük olmasından dolayı UÖM'nin tercih edilebileceği değerlendirilmiştir.
Pembelik barajı ve hidroelektrik santralinde primer frekans kontrolünün uygulanması
Yenilenebilir elektrik enerjisi üretiminde, hidroelektrik santralleri büyük bir öneme sahiptir. Hidroelektrik santrallerinin enterkonnekte şebekeye bağlandıktan sonra, önemli hususlardan biri olan üretilen enerjinin frekans kalitesi ve kararlılığı, frekans kontrolünün ehemmiyetini ortaya koymaktadır. Enerji şebekelerinin kararlılığını sağlamak için, şebeke frekansının belirli değerler arasında tutulması operasyonuna "Yük Frekans Kontrolü" denir. Yük-Frekans kontrolü, Primer (Birincil) Frekans Kontrolü, Sekonder (İkincil) Frekans Kontrolü ve Tersiyer Frekans Kontrolü olmak üzere 3 aşamalı olarak gerçekleştirilir. Bu tezde, Pembelik Hidroelektrik santralinde Primer (Birincil) Frekans Kontrolü performansı hakkında bilgi verilecektir. Primer Frekans Kontrol Testleri ünitelerin ENTSO-E (UCTE) kriterlerine uygunluğunun tespiti amacıyla, "Primer Frekans Kontrol Rezerv Testi", "Primer Frekans Kontrol Hassasiyet Testi" ve "Primer Frekans Kontrol 24 saat Doğrulama Testi" olarak 3 aşamadan oluşmaktadır. Bu tez çalışmasında Avrupa Elektrik İletim Sistemi İşleticileri Ağı (ENTSO-E) kriterleri dikkate alınmıştır. Pembelik Barajı ve Hidroelektrik Santralinin bu kritelere uygunluğu incelenmiştir.
Fotovoltaik kollektörlerde kullanılan saydam örtünün yapay deformasyon işlemleri uygulanması sonucunda kollektör verimine etkisinin araştırılması
Enerji talebi ve yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi gün geçtikçe artmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynakları üzerine yapılan araştırmalar da, bu perspektifte artmakta ve geliştirilmektedir. Bu kapsamda, fotovoltaik güneş panellerinin kullanımı da hızlı bir şekilde artmaktadır. Kullanılan kollektörlerin verimini arttıran ve çalışma ömrünü uzatan araştırma ve geliştirme çalışmaları güncel bir konudur. Bu tez çalışmasında, fotovoltaik güneş kollektörlerin de kullanılan saydam örtünün maruz kaldığı çevre koşulları sonrasında, camın yapısında ve yutma-geçirme gibi özelliklerinde meydana gelebilecek değişiklikler araştırılmıştır. Model boyutta temin edilmiş olan camlara çeşitli deformasyon yöntemleri uygulanmıştır. Söz konusu bu deformasyonlar ise cam yüzeyinin çizilmesi, cama rüzgârla toz püskürtülmesi ve sıcak-soğuk farklarından meydana gelen ani genleşmelerdir. Cama uygulanan bu yapay deformasyonlar sonucunda camın yapısında meydana gelen değişiklikler belirlenmiştir. Bunlar, camın yüzeyinde meydana gelen çiziklerin yapısı, malzemenin yapısında meydana gelmiş olan mikro çatlaklar, camın yansıtma oranı, camın yutma ve geçirme özellikleridir. Yapay bir şekilde deformasyona uğratılmış camlar, güneş enerjisi simülatörlerinde, gerçek bir fotovoltaik hücre üzerine bırakılarak, camların verim üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Elde edilen veriler derlenerek literatüre kazandırılmıştır. Yapay olarak deformasyona uğratılan camların yapısında meydana gelen değişikliklerin kollektör verimi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu tez çalışmasının Ar-Ge niteliğinde olması, birçok yararlı çıktı sağlayacaktır. Elde edilen sonuçlar, özellikle fotovoltaik kollektör verimine etkileyen faktörler arasında önemli bir parametre olarak değerlendirilebilir.
Isı değiştiricilerinde konik şekilli türbülatörlerin ısı transferi ve basınç kaybına etkisinin araştırılması
Bu tez çalışmasında eş eksenli bir ısı değiştiricisinin iç borusuna yerleştirilen konik tipli türbülatörlerin ısı transferi ve basınç kaybı üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde kullanılan tasarım parametreleri; çap, konik tipi ve adım sayısıdır. Deneyler Reynolds sayısının 18000-37000 aralığında gerçekleştirilmiştir. Taguchi Deneysel Tasarım metodu kullanılarak elde edilen sonuçlarla türbülatörlerin ısı transferi ve basınç kaybı üzerindeki etkileri incelenerek, entropi, etkinlik, NTU, boyutsuz ekserji değerleri ve ısıl performans faktörü hesaplanmıştır. Ayrıca deneylerde kullandığımız tasarım parametrelerinin basınç düşüşü ve ısı transferindeki etkilerini yüzde olarak belirleyebilmek için ANOVA ( Analysis of Variance ) kullanılmıştır. Taguchi metoduyla parametrelerin optimum seviyeleri hem ısı transferi hem de basınç kaybı için elde edilmiştir. Çoklu performans karakteristiklerini belirlemek üzere Gri İlişkisel Analiz yöntemiyle parametrelerin ısı transferi ve basınç kaybı üzerindeki tesirleri birlikte belirlenmiştir.
Şırnak ilinde dağılış gösteren meşe ağacının (quercus) bazı kısımlarından byoyakıt üretimi ve yakıtın kalite kontrolü
Bu çalışmada, gelecekte fosil kaynaklı yakıtlara alternatif olarak elde edilmesi düşünülen biyoyakıtlardan biyodizel ve biyoetanol yakıtlarının; Şırnak İlinde dağılış gösteren meşe ağacının bazı meyvelerinden üretilmesi ele alınmıştır. Farklı birkaç çeşit meşe ağacından alınan palamut ve yaprak numuneleri yapılan deneyde materyal olarak kullanılmıştır. Deney sonucunda elde edilen sonuçlar düzenlenerek daha sonraları yapılacak bilimsel çalışmalara öncü olması için deneysel çalışmalar arasına eklenmiştir. Çünkü pek çok bilim adamı 21. yüzyılın sonuna kadar, fosil kaynaklı enerji kaynaklarının yerini rüzgâr, güneş, hidrojen ve biyoyakıtlar gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının alacağını öngörmektedir. Bu değişik alternatif enerji kaynakları içerisinde biyoyakıtlar; üretimlerinin kolay, bilinir ve teknolojik açıdan oturmuş olması nedeniyle daha fazla ön plana çıkmaktadır. Biyoyakıtlar; çok geniş bir yelpazede olup bu yakıtlar içerisinde biyoetanol, biyometanol, biyodizel, biyogaz ve biyohidrojen en önemli olanlarıdır. Biyoyakıtların içerisinde biyoetanol; benzine eşdeğer yapıda olduğu için, enerji ve taşımacılık pazarından en büyük payı alacağı tahmin edilmektedir. Anahtar Kelimeler: Fosil Kaynaklı Enerji, Hidrojen Enerjisi, Biyoyakıt Enerjisi, Biyodizel, Biyoetanol ve Meşe Ağacı.
Fotovoltaik sistemin çıkış gücünün uç öğrenme algoritması ile tahmini
Bu tez çalışmasında, farklı çalışma şartları altında bir PV panelin çıkış gücü uç öğrenme algoritması (UÖA) yardımı ile tahmin edilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla, 180 W gücünde bir PV panel kurulmuş, bu panelin açık devre gerilimi, kısa devre akımı, panel sıcaklığı ve güneş ışınımı belirli aralıklarla ölçülerek kaydedilmiştir. Toplam 75 adet deneysel veri elde edilmiştir. Açık devre gerilimi ve kısa devre akımından panelin maksimum gücü hesaplanmıştır. UÖM kullanılarak oluşturulan PV panelin regresyon modeline giriş olarak panel sıcaklığı ve güneş ışınımı verilirken, regresyon modelinin çıkışı PV panelin maksimum gücü olarak alınmıştır. UÖA'nın bazı parametreleri (giriş nöron sayısı, aktivasyon fonksiyonu) deneme yanılma yöntemi ile en iyi sonucu verecek şekilde ayarlanmıştır. Oluşturulan veri kümesi eğitim ve test kümeleri olarak ayrılmıştır. Yöntemin başarımı 5-katlamalı çapraz doğrulama yöntemi ile incelenmiştir. Bu amaçla, veri kümesi 5 eşit parçaya bölünmüştür. Bu parçalardan biri test için ayrılıp geri kalan dördü ağın eğitimi için kullanılır ve bu işlem her defasında test kümesi değiştirilerek gerçekleştirilir. Toplamda 5 defa ağ farklı kümelerle eğitilip test edilmiş olur. Ağın test sonucunda, bütün test fonksiyonlarının performanslarının toplamının ortalaması alınır. UÖA algoritması MATLAB yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca PV panelin çıkış gücünün tahmini için farklı regresyon modelleri de kullanılmış ve bu modellerden elde edilen sonuçlar UÖM'nin sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen regresyon sonuçlarından, UÖM'nin PV panelin çıkış gücünü çok yüksek doğrulukta tahmin ettiği görülmüştür. Ayrıca UÖM'nin eğitim süresinin diğer regresyon modellerine göre daha kısa ve eğitim algoritmasının çok basit olması gibi üstünlükleri UÖM'yi PV panellerin çıkış gücünün tahmininde etkin bir araç olarak kullanılabileceğini göstermiştir.
Gizli ısı depolamalı nano akışkanlı güneş enerjili su ısıtıcısının performansı
Güneş enerjisi, en fazla yararlanılabilir kaynaktır. Çok uygun bir ısıtma kaynağıdır. Ücretsiz olarak kullanılabilir ve taşınması gerekmez. Güneş enerjisi termal kullanımı için kritik sorun, güneş enerjisi kolektörünün verimliliğinin nasıl iyileştirileceğidir. Bu da kollektör yapısını optimize ederek veya yeni bir çalışma akışkanı geliştirerek gerçekleştirilebilir. Halen, güneş enerjisi sistemlerinde bir çalışma akışkanı olarak su yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, suyun termal iletkenliği yüksek değildir. Nanoteknolojinin gelişmesiyle birlikte, yenilikçi bir ısı transfer akışkanı ortaya çıkmaktadır. Nano akışkanlar, içlerinde asılı nano boyutlu parçacıklarla (1-100 nm) bir temel akışkandan oluşan nispeten yeni bir akışkan sınıfıdır. Bu parçacıklar genellikle metal veya metal oksittir. Nano akışkanlar, gelişmiş termal iletkenlikleri nedeniyle yeni tip bir ısı transfer akışkanı olarak kabul edilmektedir. Son zamanlarda bazı araştırmacılar, nano akışkanı güneş kollektörleri için çalışma akışkanı olarak kullanmayı öne sürmüşlerdir. Ayrıca, faz değiştiren maddeler (FDM) ve güneş kolektörleriyle entegrasyonları gibi yeni teknolojik gelişmeler son yıllarda daha iyi sonuçlar vermiştir. Bu çalışmada, ısı boruları, iki farklı nano akışkan ve saf su ile doldurulmuş iki fazlı bir termosifon güneş enerjili su ısıtıcısının termal performansını belirlemek için deneysel bir çalışma gerçekleştirildi. Deneylerde Al2O3-H2O, CuO-H2O nano akışkanlar ve saf su kullanıldı. Ayrıca, CaCl2.6H2O ile doldurulmuş bir gizli ısı depolama ünitesi bu iki fazlı termosifon güneş enerjili su ısıtıcısının kondenser ünitesine eklendi. En düşük termal performans saf su için elde edilirken, en yüksek termal performans CuO-H2O nano akışkan için elde edildi.
Nano akışkan destekli toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin performans parametrelerinin araştırılması
Sınırlı fosil yakıtlar ve ekonomik faktörler konut veya ticari binaların iklimlendirilmesinde insanları yenilenebilir enerji kullanımına yönlendirmiştir. Ayrıca mevcut karbon emisyonlarını azaltma ihtiyacına bağlı olarak, son yıllarda konut ısıl taleplerini karşılamak için yeni teknolojiler geliştirilmiştir. Bu gelişimlerden payını alan ve yenilebilir enerji kullanan toprak kaynaklı ısı pompaları (TKIP), getirdiği ekonomik ve çevresel avantajlar nedeniyle birçok ülkede mahal iklimlendirme uygulamaları için popüler hale gelmiştir. TKIP'lar, enerji tasarrufu sağlamak amacıyla nispeten kararlı bir yeraltı sıcaklığı kullanan sistemlerdir. Bu çalışmada alüminyum oksit tabanlı nano parçacıklarla hazırlanmış farklı konsantrasyon değerlerine (literatürde ısıl iletkenlik artışı başarı ile uygulanmış %0,1 ve %0,2) sahip nano akışkanların (NA) toprak altı ısı transfer değişim oranları incelenmiştir. Çalışmada ilk kurulum maliyetini düşürmek ve maliyet/verim arasındaki dengeyi sağlamak amacıyla yatay toprak ısı değiştirgeçleri (TID) tercih edilmiştir. Yatay TID'lar U-tip, spiral ve slinky vb. gibi farklı tasarımlara sahiptir. Yapılan çalışmalar incelendiğinde bu tasarımlar arasında birim boyu başına ısı değişim oranında öne çıkan iki tasarım U-tip ve sprial TID'dır. Çalışmada bu tasarımların yaz ve kış şartlarına göre ayrı ayrı performansı karşılaştırılmış, enerji ve ekserji verimlilikleri hesaplanmış, toprak sıcaklık dağılımları ve TKIP sistemi COP değerlerine göre sistem verimliliği analiz edilmiştir. Deneyler için Sivas Cumhuriyet Üniversitesi yerleşkesi içinde 21 m2'lik bir test odası hazırlanmış ve bu odaya TKIP sistemi kurulmuştur. Isıtma ve soğutma deney sonuçlarına göre %0,1 konsantrasyona sahip nano akışkan en yüksek başarımı sağlamıştır. Bu artış TID tasarımından bağımsız olarak deneysel olarak incelenen her iki TID tasarımı için de geçerlidir. Ayrıca analiz sonuçlarına göre U-tip TID, spiral TID'dan daha başarılı sonuçlar göstermiştir. Sonuç olarak TKIP sistemi için TID'larda düşük oranlarda NA kullanımının TID tasarımdan bağımsız olarak performans artışı sağladığı belirlenmiştir.
Organik-inorganik hibrit yarı iletken fotodiyotların geliştirilmesi
Bu çalışmada sol-jel metotla sentezlenen farklı coumarin konsantrasyonlarında Coumarin: ZnO, Coumarin:CdO ve Coumarin:TiO2 ince filmleri p-Si üzerine damla döküm teknik ile oluşturulmuştur. Farklı coumarin konsantrasyonlarında üretilen filmlerin morfolojik analizi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen ZnO, CdO ve TiO2 tozlarının yapısal ve optik analizi sırasıyla X ışını difraktometresi (XRD) ve ultraviyole görünür ışık absorbsiyon spektrofotometresi ile kontrol edilmiştir. ZnO, CdO ve TiO2 nano tozlarının yüksek yoğunlukta iyi kristalleştiği ve yasak enerji aralıklarının sırasıyla 3.070, 2.31 ve 3.219 eV olduğu belirtilmiştir. Bunun yanında coumarin katkılamanın, üretilen Al/Coumarin: ZnO/p-Si/Al, Al/Coumarin: CdO/p-Si/Al ve Al/Coumarin:TiO2/p-Si/Al fotodiyotlarının elektriksel özelliklerini ne ölçüde değiştirdiği araştırılmıştır. Farklı coumarin konsantrasyonlarında üretilen organik-inorganik hibrit numunelerin fotodiyot özellikleri, 20 ile 100 mW/cm2 arasında değişen ışık yoğunlukları altında Akım-Gerilim (I-V) karakteristikleri ile çalışılmıştır. Üretilen tüm fotodiyotların hesaplanan doğrultma oranı değerleriyle mükemmel doğrultucu özellik sergilediği vurgulanmıştır. Ayrıca üretilen tüm fotodiyotların karanlık şartlar altındaki fotoakımının aydınlık şartlar altındakinden daha küçük olduğu görülmüştür. Farklı coumarin katkılama oranları için LogIph-LogP çizgilerinden elde edilen m değerleri, tüm diyotların fotoiletken davranış sergilediğini göstermiştir. Ayrıca devre elemanlarının geçici Fotoakım-Zaman (I-t) karakterisitkleri üretilen fotodiyotların ışığa duyarlı olduğunu göstermiştir. Devre elemanlarının elektriksel davranışları Kapasite-Voltaj (C-V) ve İletkenlik-Voltaj (G-V) ölçümleri ile farklı frekanslarda araştırılmıştır. Frekans arttıkça kapasitenin azaldığı, iletkenliğin ise arttığı tespit edilmiştir. Bu durum üretilen numunelerin arayüz durumlarının varlığı ile açıklanmıştır. Devre elemanlarının seri direnç (Rs) ve arayüz durum yoğunluğu (Dit) değerlerinin frekansa ve coumarin konsantrasyonuna önemli ölçüde bağlı olduğu anlaşılmıştır. Elde edilen yapısal ve elektriksel karakterizasyon sonuçları üretilen tüm devre elemanlarının optoelektronik uygulamalarda optik sensör veya fotodiyot olarak kullanılabileceğini doğrulamıştır.
Mobil güç santrallerinde biyoyakıt kullanılmasının performans, emisyon ve maliyet bakımından incelenmesi
Bu çalışmada, baz katalizörlü transesterifikasyon reaksiyonu uygulanarak farklı özelliklere sahip yağlardan, biyodizel üretilmiştir. Yağlardan elde edilen bu yakıtların TS-EN 14214 otomotiv yakıtları standartlarına uygunluğu araştırılmıştır. Üretilen biyodizeller, dizel yakıt ile karıştırılarak (% 5, % 10 ve % 20) direk püskürtmeli üç silindirli bir dizel motorunda yakıt olarak kullanılıp, motor performans karakteristikleri ile egzoz emisyonu değişimleri dizel yakıtı ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Ayrıca dizel jeneratörde biyodizel yakıtının uzun süreli kullanılmasındaki elektrik üretim maliyetleri hesaplanmıştır. Deneysel sonuçlara göre; biyodizel ve karışımlarının dizel yakıtı ile genel olarak benzer özellikler gösterdiği görülmüştür. Yakıt numunelerinde biyodizel oranının artmasıyla beraber özgül yakıt tüketiminde ve egzoz çıkış sıcaklığında artış görülmüştür. Biyodizel kullanımında dizel yakıta kıyasla; CO, HC, duman emisyonlarında düşüş, NOx, CO2, O2 değerlerinde artış gözlemlenmiştir. Yapılan kısa ve uzun süreli motor testleri sonuçlarına dayanarak biyodizel ve karışım yakıtlarının direk püskürtmeli dizel motorlarda motor yapısında hiçbir değişiklik yapılmadan kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Ayrıca hava kirliliğinin azaltılması açısından dizel motorlar için uygun bir alternatif yakıt olacağı da görülmüştür.
Reaktif güç kompanzasyonu eğitimi için sanal bir laboratuvarın oluşturulması
Günümüzde enerjiye olan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Buna karşılık enerjinin elde edildiği fosil kaynaklar giderek azalmaktadır. Bu nedenle var olan enerjiyi mümkün olduğu kadar yüksek verimle kullanmak gerekmektedir. Elektrik enerjisi ihtiyacının karşılanması konusunda var olan sistemlerin daha verimli kullanılabilmesi için çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmaların başında reaktif güç kompanzasyonu gelmektedir. Reaktif güç iletim hatlarında kayıpları arttırır, hattın güç iletim kapasitesini azaltır ve hat sonundaki gerilimin genliğinde büyük değişmelere sebep olur. Bu nedenle AC güç sistemlerinde iletilebilir gücü arttırmak ve kayıpları azaltmak için reaktif güç kompanzasyonu yapmak gerekmektedir. Ayrıca, uzun iletim hatlarındaki aşırı gerilim dalgalanmaları, hattın belli noktalarında güç akış kontrolörleri ile kompanzasyon yaparak kontrol edilmektedir. Uzun süreden beri geleneksel kondansatör ve reaktör grupları ile kompanzasyon yapılsa da bu sistemlerin en büyük dezavantajı sistemde oluşan değişmelere hızlı cevap verememeleridir. Bu nedenle iletim sistemlerinin hızlı kompanzasyon ihtiyacına cevap verebilen güç elektroniği elemanları tercih edilmeye başlanmıştır. FACTS (FlexibleAlternatingCurrentTransmissionSystems, Esnek Alternatif Akım İletim Sistemleri) olarak adlandırılan bu aygıtlar geleneksel kompanzasyon sistemlerine göre çok daha esnek ve kontrol edilebilirdir. 1980'li yıllarda ortaya atılmış olan FACTS kavramı yeni bir kavram olduğundan, laboratuvar ortamlarında uygulama imkânı olmadığından ve bu alanda hazırlanmış eğitim materyali yetersizliğinden dolayı lisans düzeyindeki öğrenciler tarafından yeterince bilinmemektedir. Teknik hesaplar için yüksek seviyeli programlama dili niteliğindeki Matlab (MatrixLaboratory) programı mühendislik alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Kontrol sistemleri, güç sistemleri, havacılık, otomotiv, savunma alanı ve bilimsel hesaplamaların olduğu birçok alanda kullanılabileceği gibi diğer programlama dillerinde fazla sayıda işlem ile yapılan problem çözümleri Matlab ile daha kısa şekilde çözülebilmektedir. Ayrıca birçok araç kutusu içermektedir. Matlab'ın grafiksel kullanıcı arayüzü olan Matlab GUI (Graphical User Interface) de bu araçlardan bir tanesidir. İçerdiği nesneler ve nesnelerin kullanım kolaylığı, diğer Matlab araçlarıyla ilişkilendirilebilmesi ve esnek yapısı sayesinde her türlü arayüz çalışmasında kullanılabilecek bir araçtır. Bu çalışmada, enerji sistemleri ve elektrik-elektronik mühendisliğinin önemli bir konusu olan reaktif güç kompanzasyonu ile ilgili Matlab tabanlı arayüz (GUI) kullanılarak sanal bir laboratuvar oluşturulmuştur. Kompanzasyon ile ilgili sistemleri öğrenip test etmek için kullanılan yazılımların öğrenilmesi ve uygulaması hem zaman kaybına neden olmakta hem de asıl amaçtan uzaklaşılmasına neden olmaktadır. Bu amaçla Matlab GUI ile hazırlanan arayüz ve bu arayüzden erişilebilen Simulink uygulamaları, kullanıcıların çok iyi bir matematik, güç elektroniği ve programlama bilgisine ihtiyaç duymadan, kompanzasyon eğitimine imkân sağlamıştır. Anahtar Kelimeler: Matlab, GUI, Simulink, Reaktif Güç, Kompanzasyon, FACTS, STATCOM, D-STATCOM, SVC, SSSC, TCSC, UPFC, Sanal Laboratuvar.
Yakit pili-batarya hibrit güç sisteminin performansinin deneysel olarak incelenmesi
Son yıllarda fosil yakıtların enerji kaynağı olarak kullanımının sebep olduğu sorunları belirleyebilmek ve üstesinden gelebilmek için birçok çaba sarf edilmektedir. Buna rağmen fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı kısa bir sürede sona erdiremeyeceğimiz kabul edilmelidir. Aslında bu durum, enerji alanındaki teknolojilerin yavaş bir dönüşümü ile uzun yıllar sürecektir. Bu geçiş döneminde, alternatif enerji kaynaklarına geçişi desteklemek için bunu sağlayacak teknolojiler arasında iletişim kurmaya tüm dünyanın ihtiyacı olacaktır. Bu nedenle enerji verimliliğini arttırırken emisyon ve maliyetleri düşürmeyi vadeden hibrit güç sistemlerinin kabul görmesi bu desteğin ilk aşaması olacaktır. Yakıt olarak hidrojen kullanan, proton değişim zarlı (PEM) yakıt pili-batarya hibrit güç sistemi diğer geleneksel bataryalara göre daha yüksek enerji ve güç yoğunluğuna sahiptir. Bunun yanında en fazla gelecek vadeden, çevre dostu alternatif enerji kaynaklarından biridir. Bu tez çalışmasında bir PEM yakıt pili-batarya hibrit güç sistemi tasarımının genel bir yöntemi ortaya konulacaktır. Özellikle mobil güç uygulamalarında, düşük sıcaklık şartlarında çalışan PEM yakıt pilleri uygundur ama PEM yakıt pillerinin bağımsız çalışma konusunda bazı problemleri vardır. Öncelik arz eden kritik problemlerinin başında, artan güç talebiyle ani gerilim düşümlerinin oluşması ve uzun tepki verme süresi gelmektedir. Fakat birçok elektronik cihaz kararlı bir güç ve hızlı tepkilere ihtiyaç duyar. Bu nedenle, değişen yük şartlarında düzenli ve hızlı tepkilere sahip bir güç sağlaması istenen sistemlerde, PEM yakıt pili ile birlikte çalışacak, hızlı şarj-deşarj özelliğine sahip bataryalara ve güç düzenleme cihazlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında da batarya, hibrit batarya şarj cihazı ve yakıt pilinden oluşan ve belirtilen şartlara sahip bir güç sistemi tasarlanmış ve performansı incelenmiştir. Batarya, hızlı tepki vermesi nedeniyle yakıt piline ek olarak yardımcı bir güç kaynağı olarak kullanılmış olup aynı zamanda yük gücünün nominal yakıt pili gücünden düşük olduğu durumlarda da fazla enerjiyi depolamaktadır. Hibrit batarya şarj cihazı hem batarya, yakıt pili ve yük arasındaki koordinasyonu sağlamakta hem de gerilimlerini regüle etmektedir. Böylece yakıt pili ve bataryanın dezavantajları elimine edilirken her ikisinin de avantajları korunmuş olur.
Fotovoltaik sistemlerde kablo kayıplarının incelenmesi
Fotovoltaikler güneş enerjisinden doğrudan elektrik enerjisi üreten sistemlerdir. Bu sistemler genel olarak şebekeden bağımsız veya şebekeye bağlı kurulmaktadırlar. Fotovoltaik sistemlerin bileşenleri evirici, akü, şarj kontrol cihazı ve konnektörlerdir. Bu bileşenlerden kaynaklanan enerji kayıpları sistemin verimini olumsuz etkilemektedir. Bu tez çalışmasında PV sistemlerde kullanılan doğru akım kablolarının neden olduğu enerji ve ekonomik kayıplar incelenmiştir. Kablo kayıplarının incelenmesi için hem deneysel hem de benzetim çalışması yapılmıştır. Benzetim çalışmaları fotovoltaik sistemlerin benzetim ve analizinde yaygın olarak kullanılan PVsyst programı yardımı ile deneysel çalışmalar ise Fırat Üniversitesi Teknoloji Fakultesi ana binası terasına kurulan güneş paneli üzerinde gerçekleştirilmiştir. PVsyst6.2.6 paket programında deneysel çalışmada kurulan fotovoltaik sistemin benzetimi yapılarak PV sistemde meydana gelen kablo kayıpları incelenmiştir. Benzetim çalışmasından elde edilen bulgular incelendiğinde, kablolardan kaynaklanan kayıpların sistem verimini 1.5 mm2'lik kablo için %1.7, 4 mm2'lik kablo için %0.6, 10 mm2'lik kablo için ise %0.2 oranında etkilediği görülmüştür. Yapılan deneysel çalışmada ise küçük PV sistemlerde farklı kesite ve uzunluğa sahip solar kabloların kullanılmasının sistem çıkışını önemli ölçüde değiştirmediği görülmüştür. Özellikle geniş bir alana kurulacak bir PV sistemde hassas olarak yapılacak bir ölçüm ile bu kayıplar daha belirgin olarak gözlemlenebilir. PV sistemlerin kurulumunda kurulum maliyeti önemli bir unsurdur. Kurulacak bir PV sistemde kullanılacak en uygun kablo kesitinin hesaplanaması için, tez çalışmasında optimal kablo kesiti hesaplamaları yapılmıştır. Bu amaçla literatürdeki çalışmalara benzer olarak, yıllık enflasyon ve indirim oranları kullanılarak şimdiki zaman için para tabloları elde edilmiş ve tez çalışmasında kurulan sistem için en uygun kablo kesiti hesaplanmıştır. Anahtar Kelimeler: PV Sistem, Kayıplar, Güneş Enerjisi, Güneş Pili
Karaman ilinin rüzgâr enerjisi potansiyelinin farklı türbinlerde güç yönünden incelenmesi
Bu çalışmada, Karaman ilinde kurulması düşünülen bir rüzgar türbini için enerji verimlilğini önceden tahmin eden bir bilgisayar simülasyonu geliştirilmiştir. Bu amaç doğrultusunda, simülasyonda 2010 yılına ait Karaman ili için Devlet Meteoroloji İstasyonundan alınan veriler kullanılmıştır. Çalışmada 5 farklı yapıya sahip türbin karşılaştırılmış ve enerji verimliliği bakımından en iyi olan tespit edilmiştir. Çeşitli paket programlar kullanılarak rüzgar hızlarına bağlı olarak güç değerleri tahmin edilmiş ve gerçek katalog değerleri ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak kullanılan simülasyonun, gerçeğe oldukça yakın tahminler yaptığı ve yatırım gerektirmeden bir türbin için gerekli güç değerlerinin elde edilebileceği tespit edilmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde konuya giriş yapılmış ve rüzgar enerjisi hakkında genel bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde yöntem tanıtılmıştır. Üçüncü bölümde simülasyonlar sonucu elde edilen bulgular verilerek tartışılmıştır. Dördüncü bölümde enerji üretim miktarları hesaplanmış, beşinci ve son bölümde ise öneriler sunulmuştur. Anahtar kelimeler: Yenilenebilir Enerji, Rüzgar, Rüzgâr enerjisi, Türbin, Enerji
Determining faults in high voltage direct current transmission by using numerical protection methods
In this study, different signal analysis and machine learning methods were used to help to predict the location of faults occuring on HVDC transmission lines. The fault current and voltage signals used for fault prediction were obtained by simulation in Matlab. The fault current and voltage signals obtained from each km of transmission line simulation were analyzed by using wavelet transform, Stockwell transform and Hilbert-Huang transform methods. Thus, the distinctive features of transients are obtained. In this methods to reduce the size of feature vectors, different criterions such as; energy, entropy, standard deviation, mean magnitude, the mean of the instantaneous frequency and amplitude are employed. In the fault estimation process, support vector machines which are based on statistical learning theory, artificial neural networks and extreme learning machines methods are used. By investigating impacts of those different signal analysis methods on fault estimation process, optimal fault location algorithm is determined. The obtained results show that the proposed approach is very successful in fault estimation and location process. Key Words: HVDC transmission line faults, discrete wavelet transform, Stockwell transform, Hilbert-Huang Transform, support vector machines, artificial neural networks, extreme learning machines.
Türkiye'de kurulması planlanan nükleer santrallerde kullanılacak nükleer yakıtların ve atıkların teknoekonomik açıdan incelenmesi
Türkiye'de nükleer santral kurma çabalarının yaklaşık 50 yıllık bir geçmişi vardır fakat yasal çerçeve 2007 yılında 5710 numaralı kanunun kabulüyle oluşturulmuştur. Bu anlamda, kurulacak santralin türü, modeli ve kullanılacak yakıt ciddi anlamda önem arz etmektedir. Nükleer santral teknolojisinde henüz hiçbir tecrübesi olmayan Türkiye bu alanda daha gelişmiş ülkeleri takip etmek zorundadır. Nitekim Mersin Akkuyu mevkiine, bir Rus şirketi olan ROSATOM tarafından kurulacak santral Türkiye'nin ilk nükleer santrali olacaktır. Nükleer atıklar ve bunların depolanması, nükleer santrallerde önemli olan diğer bir konudur. Nükleer santrallerden düşük ve yüksek seviyede atıklar çıkmaktadır. Düşük seviyeli atıklar kolaylıkla işlenir ve imha edilirler. Yüksek aktiviteli atıklar reaktör korundan çıkan kullanılmış yakıt demetleridir. Kullanılmış yakıtlar reaktör yakınındaki havuzlarda depolanır ve soğumaya bırakılırlar. Kullanılmış yakıtlar içerisinde %95 oranında nükleer yakıt açısından değerli madde barındırmaktadır. Kullanılmış nükleer yakıtlar için dünyada açık ve kapalı çevrim olmak üzere iki metot kullanılmaktadır. Açık çevrimde kullanılmış yaktılar atık kabul edilir ve yeraltına gömülür. Kapalı çevrimde ise yanmış bu yakıtlar yeniden işlenerek değerli malzemeler ayrıştırılır. Arta kalan atık ise camlaştırılıp ve ardından yer altına gömülür. Ekonomik olduğu için dünyada en çok açık çevrim kullanılmaktadır. Kullanılmış yakıtlar uzun yıllar boyunca depolama havuzlarında bekletilebilir. Türkiye için en uygun olan yakıt çevrimi tez içerisinde tartışılmıştır. Bu tez çalışmasında, Türkiye ve dünyadaki enerji durumu ile nükleer santraller hakkında genel ve güncel bilgiler verilmiş, Türkiye'deki nükleer çalışmalar karşılaştırmalı bir şekilde incelenmiş; yakıtlar ve rezervlerinin kullanılabilirliği, maliyeti ve atıkların daha uygun yöntemlerle depolanmasına dair öneriler sunulmuştur.
Atıkların hıdrotermal karbonizasyon yöntemi ile biyo-yakıta dönüştürülmesi
Bu tez çalışmasının amacı hayvansal ve tarımsal atıkların çevre dostu ve sürdürülebilir hidrotermal karbonizasyon (HTK) yöntemi ile yüksek kalorili biyoyakıtlara dönüştürülmesidir. Bu çalışma kapsamında, süt sığırı gübresi (SG) ve pirina (P) ağırlıkça eşit oranlarda karıştırılarak HTK yöntemi ile yüksek kalorili biyo-yakıtlara dönüştürülmesi, elde edilen hidroçarın karakterizasyonu ve yanma performansı araştırılmıştır. Hidroçar üretimi amacıyla sıcaklık (180-260°C), reaksiyon süresi (0-180 dak), katı/sıvı oranı (1:5, 1:10) ve başlangıç pH değeri (3, 6) gibi farklı işletme parametreleri kullanılarak bir optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Enerji yoğunluğu en yüksek hidroçar 260 °C sıcaklıkta, pH 3 başlangıç değerinde, katı/sıvı oranı 1:5'te ve 180 dakikalık reaksiyon süresi için 1,75 olarak elde edilmiştir. En yüksek enerji verimi değeri ise 180 °C sıcaklıkta, başlangıç pH değeri 3'te, katı/sıvı oranı 1:5'te ve 180 dakikalık reaksiyon süresi için %136 olarak belirlenmiştir. Hidroçarların H/C ve O/C mol oranlarında azalma meydana gelmiştir. 180, 220 ve 260 °C'de, başlangıç pH değeri 3'te, katı/sıvı oranı 1:5'te ve 180 dakikalık reaksiyon süresinde elde edilen hidroçarların azot ve hava ortamında termal bozunma süreçleri termogravimetrik analiz (TGA) yöntemi ile incelenmiş hidroçarların karakteristik özellikleri ve yanma indeksleri (S) yakıt değeri açısından uygun bulunmuştur. BET analizi ile hidroçarların yüzey alanı 180 ve 220 °C'de ve 260 °C'ye göre daha yüksek ölçülmüştür. Hidroçarların yapısındaki fonksiyonel gruplar ve yüzey morfolojileri FTIR ve SEM-EDX analizleri ile belirlenmiştir. Hidroçar külleri XRF ve SEM-EDX analizleri ile incelenmiştir. Hammadde külüne kıyasla hidroçar küllerinde Na2O, K2O ve Cl oranlarının azaldığı, iz element konsantrasyonlarının ise (Cd, Cu, Fe, Ni, Pb ve Zn) arttığı gözlemlenmiştir. Proses suyunda TOC, TN tayini yapılmıştır. Bu çalışmada, HTK yöntemi ile atıklardan linyit ve subbitümlü kömüre eşdeğer yenilenebilir bir katı yakıt elde edilebileceği belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: süt sığırı gübresi, pirina, hidrotermal karbonizasyon, hidroçar, yenilenebilir enerji
Metilamonyum kurşun iyodür (CH3NH3PbI3) perovskit film malzemelerin zamana bağlı akım-gerilim (I-V) ölçümleri ile karakterizasyonu
Bu tez çalışmasında üçüncü nesil organik güneş hücresi ailesinden olan perovskit güneş hücrelerinde optik soğurucu tabakası olarak kullanılan MAPbI3 (Metilamonyum Kurşun İyodür) yapısına sahip film üretimi gerçekleştirilmiştir. Perovskitler üretim yöntemine ve ortam koşullarına bağlı olarak kararsızlık göstermektedirler. Tez kapsamında homojen, kimyasal reaksiyon sürecini tamamlamış ve kararlı bir yapıya sahip perovskit ince filmlerin üretimi için Termal CVD (Termal Kimyasal Buhar Biriktirme) yöntemi kullanılmıştır. Üretilen malzemelerin yapısal karakterizasyonu için XRD (X-ışını Kırınımı) desenlerinin analizleri ve yüzey morfolojisi analizleri için Taramalı Elektron Mikroskobu (Scanning Tunneling Microscope, SEM) kullanılmıştır. Farklı atmosferik koşulların perovskit filmler üzerinde oluşturduğu kararsızlık mekanizmasının anlaşılabilmesi için malzemeler üzerinde dört farklı stres faktörü uygulanmıştır. Bu stres faktörleri sırası ile laboratuvar atmosferi, ultraviyole (UV) ışık uygulaması, oksijen (O2) uygulaması ve saf su buharı uygulamasıdır. Her stres faktörü uygulanırken, stres faktörü altında ve stres faktörü ortadan kalktıktan sonra karanlık iletkenlik değerleri kayıt altına alınmıştır. Elde edilen bulgularda belirli stres faktörlerinin malzemeler üzerinde elektronik kusurlara sebep olduğu belirlenmiştir. Bu kusurların ortadan kaldırılabilmesi adına malzemelere ısıl işlem uygulanmış ve ısıl işlem uygulamasının malzemelerdeki elektronik kusurlar üzerine etkisi iletkenlik ölçümleri ile belirlenmiştir.
Perovskit metil amonyum bizmut iyodür (MA3Bi2I9) ince film soğurucu tabakasının ve FTO/TiO2/MA3Bi2I9/P3HT/Au güneş hücrelerinin stres faktörleri altında kararsızlıklarının incelenmesi
Yenilenebilir enerji kaynaklarının en başında "Güneş" gelmektedir. Güneş enerjisinden hem ısı hem de elektrik üretmek mümkündür. Geleneksel güneş hücrelerine bakıldığında silisyum tabanlı güneş hücreleri ile karşılaşılmaktadır. Ancak silisyum güneş hücrelerinin birim maliyeti oldukça yüksektir. Bu nedenle bilim insanları düşük maliyetli güneş hücreleri üretmeye odaklanmışlardır. Üçüncü nesil güneş hücrelerinden perovskit güneş hücreleri verimlilikleri ile bilim insanlarının ilgisini çekmiştir. Ancak perovskit güneş hücrelerinin kararsızlık ve Pb gibi toksitite problemi bulunmaktadır. Periyodik tabloda Pb yerine kullanılabilecek ve toksik olmayan elementler araştırılmıştır. Bu elementler arasında en umut vaat eden ise bizmuttur. Bizmutun kurşun yerine perovskit güneş hücrelerinde kullanılması ile daha kararlı, doğa dostu ve uzun ömürlü perovskit güneş hücresi üretilmesi mümkündür. Böylesi bir durum perovskit güneş hücrelerinin ticari olarak silisyum güneş hücreleri ile rekabet edebilme potansiyelini doğurmaktadır. Bu çalışmada perovskit güneş hücresi optik soğurucu tabakası olan MA3Bi2I9 ince filmler termal buharlaştırma yöntemi ile büyütülerek farklı sıcaklıklarda (30°C, 80°C, 100°C, 120°C, 160°C ve 200°C) tavlanmıştır. Tavlanan ince filmlerin yapısal, morfolojik ve optik analizleri gerçekleştirilmiştir. Optik soğurucu tabakası ince film ile aynı şekilde üretilen FTO/TiO2/MA3Bi2I9/P3HT/Au formundaki perovskit güneş hücresi de aynı sıcaklıklar da tavlanarak argon gazı atmosferinde I-V verileri kayıt altına alınmıştır. Aynı formdaki diğer bir perovskit güneş hücresi ise laboratuvar atmosferinde bekletilerek farklı günlerde alınan I-V ölçümleri kayıt alınmıştır. İnce film ve güneş hücresinden elde edilen bulgular gelecekte kararlı MA3Bi2I9 perovskit güneş hücresi üretilebilmesi açısından karşılaştırılmalı olarak sunulmuştur.
Üç fazlı sincap kafesli asennkron motorun gövde kanatçık arızasının motor performansı üzerindeki etkilerinin deneysel olarak elde edilmesi
Elektrik motorlarında sıcaklık değerleri doğrudan motorun performansına etki etmektedir. Özellikle kapalı ve iç ortam sıcaklığı yüksek olan işletmelerde ortalama sıcaklık yüksektir. İç ortam sıcaklığının yüksek olması motor performansına doğrudan olumsuz etki etmektedir. Elektrik motorlarının ömürlerinin sıcaklık değerinin artmasıyla azaldığı bilinmektedir. Motor gövdesindeki yetersiz soğutmayla beraber iç sıcaklık değerlerinin artması ve stator sargı dirençlerinin sıcaklık ile doğru orantılı olarak artması motorun performansında olumsuz etkiler yaratmaktadır. Bundan dolayı elektrik motorlarının soğutulması çalışma performansı ve enerji tasarrufu açısından önemlidir. Asenkron motorlarda soğutma; dış gövde soğutması ve rotor kısa devre halkası kısmında yer alan soğutma kanatçıkları ve pervane ile sağlanabilir. Bu tez çalışmasında üç fazlı sincap kafesli asenkron motorların gövde kısmında bulunan kanatçıkların arızalanması durumunda motor performansının nasıl değiştiği deneysel olarak elde edilmiştir. Bu tez kapsamında gövde üzerindeki kanatçıkların asenkron motorların soğutulmasındaki etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu bağlamda sağlam motor gövde üzerindeki ısı transferini sağlayan kanatçıklarda arızalar meydana getirilerek sıcaklık değişimleri araştırılmıştır. Arızalı durumlar için motorların çalışmasında anormal bir durum söz konusu olacağından bunun motor titreşimleri üzerindeki etkileri de araştırma konusu dâhilinde elde edilmiştir. Ayrıca sağlam motor ve gövde üzerindeki kanatçıkları arızalı olan asenkron motorun her biri için ayrı ayrı boşta çalışma, kısa devre çalışma ve yüklü çalışma deneyleri yapılarak performans analizleri elde edilmiştir.
Fotovoltaik sistemlerde oluşan arızalar ve çözüm önerileri
Bugüne kadar insanlık enerji ihtiyacının büyük bir kısmını fosil yakıtlardan karşılamıştır. Fosil kökenli kaynakların çevreye olan zararları nedeniyle yenilenebilir enerji, kaynaklarına olan ilgi artmıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları doğada sürekli bir şekilde var olan başta güneş olmak üzere rüzgâr, jeotermal, hidrolik, gelgit, dalga, biokütle, biyoyakıt ve hidrojen enerjileridir. Türkiye coğrafi konumu itibariyle birçok dünya ülkesine göre yenilenebilir enerji kaynakları bakımından iyi bir potansiyele sahiptir. Güneş enerjisi birçok alanda kullanılmakla birlikte güneş enerjisinden elektrik üretimi son yıllarda yoğun bir şekilde önem kazanmıştır. Bu çalışmada güneş enerjisinde elektrik üretiminde kullanılan fotovoltaik paneller ve fotovoltaik sistemlerde oluşan arızalar ve bu arızaların giderilmesi için çözüm önerileri ile alınacak önlemler hakkında bilgiler verilmiştir. Sistemlerde oluşan arızalar ya da bozulmalar hücre, modül ve dizilerde görülmektedir. Fotovoltaik sistemlerde oluşan arızalar veya kayıplar; ışınım kayıpları, sistem kayıpları, dönüşüm kayıpları olarak sınıflandırılmıştır. Bu kayıpların en aza indirilmesi için sistem kurulum aşamasında yapılacak olan tasarımların optimizasyonu, sistem kurulum sonrası çalışmasının kontrolü ve bakımının düzenli yapılması önemlidir. Kurulum sonrasında sistemlerin çalışması ve enerji üretiminin kontrolü uzaktan takip sistemleriyle de yapılabilmesi ayrıca bir avantajdır.
550 kwp kurulu güce sahip güneş santralinin makine öğrenmesi ile kısa vadeli elektrik üretim tahmini
Günümüzde güneş, rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı sürdürülebilirlik, doğa dostu ve tükenmeyen kaynaklarından oluştuğu için vazgeçilmez bir zorunluluk haline gelmiştir. Gelişen teknoloji ile birlikte verimleri her geçen gün artan yenilenebilir enerji yöntemleri son dönemlerde hızla yaygınlaşırken, bazı sorunları da beraberinde getirmiştir. Sadece üretilen enerji miktarının artması tek başına yeterli olmayıp, üretilen enerjinin verimli kullanılamaması bu sorunların en önemlilerindendir. Bu sebeple üretilen enerjinin takibi ve üretim miktarının tahmini daha da önem kazanmaya başlamıştır. Güneş enerji santrallerinde üretilecek enerji tahmini, enerjinin daha verimli ve etkin kullanılması için önemlidir. Üretilecek gücün tahmin edilmesi yatırımın doğruluğu, optimum üretim miktarının belirlenmesi, ihtiyaç duyulan güce erişilip erişilemeyeceği, sektörde yatırım yapan firmaların gelir hedeflerini planlaması ve enerjinin boşa harcanmaması için büyük bir öneme sahiptir. Türkiye'de elektrik üreten firmalar hem devlete sözleşme karşılığı ürettikleri enerjiyi sabit fiyattan satabilmekte hem de spot piyasada gün öncesi belirlenen fiyat üzerinden satış yapabilmektedir. Bu sebeple üretilen enerji miktarının kestirimi ticari açıdan da büyük önem taşımaktadır. Bu tezde, Denizli ilinde bulunan bir güneş enerjisi santralinin kısa vadede üreteceği enerji miktarı, makine öğrenmesine dayalı doğrusal regresyon, rastgele orman, k en yakın komşu, destek vektör makineleri ve yapay sinir ağları ile tahmin edilmiş ve gerçek üretim değerleri ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca çalışmada tahmin yöntemlerinin performansını ortaya çıkarmak için belirleme katsayısı, karekök ortalama hata ve ortalama mutlak yüzdelik hata algoritmaları kullanılmıştır. Tezde, tahmin için kullanılan güneş enerjisi santralinden elde edilen verilerle uygulanan makine öğrenmesi yöntemlerinin yüksek performans gösterdiği ve gerçek değerlere yakın tahminler yaptığı ortaya koyulmuştur. Ayrıca oluşturulan tahmin metotları kendi arasında da kıyaslanmıştır. Bu çalışma ile güneş santrallerinin üretileceği enerji miktarını yüksek doğrulukla tahmin etmenin mümkün olduğu gösterilmiştir.
Perovskit (CH3 NH3)3 Sb2 I9 ince filmlerin termal buharlaştırma yöntemi ile üretilmesi ve kararsızlık mekanizmalarının elektriksel yöntemlerle belirlenmesi
Yenilenebilir enerji kaynaklarında erişilebilirlik ve kaynak açısından ön planda olan Güneş enerjisi büyük bir potansiyele sahiptir. Ancak Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren sistemler sürdürülebilir kullanım açısından yüksek verim ve düşük maliyetleri karşılama konusunda yetersiz kalmaktadır. Güneş hücrelerinin üretimindeki teknolojilerin ilerlemesi ile yeni nesil güneş hücreleri kendilerine bu alanda yer bulmaya başlamışlardır. Bu yeni nesil güneş hücreleri arasında olan üçüncü nesil güneş hücreleri ile doğada çok bulunan organik malzemelerle üretim hedeflenmektedir. Ancak üçüncü nesil güneş hücresi olan perovskitin piyasada ticari olarak bulunamamasının sebebi üretimlerinden kısa bir süre sonra bozunmaları ve verimlilik değerlerini kaybetmeleridir. Bu tez çalışmasında üçüncü nesil organik güneş hücresi ailesinden olan perovskit güneş hücrelerinde optik soğurucu tabakası olarak kullanılan (CH3NH3)3Sb2I9 (Metilamonyum Antimon İyodür) yapısına sahip ince filmlerin üretimi termal buharlaştırma yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Tez kapsamında üretilen malzemelerin yapısal karakterizasyonu için XRD (Xışını Kırınımı) desenlerinin analizleri ve yüzey morfolojisi analizleri için Taramalı Elektron Mikroskobu (Scanning Tunneling Microscope, SEM) kullanılmıştır. Bunun yanı sıra TGA ile malzemelerin termal kararlık optimizasyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Üretim sonrası farklı sıcaklıklarda ısıl işlem uygulamalarına maruz bırakılan ince filmlerde atmosferik koşulların oluşturduğu kararsızlık etkilerinin anlaşılabilmesi için malzemeler üzerinde üç farklı stres faktörü uygulanmıştır. Bu stres faktörleri sırası ile laboratuvar atmosferi, ultraviyole (UV) ışık uygulaması, ışık banyosu uygulamasıdır. Elde edilen bulgular sonucunda farklı stres faktörlerinin ince film malzemenin elektriksel iletkenliğinde yol açtığı değişimler belirlenmiştir.
Tavuk atıkları ve çam odunu talaşından elde edilen biyo-yakıtın yakılmasında katkı maddelerinin etkisinin incelenmesi
Bu tez çalışmasının amacı hayvansal atıklar ve orman atıklarına yeşil enerjiye dönüştürme yoluyla değer kazandırılmasıdır. Tez konusu kapsamında gerçekleştirilen çalışmalarda tavuk atıkları ve çam odunu talaşının ağırlıkça eşit oranlarda karıştırılarak hava ortamında ve oksi-yakıt yakma koşullarında yanması sırasında işletme problemlerini azaltmak, düşük partiküler madde (PM) ve baca gazı emisyonları elde etmek amacıyla çeşitli katkı maddeleri eklenmiştir. Özellikle PM emisyonlarını azaltmak için yakıt karışımına uygun katkı maddesinin belirlenmesi önem taşımaktadır. Bu nedenle çalışmanın ilk aşamasında farklı katkı maddelerinin (CaHPO4, MgCO3, MnCO3, MgPO4, Kaolin, CaO, Zn) söz konusu biyokütle karışımı üzerinde etkinliğini belirleyen ve oksijen ortamında termogravimetrik analizine dayanan bir hızlı tarama metodu kullanılmıştır. Yakıt karışımına en uygun katkı maddeleri Zn ve MgCO3 olarak belirlenmiş ve ağırlıkça %2 oranında katkı maddesi içeren biyo-yakıtların termal bozunma performansları azot ortamında, hava ortamında ve oksi-yakıt yakma koşullarında termogravimetrik analiz (TGA) yöntemi ile incelenmiştir. Katkılı biyo-yakıt karışımından elde edilen küller XRF, XRD, SEM-EDS analizleri ile incelenmiş, katkı maddelerinin kül yapısına etkisi belirlenmiştir. Biyo-yakıt karışımının yakılmasında düşük PM emisyonu sağlayan Zn ve MgCO3 katkı maddelerinin baca gazı salınımları yanma ve oksi-yakıt yanma koşullarında TGA-FTIR ile analiz edilmiştir. En yüksek emisyonun CO2 olduğu, oksi-yakıt yanma sürecinin ve yakıt karışımına katkı maddelerinin eklenmesinin CO2 emisyonlarını azaltıcı etki gösterdiği görülmüştür. Oksi-yakıt yanma koşullarında hava ortamına göre daha yüksek CO emisyonu, daha düşük NOx, SO2 ve HCl emisyonu düşük oranda meydana gelmiş ve katkı maddeleri de azaltıcı etki göstermiştir. Zn Katkılı biyo-yakıt külünün kompozisyonu ve kristal yapısı partiküler madde emisyonunu azaltıcı etkisini desteklemektedir. Zn'nun MgCO3'a göre partiküler madde ve baca gazı emisyonları açısından daha uygun bir katkı maddesi olduğu sonucuna varılmıştır. Anahtar kelimeler: tavuk atığı, çam odunu talaşı, birlikte yanma, katkı maddesi, yenilenebilir enerji, atık yönetimi
Ölçme esaslı akım transformatörlerinde çalışma bölgesi ve kararlılık analizi
Elektrik enerjisinde ölçüm işlemleri; enerji, akım ve gerilim büyüklüklerinin öğrenilmesine yaptığı katkı kadar, koruma ve faturalandırma bilgileri için de büyük önem arz eder. Elektrik enerjisi ölçümünde en önemli faktör, çoğu zaman akım olmaktadır. Akımın negatif veya pozitif yönde hatalı ölçülmesi, amaçlanan uygulamaların erken ya da geç devreye girmesine neden olabileceği gibi, hatalı faturalandırmaya da sebep olabilir. Ölçümün direkt gerçekleştirildiği primer sistemlerde bu faktörler direkt olarak ölçü aletinin ölçme hassasiyeti ve doğruluğu ile ilgilidir. Ölçümün sekonder olarak gerçekleştirildiği ölçüm yöntemlerinde akım ölçü transformatörünün özellikleri de büyük önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, farklı akım ölçü transformatörlerinin karakteristik incelemeleri gerçekleştirilerek, normal çalışma bölgesinin altında ve üstündeki akım değerleri için hata analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, uygulamada karşılaşılabilecek hata tiplerinin sebep olacağı sorunlar değerlendirilmiştir.
Şebeke bağlantılı ınverterlerde super lift luo konverter uygulanması
Hızlanarak artan küresel enerji ihtiyacı ve çevre kirliliği, bilim adamlarının, endüstrinin ve hükümetlerin dikkatini yenilenebilir ve temiz enerj kaynaklarına yöneltmiştir. Popüler güneş ve rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının devletler ve özel şirketler tarafından kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Bu yenilenebilir kaynakların kullanımının artışındaki en büyük engel yüksek üretim ve kurulum maliyetleridir. Bu maliyetlerin düşmesi üretim adetlerinin artması ve sistem verimliliklerinin arttırılarak kurulum maliyeti telafi sürelerinin kısaltılması ile sağlanabilir. Uyguladığımız tasarım, genellikle düşük güç ihtiyacını karşılamak ve yüksek verimlilik sağlamak için üretilen mikroinverter tipi, şebeke bağlantılı ve direkt olarak fotovoltaik panelden güç alan, fotovoltaik panel çıkışındaki gerilimi de kontrollü bir şekilde şebekeye göndermek için Super Lift Luo Konverter tipi bir DC-DC konverter kullanan bir sistemdir. Bu tezde inverter topolojileri, konverter topolojileri ayrı ayrı incelenip kullandığımız sistem simüle edilmiştir. Super Lift Luo Konverter kullanımı ile yeni bir yaklaşım amaçlanmıştır.
Bilecik ili için güneş enerjisi analizi ve yapay sinir ağları ile hava sıcaklığı tahmini
Günümüzde, enerjinin her alanda kullanılması ve artan enerji ihtiyacı, alternatif enerji kaynaklarının kullanımı ve araştırılmasını arttırmıştır. Hemen hemen hepsinde iklim şartlarının etkili olduğu alternatif enerji kaynaklarından, yenilenebilir enerji kaynakları (rüzgar, güneş, bioenerji, jeotermal, vb.) en önemli enerji kaynakları olarak tarihteki yerlerini almışlardır. Bu çalışmada, Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü'nden temin edilen Bilecik ili 2013 yılına ait saatlik ortalama rüzgar şiddeti, hava basıncı, su buharı basıncı, nispi nem ve hava sıcaklığı ölçümlerinden 1794 adet alınmıştır. Saatlik ortalama hava sıcaklığı tahmini için ileri beslemeli geri yayılımlı çok katmanlı YSA(Yapay Sinir Ağları) modeli kullanılmış ve YSA ağının eğitiminde, alınan rüzgar şiddeti, hava basıncı, su buharı basıncı ve nispi nem ölçümlerinin %80(1435 adet)'ni girdi katmanı olarak ve çıktı katmanı olarakta hava sıcaklığı alınmıştır. Girdi verilerinin geri kalan %20'si YSA'nın test kümesi olarak kullanılmıştır. Bilecik ili için 2013 yılına ait YSA modelinden elde edilen %20'lik tahmini ortalama saatlik sıcaklık verisi, yine aynı yılın gerçek sıcaklık verileriyle karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, YSA modelimizin RMSE ve MAE değerlerinin oldukça tatmin edici olduğu görülerek, YSA modelimizin ortalama saatlik hava sıcaklığının daha sonraki yıllar için uygun olacağı görülmüştür.
Yapılarda kullanılan yalıtım malzemelerinin enerji verimliliği açısından incelenmesi
Enerji verimliliği, yaşam standardımızı, üretim kalitesini ve miktarını düşürmeden, daha az enerji kullanarak aynı miktardaki işi yapabilmektir. Diğer bir deyişle, enerji verimliliği birim hizmet ya da ürün miktarında enerji tüketimini azaltmaktır. Yapılarda ısı yalıtım malzemeleri, yapı elemanlarının ısı iletim direncini artırmak veya dışarıya kaçan ısı miktarını azaltmak amacı ile kullanılmaktadır. Bu yalıtım iyileşmesi uygulanan yalıtım kalınlığına ve kullanılan malzemenin ısı iletkenlik direncine bağlı olarak % 30-60 arasında değişmektedir. Bu çalışmada, ısı yalıtım malzemesi olarak XPS, EPS ve taş yünü kullanılmıştır. Kullanılan malzemelerin enerji verimliliğine etkilerinin incelenmesi için deney düzeneği oluşturulmuştur. Bu amaçla oluşturulan deney düzeneğinde iç ortam sıcaklığı 18-22 °C sıcaklıkta kalması şartı ile farklı dış ortam sıcaklıklarında (-20, -15, -10 ve -5 C) malzemelerin 4, 8, 16 ve 24 saatlik sürelerde tüketilen elektrik enerjisi bir sayaç yardımı ile ölçülmüştür. Deneysel sonuçlar ile TS 825 standartında verilen hesap metodu ile elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca tuğla ve gazbeton duvarlar üzerine çimento esaslı hazır ve alçı sıva uygulanıp 24 saatlik enerji kayıpları ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar birbirileri ile karşılaştırılıp enerji verimliliği açısından değerlendirilmiştir. Ayrıca, deneysel çalışmada kullanılan tuğla, gazbeton ve sıvaların -20°C düşük sıcaklı etkisi sonrasındaki dayanım kayıpları belirlenmiştir. Sonuç olarak; enerji verimliliği açısından yalıtım malzemelerinden EPS, kompozit malzemelerden ise gazbeton ve çimento esaslı iç-dış sıva ile hazırlanan numunenin en iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Yapılar, Yalıtım malzemeleri, Enerjisi verimliliği, Isıl iletkenlik.
Piezoelektrik sistemli suya dayalı enerji sistemlerinin analizi ve uygulaması
Yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi ve gerekliliği gün geçtikçe daha çok hissedilmektedir. Bunun nedeni fosil kaynakların sınırlı olması ve küresel ısınmanın büyük ölçüde sebebi olmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan piezoelektrik malzemelerin enerji üretimi alanında çok az kullanılıyor olması ve bu alanda yeterli çalışmaların olmaması bu çalışmaya ilham olmuştur. Özellikle enerji yoğunluğunun fazla olduğu suya dayalı enerji sistemleri analiz edilerek piezoelektrik malzemelerin bu alanda enerji üretmesi hedeflenmiştir. Enerji yoğunluğunun en fazla olduğu deniz dalgası ve dalga enerjisi dönüşüm sistemleri analiz edilerek piezoelektrik malzemelerin bu tür sistemlere entegre edilebilirliği incelenmiştir. Yapay dalga oluşturularak piezoelektrik malzemeden enerji üretilebilmiş ve analizleri yapılmıştır. Batı Karadeniz dalga yapısı verilerine göre örnek bir santralin yaklaşık güç üretimi hesaplanmış ve sonuçları değerlendirilmiştir. Piezoelektrik malzemelerin yakın gelecekteki kullanımları hakkında öngörüde bulunulmuştur. Anahtar Kelimeler: Piezoelektrik Malzeme; Hidroelektrik Santraller; Dalga Enerjisi Dönüşüm Sistemleri;
Elektrik enerji sistemlerinde hata algılama ve çözümlemesine yönelik algoritmik bir uygulama
Elektrik enerji sistemleri, farklı tipteki hatalarla sık sık karşılaşılabilen ortamlardır. Bu hatalar ve arızalar; kısa devre, aşırı akım, kaçak akım, düşük veya yüksek gerilim, frekans bozulması, nem ve olağan dışı fiziksel şartlar olabilir. Elektrik enerji sistemlerinde karşılaşılabilecek hata ve arızalara karşı farklı koruma sistemleri mevcuttur. Kullanılan koruma sistemi, mümkün olabildiğince hızlı ve seçici davranarak, arızalı kısmı devre dışı bırakmalıdır. Burada amaç, elektrik enerji sistemindeki diğer kısımların, arızadan etkilenmeksizin çalışmaya devam etmesi olmalıdır. Bu çalışmada, bir koruma sisteminde karşılaşılan genel hataların tümü dikkate alınarak, bir algoritma kapsamında ele alınmıştır. Bu algoritmaya uygun olarak geliştirilen yazılım, tasarlanan mikro işlemcili bir devre üzerinden, açma bobinli klasik bir şaltere uygulanmıştır. Böylece, basit yapılı açma mekanizmalarına, çok işlevlik kazandırıldığı gibi, günümüzde popüler olan yenilenebilir elektrik enerji sistemlerinin mikro yapıda gelişmiş koruma sistemlerine sahip olmaları amaçlanmıştır.
Rüzgar enerjisi çalışmalarında yüzey pürüzlülüğünün sayısal görüntü işleme yöntemleri ile analizi ve uygulaması
Bu çalışmada yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan rüzgar enerji santrali kurulumunda önemli bir parametre olan yüzey pürüzlülük parametresinin tespiti için sayısal görüntü işleme tekniklerinin kullanıldığı bir yöntem geliştirilmiştir. Rüzgar enerji santralinin kurulacağı arazinin yüzey pürüzlülük parametresi arazi üzerindeki pürüzlülük elemanlarının boyutları ve arazi içerisindeki dağılımına bağlı olarak değişmektedir. Günümüzdeki uygulamalarda santral kurulumu için önerilen araziye ait yüzey pürüzlülük parametreleri, pürüzlülük haritaları, WAsP yazılımı ile veya bilgisayar ortamında yersel gözlemlerden elde edilen bilgiler doğrultusunda yaklaşık olarak da çizilebilir. Bu uygulamaların iki önemli dezavantajı vardır. Bu dezavantajlardan biri WAsP yazılımı ile elde edilen pürüzlülük haritasının maliyetli oluşu ve zaman alması diğeri ise yapılan değerlendirmenin kısıtlı yersel gözlemlere dayanıyor olmasından dolayı gerçeği bire bir yansıtamaması ve bölgenin sadece belirli bir bölgesini temsil ediyor olmasıdır. Bu dezavantajları ortadan kaldırabilmek için bu tez çalışmasında, rüzgar enerji santralinin kurulumunda önemli bir parametre olan yüzey pürüzlülük parametresinin geleneksel yöntemler yerine havadan çekilen arazi fotoğrafı üzerinden sayısal görüntü işleme teknikleri ile belirlendiği bir yöntem geliştirilmiştir. Sunulan bu yöntem ile pürüzlülük haritasının belirlenmesi WAsP programına göre çok daha düşük maliyetle ve yüksek hızda gerçekleşirken aynı zamanda kurulum bölgesi etrafında yersel gözlemlere oranla çok daha geniş bir yüzey araştırmasına olanak verecek şekilde gerçekleştirilebilmiştir. Tez çalışmasındaki uygulamalar Harita Genel Komutanlığından elde edilen görüntüler üzerinde gerçekleştirilmiş ve yazılım ortamı olarak MATLAB yazılım platformu kullanılmıştır. Yöntem olarak görüntü bölütleme yöntemi ile arazi üzerindeki kapalılık oranlarının belirlenmesi işlemi gerçekleştirilmiştir. Görüntü bölütleme işlemi üç faklı görüntü bölütleme yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Bu yöntemler sırasıyla OTSU algoritması, fuzzy c-means ve k-means algoritmalarıdır. Bu üç yöntemden elde edilen sonuçlar gerçeğe uygunlukları açısından ERDAS yazılımı ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılarak verilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre tez çalışmasında önerilen yöntem ile yüzey pürüzlülük haritasının etkin bir şekilde elde edilebildiği görülmüştür.
Termal eklem ısı farklılığı esaslı iyonizasyon ile elektrik enerjisi üretimi
Peltier yapılar, 19. yüzyılın başlarında, keşfedilen önemli bir termoelektrik buluştur. Bu buluş ile, Thomas Seebeck ve Jean Peltier farklı iki metal yapının, farklı sıcaklıklara maruz bırakıldığında emk ürettiğini keşfetmişlerdir. Onlar aynı zamanda farklı iki metal yapıya elektrik akımı uygulandıklarında, akımın uygulanma yönüne bağlı olarak ısıtma yada soğutma gerçekleşebildiğini görmüşlerdir. Özellikle son 50 yıldır yarıiletken teknolojisindeki artışla birlikte peltier yapılar ve özellikle peltier yapıları kullanan soğutma teknolojileri üzerinde artış gerçekleşmiştir. Peltier yapılar, iklimlendirme özelliklerine kıyasla daha küçük çapta da olsa, elektrik enerjisi üretme yeteneğine sahiptirler. Küçük miktarda elektrik enerjisi üreten peltier yapılar, seri ve paralel bağlanarak, büyük değerde gerilim ve akımlara ulaşılabilir. Bu tez çalışmasında, peltierler seri ve paralel bağlanarak uygun akım ve gerilim değerine ulaştırılıp bir güç jeneratörü oluşturularak bu güç jeneratöründen elde edilen elektrik enerjisinin konutlar ve hava araçlarında kullanımları ele alınmıştır. Anahtar Sözcükler: Sıcaklık, Peltier yapılar, Elektrik Enerjisi
Pistonlu ve scroll tipi kompresörlerin soğutma performansının karşılaştırmalı enerji ve ekserji analizi
Soğutma sistemlerinin kalbi olan kompresörler, artan enerji ihtiyacı ve tasarruf bilinci ile sürekli yenilenmek zorunda kalmıştır. Yenilenen bu kompresörler hakkında sürekli yeni çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada scroll ve yarı-hermetik pistonlu kompresör için, R-134a, R-404A ve R-507Asoğutucu gazlar referans alınarak tanımlanan soğutma kapasitesi için enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Çalışmada +10 °C ile -25 °C arasındaki buharlaşma sıcaklıkları için kompresör güç tüketimleriR-134a soğutucu akışkanı kullanıldığında 3 kW ile 6,1 kW arasında değişkenlik gösterirken, R-404A ve R-507A soğutucu akışkanları kullanılırken 5,2 kW ile 10,6 kW arasında değişkenlik göstermiştir. Kütlesel debileriR-134a soğutucu akışkanı için 129 kg/h ile 601 kg/h arasında değişkenlik gösterirken, R-404A ve R-507A soğutucu akışkanları için sırasıyla 307 kg/h ile 1045 kg/harasında değişkenlik göstermiştir. Kompresör çıkış sıcaklıklarıR-134a soğutucu akışkanı kullanıldığında R-404A ve R-507A'ya göre %5 ile %15 daha düşük olduğu görülürmüştür. Çalışmada soğutma performansları (COP) ve ekserji verimlerinin değişimleri farklı buharlaşma sıcaklığı için ayrı ayrı incelemiştir. Çalışmanın sonunda scroll ve yarı hermetik pistonlu kompresör ekserji verimleri, R-134a, R-404A ve R-507A için bulunarak entropi üretimi ve performans etkileri hakkında değerlendirmeler yapılmıştır.
Gözenekli ortam boyunca akan akışkanın non-lineer yörüngesini belirlemede Finsler geometrisi kullanma
Homojen olmayan gözenekli ortam boyunca Darcy kanununa uyan Finsler geometrisi ile belirlenmiş akışkan akışının lineer olmayan yolları incelenmiştir. Homojen olmayan anizotropik gözenekli bir ortamdaki bir akışkan akışının doğrusal olmayan yollarını belirlemek için bir Finsler uzayındaki geodezikler kullanılır. Darcy akışkan akışının doğrultuya bağlı olması nedeniyle Riemannian ve Finsler geodezikleri arasında belirgin farklar oluşur. Fiziksel uzayda optimum olarak eğrilmiş bir yol(geodezik), homojen olmayan gözenekli ortam boyunca maksimum akısını veya en kısa taşınım süresini garanti eder. Homojen olmayan gözenekli bir ortam boyunca kararlı bir Darcy akışkan akışına uygulanan toplam direnci en aza indirgemek için Fermat'ın varyasyonel prensibi kullanılır. Bu prensip yardımıyla bir akışkan akışının karşılaştığı direncin daha düşük olduğu bir bölgede bulunmasını sağlayacak şekilde bir yol çizdiği görülür. Bu yolun Finsler geometrisindeki geodeziklere karşı geldiği belirlenmiştir (Yajima & Nagahamab, 2015). Bu çalışmada gözenekli ortamın hidrolik iletkenlik direncinin çeşitli fonksiyonel yapıları ele alınarak incelenmiş ve grafiksel olarak verilmiştir.
Enerji sistemlerinde rüzgar hızı modellemesi için geliştirilen Finsler geometrisi tabanlı yeni bir yaklaşım analizi ve uygulaması
Günümüzde artan enerji ihtiyacına paralel olarak üretilen enerjinin temiz ve sürdürülebilir olma hedefi, yenilenebilir enerji sistemlerine olan yönelimi hızla artırmıştır. Bu tez çalışması, yenilebilir enerji kaynaklarının en önemlilerinden olan rüzgar enerji sistemleri alanındaki özgün yaklaşımlı modellemeleri ve çeşitli tahmin çalışmalarını içermektedir. Çalışmanın ilk aşamasında, zaman serisi analizleri, yapay sinir ağları (YSA) ve görgül kip ayrışımlı (GKA) hibrit yapay sinir ağları kullanılarak rüzgar hızı tahminleri yapılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında, Weibull dağılımı (WD) ve Rayleigh dağılımı (RD) gibi fonksiyonların yanı sıra literatürde yeni olarak önerilen Ters Weibull dağılımı (TWD) kullanılarak aylık, mevsimsel ve yıllık farklı rüzgar hızı modellemeleri gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, Riemann geometrisi tabanlı bilgi geometrisi (Information Geometry - IGM) yöntemi geliştirilip yeni bir parametre kestirim yaklaşımı ile özgün bir yöntem oluşturulmuştur. Literatürde rüzgar hızı modellenmesinde kullanılan dağılım fonksiyonlarının parametre kestirimi konusunda ilk defa uygulanan bilgi geometrisi yönteminin var olan diğer bazı yöntemlere olan üstünlükleri tartışılmıştır. Çalışmanın son bölümünde, 2-boyutlu Finsler uzaylarının metrik fonksiyonu ve bunlara ilişkin geodezikler, rüzgar hızı modellemesi gibi bir çok uygulama alanında kullanılan iki parametreli Weibull dağılımı için elde edilmiştir. Şekil (k) ve ölçek (c) parametrelerine sahip olan Weibull olasılık dağılım fonksiyonuna Finsler geometrisi ile yeni ve farklı bir yaklaşım getirilerek, 2-boyutlu Finsler uzayında metrik tanımlaması yapılmıştır. Bu özgün yaklaşım ile iki parametreli yeni bir dağılım fonksiyonu geliştirilip asimetrik yapılarda daha hassas modellemelerin oluşturulabilmesi sağlanmıştır. Finsler geometri tabanlı yeni yaklaşım, rüzgar hızı modellemesinde sıklıkla kullanılan diğer yöntemler ile karşılaştırmalı olarak analiz edilmiş ve enerji potansiyeli analizleri açısından değerlendirilmiştir. Tezde geliştirilen model ve yöntemlerde Bilecik, Yalova, Gökçeada, Bozcaada, Sakarya, ve Bandırma bölgelerine ait saatlik değişen 2012-2016 yılları arası rüzgar verileri kullanılmıştır. Matlab ve Mathematica yazılımları kullanılarak elde edilen tüm sonuçlar tablolar ve grafikler halinde sunulmuş ve karşılaştırmalı olarak tartışılmıştır.
Leap motion ile 2B robot kolu simülasyonu
Bu çalışmada Leap Motion ile robot kolunun gerçek zamanlı hareket etmesi gereken noktalar kullanıcı tarafından dışarıdan verilir. Alınan bu noktalar yardımıyla robot kolunun hareketini sağlamak için önce ters kinematikle serbest değişkenler ve daha sonra ileri kinematikle de robot kolunun kartezyen koordinatları bulunur. Üç serbestlik derecesine sahip RRP tipli 3B bir robot kolunun hareketi z-ekseni boyunca sabit düzlem üzerinde kalması sebebiyle üstten görünümü baz alınarak, iki serbestlik derecesine sahip 2B simülasyonu LabVIEW ortamında oluşturuldu. İki serbestlik derecesine sahip robot kolun hareketi sadece kinematik yöntemler kullanarak kontrol edildi. Denavit-Hartenberg yöntemi ile iki serbestlik derecesine sahip robot kolun parametreleri belirlendi ve bu parametrelerden yararlanılarak ileri ve ters kinematik modeller LabVIEW ortamında oluşturuldu. Leap Motion ile elde edilen konum bilgisinden yararlanarak, ters kinematik modelden eklem açılarının alabileceği değerler LabVIEW ortamında hesaplandı. Ters kinematik probleminden bulunan çözümler ileri kinematik problemde yerine konularak en uygun çözüm robot kolunun yaklaşık konumu olarak alındı. Leap Motion'dan alınan n adet konum verisi ve LabVIEW ortamında kinematik hesaplarla elde edilen robot kolunun kartezyen koordinatları arasındaki hatalar iki boyutta Mutlak Hata Oranı Ortalaması(MAPE) ile hesaplandı.
Elektronik izleme sistemlerinin Türkiye'de kullanımı ve enerji analizi
Şüpheli, sanık ve hükümlülerin elektronik haberleşme yöntemleri ile toplum içinde izlenmesi ve gözetim altında tutulmasını sağlayan elektronik izleme sistemleri gelişmiş ülkelerde ortaya konulan ve gittikçe yaygınlaşan cezaların infazlarında kullanılan bir teknolojidir. Bu sistemler, bir hükümlünün toplum içerisinde infazını gerçekleştirirken denetim serbestlik açısından da etkili bir şekilde kullanımı sağlamaktadır. Bu teknolojinin gelişmekte olan ülkeler arasında yer alan Türkiye'de de kullanımı ve önemi gün geçtikçe artış göstermektedir. Bu tez çalışması kapsamında, denetimli serbestlik konusu ele alınarak elektronik izlemenin Türkiye ve Dünya'da kullanımı analiz edilmiştir. Elektronik izleme sistemlerinde kullanılan teknolojilerin tanımlamaları yapılıp sistem bileşenleri ile sınıflandırılarak sunulmuştur. Alan izleme, konum izleme ve alkol izleme sistemleri, kullanılan elektronik bileşenlerle birlikte anlatılmıştır. Elektronik izleme sistemlerinin ekonomik açıdan gereksinimi maliyet analizi incelenerek detaylı olarak sunulmuştur. Elde edilen bulgular doğrultusunda, bazı ülkeler bu sistemi cezanın daha etkin bir şekilde infaz edilmesi için kullandığı görülürken, bazı ülkelerde de ekonomik açıdan hapis cezasına alternatif bir sistem olarak kullanmıştır. Ayrıca bu tez çalışması kapsamında Türkiye'de kullanılan elektronik izleme sisteminin topolojik yapısı detaylı olarak açıklanmıştır. Tez çalışmasının son bölümde ise, elektronik izleme sistemlerinin bağlı olduğu kabinet sistemlerinde yapılan yeni düzenlemeler sonrası, ülkemizdeki tüm sistemin enerji verilerine ait gerilim, akım, frekans, güç ve güç faktörlerine ilişkin kaydedilen veriler tablolar ve grafikler halinde sunulmuş ve karşılaştırmalı olarak tartışılmıştır. Aynı zamanda yeni sistem entegrasyonu için önerilen Matlab GUI yazılım ortamında nesneye yönelik programlama ara yüzü geliştirilmiştir.