364
Arşivlenen Tez
5
DOI Atanmış
1%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Azobenzen ve kumarin alt birimleri ile tiyofen içeren alternatif kopolimerlerin sentezi, elektrokromik karakterizasyonu ve güneş pili uygulamaları
Bu tez çalışmasında Azobenzen ve Kumarin ile Tiyofen içeren alternatif kopolimerler (PT-co-Kve PT-co-A) Stille birleşme tepkimeleri kullanılarak kimyasal yöntemlerle sentezlenmiştir. Elde edilen kromofor grubu içeren ara ürünlerin ve kopolimerlerin yapısal tanımlanması FTIR ve 1H-NMR analizleri ile yapılmıştır. CV çalışmaları ile kopolimerlere ait özellikler belirlenmiştir. Sentezlenen kopolimerlerin elektrokromik özelliklerinin belirlenmesi için spektroelektrokimyasal, kinetik ve optik çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmaların sonucunda kopolimerlerin birden fazla renk değişimine sahip yapıda oldukları kanıtlanmıştır. Yapılan tüm çalışmalarda Azobenzen içeren kopolimerin sahip olduğu yüksek elektron yoğunluğundan ve işlevselgrupların uzunluğundan dolayı daha iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.Ayrıca elde edilen bu iletken polimerlerin güneş pili uygulamalarını incelemek için polimerlerin elektron verici grup olarak kullanıldığıITO/PEDOT:PSS/Polimer(PT-co-K/PT-co-A):PC60BM/LiF/Al yapısında güneş pili tasarlanmıştır. Polimerler için çözelti oranı ve tavlama işleminin performansa olan etkisini incelemek amacıyla çalışmalar yapılmıştır.Elde edilen verim değerlerini arttırmak için laboratuvarımızda çalışmalarımız devam etmektedir. Burada verilen sonuçlar yapılan ön çalışmalardan elde edilen verilerdir.
Değişken pilot püskürtmeli bir dizel motorda alternatif gaz yakıtlı zenginleştirmenin motor performans ve emisyonlara etkisi
Giderek kısıtlanan emisyon normları ve enerji verimliliği üzerine yenilenen yaklaşımlar, içten yanmalı motorlar için alternatif yakıtlar ve yanma stratejileri geliştirilmesi hususunda yeni çalışmaların yapılmasını sağlamıştır. Hidrojen ve doğalgazın motorlarda alternatif yakıt olarak kullanımı, motor performansı ve egzoz gaz emisyonlarının iyileştirmesinde tercih edinilebilen bir yakıt karışımı olarak ele alınmaktadır. Alternatif gaz yakıtların dizel motorlarda kullanımında hem maliyetli olan hem de tekrar dizel prensibinde çalışılama ile sonuçlanan modifikasyonlar yerine bu çalışmada da kullanılan, pilot dizel püskürtme yöntemi ile çift-yakıt sistemine göre çalıştırılması tercih sebebidir. Bu projenin amacı, yapısal değişiklik yapılmamış ve pilot dizel püskürtmeli dizel motorda, hidroksi gaz -sıkıştırılmış doğalgaz yakıt karışımlarının performans ve emisyonlara etkilerinin detaylı biçimde incelenmesidir. %25 hacimsel oranlara sahip HHO-CNG yakıt karışımlarının etkileri incelenerek HHOCNG farklılıkları karşılaştırılmalı olarak grafiklendirilmiştir. Çalışma parametresi olarak, HHOCNG karışımı biodizel yakıtlarla da ön çalışma olarak denenerek sonuçlar kısmına eklenmiştir. Ayrıca mikro-maliyet analizi yapılmış ve açıklanmıştır. Sonuç olarak, bu çalışmada, yapısal değişiklik yapılmamış bir dizel motorda, pilot dizel püskürtme metodu ile HHO-CNG yakıt karışımlarının kullanılabilirliği test edilmiş ve sonuçlar bu yakıt karışımlarının motor performansını artırıp, egzoz emisyonlarının azaltılmasında kullanılabileceğini ortaya koymuştur.
Türkiye'deki iklim değişikliği ve yağış dağılışının hidroelektrik enerji kazanımı üzerindeki etkileri
Gün geçtikçe artan Dünya nüfusu ve ardından gelen tüketim isteğine bağlı üretim, iklim değişikliğini beraberinde getirmektedir. Alışılagelmiş Türkiye iklimindeki değişimlerle son yıllarda atmosferde oluşan tahribatın yansımasını açıkça görmek mümkündür. Bu çalışmada artan nüfusun enerji talebine karşılık hidrolojik enerji kaynaklarının iklim değişikliğinden ne ölçüde muzdarip olduğu konusunda analizler gerçekleştirilmiştir. 1979-2019 yılları arasında Türkiye'nin ortalama yağış ve sıcaklık miktarları ERA5 uydu verileri kullanılarak analiz edilmiştir. Türkiye'nin 30 yıllık veri analizine göre, ortalama alansal yağış miktarı 527,61 mm ortalama sıcaklık değeri ise 13,34°C bulunmuştur. Son 30 yıllık sürede sıcaklık ve yağış parametrelerinde ciddi değişiklikler saptanmıştır. 1979-2019 yılları arasında ortalama sıcaklık değerinde 0,87°C artış, yağış miktarında ise 45,89 mm'lik azalış değeri tespit edilmiştir. Bu parametrelerin etkilerini değerlendirebilmek adına DSİ Akım ve Gözlem Yıllıklarından belirlediğimiz 5 istasyonun kayıt altına alınan yıllardaki debi miktarları temin edilmiştir ve bu istasyonların topoğrafik özellikleri incelenmiştir. Artan sıcaklık ve azalan yağış miktarlarına göre beş istasyonun dördünde tutarlı sonuçlar elde edilmiştir. 1979-2019 yılları arasında ortalama alansal yağışın arttığı yıllarda istasyonlardaki debi miktarlarında artış gözlenmiştir. Türkiye'nin bu süre zarfında ortalama sıcaklık değerinin üstünde gerçekleşen yıllarda ise istasyonlardan dördünün kurak aylar geçirdiği saptanmıştır.
Türkiye yenilenebilir enerji dirençliliğinin incelenmesi
Bu çalışmada Enerji Bakanlığı Enerji Atlasları verileri vasıtası ile Türkiye'de il bazında her bir yenilenebilir enerji kaynağının potansiyel miktarı belirlenmeye çalışılmış ve her bir enerji tipi için Türkiye enerji potansiyelleri haritası oluşturulmuştur. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu (EPDK)'nun Ocak 2021 enerji tüketim verileri ışığında bu potansiyellere karşılık her bir enerji tipi için enerji dirençliliği hesaplanmıştır. Hesaplanan dirençliliklerin alt ve üst sınırları arasında yapılan korelasyon ile yeni ve özgün bir endeks olan Türkiye Enerji Dirençlilik Endeksi (EDE) oluşturulmuş ve kentlere göre 1-7 değerleri arasında puanlanmıştır. Yapılan çalışma ile ülkenin var olan enerji dinamiklerinin olumsuz bir koşulda ya da yenilenebilir enerji kaynaklarının küresel ısınma, mevsimsel değişimler ile ne ölçüde etkilenebileceği ve bu değişimler karşısında hayatta kalma olanakları da ortaya çıkacaktır. Nüfus ve sanayide yayılma dürtüsü, %64'lük bir oranla çalışmanın sonuçlarından görülmektedir. Türkiye'deki şehirler dirençlilik endeksine 1 ila 3 arasında enerji direncine sahipken, şehirlerin sadece %3.7'si EDE'nin 7. seviyesindedir. Türkiye'de karşılaşılan entegrasyon sorunlarının bir sonucu olarak yenilenebilir enerji değişkenlerinin mevcut payına göre ülke genelinde yenilenebilir enerjiye bağımlılık ve dirençlilik faktörü düzeyi ikinci sırada yer almaktadır.
WRF ve yapay zeka ile rüzgar enerjisi santrali optimizasyonu
Dünya genelinde yenilebilir enerjiye olan yönelim, fosil yakıtların kullanımına bağlı olarak sera gazları yayılımı sonucu artan yüzey sıcaklığı, buzulların erimesi ile dünya ve ekosistemdeki canlılar için daha da önem kazanmaktadır. Enerji piyasasında rüzgar enerjisinin payı ise yıllar içinde artmakta ve daha yaygın bir hale gelmektedir. Rüzgar enerjisi santrali kurulumları için en az bir yıllık rüzgar verileri gereklidir. Bu verilerin ölçüm ile elde edilmesinde ekonomik ve coğrafi bazı engeller vardır. Deniz ve okyanus üzeri kurulumlarında ise doğru verilerin sağlanması ve ilk kurulumun planlanması, iletim ve üretim verimliliği için kritik öneme sahiptir. Rüzgar bileşenlerinin kısa vadeli ve hızlı bir şekilde tahmin edilebilmesi oluşabilecek sorunların önüne geçilmesi, bakım ve onarımların planlanmasına imkan sağlar. Günümüzde atmosfer koşullarının fizik denklemleriyle temsil edildiği hava tahmin modelleri ve yapay zeka ile rüzgar verileri güvenilir şekilde tahmin edilebilmektedir. Bu çalışmanın amacı, WRF sayısal tahmin modelinin uygun değişkenler ile çalıştırılması, uygun rüzgar hızı ve gücü potansiyeli tahminlerini yapay zeka yardımıyla doğru ve hızlı tahmin edilmesini sağlamaktır. Bu çalışmada 0,25 derece çözünürlüğe sahip Küresel Tahmin Sistemi (GFS) ve saatlik ölçüm verileri ile, bir yıllık zaman dilimi için hava tahmin modeli verileri ve çok değişkenli özyinelemeli sinir ağı kullanarak bir hibrit model oluşturulmuştur. Türkiye'de Hava Araştırma ve Tahmin Modeli (WRF) modeliyle atmosferik parametreler ve tarihsel veriler ile yapılan tahminlerimiz, Uzun-Kısa Vadeli Bellek (LSTM) modeli ile geliştirilmiş ve 0,04 ortalama mutlak hata (MAE) tahmin başarısı elde edilmiştir. Kısa ve uzun vadeli yapılan bu tahminler ile Türkiye enerji piyasasında ve olası gelecek yatırımlarda daha düşük maliyetli projeler geliştirilebilir ve daha verimli rüzgar enerjisi üretimleri ile Türkiye'nin rüzgar enerjisi potansiyeli kapsamlı bir şekilde ele alınarak kullanılabilir.
Sodyumborhidrür (NaBH4) bileşiğinin insansız hava araçlarında (İHA) yakıt olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Bu tez çalışmasında, sodyumborhidrür (NaBH4) bileşiğinin insansız hava araçlarında (İHA) yakıt depolayıcısı olarak kullanılabilirliği incelenmiştir. NaBH4, hidrojen depolama kapasitesi ve taşınması kolay olması nedeniyle yakıt hücresi teknolojilerinde genişçe kullanılmaktadır. Çalışmanın amacı, NaBH4'nin İHA'lar için bir alternatif yakıt olarak kullanılabilirliğini belirlemektir. Çalışma kapsamında, NaBH4'nin sentez mekanizması, kimyasal özellikleri, yakıt hücrelerindeki performansı ve enerji yoğunluğu gibi temel özellikleri incelenmiştir. Çalışmada ayrıca, NaBH4'nin depolanması, taşınması ve yeniden doldurulması gibi pratik kullanım açısından önemli faktörler de değerlendirilmiştir. Yapılan değerlendirmelerde, hidrojen gazı, diğer geleneksel yakıtlara kıyasla daha temiz bir enerji kaynağı olması nedeniyle NaBH4'ün potansiyel olarak İHA'lar için yakıt olarak kullanılabildiği ve ayrıca hidrojenin, yüksek enerji yoğunluğuna sahip olması nedeniyle İHA'lar için daha uzun uçuş süreleri ve daha geniş menziller sağlayabileceği sonucuna varılmıştır. Fakat NaBH4, saf formda reaktif olduğundan ve havayla temas ettiğinde hızla ayrışabildiği için uygun depolama ve taşıma önlemlerinin alınması gerektiği değerlendirilmiştir. Alınan sonuçlar, NaBH4'nin yeniden doldurulmasının kolay olduğu ve güvenli bir şekilde depolanabildiği ve ayrıca NaBH4'nin İHA'lar için potansiyel bir yakıt olduğunu göstermektedir. NaBH4, yüksek hidrojen depolama kapasitesine sahiptir ve bu da İHA'ların uzun süre uçuş yapabilmesini sağlayabilir. Ancak pratik uygulama açısından bazı zorlukları bulunmaktadır. Bu nedenle, konuyla ilgili daha fazla araştırma ve geliştirme çalışmaları gerekmektedir. NaBH4'nin depolama ve taşıma yöntemlerinin geliştirilmesi ve enerji yoğunluğunun artırılması, potansiyelini tam anlamıyla ortaya çıkarmak için önemli adımlar olacağı düşünülmektedir.
Yakıt hücresi tabanlı hibrit elektrikli araçta hata önleme ile yeni bir enerji yönetimi ve ekserjik performans iyileştirmesi
Günümüzde yeşil enerjinin kullanımı giderek önem kazanmaktadır. Bu nedenle, düşük CO2 salınımına sahip çevre dostu hibrit elektrikli araçlar tercih edilmektedir. Bataryalı elektrikli araçların düşük menzil problemi, hibrit araçların emisyon salımının istenilen seviyede olmaması yakıt hücreli araçların popülerliğini artırmıştır. Birincil enerji kaynağı yakıt hücresi olan bu araçlar sistem performansını artırmak amacıyla bataryalar ve süperkapasitörlerle birlikte kullanılmaktadır. Yakıt hücresi+batarya, yakıt hücresi+süperkapasitör ve üç enerji depolama birlikte kullanılması en popüler topolojiler olarak sınıflandırılmaktadır. Bu enerji depolama sistemlerinin birlikte kullanımı ile güç dağılımının doğru ve verimli olması için enerji yönetim sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. Enerjinin verimli kullanımı ise ekserji yönetimi ile sağlanmaktadır. Aynı zamanda, yakıt hücreli araçların güvenirliliğini ve sürekliliğini sağlamak amacıyla hataya toleranslı sistemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında yakıt hücresi+batarya, yakıt hücresi+süperkapasitör ve yakıt hücresi+batarya+süperkapasitör topolojileri oluşturulmuştur. Bu topolojilere ve UDDS, HWFET, WLTP ve FTP sürüş çevrimleri uygulanmıştır. Enerji yönetim stratejilerinden olan güç takipçisi kontrol stratejisi ile bulanık mantık kontrol stratejileri her topolojiye uygulanmış ve yakıt tüketimi, güç performansı, enerji verimliliği karşılaştırılması her sürüş çevrimi için yapılmıştır. Ekserji analizi ile enerji analizinde tespit edilemeyen kayıplar belirlenmektedir. Bu nedenle, bu tez çalışmasında hem enerji hem de ekserji analizleri yapılmıştır. Bulanık mantık kontrol stratejisi ve güç takipçisi kontrol stratejisi altında üç topolojide ekserji verimlilikleri ve kayıpları ayrıntılı olarak incelenmiştir. Aynı zamanda, yakıt hücreli araçlarda güvenilir ve kesintisiz çalışma oldukça önemlidir. Sistemin karmaşıklığı sebebiyle olası hatalarda sistemin sürekliliğini bozmamak ve aracın çalışmasına devam etmesi için hata toleransı önemlidir. Bu sebeple bu tez çalışmasında hata senaryolarına göre sistemin tepkileri incelenmiştir. Bu tez, yakıt hücreli araç teknolojisinin daha geniş uygulama alanlarına sahip olmasına, sürdürülebilir ve verimli araçların geliştirilmesine katkı sağlamayı amaçlamaktadır.
Nar ve siyah havuç atıklarından karbon temelli malzemelerin üretimleri ve süperkapasitör cihaz performanslarının araştırılması
Bu tez çalışmasında, nar kabuğu, nar çekirdeği ve siyah havuç posası enerji depolama sistemlerinden biri olan süperkapasitörlerde ve sodyum iyon bataryalarda anot malzeme olarak kullanılmak üzere araştırılmıştır. Tüm atıklar için başlangıç ham örnekler 400-800 oC'de 100 ml/dk N2 inert ortamında 10 oC/dk ısıtma hızında silindirik fırında karbonize edilmiş, daha sonra 1/3 ve 1/4 oranında KOH ile emprenye edilmiştir. Sonrasında ise, 100 ml/dk N2 inert ortamında 800 oC'de aktivasyon işlemi yapılarak aktif karbonlar elde edilmiştir. Diğer taraftan numuneler ev tipi modifiye edilmiş mikrodalga fırında tüm atıklar için başlangıç ham örnekleri 600 ve 700 W gücünde 100 ml/dk N2 inert ortamında 10 dk boyunca karbonize edilmiş, daha sonra 1/4 oranında KOH ile muamele edilmiştir. Son olarak, 100 ml/dk N2 inert ortamında 700 W'da 15 dk da aktivasyon işlemi yapılarak aktif karbonlar elde edilmiştir. Elde edilen aktif karbon (AC) numuneleri BET, XRD, FTIR, Raman spektroskopisi, SEM ve elemental analizler ile karakterize edilmiş ve daha sonra süperkapasitör ölçümleri yapılmıştır. BET analiz sonuçlarına göre en yüksek yüzey alanına sahip numunenin 1195 m2/g olarak silindirik fırında elde edilen nar çekirdeğine ait olduğu belirlenmiştir. Elementel analiz sonuçlarına göre ise en yüksek karbon oranının %71.34 ile 700 W gücündeki mikrodalga fırında elde edildiği saptanmıştır. XRD, FTIR ve raman analiz sonuçlarının ise elde edilen aktif karbonların yapısal doğasını desteklediği, SEM görüntülerine göre ise tüm aktifleştirilmiş numunelerde başlangıç ham örneklerine göre gözenekli yapıların elde edildiği belirlenmiştir. Karakterizasyon işleminden sonra ise üretilen aktif karbonların süperkapasitörlerde kullanılmak üzere elektrokimyasal testleri (CV, EIS, GCD) gerçekleştirilmiştir. Buna göre 4 000 çevrim sayısında en yüksek kapasitans değeri 0,1 A/g'da 177 F/g ile siyah havuç posası (AKH64) örneğinde elde edilmiştir. Ayrıca ham örnekler, 200 ve 250 oC'de 2, 3 ve 4 saat sürelerinde hidrotermal karbonizasyon yapılarak hidroçarlar elde edilmiştir. Elde edilen hidroçarlar hard karbon elde edilmek için 3 oC/dk ısıtma hızında 1200 oC'de 1 saat boyunca termal işleme tabi tutularak hard karbonlar elde edilmiştir. Elde edilen hard karbon örnekler BET, XRD, FTIR, Raman spektroskopisi, SEM ve elemental analizler ile karakterize edilmiştir. Elementel analiz sonuçlarına göre ise en yüksek karbon oranının %75,83 olarak nar kabuğunda elde edildiği saptanmıştır. Hard karbon (HC) malzemelerin sodyum iyon bataryalarda anot malzeme olarak kullanılabilirliği karakterizasyon işlemleri ile araştırılmıştır.
Makine öğrenimi yöntemleri ile güneş paneli enerji üretim tahmini ve ömrünün sürdürülebilirliğe katkısı
Atmosferi ve çevreyi koruma mücadelesi tüm dünyada hızla artmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından enerji üretimini sürdürülebilir kılmak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Enerjinin makine öğrenimiyle entegrasyonu sayısız avantaj sağlamaktadır. Bu çalışmada başlıca yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisi sistemi ele alınmıştır. Destek vektör makinesi (SVM), K-en yakın komşu (KNN), Rastgele orman (RF), Yapay sinir ağları (ANN), Naive Bayes (NB), Lojistik regresyon, Karar ağacı (DT), Gradyan artırma (Gradient Boosting), Adaptive Boosting (AdaBoost), Stochastic Gradient Descent (SGD), enerji üretimini tahmin etmek için kullanılmıştır. Tahmin deneyleri, yüksek güneş radyasyonu ve yüksek sıcaklığa sahip bir bölgede gerçekleştirilmiştir. Böylece aşırı ısınmış güneş panellerini de inceleme imkânı bulunmuştur. Güneş panelinin hemen yanına küçük ölçekli ama yeterli bir meteoroloji istasyonu kurulmuştur. Sensörler ile atmosferden elde edilen sıcaklık, basınç, nem ve güneş radyasyonu gibi girdiler kullanılmıştır. Elde edilen veriler Arduino mikrodenetleyici kullanılarak işlenmiş, veriler C# yazılımı ile kayıt altına alınmış ve Python programlama dili kullanılarak makine öğrenmesi eğitimi gerçekleştirilmiştir. Kısa süreli veriler ile SVM algoritması, uzun süreli veriler ile ANN algoritması başarılı sonuçlar sergilemiştir. Bu çalışma, ilgili bölgede güneş enerjisi sistemleri yatırımlarının uygun olup olmadığı konusunda yol gösterici niteliktedir.
Manuel temizleme ve toz önleyici silika tabanlı kaplamaların fotovoltaik güç sistemlerinin çalışma verimine etkilerinin incelenmesi
Enerji, canlı yaşamının devamı için bir ihtiyaçtır. Toplumların kalkınması, gelişmesi, refah ve yaşam kalitesinin yükselmesi için enerjiye ihtiyaç duyulmaktadır. İnsanlar, enerji ihtiyacını büyük oranda fosil yakıtlardan sağlamıştır. Fosil yakıtların rezervlerinin bir gün tükenebileceği öngörülerek fosil yakıtların kullanılmasıyla çıkan gazların çevre üzerinde olumsuz etki bıraktığı bilinmektedir. " Dünyada nüfusun hızla artması, teknolojinin hızla gelişmesi, şehirleşme ve sanayinin büyümesiyle beraber enerji tüketimi ve enerjiye olan talep gün geçtikçe artmaktadır. Petrolün 2050 yılında, doğalgazın 2070 yılında, kömürün 2150 yılında rezervinin azalacağı veya tükenebileceği öngörülmektedir. Bunun yanında bu enerji kaynakların çevreye verdikleri zararlarda göz önüne alındığında insanları yenilenebilir enerji kaynaklarına daha fazla yönelmesine neden olmaktadır. Bu tezde ise yenilenebilir enerji kaynaklarından, güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren fotovoltaik (PV) sistemlerin silika esaslı kimyasal madde ile dış camı yüzeyini kaplanmasıyla, toz ve kirden korunmasını sağlayıp, bu maddenin fotovoltaik paneller üzerinde çıkış verimi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bunun için üç adet TYPE SLX 36 P40 model PV panel (675x480x20 mm) ile 7 ay boyunca acık alanda çalışma yürütülmüştür. Çalışmada 3. Panel haftada bir silika esaslı madde ile cam yüzeyine püskürtülerek cam yüzey bu madde ile kaplanmış, 2. Panel ise haftada bir bezle manuel temizlenmiş, 1. Panel ise yağmur dışında hiçbir temizleme işlemi yapılmamıştır. Her gün sabah, öğle ve akşam belirli saatlerde panellerin her birinin açık devre gerilimleri ve kısa devre akımları ölçülerek güç hesaplamaları yapılarak, değerler kayıt altına alınmıştır. Silika esaslı madde ile kaplanan panelin kısa devre akımı ve güç parametresinin diğer iki panele göre yüksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca büyük güneş santrallerinde elektrik üretimini önemli ölçüde artırabileceği öngörülmüştür.
Alüminyum alaşımlarından güneş enerjisi destekli elektrokimyasal reaksiyon sistemi kullanılarak yeşil mikro hidrojen üretimi
Sanayi devrimi ve teknolojik gelişmeler enerji tüketim hızında artışı ve dolayısıyla sera gazı salınımında artışları gündeme getirmektedir. Ülkemizin enerjide dışa bağımlılığı da göz önüne alındığında, hem küresel iklim değişimi hem de enerji hammaddesi arayışı için yeni çözümlerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bunun yanı sıra karşılaşılması muhtemel bir diğer sorun ise gelecekte atıkların nasıl değerlendirilmesi gerektiği ile ilgilidir. Metallerden elektrokimyasal tepkimeler aracılığıyla hidrojen üretilebilmesi mümkündür ve aynı zamanda uygulanan DC gerilim yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanırsa ucuz, pratik ve sıfır emisyonlu bir yöntemdir. Tepkime sonrası oluşan yan ürün ise pek çok alanda uygulama kapasitesine sahiptir. Çalışma kapsamında hem alüminyum alaşımlarının hidrojen üretiminde değerlendirilmesi hem de üretimin sıfır emisyonlu olması hedeflenmiştir. Laboratuvar çatı katına kurulu 340 WP gücünde kurulu off-grid sistem kullanılarak hidrojen üretimi için kurulan deneysel sistemden elde edilen veriler farklı alüminyum alaşımları için kaydedilmiştir. Saf suyun elektrolizinden elde edilen hidrojen üretim hızına göre daha fazla hidrojen üretimi sağlayan katalizör olarak kullanılan alüminyumun su ile teması sonucu dış yüzeyinde oksitli bir tabaka oluşmaktadır. Oluşan bu oksitli yüzey hidrojen üretimini engellemekte olup Alkali çözelti kullanılarak oksitli tabakanın üstesinden gelinmektedir. NaOH ve KOH kullanılarak 1N alkali çözeltiler hazırlanmış, 65°C sıcaklıkta ve 5V'luk DC gerilim uygulanarak farklı alüminyum alaşımlarından üretilen hidrojen üretim miktarları kullanılarak hidrojen verimi ve hidrojen üretim oranı hesaplanmıştır. Hidrojen üretimi sonrası alüminyum alaşımlarından elde edilen yan ürünler ile tepkimeden önceki alaşımların yapı analizleri için SEM görüntüleri alınmıştır. Ayrıca hidrojen üretim oranları ve hidrojen verimlerinin farklı alaşımlar ve farklı alkali çözeltiler için zamana bağlı grafiği çizilerek hidrojen üretiminin alkali çözelti türü ve alaşımların farklı element içeriğine bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir. Ayrıca alaşımların parçacık büyülüklerinin de hidrojen üretim hızında önemli değişikliklere yol açtığı tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler : Alüminyum alaşımları, hidrojen üretimi, fotovoltaik sistemler
Kayısı çekirdeği kabuğu temelli selüloz sentezi, sürdürülebilir enerji depolamada kullanılmak üzere sert karbon üretimi ve elektrokimyasal özelliklerinin araştırılması
Yenilenebilir kaynaklara dayalı sürdürülebilir enerji sistemlerinin geliştirilmesi, enerji depolama teknolojilerinde çevre dostu ve maliyet etkin çözümlerin önemini artırmaktadır. Bu çalışmada, biyokütle tabanlı kayısı çekirdeği kabuğu kullanılarak, sodyum-iyon bataryalarda anot elektrot olarak değerlendirilebilecek sert karbon malzemelerinin üretimi ve performansı araştırıldı. Karbon öncülü olarak kayısı çekirdeği kabuğu (KÇK), bu biyokütleden izole edilen selüloz (S) ve nanoselüloz (NS) olmak üzere üç farklı malzeme seçildi. Her bir malzeme üzerinde üç farklı işleme yaklaşımı uygulandı: i) temel karbonizasyon süreci, ii) sodyum karbonat ile kimyasal aktivasyon sonrası karbonizasyon ve iii) hidrotermal işlem ile Mn katkılama işlemini takiben karbonizasyon. Elde edilen karbon bazlı malzemeler; X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), yüzey alanı ve gözenek boyutu analizi (BET) ile Raman spektroskopisi kullanılarak detaylı biçimde karakterize edildi. Elde edilen ve yapıları aydınlatılan karbon bazlı malzemelerin Na-iyon batarya testleri, yarım hücre tipi CR2032 bataryalarda gerçekleştirildi. Elektrokimyasal karakterizasyonlar; döngüsel voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), galvanostatik çevrim testleri ve farklı akım yoğunluklarında C-rate performans analizleri yapıldı. Düşük akım yoğunluğunda (0,05 A/g) en yüksek ilk deşarj kapasitesi, 451,99 mAh/g ile alkali işlem görmüş nanoselüloz tabanlı örnekte elde edildi. C-rate testleri sonucunda, düşük akımda en yüksek kapasiteyi kayısı çekirdeği kabuğu esaslı ve alkali aktivasyon uygulanmış örnek gösterirken; yüksek akımda kapasitesini en iyi koruyan örneklerin Mn katkılı versiyonlar olduğu belirlendi. Elde edilen bulgular hem aktivasyon hem de Mn katkılama işlemlerinin elde edilen karbon bazlı malzemelerin elektrokimyasal performans üzerinde önemli etkiler yarattığını ortaya koymakta, özellikle alkali işlem görmüş karbonların yapısal dayanımını ve çevrim kararlılığını artırdığını göstermektedir. Bu sonuçlar, kayısı çekirdeği kabuğu ve türevi karbon malzemelerin sodyum-iyon bataryalar için potansiyel anot malzemeleri olarak değerlendirilebileceğini göstermektedir.
Farklı biyokütle kaynaklarından hard karbon eldesi ile enerji depolamada uygulanabilirliği
Bu tez çalışması kapsamında doğada hazır şekilde bulunan biyokütle kaynakları olarak nar kabuğu ve nar çekirdeği ile birlikte doğada doğal, hazır olarak bulunmayan sentetik biyokütle kaynağı olarak atık itfaiye elbisesi baz alınarak iki farklı kategoride olan ilgili biyokütle kaynaklarının enerji depolama uygulamalarında kullanımı çalışılmıştır. Bu kapsamda nar kabuğu, nar çekirdeği ve atık itfaiye elbisesinden öncelikle son yıllarda oldukça güncel olan ve araştırmacıların yoğun ilgisini çeken bir konu olan hard karbon direkt karbonizasyon, çift aşamalı karbonizasyon ve hidrotermal karbonizasyon metodları ile sentezlenmiş ve karakterizasyonları yapılmıştır. Akabinde nar çekirdeği ve nar kabuğundan ürtilen hard karbonlar süper kapasitörde uygulanır iken atık itfaiye elbisesinden üretilen hard karbonlar ise ve Na-iyon bataryada elektrot malzemesi olarak çalışılarak elektrokimyasal performansları incelenmiştir. Üretilen hard karbonların uygulanan fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), X-ışını difraksiyonu (XRD), raman spektropisi, taramalı elektron mikroskobu (SEM), Enerji Dağıtıcı X-Işını Analizi (EDX) ve Brunauer-Emmett-Teller (BET) karakterizasyon işlemleri neticesinde sentezlenen ürünlerin karbon temelli, düzensiz bir yapıya sahip olduğu görülmekle birlikte sentezlenen ürünlerin hard karbon olduğu teyit edilmiştir. Nar kabuğu ve nar çekirdeğinden üretilen hard karbonların süper kapasitör uygulamasında CV sonuçları üretilen elektrotların şarj ve deşarj kabiliyetinin olduğunu göstermekle birlikte en yüksek spesifik kapasite nar çekirdeğinden 5 mV/s tarama hızında 5,8 F/g, nar kabuğundan da yine 5 mV/s tarama hızında 11,4 F/g olarak elde edilmiştir. Na-iyon batarya uygulamasında ise öncelikle üretilen hard karbonların anot olarak kullanıldığı yarım hücre batarya oluşturulmuştur. Bu uygulamada birinci ve ikinci döngüde sırasıyla 410 ve 233 mAh g-1 kapasite değerleri edinen en yüksek kapasiteler olmuştur. Farklı sıcaklıklarda gerçekleştirilen galvonastatik döngü testleri sıcaklığın yarım hücre batarya kapasitesine doğrudan etki ettiğini göstermiştir. Ayrıca yarım hücre batarya işleminde katı elektrolit ara yüzü (SEI)'nün oluşması esnasında büyük miktarda sodyum iyonunun tüketildiği gözlenmiştir. Bu sodyum iyon kaybını telafi etmek için yarım hücre sonuçlarından en iyi performans gösteren iki hard karbon numunesi seçilerek elektrokimyasal işlemle ön sodyumlama tekniği uygulandıktan sonra Na0.67Mn0.5Fe0.45Ti0.07O2 katot olmak ve ön-sodyumlaştırılmış hard karbon numuneleri birleştirilerek tam hücreler üretilmiştir. Tam hücre testleri sonucunda en yüksek kapasite 2–4 V voltaj aralığı ve C/10 koşulları altında 114,9 mAh g-1 olarak elde edilmiştir.
Elektrikli araçların yol ile hava koşulları odaklı şarj maliyeti optimizasyonu ve karşılaştırmalı analizi
Elektrikli araçlar, trafikte petrol yakıtlı araçların yerini aldıkça beraberinde gelen birçok problemin de çözümü için çalışmalar yapılmaktadır. Şarj maliyeti optimizasyonu, bu problemler arasında farklı sorunların ortak çözümünü içeren önemli bir problemdir. Bu çalışmada, sadece elektrikli araç sahiplerinin değil tüm araç sahiplerinin önem verdiği yolculuk maliyetini en aza indirmek için gerekli şarj planlaması üzerine bir optimizasyon yöntemi önerilmiştir. Elektrikli araçların enerji tüketimini etkileyen, yol ve hava koşulları literatürde verilen ölçümler sonucu yayınlanan değerler ile örnek bir güzergâh üzerinde incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar ile İstanbul'dan İskenderun'a belirlenen bir güzergahta giden bir elektrikli araç için güzergahı üzerinde bulunan istasyonlar güncel fiyatları ile şarj optimizasyonunda değerlendirilmiştir. Beş farklı segmentten seçilen elektrikli araçlar farklı başlangıç şarj oranları ile optimize edilmiş ve en düşük maliyet için hangi istasyondan hangi miktarda enerji alması gerektiği bulunmuştur. Optimizasyonda araçların gerçek tüketim verileri ve şarj istasyonlarının güncel birim fiyatları kullanılmıştır. Son olarak, her bir elektrikli araç segmenti için birer benzinli ve dizel motorlu aracın aynı güzergahta şehirlerarası yakıt tüketimi maliyeti bulunmuş ve optimize edilmiş elektrikli aracın maliyeti karşılaştırılmalı analizi yapılmıştır.
Farklı alternatif akışkanların kullanıldığı iki kademeli soğutma sisteminin enerji ve ekserji analizi
Ozon delme potansiyeli (ODP) ve küresel ısınma potansiyeli (GWP) etkileri farklı soğutucu akışkanlar kullanılarak iki kademeli soğutma sisteminin enerji ve ekserji analizi EES (Engineering Equation Solver) programı yardımıyla yapılmıştır. Çalışmada soğutucu akışkan olarak ODP değerleri aynı, GWP değerleri farklı R32, R410A, R407C, R245fa, R290, R507A, R717, R1234yf ve R1234ze alternatif soğutucu akışkanlar kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan soğutucu akışkanlar arasında ODP ve GWP değeri en düşük ve en yüksek olan soğutucu akışkanlar sırası ile R717 ve R507A soğutucu akışkanlarıdır. Bu akışkanların soğutma performans katsayıları sırasıyla 5.358, 4.502 olarak, ekserji verimleri sırasıyla 0.7069, 0.594 olarak hesaplanmıştır. Analiz sonucunda, her bir soğutucu akışkan için sistemin farklı çalışma parametreleriyle çalışması durumunda soğutma performans katsayısı ve ekserji verimleri karşılaştırılmıştır. Soğutma sistemini oluşturan her bir elemanın ekserji kayıpları belirlenmiştir. En fazla ekserji kaybının evaporatörde olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Alternatif akışkan, İki kademe, Enerji, Ekserji, R1234yf, R1234ze
Giyilebilir fotovoltaik tekstil geliştirilmesi ve elektro optik analizi
Bu tez çalışmasında, organik güneş pili materyallerinin esnek yapılara ve tekstillere uygulanması ile fotovoltaik etki gösteren tekstil yapıları elde edilmiştir. Esnek yapı olarak ITO kaplı PET, PET ve tekstil/PET taşıyıcı tabakaları kullanılmıştır. Elde edilen esnek yapıların fotovoltaik özellikleri, standart olarak kullanılan FTO kaplı cam ve cam gibi rijit tabakalarla elde edilen güneş pilleri ile karşılaştırılmıştır. Uyarlanacak güneş pillerinde alt elektrot olarak kullanılacak olan AgNW (gümüş nanotel)/PEDOT:PSS PH 1000 hibrit yapılarının optimizasyonu yapılarak, direnç, optik geçirgenlik ve yüzey pürüzlülüğü değerlerine göre en uygun olan yapı seçilmiştir. Boşluk transfer tabakası olarak PEDOT:PSS Al 4083, fotoaktif tabaka olarak P3HT:PCBM ve PTB7:PC71BM karışımları ve üst elektrot olarak ise Al (100 nm) kullanılmıştır. Aydınlatma işlemi elde edilen tüm güneş pillerinde taşıyıcı tabaka tarafından yapılmış olup, tekstil materyali olarak gözenekli yapıya sahip polyester esaslı tül kumaş kullanılmıştır. Elde edilen tüm piller içerisinde, cam taşıyıcı tabakaya sahip, AgNW/PEDOT:PSS PH 1000 hibrit yapısının spin kaplama ile alt elektrot olarak kullanıldığı, fotoaktif tabaka olarak P3HT:PCBM karışımının kaplandığı pillerde %0.101 verim değeriyle en yüksek verimlilik elde edilmiştir. Esnek PET taşıyıcı tabakaya sahip, fotoaktif tabaka olarak PTB7:PC71BM karışımının kullanıldığı pillerde en yüksek verimlilik %0.0092 olarak elde edilirken, kumaş/PET taşıyıcı tabakasına sahip, fotoaktif tabaka olarak PTB7:PC71BM karışımının kullanıldığı pillerde en yüksek verimlilik %0.0015 bulunmuştur. Fotovoltaik yapılar ve elde edilecek alt elektrot değerlendirilirken UV-Vis soğurma spektrumları, AFM ve SEM mikroskopi teknikleri ile alınan görüntüler, akım-gerilim (I-V) ölçümleri gerçekleştirilerek, grafik ve değerlerle gösterilmiştir.
Seri bağlı U-borulu vakum tüplü güneş kolektöründe TİO2/su nanoakışkanı kullanımı
Dünyadaki nüfus artışı, endüstriyel ve teknolojik gelişmeler gibi nedenlerle her geçen gün artan enerji talebi, fosil yakıtların sınırlı olması ve çevresel olumsuz etkileri sebebiyle, yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi ortaya çıkmaktadır. Güneş enerjisi, yenilenebilir enerji kaynaklarının başında gelmektedir. Birçok farklı uygulamada kullanılan güneş enerjisinin en yaygın kullanım alanlarından birisi su ısıtma sistemleridir. Güneş enerjili ısıl sistemlerin verim iyileştirme çalışmaları devam etmektedir. Mevcut çalışmalara katıkıda bulunmak amacıyla gerçekleştirilen bu çalışmada vakum tüplü U-borulu güneş kolektörlerinde nanoakışkan kullanımının kolektör verimine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. İç ortam şartlarında bir güneş simülatörü ile gerçekleştirilen ölçümlerde ısı transfer akışkanı olarak TiO₂/su nanoakışkanı kullanılmıştır. Kütlesel olarak %0.5, %1, %1.5 ve %2 oranlarında hazırlanan nanoakışkanlarla gerçekleştirilen ölçümler sonucunda, kolektör verimine sırasıyla yaklaşık %5, %7, %8 ve %10'luk bir etkisi olduğu belirlenmiştir. Suya ilave edilen TiO₂ nanopartikül oranı arttıkça kolektör veriminin arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca akışkan olarak su kullanıldığında kolektördeki ortalama akışkan sıcaklığı 38 ℃ iken basınç düşümü yaklaşık 62 kPa olarak belirlenmiştir. Nanoakışkan kullanılan sistem testlerinde ise, akışkan sıcaklığı ortalama 39.5 ℃, basınç düşümü yaklaşık 53 kPa'dır.
Cam ısı borularının deneysel olarak incelenmesi
Isı borusu ısıyı bir ortamdan başka bir ortama transfer eden pasif bir ısı transfer cihazıdır. Yaygın olarak kullanılan bakır ve alüminyum ısı borularına benzer olarak, cam ısı boruları da güneş enerjisi sistemlerinde kullanılır. Geleneksel ısı boruları ile ilgili pek çok çalışma olmasına rağmen cam ısı boruları ile ilgili çalışmalar az sayıdadır. Bu çalışmada tamamı camdan yapılmış 37 mm çapında ve 1850 mm uzunluğundaki ısı borusunun yüzey sıcaklıkları ve toplam ısıl direnci deneysel olarak incelenmiştir. Dört ayrı cam ısı borusu vakumlanarak "3 ml etanol", "4 ml etanol", "2 ml etanol + 2 ml su" ve "3 ml etanol +1 ml su" şarj edilerek kapatılmıştır. Isı borusunun evaporatör bölgesine elektrikle ısı akısı verilmiş ve kondenser bölgesinden su ile çekilmiştir. Isı borusu farklı ısı akıları ve farklı eğim açılarında incelenmiştir. Deneylerde ısı borusu ilk çalıştırıldığında, yüzey sıcaklığı hızlıca artmakta, belirli bir süre sonra azalarak kararlı hale gelmektedir. Bu sıcaklık dalgalanmaları düşük güçlerde ve büyük eğim açılarında daha fazla görülmektedir. Isı borusunun zamana bağlı olarak yapılan deneylerinde ısı borusunun kararlı hale gelmesi uzun süre almaktadır. Evaporatör bölgesinden uygulanan ısı akısı arttıkça kararlı hale gelme süresi de azalmaktadır. Isı borusunun tüm ısı yüklerinde ve farklı iş akışkanlarında en iyi performansı 30° eğim açısında verdiği görülmüştür. En iyi iş akışkanının ise tek olarak kullanılan etanol olduğu saptanmıştır. Farklı iş akışkanları ve farklı deneysel şartlarının oluşturularak, çalışma performansının iyileşmesine katkı sağlanacaktır.
Nehir akışları için geliştirilen küçük ölçekli hidrolik güç santralinin deneysel analizi
Bu tez çalışmasında, açık kanallardaki su akışından faydalanarak elektrik üretimine alternatif bir yaklaşım sunulmuştur. Bunun için, pelton türbinine benzer, yeni eğik eksenli bir hidrokinetik türbin sistemi tasarlanarak üretilmiş ve test edilmiştir. Taşınabilir olması için özel yapılmış bir treyler üzerine yerleştirilen bu sistem türbin kanadı, kanat kolları, diferansiyel, aktarma düzeneği ve alternatörden oluşmaktadır. Muğla ili, Namnam Çayı üzerinde yapılan deneylerde, 3 m/s'ye varan farklı su akış hızları için 7, 9 ve 11 kanatlı türbinden elde edilen güç ölçülmüştür. Toplam 11 adet türbin kanadı imal edilmiş ve bir türbin merkezi etrafına, kanat sayısına göre (7, 9 ve 11) belirlenmiş sabit açı aralıklarıyla monte edilmiştir. Akarsuyun iki farklı konumunda, ekskavatör yardımıyla çalışma yapılarak deneyler için gereken su akış hızı elde edilmiştir. Deney sonuçlarına göre, teorik hesap sonuçlarıyla uyumlu ve önemli hidrodinamik verimlilik sağlanmıştır. Su akış hızı arttıkça, türbin dönüş hızının ve alternatörün ürettiği güç miktarının, her üç türbin için de arttığı görülmüştür. Sürtünme ve kaldırma kuvvetlerinin yanında 7 kanatlı türbinde, kanatlar arası mesafenin uzak olmasından dolayı üretilen güç de kararsız olmuştur. 11 kanatlı türbinin de sistem ağırlığı ve üretim maliyeti yüksektir. Bu yüzden, diğerlerine göre tork, yük gücü (800 W) ve verimi (%15.9) nedeniyle 9 kanatlı türbin tercih edilmiştir. Sonuç olarak 9 kanatlı hidrokinetik türbin, akarsu özelliklerine göre farklı boyutlarda üretilerek kullanılabilir.
Farklı fotovoltaik teknolojilerin enerji analizi ve Antalya ili için değerlendirilmesi
Bu çalışmada, Antalya ilinde kurulu bulunan bir fotovoltaik sistemden veriler alınarak PVsyst ve SAM yazılımları yardımıyla bu santralin simülasyonları iki farklı yazılım için de gerçekleştirilmiştir. Simülasyon verileri, % hata, KOKH ve OMS istatistiksel analiz yöntemleri kullanılarak gerçek elektrik üretim verileri ile karşılaştırılmıştır. Tüm bu analiz yöntemleri değerlendirildiğinde SAM yazılımının %0.60 ile yıllık bazda düşük hata değerine sahip olduğu belirlenmiştir. Böylece SAM yazılımı kullanılarak tüm Antalya ilçelerinde, lojistik kriterlerine uygun bölgelerde, 1 MW büyüklüğünde fotovoltaik sistem simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Bu simülasyonlarda, monokristal, polikristal, monokrisital bifacial, polikristal bifacial ve kadmiyum tellür panel teknolojileri kullanılarak 95 farklı simülasyon yapılmıştır. Bu simülasyonlardan alınmış olunan elektrik üretim verileri teknik ve ekonomik anlamda değerlendirilmiştir. Sonuç olarak toplam kayıp açısından panel teknolojileri arasında açısından, toplam kayıp değerlerinin kadmiyum tellür panel teknolojisinde çoğunlukla yüksek olduğu, polikristal bifacial panel türünde ise genellikle en düşük değerleri gördüğü tespit edilmiştir. Elektrik üretimi açısından ise tüm ilçelerde polikristal bifacial panel teknolojisinin en yüksek sonuçları verdiği tespit edilmiştir. En yüksek yıllık elektrik üretim değerinin polikristal bifacial panel teknolojisi için yıllık 1.66 GWh değeri ile Manavgat ilçesinde, en düşük elektrik üretim değerinin ise polikristal panel teknolojisi için yıllık 1.41 GWh değeri ile Alanya ilçesinde gerçekleştiği tespit edilmiştir. Ekonomik anlamda ise Antalya ilinde hangi ilçede hangi teknolojinin kullanımıyla geri ödeme süresinin kaç sene olacağı ve otuz yıllık süreçte elde edilecek olan net gelir değerleri tüm analizler için sunulmuştur.
Kentsel bina enerji modelleme (UBEM) çerçevesinin belirlenmesi için yeni bir iş akışı ve Türkiye'de bir vaka analizi
Kentsel alanlar, atmosfere CO2 ve diğer sera gazlarının salınımını yaparak ve ısı adası oluşturup çevre sıcaklığını arttırarak küresel ısınmayı hızlandıran önemli bir role sahiptir. Bu nedenle, kentsel alanlarda enerji verimliliğini arttırabilecek Kentsel Bina Enerji Modellemesi (UBEM) gibi uygulamalar, daha sağlıklı ve sürdürülebilir bir kentsel çevre oluşturmak için önemli adımlardır. Bu çalışmada, kentsel alanları modellemek ve kentsel ölçekte enerji talebini tahmin etmek üzere uygulanabilir ve pratik bir model çerçevesi oluşturulması amaçlanmıştır. Oluşturulan model çerçevesinin; bina stok sistemi ve veri setlerinin eksikliği, ekstra algoritma oluşturma gereksinimi, gerçek enerji tüketim verilerinin elde edilmesinde zorluk yaşama vb.leri gibi durumları yaşayan ülkelerdeki kentsel alanlar için uygulanabilir olması amaçlanmıştır. Bu doğrultuda; City Energy Analyst (CEA), Spacemaker-Revit, UBEM.IO araçları ile üç ayrı UBEM çerçevesi oluşturulmuştur. Bu UBEM çerçeveleri, Ankara'nın Mamak ilçesinde konumlu 13 bloktan oluşan bir TOKİ sitesinin enerji talebinin analiz edilmesi açısından incelenmiştir. Uygulama alanı için oluşturulan UBEM çerçeveleri dahilinde yapılan enerji talep analizleri, alanın yıllık enerji tüketim verisiyle karşılaştırılıp belirtilen durumlar için en uygulanabilir UBEM çerçevesi belirlenmiştir. Uygulama alanının enerji kullanım yoğunluğu 232.78 kWh/m2.yıl olup buna en yakın sonucun 214 kWh/m2.yıl ile Spacemaker-Revit ile oluşturulan model çerçevesinden elde edildiği görülmüştür. Veri girişleri konusunda nispeten daha esnek olması, kentsel mikro iklim koşullarının değerlendirilmesine olanak sağlaması, çeşitli analiz araçları arasında kolayca dışa aktarım yapılarak bağlantı sağlanmasına müsaade etmesi gibi sebeplerle bu UBEM çerçevesinin incelenenler arasında en etkin model çerçevesi olduğu tespit edilmiştir. Bu doğrultuda UBEM oluşturmada belirtilen nedenlerle sıkıntı yaşayan ülkelerdeki kentsel alanlar için en uygulanabilir model çerçevesinin Spacemaker-Revit ile oluşturulan UBEM çerçevesi olduğu tespit edilmiştir.
Vakum uygulamalı yüksek basınçlı döküm prosesinde (HPDC) ısı transferinin deneysel ve teorik incelenmesi
Yüksek basınçlı döküm metodunda, döküm-kalıp ara yüzey ısı transfer katsayısının (IHTC) belirlenmesi parça kalitesinin iyileştirilmesi adına önemlidir. Bu değer döküm sıcaklığı, kalıp sıcaklığı, enjeksiyon basıncı, enjeksiyon hızı, kalıp pürüzlülüğü, kalıp tasarımı, alaşımın türüne bağlı olarak değişmektedir. Bu çalışmada A384 alaşımı kullanılarak yüksek basınçlı döküm sırasında ara yüzey ısı transfer katsayısı ve ısı akısı değerleri farklı enjeksiyon parametrelerine bağlı olarak hem deneysel hem de nümerik olarak belirlenmiştir. Bu doğrultuda kalıp ve döküm parçası üzerine konumlandırılan 18 adet termokupl ile zamana bağlı sıcaklık verileri deneysel olarak kayıt edilmiş ve C# ile hazırlanmış sonlu farklar metodu (FDM) kullanan program ile ara yüzey ısı transfer katsayısı ve ısı akısı hesaplanmıştır. Çalışmalar farklı enjeksiyon basıncı (80 – 160 bar), enjeksiyon hızı (1.5 – 2.5 m/s), kalıp sıcaklığı (373 – 453 – 533 K), döküm sıcaklığı (973 – 1033 K) parametrelerine bağlı olarak tekrarlanmış ve bu parametrelere ek olarak vakum uygulaması da yapılarak incelenmiştir. Bu bağlamda toplamda 48 farklı parametre kombinasyonunda deneysel çalışma gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmaların yanı sıra ANSYS Fluent programı kullanılarak yüksek basınçlı döküm prosesinin hem dolum hem de katılaşma aşamaları modellenmiştir. Böylelikle deneysel çalışmalarda kullanılan parametreler ile aynı zamanda nümerik analizi gerçekleştirilmiş ve elde edilen ısı transfer katsayısı sonuçları ile ısı akısı değerleri zamana bağlı grafikler olarak sunulmuştur. Çalışmalar neticesinde enjeksiyon basıncının, enjeksiyon ikinci faz hızının ve döküm sıcaklığının arttırılması ile hem IHTC değerinin hem de ısı akısının arttığı gözlemlenirken, kalıp sıcaklığının artması ile bu değerler düşmüştür. Ek olarak vakum uygulaması ile IHTC ve ısı akısı değerlerinin yükseldiği yapılan deneysel çalışmalar ile ortaya konmuştur.
Mikro organik rankine çevriminde kullanılan radyal türbinin modellenmesi, nümerik ve termodinamik analizi
Bu tez çalışmasında, yerinde enerji üretiminde kullanılan organik Rankine çevrimi (ORC) sistemleri incelenmiştir. Çalışmada, ORC türbinlerinde kullanılan radyal türbin tasarımı ve analizi yapılmıştır. Türbin tasarımında rotor giriş açısı, devir sayısı, akışkan ve giriş sıcaklığı gibi faktörlerin türbin verimini etkisi araştırılmıştır. Rotor giriş açısının artmasıyla rotor giriş hızları arttığı ancak açı yaklaşık 78 dereceyi aştıktan sonra türbin giriş hızlarında düşüş olduğu belirlemiştir. Bununla birlikte türbin devir sayısının yaklaşık 3 katına çıkarılmasında rotor giriş açısı sadece %3 değişirken, türbin veriminin %12 kadar arttığı hesaplamıştır. Ayrıca düşük devirlerde büyük rotor giriş ve çıkış yarıçapları kullanılması gerektiği, türbin devir sayısı arttıkça rotor boyutlarının küçüldüğü belirlenmiştir. Devir sayısının 40 000'den 120 000'e çıkarılmasıyla rotor yarıçapları ortalama %66.7 azaldığı tespit edilmiştir. Türbin giriş sıcaklığının 90 ℃'den 180 ℃'ye çıkartılmasıyla türbin giriş yarı çapının yaklaşık %18.1 arttığı ortaya koyulmuştur. Ayrıca türbin devir sayısının artışı türbin güç üretimine etkisi, genişleme oranının değişimine kıyasla daha az olduğu tespit edilmiştir. Genişleme oranı 8 iken devir sayısının 40 000'den 120 000'e çıkarılmasıyla ısıl verimin yaklaşık %2, devir sayısı 80 000 rpm'de iken genişleme oranının, 2'den 11'e yükseltilmesiyle ısıl verimin yaklaşık %141 arttığı hesaplanmıştır. ORC'de kullanılan farklı akışkanlar (R245fa, R123, R365mfc, R1234yf, R1233zd (E) ve R1234ze (E)) için yapılan parametrik çalışmalar, sistem performansının akışkan türüne göre değiştiğini ortaya koymuştur. En yüksek güç üretimi R1233zd(E) akışkanıyla, en düşük güç üretimi ise R123 akışkanıyla elde edilmiştir. Yapılan üç boyutlu nümerik analizler ile tasarlanan türbinin akış hızı, basınç değişimi ve oluşan türbülanslar üzerine incelemeler gerçekleştirilmiştir. Türbülanslar ve basınç değişimleri türbin verimini etkileyen faktörler olarak belirlenmiştir.
Isparta ili için yenilenebilir enerji sistemlerinin planlanmasında akıllı enerji yaklaşımı
Dünyada enerji sektörü büyük değişimlere uğramakta ve enerji dönüşümü tüm dünya ülkelerinin teknik, ekonomik ve siyasi gündemin kilit noktasını oluşturmaktadır. Bunun nedeni dünyanın enerji talebinin hızla artması ve bu talebin öncelikle fosil enerji kaynaklardan sağlanmasıdır. Artan enerji talebini sürdürülebilir bir şekilde karşılamak amacıyla, sınırlı ve çevreye zarar veren fosil yakıtların yerine temiz enerji kaynaklarına odaklanan teknolojik ve ekonomik açıdan uyumlu yeni yaklaşımların benimsenmesi gerekmektedir. Son yıllarda, temiz enerji sistemlerine yönelik yapılan araştırmalar hızla artmış ve geçiş için çeşitli enerji modelleme stratejileri geliştirilmiştir. Bu enerji modellemeleri, ulusal, bölgesel ve yerel düzeylerde gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmanın, Isparta ili için gelecekte %100 yenilenebilir enerjiye geçiş haritası olması amaçlanmıştır. Çalışma, yenilenebilir tabanlı enerji senaryolarının ekonomik ve teknik analizini içermektedir. Bu tez çalışmasında, senaryolar oluşturulurken çoklu senaryo analizi ve veri odaklı yaklaşım gibi birçok avantajından dolayı enerji simülasyon programı olan EnergyPLAN tercih edilmiştir. Isparta ilinin 2020 yılı mevcut enerji tüketim verileri kullanılarak programın doğrulaması yapılmıştır. Daha sonra olağan işler senaryosu, baz, %50, %75 ve %100 yenilenebilir enerji senaryosu olmak üzere 5 farklı modelleme gerçekleştirilmiştir. Isparta ili için teknik ve ekonomik sonuçların yanında sosyo-ekonomik ve sosyo-politik yaklaşımlarla, gelecekte %100 yenilenebilir akıllı enerji sistemleri ile enerji talebinin tamamını yerel kaynaklardan karşılayabileceği görülmektedir.
Üniversite kampüslerinde güneş enerji santrali için örnek bir uygulama
Bu çalışmada hazırlanan örnek GES' de ilke olarak Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi'nin sahip olduğu kapasitesinin en uygun sistem ve donanımlarla maksimum elektrik enerjisi üretimi hesaplanmıştır. Bu amaç doğrultusunda ilk olarak en uygun paneli bulmakla başlanılmıştır. Panel çeşitlerinin kendi arasında verim analizi tamamlandıktan sonra en çok verim sağlayan ve çatı tipi GES için uygun olan monokristal half-cut panel seçilip sisteme entegre edilmesi uygun görülmüştür. Üniversite çatılarının alanları hesaplanıp Autocad yazılımı üzerinden yerleşim yapılmıştır. Yapılan yerleşimi görselleştirmek ve gölge analizi için Sketchup yazılımına başvurulmuştur. Devam eden aşamalarda üç analiz programı üzerinden üretimler karşılaştırılıp panel seçimi, sistem düzeni ve yazılımların doğruluğu programlar aracılığıyla karşılaştırılmıştır. Bu yazılımlar sırasıyla PVsyst, SAM ve PVSOL programlarıdır. En yüksek üretim SAM üzerinden çıkarken en düşük üretim verileri PVSOL üzerinden kaydedilmiştir. PVsyst ile SAM arasında %1,98 sapma gözlemlenirken, PVsyst ve PVSOL arasında %1,21 oranında sapma gerçekleşmiştir.
Güneş enerjisine dayalı hidrojen üretim sisteminin modellenmesi ve termodinamik değerlendirmesi
Sunulan bu tezde, güneş enerjisi destekli elektrik ve hidrojen üretim sisteminin deneysel bir çalışması ele alınmıştır. Çalışmada özgün tasarıma sahip yeşil hidrojen üretimine odaklanılmıştır. Elektrik enerjisi üretimi için gerekli olan termal enerji vakum tüplü ısı borulu güneş kolektöründen (VTIBGK) sağlanmaktadır. Elektrik enerjisi üretimi için organik Rankine çevrim (ORÇ) sistemi tercih edilmiştir. Elde edilen elektrik enerjisi hidrojen üretimi için kullanılan proton değişimli membran elektrolizöründe (Proton Exchange Membrane electrolyzer-PEME) harcanmaktadır. Güneş enerjisi destekli elektrik ve hidrojen üretim sisteminde kullanılan her bir ekipmana enerji ve ekserji dengesi kurulmuş olup sistemin termodinamiksel verimliliği hesaplanmıştır. Çalışma sonucunda, ORÇ sisteminden elde edilen net elektrik üretimi 1.317 kW olarak ölçülmüştür. Tüm sistemin enerji ve ekserji verimliliği sırasıyla %47.86 ve %42.16 olarak hesaplanmıştır. Ayrca elde edilen elektrik enerjisinin tamamı hidrojen üretimi için harcandığında 0.000003392 kg/s hidrojen üretimi gerçekleştirilmektedir. İlave olarak, güneş enerjisi destekli hidrojen üretiminin maliyeti yaklaşık 1.72 $/kg olarak hesaplanmaktadır.
Farklı inverter ve optimizör kullanımının fotovoltaik sistemlerin elektrik üretimine etkisinin analizi
Bu çalışmada 3 farklı bölgede bulunan fotovoltaik sistemler PVsyst yazılımı yardımıyla modellenerek simüle edilmiştir. Simülasyon sonuçları ile gerçek elektrik üretim değerleri istatistiksel anlamda karşılaştırılmıştır. Sırasıyla Kağıthane, Alaşehir ve Elmalı fotovoltaik sistemleri için yüzde hata analizleri 0.061, 0.014 ve 0.034 olarak gerçekleşmiştir. Sonrasında PVsyst yazılımı yardımıyla bir santral için farklı inverter ve optimizörler kullanılarak sistem elektrik üretiminde gerçekleşen değişimler hesaplanmıştır. Sırasıyla Optimizör 3, 2 ve 1 için elektrik üretim değerlerinde gerçekleşen artışın 488, 340 ve 335 kWh olduğu belirlenmiştir. Ayrıca inverter 5 ve 6 için, mevcut kullanılan inverterden sırasıyla 248 ve 214 kWh daha fazla elektrik üretiminin gerçekleşmesini sağlamıştır. Tespit edilen değerler ekonomik olarak incelenerek geri ödeme süresi ve otuz yıllık toplam kazanç değerleri hesaplanmıştır. Böylece PVsyst yazılımının gerçek elektrik üretim değerlerine ne kadar yakın sonuçlar verdiği ve inverter ile optimizör kullanımında gerçekleştirilecek seçim işleminin elektrik üretiminde ve ekonomik anlamda etkileri tespit edilmiştir.
Türkiye'nin güneş ekserjisi potansiyelinin belirlenmesi ve ekserji haritasının oluşturulması
Enerji ihtiyacında, artan insan nüfusu ve hızlı sanayileşme süreci gibi nedenlerle dünya genelinde sürekli bir artış yaşanmaktadır. Bu artan talep, enerji sektörü üzerinde ciddi endişeleri de beraberinde getirmektedir. Halihazırda dünya enerji ihtiyacının %80'inden fazlası kömür, doğal gaz ve petrol gibi geleneksel fosil yakıtlarla karşılanmaktadır. Fosil yakıtların sınırlı bir kaynakta olması ve hava kirliliği, iklim değişikliği ve ekosistem tahribatı gibi çevresel sorunlara olumsuz etki yapmaktadır. Bu bağlamda, gelecek nesillerin sürdürülebilir büyümesi fosil yakıtlardan uzaklaşarak daha çevre dostu ve sürdürülebilir enerji kaynaklarına yönelmelerine bağlıdır. Yenilenebilir enerji kaynakları sınırsız bir potansiyele sahiptir ve güneş, rüzgar, hidroelektrik, jeotermal enerji ve biyokütle gibi doğal kaynaklardan elde edilir. Termodinamiğin birinci yasasına göre yapılan enerji analizi kullanılabilir maksimum enerji miktarını görmek açısından yetersiz kaldığı için bu çalışmada, kullanılabilir maksimum güneş enerjisi potansiyelini görmek açısından, termodinamiğin ikinci yasasına dayalı ekserji analizinin yapılmıştır. Böylelikle güneş ışınımın potansiteyine göre ne kadar verimli olduğunun yanı sıra, güneş ışınımından daha fazla ne kadar iş elde edilebileceği görülmüştür. Bu amaçla Türkiye'nin (26°- 45° doğu meridyenleri, 36°- 42° kuzey paralelleri) güneş enerjisinin maksimum kullanılabilirliğinin hesaplanabilmesi için NASA'dan 22 yılık ortalama meteorolojik veriler kullanılmıştır. Bu veriler kullanılarak Türkiye'nin enlem açısına göre yatay düzlem ve üç farklı eğim açısında (21°, 39° ve 57°) güneş ekserji potansiyelini veren haritalar her ay için ayrı ayrı oluşturulmuştur.
Bir üniversite kampüsünde gaz tahrikli ısı pompası kullanımının incelenmesi
Enerji üretiminde fosil yakıtların katkısı yüksektir. Fosil yakıtların kullanımından açığa çıkan zararlı gazlar insan sağlığını ve dünya düzenini tehdit eder hale gelmiştir. Fosil yakıtlarında önümüzdeki yıllarda tükeneceği öngörüldüğünden enerjinin üretilmesinde fosil yakıtların kullanımını azaltacak ve daha çevreci yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada; Burdur ilinde bulunan üniversite yerleşkesinin ısınma ihtiyacını karşılayacak gaz motor tahrikli hava kaynaklı ısı pompası tasarlanmıştır. Burdur ilinin ısınma aylarındaki alt ve üst sıcaklık değerleri tespit edilerek ısı pompasının çalışma aralığı belirlenmiştir. Doğal gaz ile çalışan bir gaz motoru yardımı ile ısı pompasının mekanik gücü karşılanmıştır. Gaz motorunun kullanımında açığa çıkan atık ısılarda ısınma sistemine dâhil edilmiştir. Engineering Equation Solver (EES) programı ile ısı pompasının ısıtma gücü hesaplanmıştır. Üniversitenin mevcut ısıtma kapasitesine göre GMIP sisteminin ihtiyaç duyduğu gaz motoru ve ısı pompası adetleri hesaplanmıştır. Geçmiş dönemlerdeki doğal gaz tüketim verilerine göre GMIP kullanılmasın durumunda 40 °C Kondenser sıcaklığında %63.61 oranında, 50 °C Kondenser sıcaklığında %52.78 oranında yakıttan ve yakıt kullanım maliyetinden tasarruf edilebileceği hesaplanmıştır.
Termal enerji depolamalı parabolik güneş kollektörünün termodinamik incelemesi
Bu çalışmada yenilenebilir enerji kaynaklı güneş enerji teknolojisinden biri olan parabolik oluk güneş kolektörünün Isparta şartlarında enerji üretiminin performansı incelenmiştir. Bu hedefle, öncelikli olarak parabolik oluk kolektörünün dinamik matematiksel modellemesi bilgisayar programı olan Energy Equation Solver paket programı ile yapılmıştır. Bir yıl boyunca elde edilen saatlik verilerin incelenmesi ile en yüksek ve en düşük ışınım şiddetine sahip olan aylar belirlenmiştir. Belirlenen aylar Temmuz ve Aralık ayları olmuştur. Temmuz ve Aralık ayların en iyi performans gösterdiği akışkan debisi, çıkış sıcaklığı, enerji ve ekserji verimliliklerinin parametrik incelenmesi yapılarak en iyi performans şartları Isparta ili için incelenmiştir. Karşılaştırmalar sonucu Temmuz ayında 981 W/m2 de ve 0.092 kg/s akışkan debisi ile %27.64 enerji verimliliği, %28.5 ekserji verimliliği çıkış sıcaklığı 137.2 ℃ ve faydalı enerji miktarı 5970 W olarak belirlenmiştir. Aralık ayında 388 W/m2 de ve 0.092 kg/s 'de %69.64 enerji verimliliği, %63.87 ekserji verimliliği çıkış sıcaklığı 114.5 ℃ ve faydalı enerji miktarı 2325 W olarak belirlenmiştir. Sıcak depolama tankı için de performans analizi yapılmıştır. Daha düşük depolama tank hacimleri tank içinde daha yüksek sıcaklığa yol açtığı belirlenmiştir. Aylar arasındaki sıcaklık farkı düşük depolama tankı hacimleri daha yoğundur. Tank hacmi 4 m3 de Temmuz ayında tank sıcaklığı 133.8 ℃, Aralık ayında tank sıcaklığı 110.7 ℃ olarak gözlemlenmiştir.
Düşük GWP'li akışkanlarla çalışan organik rankine çevriminin termodinamik ve çevresel analizi
Bu tez çalışmasında R134a akışkanına alternatif iş akışkanları belirlenerek küresel ısınmaya etki potansiyeli (GWP) ve ozon delme potansiyeli (ODP) az olan veya hiç olmayan R512A, R513A, R515A, R1234yf iş akışkanlarının Organik Rankine Çevrimi (ORC) ile çalıştırılarak enerji, ekserji ve yaşam döngüsü iklim performansı (LCCP) analizleri incelenmiştir. Sistemin termodinamik analizleri için kazan sıcaklığı sabit tutularak yoğuşturucu sıcaklığı belirli artışlarla akışkanlar karşılaştırılmıştır. Daha sonra aynı sistemde yoğuşturucu sıcaklığı sabit tutularak değişken kazan sıcaklıklarında akışkanlar karşılaştırılmış; enerji, ekserji ve LCCP analizleri yapılmıştır. Analiz değerlerinden yola çıkarak R134a akışkanına alternatif ORC sistemine en uygun akışkanın R512A olduğu belirlenmiştir. Yaşam boyu iklim performansı (LCCP) analizleri için kazan sıcaklığı 65 °C yoğuşturucu sıcaklığı 32 °C olarak yapılan analizlerde R512A akışkanı R134a akışkanına göre %49.85 oranında daha az CO2 salınım yaptığı belirlenmiştir.
Bağımsız güç türbinli süperkritik kapalı bir çevrimin incelenmesi
Bu çalışmada, termofiziksel özellikleriyle ön plana çıkan karbondioksit (CO2) ile çalışan bağımsız güç türbinli süperkritik kapalı Brayton çevriminin termodinamik analizi yapılmıştır. Bu amaçla, Brayton güç çevriminin temel prensiplerine dayalı olarak çevrime bağımsız bir güç türbini eklenmiş ve çevrim parametreleri incelenmiştir. Farklı çevrim parametrelerinde türbin giriş sıcaklık ve basıncı, kompresör basınç oranı, kompresör verimi, yüksek ve alçak (bağımsız) basınçlı türbin veriminin ve kompresör giriş sıcaklıklarının çevrimin enerji-ekserji verimine ve çevrim net gücüne etkileri incelenmiştir. Bununla birlikte çevrimdeki alçak basınçlı (bağımsız) türbinin çevrim üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Çevrimin analizi Engineering Equation Solver (EES) adlı bilgisayar programından faydalanılarak çevrimin termodinamik hesaplamaları yapılmıştır. Çevrim parametreleri incelendiğinde sabit türbin giriş sıcaklığında türbin giriş basıncı arttırıldığında çevrimin enerji-ekserji verimi ve çevrimin net gücü arttığı tespit edilmiştir. Sabit türbin giriş basıncında türbin giriş sıcaklığı arttırıldığında ise enerji-ekserji verimi azalırken çevrimin net gücü arttığı tespit edilmiştir. Sabit türbin giriş sıcaklığında kompresör verimi arttırıldığında enerji-ekserji verimi ve çevrimin net gücü arttığı tespit edilmiştir. Türbin parametreleri incelendiğinde alçak basınçlı (bağımsız) türbinin çevrim verimine doğrudan %2.64 etki ettiği tespit edilmiştir. Çevrim parametrelerinde maksimum enerji verimi %20.07, ekserji verimi %39.22 ve çevrim net gücü 306.4 kW olarak hesaplanmıştır. Güç çevrimlerinde, CO2 türbinlerinin kullanımının sağladığı faydalar ve alçak basınçlı (bağımsız) türbinin çevrime etkileri değerlendirilmiştir. CO2 türbinleri ile ilgili elde edilebilecek kazanımlar tartışılmıştır. Bağımsız güç türbini özelinde, süperkritik CO2 çevrimlerinin performansını inceleyen bir çalışma literatürde mevcut değildir.
R744 soğutkanlı gaz tahrikli bir ısı pompasının birincil enerji kullanım ve akılcı ekserji analizi
Ekolojik olmayan soğutucu akışkanların ekolojik soğutucu akışkanlar ile ikame edilme stratejinden yola çıkılarak bu çalışmada, R744 soğutucu akışkanı kullanan bir GMIP sistemi tasarlanmıştır. GMIP sistemlerinin PER değerlerinin bilinmesi, bu sistemin farklı enerji kaynaklarını kullanan ısı pompası sistemleri ile karşılaştırılabilmesini sağlamaktadır. GMIP sistemin enerji verimlilikleri PER değerleri kullanılarak analiz edilmiştir. Buharlaşma sıcaklığı, gaz soğutucu çıkış sıcaklığı, izentropik verim ve termal verim değerlerinin değişiminin PER değeri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sistemin PER değerleri buharlaşma sıcaklığının, izentropik verimliliğin ve termal verimliliğin artması ile artarken gaz soğutucu çıkış sıcaklığının artışı ile azalmıştır. GMIP sistemi için en yüksek PER değerleri PERH,hr modunda elde edilmiştir. PERH,hr modundan sonra sırasıyla PERC,hr ve PERH modları gelmektedir. Bu sistem için en düşük PER değerleri ise PERC modunda elde edilmiştir. Ayrıca, atık ısının geri kazanımı ile sistemin PER değerleri belirgin bir şekilde artmıştır. Ekserji verimlilik değeri üzerine buharlaşma sıcaklığı, gaz soğutucu çıkış sıcaklığı, izentropik verim ve termal verim değerlerinin etkileri incelenmiştir. Sistemin ekserji verimlilik değerleri buharlaşma sıcaklığının, izentropik verimliliğin ve termal verimliliğin artması ile artarken gaz soğutucu çıkış sıcaklığının artışı ile azalmıştır. AEYM ile CO2 azaltımı stratejisinde GMIP sisteminin salınan CO2 emisyon değeri, durum 1'e göre %33.33 oranında daha az iken temel duruma göre ise bu oran %63.12 daha azdır.
Parabolik çanak ve parabolik oluk kolektör sistemlerinin tasarlanması ve deney sonuçlarının yapay zekâ yöntemleri ile modellenmesi
Bu tez çalışmasında, yenilenebilir enerji teknolojilerinden yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri olan parabolik oluk kolektör (PTC) ve parabolik çanak kolektör (PDC) sistemlerinin tasarımı, teorik analizleri, deneysel testleri ve yapay zekâ yöntemleriyle performanslarının modellenerek karşılaştırılması amaçlanmıştır. Araştırma kapsamında, PTC ve PDC sistemlerinin mekanik tasarımları, elektronik kontrol birimleri, güneş takip algoritmaları, optik yansıtıcıları ve alıcı sistemleri detaylı olarak geliştirilmiştir. Sistemlerin teorik analizlerinde enerji dengesi denklemleri ve ısı transfer mekanizmaları detaylı incelenmiş, sistemlerin verimlilik ve performansını etkileyen faktörler kapsamlı bir biçimde ele alınmıştır. Teorik analizlerde, PTC sisteminde farklı alıcı boru çapları (10 mm, 20 mm, 30 mm) ve debi değerlerinin (0.01 kg/s, 0.02 kg/s, 0.03 kg/s) termal performans üzerindeki etkileri incelenmiş; ANSYS analizleri sonucunda optimum performansın 20 mm çaplı alıcı boru ve 0.02 kg/s debide gerçekleştiği belirlenmiştir. PDC sisteminde üç farklı alıcı tasarımı (konik spiral, kavite tüp ve kavitesiz tüp) karşılaştırılmış ve konik spiral alıcının daha yüksek termal verimlilik sağladığı ortaya konmuştur. Son aşamada deneysel veriler yapay zekâ teknikleriyle modellenmiştir. Bu model sonuçları literatürdeki benzer çalışmalar ile karşılaştırılarak doğruluğu teyit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, güneş enerjisi sistemlerinin tasarımı ve optimizasyon süreçlerinde önemli bir referans oluşturmakta, ayrıca farklı coğrafi bölgelerde ve çeşitli çevresel koşullarda benzer sistemlerin performansının değerlendirilmesine yönelik çalışmaların yapılmasına öncülük edecektir. Bu bağlamda, ekonomik analizlerle desteklenecek çalışmaların, sistemlerin geniş çapta uygulama potansiyelini ortaya koyacağı öngörülmektedir.
Titanyum tabanlı inorganik perovskit malzemelerin güneş hücrelerinde kullanımı
Bu tez titanyum tabanlı disezyum titanyum diiyodür tetrabromür (Cs2TiI2Br4) ve disezyum titanyum hekzabromür (Cs2TiBr6) tamamen inorganik perovskit malzemelerine odaklanmıştır. Cs2TiBr6 perovskiti toz halde sentezlenmiştir. Cs2TiI2Br4 ve Cs2TiBr6 perovskitleri çözelti haline getirilerek alttaşlar üzerine döndürerek kaplama yöntemiyle biriktirilmiştir. X-ışını kırınımı (XRD) analizlerinden, Cs2TiI2Br4 perovskiti ~28.5°'de en yüksek pik değeri sergilerken Cs2TiBr6 perovskitinin ~28.8°'de en yüksek pik şiddetine sahip olduğu görülmüştür. Cs2TiBr6 atmosfer şartlarında 1 saat içerisinde dekompoze olmuştur. 10 saatin sonunda 28.50° ve 29.24°'de iki belirgin pik ortaya çıkmıştır. Yasak bant aralığı enerji değerleri (Eg) Tauc grafiklerinden hesaplanmıştır. Cs2TiBr6 tozunun bant aralığı 1.82 eV olarak bulunurken, Cs2TiI2Br4 ve Cs2TiBr6 ince filmlerinin bant aralıkları, sırasıyla, 1.45 eV ve 1.88 eV olarak belirlenmiştir. Pelet haline getirilen Cs2TiBr6 toz perovskitinin özdirenci, Hall mobilitesi ve taşıyıcı yoğunluğu değerleri, sırasıyla, 1.13×10^4 Ω.cm, 502 cm^2V^-1s^-1 ve 1.1×10^12 cm^-3 olarak elde edilmiştir. Cs2TiBr6 ince filmleri için özdirenç, Hall mobilitesi ve taşıyıcı yoğunluğu değerleri, sırasıyla, 27.62 Ω·cm, 21.15 cm^2V^-1s^-1 ve 1.1×10^16 cm^-3 olarak bulunmuştur. FTO/TiO2/Cs2TiI2Br4/P3HT/Ag ve FTO/TiO2/Cs2TiBr6/P3HT/Ag perovskit güneş hücreleri üretilerek karanlık durumda ve aydınlatma altında akım yoğunluğu-gerilim karakteristikleri analiz edilmiştir. İmal edilen bu güneş hücrelerinin fotovoltaik davranış sergilediği görülmüştür. FTO/TiO2/Cs2TiI2Br4/P3HT/Ag ve FTO/TiO2/Cs2TiBr6/P3HT/Ag perovskit güneş hücreleri için güç dönüşüm verimlilikleri, sırasıyla %5.1×10^-4 ve %3.2×10^-4 olarak hesaplanmıştır.
Güneş enerjisi santrallerinde verimliliğin arttırılmasının araştırılması
Güneş enerjisi, yenilenebilir ve çevre dostu bir enerji kaynağı olarak, dünya genelinde hızla yaygınlaşan bir teknoloji haline gelmiştir. Bu çalışmada, güneş enerjisi santrallerinin verimliliği üzerinde etkili olan faktörlerin incelenmesi ve bu faktörlerin optimize edilmesi amaçlanmıştır. Çalışma, Isparta'da bulunan ve toplam 5.2 MW enerji kapasitesine sahip bir güneş enerjisi santralinde gerçekleştirilmiştir. Araştırmada, ortam sıcaklığı, panel arkası sıcaklığı, rüzgâr şiddeti ve anlık radyasyon verileri kullanılarak santralin performansı analiz edilmiştir. Fotovoltaik sistemlerin enerji verimliliği, çeşitli çevresel ve sistemsel faktörlere bağlıdır. Araştırma bulguları, çevresel faktörlerin fotovoltaik panellerin verimliliği üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Özellikle sıcaklık artışlarının, panellerin verimliliğinde düşüşe neden olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, inverter verimliliği ve sistem bakımı gibi sistemsel faktörlerin de enerji üretimini önemli ölçüde etkilediği belirlenmiştir. Sonuç olarak, güneş enerjisi santrallerinin verimliliğini artırmak için çevresel ve sistemsel faktörlerin optimize edilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır. Bu çalışma, güneş enerjisi teknolojilerinin performansının iyileştirilmesi ve enerji üretim verimliliğinin artırılması için önemli bir referans kaynağı olarak değerlendirilmektedir.
Enerji arzındaki açıklığın talep tarafı katılım yerine depolama sistemleriyle giderilmesi tasarımı
Dünyada ve Türkiye'de elektrik üretiminde termik ve yenilenebilir kaynaklar kullanılarak tedarik şekli çeşitlendirilmiştir. Termik kaynaklı üretimlere baktığımızda birinci sırayı doğal gaz çevrim santralleri almaktadır. Ardından fosil kaynaklı kömür santralleri bunu takip etmektedir. Ülkemizde de hali hazırda çalışan birçok doğal gaz termik santrali ve kömür santralleri bulunmaktadır. Yeraltı kaynakları bakımından zengin olan ülkemizde maden ocaklarından çıkartılan kömür rezervleri ile elektrik üretimi yapılmaktadır. Yine doğa ve jeolojik konum açısında yenilenebilir kaynaklara da elverişli olan ülkemizde, yenilenebilir kaynaklı elektrik üretimleri de yapılmaktadır. Bunlar Hidroelektrik Santralı (HES), Güneş Enerjisi Santralı (GES), Rüzgar Enerjisi Santralı (RES), Jeotermal Enerji Santrali, (JES), Biokütle Enerji Santralı (BES) olarak oldukça yoğun bir yer tutmaktadır. Kaynak çeşitliği iklim ve coğrafya farklılıkları göz önüne alındığında sürekliliğin sağlanması açısından oldukça önem kazanmaktadır Bunun yanında zaman zaman üretimlerin tüketimleri karşılamadığı saatlerde sistemi ayakta tutmak için farklı yöntemler benimsenmiş olup tüketimleri azaltmakta bu yöntemlerden biridir. Bu çalışmada son 13 yıla ait termik ve yenilenebilir üretim santrallerinin aylık, yıllık ve günlük saat bazında üretim değerleri toplanmıştır. Bu değerler bazında enerji açıklığı veya fazlalığı analiz edilmiş, analiz sonuçları tablo ve grafikler halinde verilmiştir. Bu grafiklere bağlı olarak Talep tarafı katılım yöntemi ile enerji arzı açıklığını kapatma projesini, depolama yöntemleri karşılaştırılarak ülkemiz ve dünya için en hızlı, en ekonomik, sürdürebilir çevreye katkılı ve uygulanabilir metotların değerlendirilmesi yapılmıştır.
indexliAçık ErişimTRCOP29 bağlamında Türkiye'nin yenilenebilir enerji politikaları ve küresel iklim hedefleri
Bu araştırmanın amacı, Türkiye’nin yenilenebilir enerji politikalarını incelemek ve bu politikaların 2024 yılında Azerbaycan’ın Bakü şehrinde gerçekleştirilen COP29 Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Konferansı’na yansımalarını değerlendirmektir. Bu kapsamda Türkiye’nin enerji politikalarının dönüşümü, yenilenebilir enerji kaynaklarının gelişimi, iklim değişikliği politikaları ve küresel iklim hedefleriyle uyum süreci karşılaştırmalı olarak ele alınmıştır. Araştırmada nitel araştırma yöntemi benimsenmiş ve doküman analizi tekniği kullanılmıştır. Bu bağlamda COP29 karar metinleri, ulusal enerji strateji belgeleri, Türkiye’nin Ulusal Katkı Beyanı, uluslararası enerji raporları, yenilenebilir enerji istatistikleri ve konuya ilişkin akademik çalışmalar incelenmiştir. Elde edilen veriler içerik analizi yöntemiyle değerlendirilerek yenilenebilir enerji politikaları, karbon emisyonlarının azaltılması, sürdürülebilir kalkınma, enerji dönüşümü, net sıfır emisyon hedefleri ve COP29 süreci temel temalar olarak ele alınmıştır. Araştırma sonucunda Türkiye’nin yenilenebilir enerji politikalarında özellikle son yıllarda önemli ilerlemeler kaydettiği gözlenmiştir. Güneş, rüzgâr, hidroelektrik ve jeotermal enerji yatırımlarının enerji dönüşüm sürecinde önemli rol oynadığı görülmüştür. COP29 sürecinin Türkiye’nin enerji politikalarında sürdürülebilirlik, yeşil dönüşüm, net sıfır emisyon ve uluslararası iklim hedefleriyle uyum konularını daha görünür hale getirdiği ortaya konmuştur. Bununla birlikte fosil yakıt bağımlılığı, enerji altyapısındaki sınırlılıklar ve finansman ihtiyacı, Türkiye’nin küresel iklim hedefleriyle tam uyum sağlamasının önündeki temel engeller olarak değerlendirilmiştir. Sonuç olarak Türkiye’nin enerji politikalarının tam dönüşüm öncesi bir geçiş aşamasında olduğu ve yenilenebilir enerji yatırımlarının hızlandırılması, enerji verimliliğinin artırılması, teknolojik altyapının güçlendirilmesi ve iklim politikalarıyla enerji politikalarının daha bütünleşik biçimde yürütülmesi gerektiği sonucuna ulaşılmıştır.
Kablosuz güç iletiminde RF enerji hasadına yönelik anten tasarımı
Yenilenebilir enerjiye olan talebe bağlı olarak bu alanda hayatımızı kolaylaştıran sistemlere olan ilgi de her geçen gün artmaktadır. Günümüzde tablet, telefon, sensör vb, bataryasız veya bataryalı düşük güç tüketen cihazlar her zaman enerjiye ihtiyaç duymaktadır. Bu nedenle düşük güçlü enerjiye ihtiyaç duyan cihazlarda kullanılan pil ve bataryalardaki enerjinin sürdürülebilirliğini uzatma çalışmaları araştırmacıların temel ilgi alanını oluşturmaktadır. Mevcut ortamda farklı frekanslarda çok fazla elektromanyetik dalga bulunmaktadır. Bu dalgaların bir bölümü özellikle kullanılan teknolojiye bağlı olarak ihtiyaç olan enerjinin sağlanması amacıyla hasat edilebilir yapıdadır. Bu amaçla öncelikle ortamda olan bu dalgaların enerjisi bir devre tasarlayarak kullanılabilir hale getirilebilir. Önemli olan hasat edilecek bu enerjinin kullanılabilecek miktarda ve verimlilikte olmasıdır. Bu nedenle ortam enerji yoğunluğunun hasat edilecek frekans açısından belirlenmesi oldukça önemlidir. Bunun yanında ilgili literatürde belli bir düzeyin üzerindeki enerji yoğunluğunun insan sağlığını tehdit ettiği yönünde bilgiler ileri sürülmektedir. Aynı zamanda günümüz teknolojik gelişmelerine bağlı olarak Radyo Frekansı (RF) güç iletiminin ve hasat tekniklerinin gelecek nesil kablosuz ağların güçlendirilmesi için alternatif bir yöntem haline geldiği görülmektedir. Ortamda olan bu elektromanyetik dalgalardan enerji hasadında temel amaç, öncelikle RF dalga yayını yapan kaynaklardan gelen yüksek yoğunluklu ortam elektromanyetik dalgalarının toplanması ve daha sonra bu dalgalardaki enerjinin uygun antenler aracılığıyla ihtiyaç duyulan enerji formuna maliyetsiz olarak dönüştürülmesidir. Bu çalışmada farklı seramik malzemeler üzerinde tasarlanan mikroşerit antenlerin anten performansları temel anten parametreleri bağlamında değerlendirilmektedir. Bu kapsamda RF enerji hasadında kullanılan antenler için yapılan çalışmalar genellikle dikdörtgen şekilli yama antenler üzerine odaklanmıştır. Bu çalışmalarda, tasarım denklemleri kullanılarak yama anten ve toprak boyutları yanında, besleme noktasının konumu hesaplanmış ve simüle edilmiştir. Çalışmada antenler FR4, Rogers3006 ve Rogers4003C olmak üzere üç farklı seramik malzemele üzerinde tasarlanmıştır. 2.4 GHz frekansta simülasyonları yapılarak tasarlanan antenlerin geri dönüş kaybı, duran dalga oranı, bant genişliği ve kazancı gibi elektriksel parametreleri ölçülerek ilgili değişkenler açısından karşılaştırılmıştır. Tasarlanan antenler laboratuvar şartlarında üretilmiş ve tasarım değerlerine uyumu açısından değerlendirilerek kritik edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, seramik malzemelerden Rogers4003C tabakalı diktörtgen mikroşerit anten tasarımının wi-fi, kablosuz telefonlar ve bebek telsizleri gibi kablosuz haberleşmede yoğun olarak kullanılan bantlar için enerji hasadı açısından uygun ve üretilebilir yapıda olduğunu göstermiştir.
Güneş takip sistemi ile çalışan bir güneş ocağı tasarımıve performansının incelenmesi
Bu tez çalışmasında, güneşten çokça faydalanma imkânı olan başta Afrika ülkeleri olmak üzere Ortadoğu ülkelerinde ve çok yaygın olmasa da bazı Avrupa ülkelerinde kullanılan noktasal odaklama yapabilen parabolik güneş ocağı tasarımı yapılıp performansı deneysel olarak incelenmiştir. Çanak boyutları, 80 cm çapında ve 7 cm derinliğinde olan bu sistem güneşi gün içerisinde herhangi bir zamanda sürekli olarak iki eksende takip edebilecek şekilde tasarlanmıştır. Çanak iç yüzeyi pleksi ayna denilen çok ince ve esnek altıgen şeklindeki aynalar ile kaplanmıştır. Deneyin yapılacağı yer olan Ankara ili Çankaya ilçesindeki güneş yolu hesabı yapılıp tahmini konumlar hesaplanmıştır. Bu sonuçlar ışığında bilgisayar kontrollü Arduino ile sistemin güneşi takip etmesi için en uygun algoritma hesabı yapılmıştır. Tezin amacı çift eksenli noktasal odaklama yapabilen doğrudan ısıyı pişiricide kullanabilen bir güneş takip sisteminin performansını, ortam sıcaklığı, bulutluluk durumu ve rüzgâr gibi dış etkenler etrafında analiz etmektir. 10 Temmuz tarihinden itibaren 30 gün boyunca 07:00-19:40 saatleri arasında aralıksız yapılan 1000 g su kaynatma deneylerinin sonucunda yaz mevsiminde üç aylık ve her gün ortalama 3 kez su kaynatan bir ailenin elektrikli su ısıtıcısı yerine bu tezde tasarlanan sistem kullanırsa 37,8 TL tasarruf edebileceği hesaplanmıştır. Tezde Arduino ile kontrol sistemleri ve mekanik gibi çalışma alanlarına ait birçok teknikten yararlanılmıştır. Hareket sistemi için her iki eksende de lineer aktüatör motorları kullanılmıştır. Sonuç olarak elde edilen veriler ümit vericidir.
Matlab/sımulınk programı kullanılarak örnek bir fotovoltaik sistemin modellenmesi
Son zamanlarda fosil yakıtlı kaynakların giderek azalması ve bu kaynakların çevreye etkilerinden dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı önemli bir konuma gelmiştir. Temiz ve yenilenebilir enerji kaynakları arasında bulunan güneş enerjisi, sınırsız bir potansiyele sahip olması, çevre kirliliğine yol açmaması, tükenmez oluşu gibi sebeplerden dolayı sıkça tercih edilmektedir. Ülkemiz güneş enerjisi açısından oldukça yüksek bir kaynak potansiyeline sahiptir. Fotovoltaik (PV) paneller üzerlerine düşen güneş ışığını doğrudan elektriksel enerjiye dönüştürebilme özelliğine sahiptirler. Dolayısıyla son yıllarda gelişmiş ülkelerde ve ülkemizde güneş enerji santrallerinin kurulumu artmaktadır. PV güneş enerji santrallerinde kullanılan panellerin çalışma koşulları enerji verimliliği açısından oldukça önemlidir. Bu nedenden dolayı kurulum ve işletmeye geçilmeden önce bölge hakkında çalışmaların yapılması ve tahminlerde bulunulması önem arz etmektedir. PV panelin üreteceği enerji miktarının doğru bir şekilde tahmin edilebilmesi için gerçek ortam koşullarının bilinmesi ve doğru bir matematiksel modelinin oluşturulması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında Monokristal bir yapıda olan PV panelin önce matematiksel modeli oluşturularak Matlab@Simulink programında analizi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlarda güneş ışınımı ve hücre sıcaklığı değerlerinin panelin elektriksel performansını doğrudan etkilediği gözlemlenmiştir. Bu kapsamda sonuç olarak; Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Mühendislik Fakültesi çatısına kurulan sistem ile PV panelin gerçek ortam koşullarında gösterdiği performans sonuçları incelenmiştir. Çalışma sonucunda modelleme sonuçları ve deneysel sistem sonuçlarının benzerlik gösterdiği gözlemlenmiştir.
Alüminyum, bakır katkılı çinko oksit yarı iletken sentezi
Fotovoltaik hücreler, yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken malzemelerdir. Fotovoltaik hücreler yarı iletken teknolojisi ile üretilmiş silikon tabanlı sistemlerdir. Silikon tabanlı sistemlerin yüksek maliyetli olması ince film teknolojisini ortaya çıkarmıştır. İnce film teknolojisinde elektriksel iletkenlik için saydam iletken oksitler kullanılmaktadır. Bunlardan en çok tercih edileni ise ZnO'dur. Çinko oksit (ZnO) band aralığı 3,1 ile 3,4 eV arasında değişen yüksek geçirgenliğe sahip olan malzemedir. ZnO'ya yapılan katkılamalarla elektriksel özelliklerin değişmesi yeni uygulama alanlarının ortaya çıkmasını sağlamaktadır. Bu çalışmada, indiyum kalay oksit (ITO) üzerine biriktirilen katkısız ZnO, Al katkılı ZnO, Cu katkılı ZnO ve Al–Cu katkılı ZnO ince filmleri sol–jel yöntemi ile hazırlanmıştır. Hazırlanan ZnO ince filmler 500 oC sıcaklıkta 1 saat tavlandıktan sonra yapısal ve elektriksel özellikleri araştırılmıştır. ZnO ince filmlerinin Nyquist diyagramlarından elde edilen sonuçlara göre, direnç değerinin ikili katkılamalarla azaldığı, direnç değerinin ise 0,01M Al ve 0,1M Cu içeren ZnO–Al–Cu katkılı ince filminde en düşük olduğu görülmüştür. ZnO ince filmlerde katodik potansiyellere gidildikçe katkısız ZnO'nun katodik akım değerinin en düşük olduğu görülmektedir. Yapılan katkılamalarda sadece Al veya Cu katkılanmasının ikili katkılamalara göre daha az katodik akım gösterdiği tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: ZnO, Sol–Jel, Alüminyum, Bakır, Katkılama.
Türkiye'de rüzgar enerji potansiyelinin belirlenmesine yönelik çalışmaların incelenmesi
Bugün dünyadaki hemen hemen her ülke rüzgâr enerjisinden çeşitli şekillerde faydalanmaktadır. Türkiye ise bu konuda diğer ülkelere göre çok avantajlı bir konumdadır, çünkü rüzgâr enerjisi bakımından çok ciddi bir potansiyel barındırmaktadır. Tahmin edilen potansiyel ortalama 60.000 MW' tır. Bu çalışmada, rüzgar enerjisinin günümüze kadar olan gelişimi ve Türkiye'nin rüzgar enerjisi potansiyeli incelenmiş ayrıca Türkiye'nin rüzgar enerji potansiyeli hakkında literatür çalışması yapılmıştır. Çalışma kapsamında son olarak Mersin ilinin Anamur ilçesi için 2016-2017 rüzgâr hızı verileri kullanılarak Weibull dağılımı ile rüzgar enerji potansiyeli hesaplanmıştır.
Bir endüstri tesisi kazanı için ısı geri kazanım sisteminin tasarlanması ve ekonomik analizi
Dünya genelinde birçok endüstriyel tesise ait enerji tüketiminin yaklaşık olarak dörtte birinin atmosfere atılan ısı ve gaz ile kaybolduğu varsayılmaktadır. Çok büyük miktarda olan bu kaybın tekrar kazanılması geri kazanım sistemleri ile mümkün hale gelmektedir. Bu çalışmada, literatür araştırmaları yapılarak atık ısı geri kazanımı ile ilgili yapılan çalışmalara yer verilmiş ve örnek bir vaka çalışması yapılmıştır. Vaka çalışmasında, bir endüstriyel tesise ait, yıllık ortalama yakıt tüketimi 13.320.644 m³ olan doğalgaz kazanlarından çıkan atık baca gazının, ısı geri kazanımı için bir sistem tasarlanmıştır. Atık baca gazından geri kazanılan bu ısının, kazanların yakma havasının ön ısıtılması için değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Sistem için yapılan hesaplamalarda endüstriyel tesisin kazanlarına ait gerçek işletme verileri kullanılmıştır. Kurulacak ön ısıtma sistemi için enerji, ısı transferi ve ekonomik analizler yapılmıştır. Yapılan tüm analiz ve hesaplamalar sonrası kurulacak sistemin, geri ödeme süresinin 7 ay olacağı hesaplanmıştır. İlk yatırım maliyeti 62.670,80 TL olan sistemin, ekonomik ömrü olan 15 yıl süresince sağlayacağı yakıt tasarrufunun, Net Bugünkü Değer Metodu ile 1.121.410,23 TL olacağı hesaplanmıştır.
Rüzgar türbin teknolojileri ve Türkiye'de rüzgar enerjisi kaynağının genel durumu
Bu çalışmada Türkiye'nin rüzgar enerjisi potansiyeli ve bu potansiyelin kullanım oranları bölgelere göre incelenmiştir. Ayrıca Türkiye'de kurulumu yapılan rüzgar gücünün küresel değerlerle kıyaslaması yapılmıştır. Türkiye'nin rüzgar enerjisi hedefleri ve bu hedeflerin gerçekleşme durumu değerlendirilmiştir. Türkiye ve Dünyada kullanılan rüzgar türbinlerinin teknik özellikleri hakkında bilgi verilmiştir. Türkiye'de devreye alınan rüzgar türbinlerinin dünya genelinde ve özellikle rüzgar enerji sektörü gelişmiş ülkelerde kurulan türbinlerle karşılaştırması yapılmış ve günümüz rüzgar türbin teknolojileri incelenmiştir. Rüzgar türbinlerinin genel bir sınıflandırması yapılmış, onu oluşturan bileşenlere kısaca değinilmiş ve elektrik üretimi için en önemli ekipman olan jeneratörler incelenmiştir. Günümüz rüzgar türbinlerinde en çok kullanılan jeneratörler olan çift beslemeli asenkron jeneratör ile sabit mıknatıslı senkron jeneratörün teknik ve karakteristik özellikleri hakkında açıklayıcı bilgilere yer verilmiştir. Bu iki jeneratör birbiriyle karşılaştırılmış ve avantajlı özellikleri ortaya konmuştur. Türkiye'de büyük güçlü rüzgar türbini üretimi için en uygun jeneratör çeşidinin hangisi olduğu araştırılmıştır. Son bölümde ise bulgular değerlendirilmiş ve bazı önerilerde bulunulmuştur.
Türkiye'nin farklı bölgeleri için farklı yapıya sahip seraların ısıtma ihtiyacının belirlenmesi
Seralar; çeşitli bitkilerin yetiştirilmesine uygun koşulların sağlanması amacı ile çevre şartları kontrol edilebilen veya belirlenen cam, plastik gibi ışığı geçiren malzemelerle örtülü yapılardır. Bu çalışmada, farklı yapıya sahip seralar için sera örtü malzemesi, yetiştirilen ürün ve ısıtma yöntemi gibi parametreler dikkate alınarak Türkiye'nin farklı derece gün bölgesinde yer alan illerinin iklim koşulları için ısıtma yükleri belirlenmiştir. İllerin 25 yıllık meteorolojik verileri (sıcaklık, nem, güneş ışınımı, rüzgar hızı) kullanılarak yapılan hesaplamalarda, sera tipi olarak yay çatılı sera, beşik çatılı sera ve yüksel tünel sera seçilmiştir. Hesaplamalar, sera örtü malzemesi olarak cam (C), polietilen (PE), ısıtma sistemi olarak sıcak havalı ısıtma sistemi (SH), sıcak sulu ısıtma sistemi (SS), yetiştirilen ürün olarak domates, fasulye, hıyar için yapılmıştır. Farklı parametreler kullanılarak yapılan çalışma ile ısıtma yükü açısından iller için hangi sera tipinin uygun olduğu araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlardan, sera tipinin, ısıtma sisteminin, yetiştirilen ürünün ve sera malzemesinin ısıtma yükleri üzerinde önemli etkisi olduğu görülmüştür.
Farklı dizilimlere sahip binalar etrafındaki akış karakteristiklerinin PIV yöntemi ile deneysel olarak incelenmesi
Keskin köşeli hatlara sahip cisimler bir akışa maruz kaldığında akış cismin arka bölgesinde karışık, dengesiz ve zamanla değişebilen türbülanslı bir hal alır. Akışın hızı, yönü ve cismin şekli, yüzeylerde oluşan hız bölgelerinde ve basınç farklarında belirleyici faktördür. Günümüzde modern şehirlerde eski, tek katlı müstakil yerleşimler yerini büyük çok katlı sitelere ve ticari binalara bırakmıştır. Bu değişim şehrin görünüşünü değiştirdiği gibi yerel rüzgârların değişiminde de rol oynamıştır. Bu rüzgâr değişimi zaman zaman bina içi iklimlendirmeye dezavantaj oluşturup enerji ihtiyacını arttırdığı gibi dış mekânlarda da konfor şartlarını standartların altına çekmektedir. Bina geometrileri ve yerleşimleri ile rüzgâr arasındaki ilişki dikkate alınarak üretilebilecek bazı bina tasarımları bu dezavantajları ortadan kaldırdığı gibi, binalar arasına konumlandırılacak rüzgâr türbinleri vasıtasıyla enerji üretimi yapabilme potansiyelini açığa çıkartacaktır. Bu çalışmada, kanal içerisine yerleştirilmiş farklı örnek bina geometrileri arasındaki akış karakteristiklerini (ortalama hız, girdap, akım çizgileri) belirlemek üzere parçacık görüntülemeli hız ölçüm (PIV) tekniği kullanılarak deneysel çalışmalar yapılmıştır. 7,5cm x 7,5cm x 7,5cm boyutlarında küp ve 15cm x 7,5cm x 7,5cm boyutlarında dikdörtgenler prizması modeller akrilik malzemeden imal edilerek oluşturulan dizilim konfigürasyonları Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi İleri Akışkanlar Dinamiği Laboratuvarında PIV düzeneğinde farklı Reynolds sayılarında deneysel olarak incelenmiştir. Elde edilen verilere göre gerçek bina dizilimlerine dair fikirler tartışılacaktır. Anahtar Kelimeler: Akış karakteristiği, PIV, Binalar etrafındaki akış
Enerji tüketimi ve ekonomik büyüme ilişkisi: Türkiye örneği
Enerji kaynakları sanayideki üretimi ve yaşam konforu göz önüne alındığında tüketimi etkilemekte olup rekabet açısından ekonominin de en önemli parametrelerinden biridir. Enerji tüketimi, bir ülkenin yaşam standardı ve ekonomik büyümesi ile orantılı olduğundan toplumun refah düzeyini doğrudan etkilemektedir. Nüfus artışı, endüstrileşme ve modern kentleşmenin sonucu olarak artan enerji tüketimi ile doğrudan orantılı olarak bu tüketimi karşılayacak enerji arzı da göz önüne alınması gereken etkili bir araçtır. Bu durum enerji piyasası kapsamında ülkelerin enerji stratejileri ve politikalarını belirlemede önem kazanmaktadır. Türkiye, yaklaşık %75 oranla enerji ihtiyacını ithal etmekte olup ekonomik büyümede enerjiye bağımlı bir ülkedir. Bu çalışmada; Türkiye ekonomisine ilişkin 1970-2015 dönemine ait yıllık veriler analiz edilerek, Türkiye için enerji tüketim değerleri ile ekonomik büyümenin ölçütü olarak reel Gayri Safi Yurt İçi Hasıla (GSYH) kullanılarak enerji tüketimi ile ekonomik büyüme arasındaki ilişki incelenmiştir. Araştırmada, bu ilişkinin durağanlığını test etmek için birim kök testleri, nedenselliği tespit etmek için Granger nedenselik testi, uzun dönem ilişkisini tespit etmek amacıyla da eşbütünleşme testi kullanılmıştır. Çalışmanın sonucunda, Gayri Safi Yurtiçi Hasıla (GSYH) ile enerji tüketiminin eşbütünleşik oldukları ve enerji tüketiminden reel GSYH'ye doğru tek yönlü bir nedensellik ilişkisi sonucuna varılmıştır. Ayrıca enerji tüketimini oluşturan farklı enerji kaynaklarının ekonomik büyüme üzerindeki etkisi aynı yöntemler kullanılarak incelenmiştir.
Aktif akış kontrol tekniği uygulanan bir silindir etrafında sıcaklık ve hız dağılımlarının deneysel olarak incelenmesi
Akış alanının karakteri akışın temas ettiği cismin geometrik yapısına ve akış özelliklerine göre değişmektedir. Kontrolsüz bir akışta, cisimler üzerinde akış ayrılması oluşacak ve buda girdap kopmaları meydana getirecektir. Oluşan girdaplar cisimler üzerinde titreşimlere neden olacak ve bu titreşimler cisim üzerinde deformasyonlara yol açarak cisimlerin kullanım ömürlerinde azalma meydana getirecektir. Bu çalışmada farklı yüzey geometrisine sahip dönen ve dönmeyen silindirlerin akış ve ısı geçişine etkilerinin deneysel olarak incelenmesi hedeflenmiştir. Çalışmada, üst akış bölgesinde bulunan silindire bir servo hareket sistemine bağlanarak dönme hızının sıfır olduğu hareketsiz durumda ve farklı dönme hızlarında döndürülerek iz bölgesindeki girdap kopmalarının ve kayma tabakasının alt akış bölgesinde bulunan silindirler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneyler, kapalı devre üzeri açık su kanalında gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, yüzey pürüzlülüklerinin derinlik genişlik oranları (ɛ/z), dönme hızı (α), Reynolds sayısı (Re), üst akış bölgesindeki silindirler alt akış bölgesinde bulunan silindirler arasındaki mesafe (L/D) ve pürüzlülük geometrisi (kare, üçgen ve dairesel oluklu) gibi bağımsız parametrelerin akışa ve ısı transferine etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışma sonunda Re=1400 için optimum L/D mesafesi L/D=1, Re=2700 ve Re=5000 için optimum L/D mesafesi L/D=2 olarak tespit edilmiş ve deneyler gerçekleştirilmiştir. Reynolds sayısının atması ile birlikte Nusselt sayısının da artığı görülmüştür. Farklı yüzey pürüzlülüğüne sahip silindirlerin düz silindire göre ısı geçişinde ve akış yapısında çok önemli bir etkiye sahip olmadığı fakat düz silindire göre yüzeyi pürüzlü olan silindirlerin akış ayrılma noktasını daralttığı görülmüştür. Yüksek dönme hızlarının ise ısı transferini olumlu yönde etkilediği ve Nusselt sayısını artırdığı görülmüştür.
Nemlendirme-nem almalı bir damıtma sisteminin ekonomik analizi
Bu tez çalışmasında, güneş enerjisi destekli bir nemlendirme-nem almalı damıtma sistemi ele alınarak sistemin termodinamik ve ekonomik analizi yapılmıştır. Güneş ışınım miktarı, kolektör alanı, deniz suyu sıcaklığı, toprak sıcaklığı gibi farklı parametreler dikkate alınarak yapılan analizlerde sistemin yıllık üreteceği su miktarı, ilk yatırım maliyeti, yıllık bakım maliyeti, yıllık gider ve gelirleri belirlenmiş ve üretilen suyun litre başına maliyeti hesaplanmıştır. Tez çalışması kapsamında ayrıca sistem, Türkiye'nin farklı kıyı illeri iklim verilerine göre değerlendirilmiştir. Yapılan çalışma sonunda, deniz suyunun kapalı çevrim olduğu konfigürasyonla daha düşük maliyetli su üretildiği görülmüştür. Işınım miktarının, havanın kuru termometre sıcaklığının ve mutlak nemin artmasıyla litre başına su maliyetinin azaldığı, toprak sıcaklığının artmasıyla ise litre başına su maliyetinin arttığı görülmüştür. Sistemde üretilen suyun maliyetinin ele alınan tüm iller için yaz sezonunda düşük maliyete sahip olduğu belirlenmiştir.