17
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Fotovoltaik uygulamalar için alkali metal katkılı (Li, Na) ZnO ince filmlerin sentezi ve karakterizasyonu
Bu tez çalışmasında katkısız ve alkali metal (Li, Na) katkılı ZnO yarıiletken ince filmler çözelti metodu kullanılarak elde edildi. Li ve Na metallerinin molar oranlarının ZnO ince filmlerin fiziksel özellikleri üzerinde etkisi X-ışınları kırınımı analizi (XRD), UV-Vis Spektrometresi, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) and Hall Effect ölçüm sistemi kullanılarak incelenmiştir. Geniş band yapılı ZnO yarıiletkeni (002) tercihli yönelime sahip hekzagonal polikristal yapılı bir yarıiletkendir. Na katkısının ZnO yarıiletkenin kristal yapısını bozduğu gözlenmiş iken Li katkısının kristal yapıyı güçlendirdiği gözlemlenmiştir. Yüzey analizleri XRDsonuçlarını desteklemektedir. Yine Li katkılı ZnO ince filmlerin geçirgenlik spektrumunda görünür bölgede ışığı daha fazla geçirdiği gözlemlenmiştir. Elektriksel ölçümler sonucunda Li katkılı ile birlikte ZnO ince filmlerin taşıyıcı yük yoğunluklarında artış meydana geldiği gözlemlenmiştir.
Poli(tiyonin) destekli platin ve paladyum nanopartikülleri ile etanolün elektrokatalitik yükseltgenmesi
Günümüzde polimer elektrolit membranlı (PEM) yakıt pilleri, özellikle taşınabilir cihazlarda, mevcut pil teknolojilerine alternatif olarak değerlendirilmektedir. Hidrojen (H2) veya metil alkol gibi yakıtların kullanıldığı sistemler, bu tür pillerin öne çıkan tercihleri arasındadır. Yakıt pillerindeki temel sorun özellikle hidrojenin kullanıldığı yakıt pillerinde taşıma potansiyeli, yüksek maliyet ve hidrojenin gaz fazında düşük enerji yoğunluğudur. Metanol tabanlı yakıt pillerinde ise metanolün yüksek enerji yoğunluğuna rağmen elektrokatalitik yükseltgenme hızının yavaş olması önemli bir sorundur. Bunun yanı sıra metanolün Nafion® membran ile uyumsuz olması yüksek derişim kullanımını sınırlar. Bu da yakıt tüketimi ile yakıt hücresi performansını olumsuz şekilde etkiler. Hidrojen ve metanol yakıt hücrelerinde karşı karşıya kalınan bu sınırlamalar nedeniyle son yıllarda etil alkole alternatif bir yakıt olarak bu alanda ilgi artmıştır. Diğer taraftan etanolün (biyoetanol) günümüzde bitkilerden elde edilebilen bir yenilenebilir enerji kaynağı olarak kullanım potansiyelinin bulunması, etanollü yakıt pillerini daha da ilgi çekici hale getirmektedir. Bu yüksek lisans tezinin hedefi destek malzemesi olarak poli(tiyonin) (PTH) iletken polimerinden yararlanarak Pt(platin) ve Pd(paladyum) monometalik nanokatalizörlerinin ve PtPd bimetalik nanokatalizörünün hazırlanarak etanolün elektrokatalitik yükseltgenmesi için etkinliğinin test edilmesidir. Tez kapsamında yer alan katalizörlerin hazırlanmasında kullanılan deneysel koşulların optimize edilmesi ve optimum koşullarda hazırlanan PTH destekli nanokatalizörlerin elektrokimyasal ve fiziksel yöntemlerle karakterize edilmesi tez çalışmaları dahilinde yürütülmüştür.
Ordu ve Giresun illerinde dalga enerjisi potansiyelinin değerlendirilmesi
İnsan var oldukça enerji ihtiyacı da var olmaya devam edecektir. Toplumlar en temel aydınlanma, ısınma, yemek pişirme vb. gibi ihtiyaçlarını karşılayabilmek için enerjiye ihtiyaç duymaktadırlar. Her geçen gün artan enerji ihtiyacı ve maliyetleri, üretici ve tüketicileri yenilenebilir enerji kaynaklarına yönlendirmektedir. Ülkelerin enerjide dışa bağımlılığını azaltmak, enerji güvenliğini sağlamak, yerli yenilebilir enerji ile mümkündür. Üç tarafı denizlerle çevrili, kıyı uzunluğu 8.210 km olan ülkemizde potansiyeli yüksek yenilenebilir enerji kaynaklarından biri de dalga enerjisidir. Dalga enerjisinin önemi, sürdürülebilir ve çevre dostu bir enerji kaynağı olmasından kaynaklanmaktadır. Deniz dalgalarının kinetik enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren bu teknoloji, fosil yakıtların neden olduğu karbon emisyonlarını azaltmaya yardımcı olur ve iklim değişikliğiyle mücadelede önemli bir rol oynar. Ayrıca, dalga enerjisi kesintisiz ve öngörülebilir bir enerji kaynağıdır, bu da enerji arz güvenliğini artırır. Deniz kıyısı uzun ve dalga potansiyeli yüksek olan ülkeler için dalga enerjisi, enerji çeşitliliğini artırarak ekonomik ve stratejik avantajlar sağlar. Bu tez çalışmasında, dalga enerjisi üretiminde kullanılan sistemler ve dönüşüm sistemlerinin sınıflandırılmasından bahsedilmiş, Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nün 2021 yılında Ordu ilinde bulunan istasyon verileri incelenerek, Orta ve Doğu Karadeniz'in birleştiği şehrimiz Ordu'nun dalga enerjisi potansiyeli değerlendirilmiştir.
Kenevir lif ve zeolit katkılı çimento içeren köpük betonların özellikleri
Son zamanlarda, enerji odaklı yaklaşımlar gereği, inşaat sektöründe pek çok alanda olduğu gibi yapı malzemeleri alanında da incelemeler yoğun bir şekilde devam etmektedir. Mineral katkılar ve puzolanik aktiviteye sahip mineral katkılar, çimento ve beton üretiminde enerji tasarrufu çıktıları, çevre koruma ve nihai ürünün performans iyileştirme gibi nedenlerle sektörde odak olmaya devam etmektedir. Mineral katkılar optimum oranlarla çimento üretimine dahil olduklarında klinker oranını azaltmaktadır. Böylelikle enerji tasarrufunun yanı sıra CO2 emisyonları probleminin çözümünde de önemli ölçüde katkı sağlamaktadır. Aynı zamanda mineral katkılar incelikleri ve puzolanik aktiviteleri sayesinde kullanıldığı üründe performans artışı meydana getirmektedirler. Diğer taraftan, binaların ısıtma amaçlı kullanılan enerji tüketimleri dünya enerji talebinde önemli bir paya sahiptir. Köpük betonlar, boşluklu yapıları gereği ısıl konfor koşullarının elde edilmesinde oldukça başarılı beton sınıfı olmaktadır. Ancak, köpük betonun ısıl performans avantajına karşılık gevrek yapısının iyileştirilmeye dayanım ve dayanıklılık performanslarının artırılmaya ihtiyacı vardır. Bu nedenle, yük etkisi altındaki köpük betonların karışımlarında mineral katkı ve lif takviyesi kullanımı uygun bir çözüm olmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı, kenevir lif takviyesi ve zeolit katkılı çimento içeren köpük betonların fiziksel ve mekanik özelliklerini incelemektir. Bu amaçla, çimento üretiminde puzolan özellikli doğal zeolit kullanılmasına ve köpük beton üretimlerinde kenevir lif takviyesine ilişkin bilimsel veri oluşturmaktır. Çalışmada farklı oranlarda kullanılan ve farklı yüzey işlemlerine tabi tutulmuş doğal kenevir lif takviyesinin köpük beton numunelerinin fiziksel ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu tez çalışmasındaki deney programında yer alan deney serilerinden elde edilen bulgular karşılaştırma yöntemi kullanılarak irdelenmiştir. Köpük beton numunelerin su/çimento oranı ve çimento dozajı sabit tutulmuştur. Zeolit %10, ve %15 oranlarda çimento klinkeri ile yer değiştirilmiştir. Zeolit katkılı çimento içeren köpük beton numunelere doğal kenevir lif takviyeleri %1 (düşük), %2 (orta) ve %3 (yüksek) olmak üzere farklı oranlarda yapılmıştır. Kenevir lifler karışıma eklenmeden önce iki farklı yüzey işlemine tabi tutulmuştur. Üretilen köpük beton numuneler üzerinde mini slump, yayılma, özgül ağırlık, ağırlıkça su emme, kılcal su emme, ultrasonik ses geçiş hızı, eğilme-basınç dayanımı gibi deneyler gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneysel çalışma sonuçlarına göre, %3' e kadar doğal kenevir lif takviyesi, %15' e kadar zeolit katkılı çimento içeren ve soda ile sülfat yüzey işlemine tabi tutulan köpük betonların performanslarında olumlu gelişimlerin olduğu tespit edilmiştir.
Yığma minarelerin deprem davranışına yükleme yönünün etkisi: Aksaray Zafer Camisi minaresi örneği
Dini mimarinin önemli bir unsuru olan minarelere, İslam kültüründe sadece camilerde değil; medrese, türbe gibi yapılarda rastlamak mümkündür. Başlangıçta özel bir mimari forma bağlı kalmadan inşa edilmeye başlanan minareler, değişik bölge ve kültürlerde birbirinden farklı biçimlerde genellikle taş, tuğla ve ahşaptan inşa edilmiştir. Bu çalışmanın temel amacını, üzerinde kapı boşluğu bulunan ve eksenel simetrik olmayan yığma minareler için, deprem uygulama kritik ekseninin tespit edilebilmesi oluşturmaktadır. Bunun için, teknik literatürden Aksaray il merkezinde bulunan ve yığma taşıyıcı sistemli Zafer Camisi minaresi seçilmiştir. Seçilen söz konusu minareye, Türkiye'de yakın zamanda meydana gelen ve birçok can kaybının yaşandığı 1999 Düzce, 2011 Van ve 2023 Kahramanmaraş Depremleri, 0°'den başlamak üzere (x-ekseni), 15'er derecelik artışlarla, 180°'ye kadar etki ettirilmiştir. Çalışma sonucunda, ilgili minarenin söz konusu depremler altındaki tepe deplamanlarına bağlı olarak kritik eksenleri ve kritik gerilme değerlerinin oluştuğu bölgeler elde edilmiştir. Minare, Van depremi altında "Kontrollü Hasar" bölgesinde, Düzce depremi altında "Göçme Öncesi" ve Kahramanmaraş depremi altında ise, "Göçme Öncesi" bölgenin de ötesine geçmektedir. Bundan başka, deprem karakteristiğine bağlı olarak, tasarım aşamasında kullanılmak üzere, söz konusu yığma minare için kritik eksen olarak kapı boşluğunun tam ortasından geçen eksen (x-ekseni) veya bu eksene tam dik olan eksen (y-ekseni) belirlenmiştir.
Yüksek sıcaklığın fındığın kuruma davranışı ve gıda özelliklerine etkisi
Fındık, ülkemiz için çok önemli bir tarım ürünü olup, çeşitli alanlarda (kozmetik ve kişisel bakım, ilaç ve takviye ürünler, el sanatları ve dekorasyon vb.) kullanımıyla gıda sektörünün vazgeçilmez bileşenlerinden biridir. Fındık üretimi özellikle ülkemizin Karadeniz bölgesinde yaygın yetiştirilmekte olup, önemli bir tarımsal ihraç ürünümüzdür. Fındık kalitesini ve dayanıklılığını koruyabilmesi kurutularak depolanması gereken bir üründür. Fındıklar, çoğunlukla doğal (güneşte) kurutulurken az miktarda suni (mekanik) sistemlerde kurutulmaktadır. Hasat edilen fındıkların nem oranı maksimum %38 iken bu değer kurutma yöntemleri ile %6 denge neminin altına düşürülmesi gerekmektedir. Mekanik kurutma sıcaklığı ve süresinin fındığın gıda özelliklerine etkisi oldukça önemlidir. Bu çalışmada mekanik kurutma sıcaklığının fındığın kuruma davranışı ve gıda özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneylerde Tombul ve Çakıldak çeşit fındık kullanılmıştır. Dalından toplanan yaş fındıklar zurufundan ayıklanarak deneylere beş farklı sıcaklıkta (45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃) ve beş farlı sürede (1h, 2h, 3h, 4h ve sürekli) aynı anda beş farklı etüvde kurutulmuştur. Karşılaştırma için fındıklar gölgede ve güneşte de kurutulmuştur. Kurutulmuş numuneler üzerinde nem oranı, yağ oranı, serbest yağ asitliği, peroksit, protein, toplam fenolik bileşik ve flavonoid değerlerinin tayini yapılmıştır. Yaş Çakıldak ve Tombul fındığın ilk nemleri sırasıyla %31 ve %30.14 iken kurutma sonucunda iç fındık nemi ortalama %5.41 ve %4.43' indirilmiştir. Yağ analizi sonuçları göz önünde bulundurulduğunda Çakıldak ve Tombul fındığın ortalama yağ oranları sırasıyla %53.72 ve %57.22 olarak bulunmuştur. 45⁰C, 50⁰C sürekli, 55⁰C sürekli, 60⁰C sürekli ve 65⁰C kurutma şartları için %peroksit değeri Tombul fındık için sırasıyla 0.48, 0.9, 0.44, 0.65, 0.9 meq/kg iken, Çakıldak fındık için sırasıyla 1.3, 1.4, 2, 1.6, 1.4 meq/kg olarak belirlenmiştir. Tombul fındığın serbest yağ asitliği (FFA) ortalama değeri %0.12 (oleic asit) iken Çakıldak fındığın serbest yağ asitliği (FFA) ortalama değerleri %0.11 olarak ölçülmüştür. Çakıldak ve Tombul fındık için ortalama protein değeri sırasıyla %19.42 ve 17.45'dir. Çakıldak fındık için 45℃, 50℃, 55℃, 60℃ ve 65℃ kurutma şartlarına göre sırasıyla ortalama toplam fenolik bileşik değerleri 10.46 g GAE kg-1 dw, 11.48 g GAE kg-1 dw, 10.42 g GAE kg-1 dw ve 10.58 g GAE kg-1 dw iken Tombul fındık için sırasıyla ortalama toplam fenolik bileşik değerleri 9.04 g GAE kg -1 dw, 10.48 g GAE kg-1 dw, 11.58 g GAE kg-1 dw ve 10.52 g GAE kg-1 dw olarak ölçülmüştür. Çakıldak fındık için 45℃, 50℃, 55℃, 60℃ ve 65℃ kurutma şartlarına göre ortalama flavonoid değerleri karşılaştırıldığında sırasıyla 0.8 g QE kg-1 dw, 0.72 g QE kg-1 dw, 0.7 g QE kg-1 dw, 0.72 g QE kg-1 dw ve 0.8 g QE kg-1 dw iken Tombul fındık için ortalama flavonoid değerleri sırasıyla 1.6 g QE kg-1 dw, 1.18 g QE kg-1 dw, 0.88 g QE kg-1 dw, 1.06 g QE kg-1 dw ve 1.14 g QE kg-1 dw olarak ölçülmüştür. Çakıldak fındık için, 45 ℃' de sürekli kurutmada, fındıkların istenilen nem değerine düşmesi için gerekli süre 3030 dakika iken Tombul fındık için 3080 dakikadadır. Kurutma sıcaklığının artması her iki çeşitte de kuruma süresinin kısalmasına sebep olmuştur.
Yüksek sıcaklık ve zaman değişimlerine bağlı olarak analsim doğal taşının termal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Uygarlığın başlangıcından beri, doğal taşlar yaygın bir şekilde insanlar tarafından çeşitli amaçlarla ve çeşitli mühendislik yapılarında kullanılmışlardır. Farklı kategorilere ayrılan bu taşlar, genel olarak, magmatik, tortul ve metamorfik olarak adlandırılmaktadır. Analsim taşı kolay işlenebilir yapısı ve ısıya karşı dayanımı ile, taş bina imalatı ve fırın imalatında yaygın olarak kullanılan bir taş olarak bilinmektedir. Bu çalışmada, Ordu İli, Perşembe İlçesi'nden temin edilen, magmatik taş kategorisinde yer alan ve doğal bir zeolit olan analsim taşının, farklı sıcaklık (300°C, 400°C, 500°C 600°C, 700°C, 800°C, 900°C, 1000°C) ve farklı zaman aralıkları (1, 2 ve 3 saat) için fırınlanmasının, söz konusu taşın mekanik ve ısıl özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. İlgili standartlar göz önünde bulundurularak, analsim taşının mekanik özelliklerinin incelenmesi için basınç ve eğilme testleri, ısıl özelliklerinin incelenmesi için ise, özgül ısı ve ısı iletim katsayısı deneyleri gerçekleştirilmiş ve sonuçlar üzerinde çıkarımlar yapılmıştır. Özgül ısı değerinde test sıcaklığının artışı ile hem natürel hemde fırınlanmış numunelerin özgül ısı değerleri artmıştır. 30°C'de natürel analsim taşının özgül ısı değeri 0.616 iken 300°C, 400°C, 500°C 600°C, 700°C, 800°C, 900°C ve 1000°C'de fırınlanan numunelerin özgül ısı değerleri sırası ile 0.754, 0.679, 0.605, 0.541, 0.693, 0.499, 0.660 ve 0.472'dir. Natürel analsimin ısı iletim katsayısı 1 W/mK iken 300°C'de 3 saat fırınlanma süresine bağlı olarak ısı iletim katsayı yaklaşık %40 düşmüş, 1000°C'de 3 saat fırınlanma durumunda ise yaklaşık %55.8 iletim katsayısında düşüş gerçekleşmiştir. Bu çalışma kapsamında değerlendirmeye tabi tutulan analsim taşının optimum basınç dayanımı, 1, 2 ve 3 saat fırınlanan numunelerde 600°C olmuştur. Optimum eğilme dayanımı için ise, 1 saat fırınlanan numuneler için, 600°C elde edilmiş olup, 2 ve 3 saat fırınlanan numunelerde, 600°C'de eğilme dayanımında küçük de olsa bir artış meydana gelmişse de genel eğilim düşüş yönündedir.
Pretreatment of sugar beet bagasse for enhance biogas production
World energy consumption is increasing depending on the rise in demand which threatens humanity with a soon shortage of fossil fuels. Therefore, the research is focused on alternative sources of energy such as the renewable ones. Biogas production is regarded as an alternative source of energy from various kinds' biomass feedstock or wastes which can also have negative effects on the environment if not properly disposed. Gradually, biogas has been gaining a new pace in the market due to the efficiency and the lack of technology modification, when compared with the other renewable energy sources. The problems encountered in anaerobic digestion degradation are caused by the complex and tough structure of lignocellulosic biomass. Its efficient disruption is required to increase the hydrolysis rate and biogas production. One way of enhancing biogas production from lignocellulosic biomass is implementing pretreatments to the substrate before the anaerobic digestion process for increasing the biodegradability. The physical, chemical and biological pretreatments are widely studied to improve the biomethane yield. The biomethane production can be enhanced by 25% and >100% with various pretreatment applications. Combinations of pretreatments are also applied. The selection of pretreatment method is always related to application procedure, time, energy and chemical costs. Besides, the effectiveness of chemical reagents, possible corrosion or degradation is also considered due to the concentrations used. In this study, the effects of physical and chemical pretreatments, and their combination were investigated on the degradation of lignocellulosic structure of sugar beet pulp, and (ii) the effect of pretreatment methods on the methane production by performing batch Biochemical Methane Production tests (BMP). By considering the previous facts in the present investigation, raw sugar beet (RSB) and exhausted sugar beet (ESB) were studied. Sugar beet pulp has 22-30% cellulose, 22-30 hemicellulose, 24-32% pectin and 1-3% lignin content. Acid pretreatment with dilute H2SO4 and alkaline pretreatment with dilute NaOH were used as the chemical pretreatment methods. The physical pretreatments were done under microwave and autoclave. Under the scope of the physical pretreatment the specific methane production potential (SMP) resulted in 328.90 mL CH4/gVSfeed, which increased by 40% with microwave radiation (300 Watts) for 2 minutes. The alkaline pretreatment with 2% NaOH (at 25°C, 48 hours) achieved 286.96 mL CH4/gVSfeed, which represents an increase by 45%. Furthermore, physicochemical pretreatment elevated the biomethane production potential by 65% when the sugar beet was exposed to 2% acid at 120°C during 30 minutes in autoclave as 387.82 mL CH4/gVSfeed. Besides, a mixed substrate (70 pretreated and 30 un-pretreated) could enhance SMP by 60% as 376.11 mL CH4/gVSfeed (RSB + Acid 2% + MW 300Watts for 2 min) or 280 mL CH4/gVSfeed (ESB + Alkaline 2% + Autoclave 120°C, 30 min). The applied pretreatment methods increased the biogas production from raw sugar beet (RSB) and exhausted sugar beet (ESB) by 40 – 65%. Also, it opened a new approach to investigate with the mixed substrate combination, which can reduce the cost implementation of the pretreatments in the industrial scale.
Elazığ ili atıksu arıtma tesisi enerji ve ekserji potansiyelinin incelenmesi
Bu çalışmada; Elazığ ili Atıksu Arıtma Tesisi verileri kullanılarak termodinamiğin birinci kanun (enerji analizi) ve ikinci kanun (ekserji analizi) analizleri yapılmıştır. Endüstriyel tesislerde enerji ve ekserji analizleri termodinamik açısından büyük önem taşımaktadır. Bu analizler endüstriyel tesislerin enerji verimliliğini artırmak ve atık enerjinin geri kazandırılmasını sağlamaktadır. TÜİK verilerine göre kişi başına düşen atıksu miktarı 0,183 lt/gündür. Elazığ ilinde bu miktar 68780m^3/gün olur. Sisteme giren atıksudan ortalama 6 ton çamur kek haline gelir. Sisteme giren atık suya göre termodinamik hesaplamalarla analiz yapılmış, çıkan sonuçlar doğrultusunda birinci ve ikinci kanun verimlerini iyileştirmek için Elazığ Atıksu Arıtma Tesisine tavsiyelerde bulunulmuştur. Anahtar Kelimeler: Atıksu Arıtma Tesisi, Enerji, Ekserji
Elektrikli bir aracın batarya sisteminin elektriksel modellenmesi
Günümüzde dünya, ulaştırma sektörü de dahil olmak üzere tüm sektörleri etkileyen hızlı bir teknolojik gelişme içerisine girmiştir. Elektrikli araçlar, emisyonların azaltılmasına ve fosil yakıtlara olan bağımlılığın azaltılmasına katkıda bulunan umut verici bir teknoloji olarak kabul edilmeye başlamıştır. Ancak bu araçların geliştirilmesi büyük ölçüde içinde kullanılan batarya teknolojisindeki ilerlemelere bağlıdır. Lityum iyon bataryalar, yüksek enerji yoğunluğu, uzun hizmet ömrü, hafiflik, düşük deşarj oranı, uygun maliyet ve hafıza etkisinin olmaması gibi gelişmiş özellikleri nedeniyle elektrikli araçlarda en çok kullanılan batarya türlerinden biridir. Ayrıca, çevre dostu malzemelerden üretilir, zararlı emisyonlar üretmez ve yüksek bir güvenlik seviyesi sunduğundan, bu da onları elektrikli araçların yüksek performans gereksinimlerini karşılamak için ideal bir seçenek haline getirmektedir. Bu pillerin uygun bir modeli, bir elektrikli araçtaki voltaj tahmini, şarj durumu (SOC) tahmini, güç ve zayıflama analizi, pil ömrü hesaplaması gibi birçok işlemi simüle etmenin yanı sıra kontrol ve optimizasyon stratejileri geliştirmek için de gereklidir. Pillerin modellenmesi ve davranışlarının tahmin edilmesi konusunda pek çok araştırma yapılmış olmasına rağmen hala çözülmemiş bazı sorunlar bulunmaktadır. Bataryalar, modern elektrikli araç sistemlerinde kritik bir bileşen olarak kabul edilmektedir. Bu tezde, elektrikli araç bataryalarının modellenmesi konusu ele alınmıştır. Tez, batarya performansını tahmin etme ve modelleme doğruluğunu artırmak için gelişmiş yöntemlerin uygulanmasına odaklanmakta, böylece bataryaların verimliliği ve güvenilirliğini artırmayı amaçlamaktadır. Bu bağlamda, batarya gerilimini tahmin etmek ve şarj durumunu belirlemek için ikinci dereceden bir transfer fonksiyonu kullanılarak basit ve etkili bir yöntem önerilmiştir. Bu model, bataryaların dinamik davranışını, giriş sinyalleri (akım) ile çıkış tepkileri (gerilim) arasındaki matematiksel ilişkiler aracılığıyla tanımlar. Transfer fonksiyonları deneysel verilerden türetilmiş, geçici ve statik batarya tepkilerini yakalayan doğrusal modeller oluşturmak için kullanılmıştır. Önerilen yöntemin performansı, diğer bir model olan termal eşdeğer devre modeli ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuçları, önerilen yöntemin voltaj tahmininde iyi bir performans sergilediği ve şarj durumunu tahmin etmede de başarılı olduğu, ancak voltaj tahminine kıyasla biraz daha düşük bir doğruluk değeri sağladığını göstermiştir. Şarj durumu sonuçlarını işlemek ve daha doğru sonuçlar elde etmek amacıyla araştırma, modelleme çerçevesine yapay sinir ağlarını, özellikle de yapay sinir ağlarını entegre etmektedir. Yapay sinir ağları, bataryanın davranışındaki doğrusal olmayan ilişkileri ve karmaşık desenleri yakalamak için kullanılmaktadır; bu tür ilişkiler, geleneksel transfer fonksiyonları tarafından tam anlamıyla işlenemeyebilir. Sonuçlar, sinir ağı modelinin, transfer fonksiyonu modeline kıyasla batarya şarj durumunu tahmin etmede üstün doğruluk sağladığını göstermektedir. Son olarak, çalışmanın en önemli bulguları, metodoloji ve sonuçlar bölümünde özetlenmiştir.
Atik su aritma tesislerinde hidrojen amonyak ve biyogaz üretimi için akilli şebekelerin ve yenilenebilir hibrit sistemlerin dairesel karbon ekonomisine entegrasyonu
Bu tez çalışmasında; Diyarbakır'da yer alan bir atık su arıtma tesisinin enerji pozitif bir yapıya dönüştürülmesine yönelik olarak hibrit bir enerji sisteminin teknik, ekonomik ve çevresel açılardan uygulanabilirliği kapsamlı şekilde değerlendirilmiştir. Sürdürülebilir kalkınma hedefleri doğrultusunda, tesisin enerji ihtiyacını karşılamanın ötesinde, aynı zamanda yeşil hidrojen ve yeşil amonyak gibi temiz enerji taşıyıcılarının üretimini gerçekleştiren çok bileşenli bir sistem modeli oluşturulmuştur. Bu kapsamda; biyogaz jeneratörü, elektrolizör, hidrojen tankı, amonyak üretim ünitesi, NH₃ cracker ve enerji dönüştürücü sistemler bir araya getirilmiş; modelleme ve optimizasyon işlemleri HOMER Pro yazılımı aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Başlangıç aşamasında sistem tasarımına fotovoltaik modüller dahil edilmiş olmasına rağmen, HOMER Pro simülasyonları sonucunda bu bileşenin toplam sistem maliyetine kıyasla sınırlı üretim katkısı sunduğu belirlenmiş ve ekonomik açıdan optimal yapıdan çıkarılması uygun görülmüştür. Nihai sistem konfigürasyonu, üretim kaynakları olarak biyogaz ve şebeke destekli elektrik kullanımına, dönüşüm süreci olarak ise elektroliz ve amonyak sentezine dayanmaktadır. Elektrolizör, sistemdeki fazla enerjinin hidrojen formunda depolanmasını sağlarken, amonyak üretim ünitesi bu hidrojeni azotla sentezleyerek enerji taşıyıcısı olarak kullanılabilecek kimyasal bir forma dönüştürmüştür. NH₃ cracker modülü ise gerektiğinde bu amonyağı geri çözerek elektrik üretimine katkı sağlamıştır. Sistemin enerji yönetimi performansı, yük profiline tam uyum sağlayacak şekilde modellenmiş; üretim-tüketim dengesi kesintisiz bir yapı içerisinde korunmuştur. Enerji dönüşüm bileşenlerinin yüksek verimlilikle çalışması, sistemin kararlılığını artırmış ve elektriksel sürekliliğin sağlanmasına olanak tanımıştır. Özellikle inverter modülü ile enerji akışı DC'den AC'ye etkin şekilde dönüştürülmüş; şebeke bağlantısı sayesinde sistem hem dış kaynaklardan destek alabilmiş hem de fazla enerjiyi şebekeye aktarabilmiştir. Ekonomik değerlendirme sonuçlarına göre, sistem yüksek teknolojiye dayalı olmasına rağmen uzun vadede maliyet etkin bir yapı sunmaktadır. İlk yatırım maliyetleri, zaman içerisinde işletme, yakıt ve bakım giderlerinin dengelenmesiyle sürdürülebilir bir düzeye çekilmiştir. Ayrıca, sistemin enerji fazlasını şebekeye satabilmesi ekonomik açıdan olumlu bir geri dönüş sağlamaktadır. Çevresel etkiler bakımından sistemin en dikkat çekici yönü, karbon ayak izini azaltmaya yönelik döngüsel bir yapı oluşturmasıdır. Biyogazın atık organik maddelerden elde edilmesi, çevresel yükü azaltmış; hidrojen ve amonyağın temiz yakıtlar olarak kullanılması da sera gazı emisyonlarının kontrol altına alınmasını sağlamıştır. Bu sayede hem çevreye duyarlı bir enerji üretim süreci gerçekleştirilmiş hem de atıkların enerjiye dönüştürüldüğü döngüsel karbon ekonomisi desteklenmiştir.
Jeotermal enerji santralinin sistem parametrelerine göre performans tahmini için regresyon analizi
Bu çalışmada, Batı Anadolu'da bulunan, üç flaşlı+ikili çevrimli bir jeotermal enerji santralinin ölçüm verileri kullanılarak net güç üretim tahmini yapan farklı regresyon analizi yöntemlerinin performansları karşılaştırılmıştır. Bu regresyon modellerinin amacı, jeotermal enerji santralinin performansını etkileyen parametrelerin santralin net elektrik üretim miktarına etkisini istatistiksel olarak tahmin etmektir. Santralden jeotermal akışkan sıcaklığı, akışkan debisi, hava sıcaklığı ve net güç ortalama değerlerinden oluşan 1460 adet veri temin edilmiştir. Bu verilere önce Skewness-Kurtosis normallik testi yapılmış ve bazı veriler çıkarılarak normallik şartı sağlanmıştır. Daha sonra çoklu doğrusal, polinomal, karar ağaçları, rastgele orman ve gradyan artırma regresyon modelleri oluşturulmuştur. Bazı modellerde aşırı uyum tespit edildiğinden bu modellere 5 ve 10 katlı çapraz doğrulama yöntemi uygulanmıştır. Hata ölçüm parametreleri olan R2, MAE, MSE ve RMSE değerlerine göre en başarılı yöntem 10 katlı çapraz doğrulama ve en başarılı model ise gradyan artırma modeli olduğu görülmüştür.
Doğrusal tahmin filtrelerinin yenilenebilir enerji sistemlerinde kullanımı için arayüz tasarımı
Dünyada enerji talebinin giderek artması, üretimin iyi planlanmasını zorunlu hale getirmiştir. İyi planlamanın ana gereklerinden birisi de üretimin doğru tahmin edilebilmesidir. Literatürde birçok tahmin sistemi bulunmaktadır. Doğrusal filtreler özellikle görüntü işlemede sıklıkla kullanılan tahmin araçlarıdır. Filtrelerin görüntü üzerinde gezerek ortalama karekök hatayı minimum yapan en iyi filtre katsayılarının tespit edilmesine olanak sağlar. Sonrasında en iyi filtre katsayıları kullanılarak mevcut piksellerden sonra gelecek olan pikselin en doğru tahmin değeri elde edilir. Doğrusal filtreler günümüzde yenilenebilir enerji sistemlerine de uygulanmaya başlanmıştır. Yenilerde gerçekleştirilmiş bir çalışmada güneş ışınım şiddeti verileri görüntülere dönüştürülmüş ve farklı optimal katsayılı filtreler tasarlanarak bu filtrelerin performansları araştırılmıştır. Ancak bu yaklaşım sadece güneş verilerine değil, diğer yenilenebilir enerji verilerine de uygulanabilir. Bu tez çalışmasında, doğrusal filtrelerle tahmin işleminin herhangi bir enerji sisteminden elde edilen verilere uygulanabilmesi için bir arayüz programı geliştirilmesi hedeflenmiştir. Gerçekleştirilecek olan arayüz programı kullanıcıya farklı filtre çeşitlerini seçme imkanı sağlaması ve bu filtrelerin optimum katsayılarını verilerin tamamını dikkate alarak hesaplaması hedeflenmektedir. Ayrıca arayüz programının tüm sonuçları görselleştirmesi ve kullanılan filtrenin tahmin başarısını farklı metriklere göre hesaplaması da planlanmaktadır. Arayüz programı ölçülen güneş ışınımı verileri üzerinde denenecek ve sonuçları sunulacaktır. Böylece özellikle yenilenebilir enerji sistemleri üzerinde çalışmalar gerçekleştiren araştırmacıların kendi verileri ile kullanabileceği kullanıcı dostu bir yazılım gerçekleştirilecektir.
Fotovoltaik panellerde ısınma kaynaklı kayıpları azaltmak için panel yüzeylerinin farklı tasarımlarla soğutulması ve sonuçların analizi
Bu tez çalışmasında fotovoltaik panellerde ısı kaynaklı kayıpları azaltmak ve panel verimini arttırmak için panellerin ön yüzeylerinden ve arka yüzeylerinden kurulan deney düzenekleri ile soğuk su geçişleri sağlanmıştır. Panellerin alt ve üst yüzey sıcaklılarının farklı su debileri ile soğutulması sağlanmış olup elde edilen maksimum güç değerleri (Akım(A), Voltaj(V) ve Güç(W)) ölçülüp elde edilen verilerin karşılaştırılması yapılmıştır. Ayrıca dış ortamın zamana bağlı sıcaklık değerleri ve güneş ışığı radyasyon değerleri de ölçülmüştür. Elde edilen verilerin analizi ve panel verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneyler açık alanda kurulan düzenekler ile üniversite kampüsünde yapılmıştır. Deney için üç adet 40W'lık PV panel kullanılmıştır. Panellerden birinin ön yüzeyi çift cam arasından geçirilen soğuk su ile soğutulmuş. Bir diğeri ise arka yüzeyinden çift cam arasından geçirilen soğuk su ile soğutulmuş. Üçüncü panel ise kontrol ve karşılaştırma amaçlı olarak boş bırakılmıştır. Ortam sıcaklıkları ve panellerin farklı yüzey sıcaklıkları ile su giriş ve çıkış sıcaklıklarının ölçümleri yapılmış ve zamana bağlı olarak oluşan maksimum güç, akım ve volt değerleri kayıt altına alınmıştır. Sonuçlara göre panelin arka yüzeyden su ile soğutulması panel verimine ortalama %1,35 ile %9.88 oranlarında olumlu etki ettiği gözlenmiştir. Bununla birlikte debi 0.25lt/dk iken panel yüzey sıcaklıkları 2_6°C arasında, debi 0.5lt/dk iken panel yüzey sıcaklıkları 2-8°C arasında, debi 1lt/dk iken panel yüzey sıcaklıkları 3-10°C arasında düşürülmüştür. Özellikle radyasyon değerinin 1000W/m2 ve üzeri değerlerinde soğutulan panellerin veriminin arttığı gözlenmiştir. Deney sonucuna göre üretilen enerjinin sistem maliyeti, su akışı için gerekli olan enerji kayıpları dikkate alındığında PV panellerinin arka yüzeyden su ile soğutulmasının panel verimine olumlu katkısı olacağı görülmüştür.
Levha tipi türbülatörlerin ısı transferi ve akış karakteristliğinin deneysel olarak incelenmesi
Son dönemde teknolojinin hızla ilerlemesi ve gelişmesi, enerji konusunun giderek artan bir öneme sahip olmasına neden olmuştur. Enerjinin üretimi ve verimli bir şekilde kullanılması, fosil yakıtlar ve diğer kaynaklar üzerindeki baskılar göz önüne alındığında son derece kritik hale gelmiştir. Enerji kaynaklarının coğrafi olarak farklı bölgelere dağılımı ve bu bölgelerdeki istikrarsızlık faktörleri, enerji üretimi ve verimli kullanımı açısından daha da önemli hale gelmiştir. Artan enerji maliyetleri, insanları alternatif enerji üretim yöntemlerine yönlendirmiş ve enerji tüketiminde verimlilik artışı sağlama arayışına yöneltmiştir. Sanayi ve konutlarda kullanılan buhar ve sıcak su kazanları gibi sistemlerde, enerji kayıplarının büyük bir kısmı yüksek sıcaklıktaki baca gazının atmosfere atılmasıyla gerçekleşmektedir. Isı transferi için kullanılan ısı değiştiriciler ve eşanjörler, ısıtma-soğutma sistemlerinde ve enerji santrallerinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Isı değiştiriciler, su, hava ve gaz gibi doğrudan veya dolaylı temaslı olabilen tipleri içermektedir.Bu noktada, farklı türbülatör yöntemleri kullanılarak ısı değiştiricilerinin verimliliği üzerine araştırmalar yapılmaktadır. Türbülatörler, baca gazı aracılığıyla dışarı atılan enerjinin kazan suyuna geri verilmesini sağlar. Duman borularından geçen baca gazının türbülansını artırarak geçiş hızını azaltır ve temas yüzeyini genişleterek, baca gazının taşıdığı ısıyı kazan suyuna aktarır. Günümüzde türbülatörler, bakır, alüminyum, galvaniz ve çelik gibi çeşitli malzemelerden ve kullanım amacına bağlı olarak farklı açılara sahip olarak üretilmektedir. Bu çalışmada, ısı transfer verimini artırmak amacıyla bakır borular içerisine farklı malzemelerden yapılmış levha ve spiral sac yerleştirilmiştir. Bu sistemde buhar ve hava akışkanları kullanılmıştır. Deneyin yapıldığı sistemde, ısıtılan su alt kısımdaki depoda tutulmuş ve boru aracılığıyla buhar olarak üst kısımda bulunan türbülatöre gönderilmiştir. Hava akış hızını değiştirebilmek için deney sisteminde bir fan kullanılmıştır. Türbülatörlü ve boş borulu deneyler gerçekleştirilmiştir. Galvaniz levha için yapılan hesaplamalarda, 2,5 m/s hızda en yüksek verim %23 olarak elde edilmiştir. Galvaniz spiral levha için yapılan hesaplamalarda ise 2,5 m/s hızda en yüksek verim %27 olarak elde edilmiştir. Paslanmaz çelik levha kullanıldığında ise 3,9 m/s hızda en yüksek verim %22 olarak belirlenmiştir. Paslanmaz çelik spiral levha kullanıldığında da 3,9 m/s hızda en yüksek verim %22 olarak tespit edilmiştir.
Boru içi dikey kanatçıklara sahip farklı açılı türbülatörlerin ısı değişimi üzerinde etkinliğinin incelenmesi.
Sanayi tesislerinde kullanılan ısı değiştiriciler birbirinden farklı sıcaklıktaki akışkanların karışmadan ısı transferini gerçekleştirmeyi düzenleyen cihazlardır. Isı değiştiricilerinde kullanılan türbülatörler, ısı değiştirici içinde türbülans oluşturarak ısı transferini daha verimli olmasını sağlamaktadır. Isı değiştiricilerindeki temel hedef, maksimum ısı çekme kapasitesini elde etmektir ve bu, ısı transferini optimize etmekle mümkündür. Isı transferini artırmak için kullanılan aktif veya pasif yöntemlerin ortak amacı, ısı taşınım katsayısını artırmaktır. En etkili yol, türbülansın artırılmasıdır, çünkü ısı geçişi laminer akışa kıyasla türbülanslı akışta daha yüksektir. Çalışmamızda ısı transferini artırma yöntemlerinden biri olan boru içerisine türbülatör yerleştirme tekniği kullanılmıştır. Türbülatörler, SolidWorks programı kullanılarak çizilmiş ve dikey kanatçıklara sahip olacak şekilde, farklı açılarda (20°, 25°, 30° ve 35°) üretilmiştir. Bu türbülatörler, boru içerisine 3, 6 ve 9 sıralı dizilimler halinde yerleştirilmiş; düz akış ve ters akış koşullarında türbülatörlerin ısı transferine, sistem verimine ve hava giriş-çıkışları arasındaki basınç farkına etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde, sıcaklık ve basınç verileri ATmega2560 mikrodenetleyicisi ile ölçülmüş ve bu veriler seri haberleşme aracılığıyla bilgisayara aktarılmıştır. Bilgisayar tarafında ise C# diliyle geliştirilen bir arayüz programı aracılığıyla bu veriler kaydedilmiştir. Yapılan ölçümlerde, en yüksek basınç farkı, 9 sıralı ve 35° açılı kanatçıklara sahip konik türbülatör kullanılan sistemde elde edilmiştir. En düşük basınç farkı ise 3 sıralı ve yine 35° açılı kanatçıklı türbülatörlerin kullanıldığı sistemde gözlemlenmiştir.
Mardin Su ve Kanalizasyon İdaresi'nin elektrik enerjisini güneş enerjisi santralinden karşılaması için PVSYT programı ile bir modelin oluşturulması ve yatırımın finansal analizi
Türkiye'de nüfusun büyük bir kısmı yerel yönetim sınırları içinde yaşamaktadır. Bu durum, enerji ihtiyacının karşılanması, enerji verimliliğinin sağlanması ve sürdürülebilir kentlerin tasarlanmasında yerel yönetimlerin merkezi yönetim kadar önemli bir rol üstlenmesi gerektiğini göstermektedir. Yerel yönetimlere bağlı su ve kanalizasyon idareleri, geniş hizmet alanları ve yüksek enerji maliyetleri nedeniyle enerji yönetiminde stratejik bir öneme sahiptir. Bu çalışma kapsamında Mardin Su ve Kanalizasyon İdaresi (MARSU) için elektrik enerjisinin güneş enerjisi santrali (GES) ile karşılanmasını amaçlayan bir model geliştirilmiştir. Çalışma kapsamında, GES'in sistem tasarımı PVSyst programı ile gerçekleştirilmiş; üretim potansiyeli simüle edilmiş ve yatırımın farklı ödeme yöntemleri ile uygulanabilirliği analiz edilmiştir. Modelin uygulanmasıyla birlikte, enerji maliyetlerinin düşürülmesi, sürdürülebilir ve yenilenebilir bir enerji kaynağı sağlanması hedeflenmektedir. Ayrıca, bu proje yerli ve yenilenebilir enerji kullanımını teşvik ederek bölgesel elektrik altyapısının güçlendirilmesine ve arz güvenliğine katkıda bulunacaktır. Çalışma sonuçları, önerilen modelin teknik ve finansal açıdan uygulanabilir olduğunu ortaya koymaktadır.