74
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Archived Theses
Biyokütle-rüzgar-güneş hibrit güç üretim sistemi kullanılarak kırklareli üniversitesi kayalı yerleşkesinin tekno-ekonomik açıdan değerlendirilmesi
Günümüzde elektrik enerjisi tüketiminin her geçen yıl hızla artması, kullanılan kaynakların fosil kökenli kaynaklar oluşu, bu kaynakların rezervlerinin sınırlı olması ve dışa bağımlılık gibi etkenler, yenilenebilir enerji kaynaklarına verilen önemi artırmaktadır Dahası, fosil kaynakların kullanımından dolayı açığa çıkan sera gazlarının etkisi ile meydana gelen küresel ısınma ve hava kalitesinin bozulması gibi çevresel sorunlarda, yenilenebilir enerji kaynaklarını öne çıkaran diğer etkenlerdir. Bu tez çalışmasında, Kırklareli Üniversitesi Kayalı yerleşkesi Merkezi Derslik-2'nin elektrik enerjisi gereksinimini birden fazla yenilenebilir enerji kaynağı kullanılarak karşılanılabilirliği analiz edilmiştir. Kırklareli'nin yenilenebilir enerji kaynakları potansiyeli açısından en uygun enerji kaynaklarının rüzgar, güneş ve biyokütle olduğu TÜİK ve YEGM verilerinden tespit edilmiştir. Bu kapsamda Merkezi Derslik-2'nin enerji gereksiniminin rüzgar, güneş ve biyokütle enerji kaynakları kullanarak oluşturulan hibrit yenilenebilir güç üretim sistemi ile karşılanması üzerine bir çalışma yapılmıştır. Bu amaçla Merkezi Derslik-2'nin elektrik yükünü karşılayabilecek en uygun hibrit yenilenebilir güç üretim sistemini belirlemek için, HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables) yazılımı, NREL (National Renewable Energy Laboratory) tarafından geliştirilmiş olup, önerilen ve gerçek dağıtılmış üretim sistemlerinin karşılaştırmalı ekonomik analizini yapan ve sistemlerin toplam bugünkü net maliyetlerine (Total Net Present Cost) göre sıralayan bir yazılımdır. Bir sistem, yatırım maliyeti daha yüksek olmasına rağmen, sistemin ömür boyu maliyeti dikkate alındığında daha ekonomik olabilir. HOMER yazılımı incelenen sistem için belirli parametrelerin değerlerinin değiştirilebildiği hassaslık analizi (Sensitivity Analysis) de yapabilmektedir. Bu çalışmada HOMER yazılımı kullanılarak en uygun hibrit güç üretim sistemi belirlendikten sonra bu sistemin tekno-ekonomik analizi gerçekleştirilecektir. Ayrıca biyokütle kaynağı ($/ton), rüzgar hızı (m/s) ve güneş radyasyonu (kWh/m2/gün) değişkenleri kullanılarak hassaslık analizi yapılacaktır. Tezin tamamı sekiz bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde tezin amacı ve kapsamı belirtilecektir. İkinci bölümde dünyada, Türkiye'de ve Kırklareli'nde yenilenebilir enerji kaynaklarının potansiyelinden bahsedilecektir. Üçüncü bölümde rüzgar, güneş ve biyokütle enerji teknolojileri hakkında detaylı bilgi verilecektir. Dördüncü bölümde rüzgar/fotovoltaik/biyokütle/batarya hibrit yenilenebilir güç sistemleri ile ilgili literatürde yapılmış çalışmaların özeti verilecektir. Beşinci bölümde HOMER yazılımının tanıtılması ve hibrit sistemler için tekno-ekonomik parametrelerinin belirlenmesi anlatılacaktır. Altıncı bölümde Kırklareli Üniversitesi Kayalı yerleşkesi için fotovoltaik/rüzgar/ biyokütle/batarya hibrit güç üretim sistemi konfigürasyonlarında kullanılan sistem bileşenlerinin modellenmesi gerçekleştirilecektir.Yedinci bölümde ise rüzgar/biyokütle/batarya, fotovoltaik/biyokütle/batarya, rüzgar/ fotovoltaik/batarya, rüzgar/fotovoltaik/biyokütle/batarya ve şebekeye bağlı rüzgar/ fotovoltaik/ biyokütle /batarya hibrit yenilenebilir güç üretim sistemlerinin modellenerek tekno-ekonomik açıdan analizleri gerçekleştirilecektir. Son bölümde ise hibrit yenilenebilir güç üretim sistemlerinin birbirlerine göre karşılaştırılmalı analizi yapılacak ve bu analizden elde edilen sonuçlar irdelenecektir.
Dereköy, Hamzabeyli ve Pazarkule sınır kapılarından alınan topraklarda radyonüklid miktarının ölçülmesi ve doz hesaplanması
İnsanlar dünyanın var oluşundan beri radyoaktivitenin etkisi altındadır. İnsanların maruz kaldıkları en yaygın radyasyon kaynakları dünya atmosferindeki kozmik ışınların etkileşimi ve yer kabuğundaki uzun yarı ömürlü radyoaktif çekirdeklerden kaynaklanan doğal radyoaktivitedir. Topraktaki doğal radyoaktivite U, Th serileri ve 40K'dan kaynaklanmaktadır. Doğal olarak oluşan radyoaktif çekirdeklere ilaveten birçok radoaktif çekirdek nükleer silah denemeleri, nükleer güç reaktörleri, araştırma reaktörleri ve nükleer yakıt üretimi gibi yapay yollarla çevreye yayılmaktadır. Bu sebeple bu tür radyasyonların belirlenmesi ve izlenmesi önemlidir. Çevresel radyoaktivitenin izleme çalışmaları ile insanların ve diğer canlıların maruz kaldığı radyasyon seviyeleri ve çevresel radyasyon seviyesindeki önemli değişikler belirlenir. Bu tez çalışmasında Dereköy, Hamzabeyli, Pazarkule sınır kapılarından alınan toprak örneklerindeki radyoaktivite seviyesinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Toprak örneklerindeki radyoaktivite düzeyleri HpGe gama spektrometresi kullanılarak, 226Ra (238U), 40K, 232Th, 137Cs aktivite konsantrasyonları hesaplanarak belirlenmiştir. Toprak örnekleri için, 226Ra, 232Th, 40K ve 137Cs ortalama radyoaktivite değerleri sırasıyla; 36.34±1.76, 51.53±1.22, 766.67±8.93 ve 7.68 ±0.5 Bq/kg olarak belirlenmiştir. Toprak örnekleri için ortalama soğurulan doz değerleri sırasıyla 80.55, 71.20 ve 88.59 nGy.h-1 olarak hesaplanmıştır. Bölge için yıllık etkin doz hızı hesaplanmıştır. Bu değerin 40.43- 124.93 μSv.y-1 aralığında değiştiği ve ortalamanın 98.25 μSv.y-1 olduğu bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: radyoaktivite, toprak, gama, HpGe, doz
Endüstriyel atıkların çimento yerine ikame edilmesi ile oluşturulan beton numunelerinin mühendislik özelliklerindeki değişimin incelenmesi
Dünya yirminci yüzyılla birlikte hızlı bir endüstriyel gelişim içerisine girmiştir. Bu gelişim medeniyet açısından büyük getiriler sağlamakla birlikte endüstriyel atıkların çevreye olumsuz etkileri göz önüne alındığında büyük sorunlar karşımıza çıkmaktadır. Bu atık malzemelerin yararlı geri dönüşüm mekanizmaları ile değerlendirilmesi maliyet açısından ve aynı zaman da çevresel etkilerin iyileştirilmesi açısından önem kazanmaktadır. Tehlikeli boyutlarda çevresel olarak sorun oluşturan inşaat sektöründe kullanımı mevcut olan atık araç lastiği, uçucu kül, silis dumanı, granüle yüksek fırın cürufu ve mermer toz atığı gibi endüstriyel atık malzemelerin, geri dönüşüm olarak değerlendirilmesi hem çevresel açıdan hem de betonun özelliklerini iyileştirmesi açısından insanlığa büyük katkılar sağlayacağı düşünülmektedir. Bu çalışmada Çanakkale Biga Bekirli Termik Santralinin uçucu külünün betonun mekanik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. 4 farklı dayanımda beton karışımı ve kendiliğinden yerleşen beton karışımı üretilmiştir. Kendiliğinden yerleşen beton haricinde her bir beton sınıfı için şahit beton, uçucu kül içeren beton ve uçucu kül içermeyen beton üretilmiştir. Uçucu kül kullanım yüzdesi çimento miktarının % 20'si olarak alınmıştır. Uçucu kül içeren ve uçucu kül içermeyen betonlarda toplam bağlayıcı miktarının % 1'i olmak üzere kimyasal katkı kullanılmıştır. Üretimlerde 10 cm ebatlı küp kalıplar kullanılmıştır. Üretilen küp numuneler kür havuzunda 23±2 °C suda bekletilmiştir. Numunelerde 3, 7, 28 ve 56 gün sonunda basınç dayanımı testi uygulanmıştır. Yarmada çekme dayanımı testleri de yapılmıştır. Dayanıklılık testi olarak ise donma-çözünme testi gerçekleştirilmiştir. C20/25 beton karışımında orta akışkanlaştırıcı, C25/30 ve C30/37 beton karışımlarında süper akışkanlaştırıcı, C35/45 beton karışımında modifiye polikarboksilat kimyasal katkısı, kendiliğinden yerleşen beton karışımında ise polikarboksilat kimyasal katkısı kullanılmıştır. Sonuç olarak kendiliğinden yerleşen betonda uçucu kül kullanımı yaş birim ağırlık ve yayılma değerini artırmıştır. C20/25 sınıfı betonlarda uçucu kül kullanımı 3, 7 ve 56 günlük basınç dayanımlarını şahite oranla artırmış, ancak 28 günlük basınç dayanımını azaltmıştır. Uçucu kül içermeyen betonun 3 günlük basınç dayanımı şahit betonun 3 günlük basınç dayanımından daha düşüktür. C25/30 sınıfı betonlarda uçucu kül kullanılan betonların en yüksek basınç dayanımının 56. günde elde edildiği gözlenmiştir. Uçucu külün ileri ki basınç dayanımlarını artırdığı gerçeği de burada doğrulanmıştır. C30/37 ve C35/45 sınıfı betonlarda erken dayanım sonuçlarına bakıldığında uçucu külün erken dayanımları artırmadığı ileri ki dayanımları artırdığı görülmüştür. Kendiliğinden yerleşen betonda uçucu kül kullanımı 28 ve 56 günlük basınç dayanımlarını artırmıştır. Tüm beton sınıfları için ve kendiliğinden yerleşen betonlar için uçucu kül kullanımı yarmada çekme dayanımlarını artırmıştır. Farklı dayanım sınıflarındaki betonlarda ve kendiliğinden yerleşen betonda uçucu kül kullanımı donma-çözünme direncini artırmıştır.
Elektrikli araçlar için iki yönlü şarj devresi tasarımı
Fosil kaynaklı yakıtların kısıtlı olması, üretiminde ve kullanımında doğamıza zararlı olması ve benzeri nedenlerden dolayı enerji üretiminde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım oranı hızla artmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarında enerjinin üretilmesi, tüketilmesi ve depolanması gibi alanlarda güç elektroniği çok önemli bir yer tutmaktadır. Taşımacılık sektöründe de fosil kaynaklı araçların alternatifi olarak elektrikli araçların kullanımı bir seçenek olarak araştırmacılar tarafından ele alınmış ve gelişen teknoloji ile birlikte daha verimli elektrikli araçların yapılması mümkün olmuştur. Elektrikli araç teknolojisinin de yaşanan gelişmeler ile birlikte farklı kullanım modları ortaya çıkmıştır. Elektrikli araçların bataryalarının şebekeden şarj edilmesi (G2V-Grid to Vehicle), elektrikli araçlardan şebekeye enerji verilmesi durumu (V2G), elektrikli araçların şebekede oluşan dalgalanmaları ve harmonikleri düzeltmesi için kullanımı (V4G), ev ihtiyacının karşılanması yanında elektrikli aracın şarj edilmesi (H2V), elektrikli araçların şebeke kesintisine karşı kesintisiz güç kaynağı (UPS) olarak kullanılması (V2H) durumları elektrikli araçlar kullanım şekilleri olarak karşımıza çıkmaktadır. Elektrikli araçlarda en büyük problemlerinden birisi elektrik enerjisinin depolanmasıdır. Batarya teknolojisindeki gelişmelerle ve güç elektroniğinde verimliliğin artmasıyla elektrik enerjisinin depolanması bir problem olmaktan çıkmaktadır. AC geriliminin bataryaları şarj eden DC gerilime dönüştürülmesi için kullanılan AD-DC evirici ve DC-DC dönüştürücü tiplerine bu tezde değinilmiştir. Elektrikli araçların bataryalarının şebeke üzerinden direk şarj edilmesi (G2V), elektrikli araç bataryasının ev üzerinden şarj edilmesi (H2V), eve elektrikli araç üzerinden enerji verilmesi (V2H) ve elektrikli araç batarya kitinin ev üzerinden şarj edilirken ani elektrik kesintilerine karşı kesintisiz güç kaynağı olarak ev için kullanılması (UPS) durumları detaylı olarak tezde incelenmiştir. Tez çalışmasında 1.bölümde literatür taramasına yer verilirken ve 2. bölümde elektrikli araç teknolojisin günümüze kadar olan gelişimleri ve tipleri ile ilgili bilgi verilmiştir. 3. bölümde elektrikli araçların şarj edilmesi için kullanılan güç elektroniği devre elemanları ve batarya teknoloji hakkında bilgi verilmiş ve 4. bölümde AC-DC evirici tipleri, DC-DC dönüştürücü tipleri ve bunların kontrol yöntemleri incelenmiştir. 5. Elektrikli araçların bataryalarının şebeke üzerinden direk şarj edilmesi (G2V), bataryasının ev üzerinden şarj edilmesi (H2V), eve elektrikli araç üzerinden enerji verilmesi (V2H) ve bu batarya kitinin aracın elektrikli motorunu çalıştırmanın yanında aynı zamanda şarj edilirken elektrik kesintilerine karşı kesintisiz güç kaynağı olarak (UPS) modları üzerinde durulmuş, simülasyon sonuçlarına yer verilmiştir. 6. Bölümde çalışma sonuçlarına yer verilmiştir.
2-bromo-4,5-dimetoksibenziloksi sübstitüe ftalosiyanin bileşiklerinin sentezi, karakterizasyonu ve spektroskopik özelliklerinin incelenmesi
Linstead tarafından ismi antik Yunan edebiyatında geçen kaya yağı ''naphtha'' ve koyu mavi anlamındaki ''cyanine'' kelimelerden türetilen ftalosiyaninler, yirminci yüzyılın başlarında şans eseri keşfedilmiş bileşiklerdir. Metalli ve metalsiz olarak sentezlenebilen ftalosiyaninler 18-π elektrona, mavi ve yeşil arasında renklere sahiptirler. Ftalosiyaninler insan yapımı makrohalkalı bileşiklerdir. İlk sentezlendikleri andan itibaren kimyasal ve fiziksel özelliklerinden dolayı boya ve pigmentlerin önemli bir sınıfı olmuşlardır. Günümüzde ftalosiyaninler kataliz, fotodinamik terapi (PDT), kimyasal sensörler ve optik materyaller gibi birçok uygulamalı bilimlerde kullanılmaktadır ve ftalosiyaninler üzerine birçok araştırma yürütülmektedir. Ftalosiyaninlerin çözünürlükleri, fiziksel ve kimyasal özellikleri, sentezlendikleri ligandın yanı sıra ftalosiyanin merkezinde yer alan metal iyonuna bağlı olarak da değişmektedir. Ftalosiyaninler görünür ışığın kırmızı bölgesinde yoğun absorpsiyon kapatesine sahiptirler. Ayrıca uzun triplet hal durumuna ve etkili singlet oksijen üretebilme kapasitelerine sahiptirler. Bu yüzden bu bileşiklerin son yıllarda ikinci nesil fotoduyarlaştırıcı maddeler olarak bir tür kanser tedavisi olan PDT'de kullanılması önem kazanmıştır. Bu çalışmada 2-bromo-4,5-dimetoksibenzil alkol kullanılarak daha önce sentezlenmemiş olan yeni metallo ftalosiyanin bileşikleri sentezlenmiştir. Ftalosiyaninlerin sentezinde çinko (Zn), magnezyum (Mg) ve indiyum (In) metallerin tuzları kullanılmıştır. Çalışmanın ilk kısmında 2-bromo-4,5-dimetoksibenzil alkol, sırasıyla 3-nitroftalonitril ve 4-nitroftalonitril ile dimetilformamid (DMF) içinde potasyum karbonat (K2CO3) varlığında reaksiyona sokulmuştur. Reaksiyon sonunda 3-(2-bromo-4,5-dimetoksibenziloksi)ftalonitril (1) ve 4-(2-bromo-4,5-dimetoksibenziloksi)ftalonitril (2) ligandları elde edildi. Çalışmanın ikinci kısmında bu iki ligand uygun metal tuzları ile, 1,8-diazabisiklo[5.4.0]undek-7-ene (DBU) varlığında n-hekzanol içinde reaksiyona sokuldu. Reaksiyon sonunda gibi nonperiferal ve periferal sübstitüe metalli ftalosiyanin bileşikleri (np-ZnPc, np-MgPc, np-InClPc, p-ZnPc, p-MgPc, p-InClPc) sentezlendi. Sentezlenen bileşiklerin yapılarının aydınlatılması için FT-IR, 1H-NMR ve MALDI-TOF spektrumları kullanılmıştır. Ftalosiyanin bileşiklerinin fotofiziksel ve fotokimyasal özelliklerinin araştırılması için UV-Vis ile floresans spektrofotometre cihazları kullanılmıştır. Bu tez ile sentezlenen 2-bromo-4,5-dimetoksibenziloksi sübstitüenti içeren yeni tür ftalosiyaninler hakkında elde edilen sonuçlar, literatürde ftalosiyaninler hakkında bulunan bilgiler ile derlenip sunuldu.
Bobinli fırlatıcılar için volanlı eksenel akılı sabit mıknatıslı motor alternatör sistemi tasarımı ve 3D manyetik analizi
Dünyada ve ülkemizde mevcut enerji kaynaklarının sınırlı olması ve gittikçe azalması enerjinin depolanması ihtiyacını doğurmuştur. Bunun için farklı yöntemler kullanılmaktadır. Volanlı enerji depolama sistemleri de bunlardan biridir. Volanlar bir eksen etrafında dönerek enerji depolayan birimlerdir. Genel olarak volanlar, hızlanması esnasında üzerinde enerjiyi toplayıp, yavaşlaması sırasında ise bu enerjiyi gerekli yerlere iletir. Geçmişten günümüze enerji depolama birimi olarak dönme hareketinin kesintiye uğramaması gereken yerlerde kullanılmaktadırlar. Eksenel Akılı Sabit Mıknatıslı alternatörler ise günümüzde yaygın olarak kullanılan alternatör tipidir. Bu makineler radyal akılı makinelere göre bazı benzersiz özelliklere ve avantajlara sahiptir. Gürültü ve titreşim seviyeleri geleneksel makinelerden daha azdır. Sağladıkları güç yoğunluğu ve verimlilik avantajlarından dolayı elektrik makinelerinin kullanıldığı, özellikle düşük devirde yüksek momentin gerekli olduğu alanlarda kullanılmaktadır. Eksenel akılı makinelerde dikkat edilmesi ve giderilmesi gereken hususlardan biri de kalıcı mıknatıslar ile stator olukları arasında oluşan vuruntu momentidir. Literatür incelendiğinde vuruntu momentini azaltmak ve en aza indirmek için stator ve rotor tarafında olmak üzere çeşitli tekniklerin kullanıldığı görülmüştür. Stator tarafında uygulanan teknikler maliyetin fazla olması ve üretim zorluğu açısından tercih edilmemektedir. Bu sebeple rotor tarafında uygulanan teknikler daha çok kullanılmaktadır. Son yıllarda elektromanyetik fırlatıcılar ile ilgili yapılan çalışmalar hız kazanmıştır. Elektromanyetik fırlatıcıların çalışma prensibi manyetik teoriye dayanır. Bu teoriye göre; güçlü bir manyetik alan oluşturularak, fırlatılacak cismin bu manyetik alanı izlemesi sağlanır. Elektromanyetik fırlatıcılar genel olarak bobinli ve raylı olmak üzere ikiye ayrılır. Bobinli fırlatıcılar ardışıl sürücü bobinleri kullanılarak oluşturulan elektriksel itme kuvveti ile bu bobinler arasındaki cismin fırlatılması prensibine dayanır. Bobinli fırlatıcılar daha çok, orta hızlarda fakat büyük kütleli cisimlerin fırlatılmasında önemli rol oynamaktadırlar. Bununla beraber 1-2sn gibi kısa sürelerde yüksek enerjiye ihtiyaç duyarlar. Bu enerjinin sinüsoidal ve yüksek akım değerine sahip olması gerekir. Günümüzde askeri ve savunma alanlarında, uçak ve füze fırlatma sistemlerinde, denizaltılardaki torpidoların fırlatılmasında, mermilerin yüksek menzilli atışlarında ve daha birçok alanda manyetik fırlatıcılar kullanılmaktadır. Bu çalışmada bobinli manyetik fırlatıcılar için Volanlı Eksenel Akılı Sabit Mıknatıslı (VEASM) motor-alternatör seti tasarlanmış ve bu tasarımın manyetik analizleri ANSYS firmasının 3D Maxwell programı ile gerçekleştirilmiştir. Makine önce 2P=2 kutuplu, sonra da 2P=12 kutuplu olarak tasarlanmış olup her iki durumda da değişen parametreler dikkate alınarak manyetik analizler gerçekleştirilmiştir. Böylece en uygun makine yapısına ulaşmak amaçlanmıştır. Manyetik analiz sonuçları doğrultusunda sonraki çalışmalarda volanlı enerji depolama sistemi (VEDS)'nin üretimi gerçekleştirilecektir. 2 kutuplu EASM makine için ayak genişliği Ag, ayak yüksekliği Ah, sargı genişliği Sg, boyunduruk yüksekliği Bh, mıknatıs açısı Md, hava aralığı Airg, mıknatıs yüksekliği Mh ve mıknatısın gömülü olmayan kısım yüksekliği Mgh değerleri programda değişken olarak alınmıştır. Yapılan analizlerin sonucunda da Ag, Ah, Md, Mh ve Mgh için sırasıyla elde edilen değerler 2,5-3mm, 10-12mm, 50, 7-8mm ve 0mm olarak bulunmuştur. 12 kutuplu EASM makine yapısı için yapılan manyetik analizlerde Maxwell 3d programında ayak genişliği Ag, ayak yüksekliği Ah, boyunduruk yüksekliği Bh, mıknatıs açısı Md, hava aralığı Airg ve rotor açısal dönüş derecesi AlfaR değerleri değişken olarak alınmıştır. 12 kutuplu EASM makine yapısı için sonuçlar incelendiğinde Ag, Ah ve Md sırasıyla 5-6mm, 12mm ve 30 derece en uygun değerler olarak tespit edilmiştir.
Ergene nehri havzasının radyoktivite düzeyinin belirlenmesi
Çevredeki radyasyon doğal ve yapay kaynaklara sahiptir. 226Ra, 232Th, 40K gibi doğal ve 137Cs gibi yapay radyoaktif elementler toprakta ve sedimentte değişik konsantrasyonlarda bulunur. Bu tez çalışmasında Ergene Nehri ve Havzası'ndan alınan sediment ve toprak örneklerindeki radyoaktivite seviyesinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Örneklerdeki 226Ra, 232Th, 40K 137Cs radyoaktivite konsantrasyonları gama spektrometresi kullanılarak ölçülmüştür. Toprak örneklerinde radyoaktivite konsantrasyon ortalamaları 226Ra, 232Th, 40K ve 137Cs için sırasıyla; 27.42±1.43, 35.24±0.93, 687.59±6.16 ve 2.77 ±0.32 Bq/kg, sediment örneklerinde radyoaktivite konsantrasyon ortalamaları ise 226Ra, 232Th, 40K ve 137Cs için sırasıyla; 26.06±1.09, 24.21±1.21, 632.28±5.85 ve 1.17 ±0.18 Bq/kg'dir. Çalışmada ayrıca radyum eşdeğer aktivitesi (Raeq), soğurulan doz hızı (D), yıllık etkin doz eşdeğeri (AEDE), dış tehlike indeksi, yıllık gonadal doz eşdeğeri (AGDE) ve yaşam boyu kanser riski (ELCR) hesaplanmıştır. Absorbe edilen doz oranı (D), yıllık efektif doz eşdeğeri (AEDE), Ra eşdeğeri aktivite (Raeq) ve dış tehlike endeksi (Hex) toprak için ortalama değeri sırasıyla, 62.6 nGy h− 1, 76.8 μSv y-1, 130.8 Bq kg-1 ve 0.35 olarak bulunmuştur. Aynı parametreler sediment için ise sırasıyla ortalama olarak 53.0 nGy h− 1, 65.0 μSv y-1, 109.4 Bq kg-1 ve 0.30 olarak bulunmuştur.
Evsel uygulamalar için güneş enerji sisteminin geliştirilmesi
Medeniyetin gelişimi insanlığın enerjiyi kullanma beceri, yöntem ve yoğunluğu ile doğrudan takip edilebilir. İnsan yapabilmek için enerjiye muhtaçtır ve sanayi devriminden sonra barizleşen bir olgu olarak bu ihtiyacın büyüklüğü ve nitelik çeşitliliği oldukça artmıştır. Mevcut elektrik enerjisi üretiminin büyük çoğunluğu hidrokarbon temelli fosil yakıtlar ile sağlanmaktadır. Bu kaynaklar yeryüzünde sınırlıdır ve kalan rezervleri elde etmek için gerekli çaba ve masraf sürekli artmaktadır. Bu kaynakların enerji dönüşüm verimleri düşüktür ve çevreye verdikleri zararlar oldukça fazladır. Bu nedenle, yenilenebilir enerji kaynaklarının elektrik enerjisi üretimindeki payları hala düşük olsa da bu yöntemlerin kullanım oranını yükseltme hızı hidrokarbon temelli enerji üretimine göre yüksektir. Fotovoltaik sistemler, büyük ölçekli santraller şeklinde şebeke beslemek adına kurulabileceği gibi bu çalışmanın odaklandığı alan olarak evsel kullanımlar için uygun uygulamalarda da gerçekleştirilebilir. Evsel fotovoltaik sistemler, kolektif olarak enerji arzında önemli paylar elde edebilirler. Bununla beraber evsel uygulamalar yüke yakın yerlere kurulmuş olacağından geleneksel büyük santraller ve uzun iletim hatlarından kaynaklanan kayıpları en aza indirgeyebilirler ve bu sistemler şebekenin henüz ulaşamadığı yerlerde etkin bir alternatif olabilirler. Bu tez çalışmasında şebekeden bağımsız fotovoltaik elektrik enerjisi üretim sistemi önerilmiş ve simülasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Sistemde 6 adet seri panel ve 2 adet paralel koldan oluşan toplam 12 adet panel kullanılmıştır. Panellerden oluşan fotovoltaik dizi matematiksel olarak modellenmiştir. Panellerin çıkışında yükseltici DC-DC dönüştürücü kullanılmıştır. Bu dönüştürücü maksimum güç takibi yöntemlerinden olan değişim ve gözlem (DeG) yöntemi ile kontrol edilmiştir. Böylece farklı ışınım ve sıcaklık değerleri için panellerden maksimum güç çekilebilmektedir. Sistemde enerji depo birimi olarak batarya yer almaktadır. Panellerde üretilen ve yükün talebinden fazla olan enerji bataryalarda depolanmaktadır. Batarya ile DC bara arasında çift yönlü enerji akışını kontrol edebilmek için çift yönlü DC-DC dönüştürücü kullanılmıştır. Böylece bataryaların şarj ve deşarj akımı kontrol altında tutulabilmiştir. Sisteminde çıkışında ise AC yükün enerji ihtiyacını karşılamak için tek fazlı tam köprü bir evirici kullanılmıştır. Evirici çıkşındaki LC filtre ile 220 V büyüklüğünde ve 50 Hz frekansında yük gerilimi elde edilmiştir. Sistemin farklı koşullar altındaki çalışma performansını ortaya koyabilmek için panellerin ışınım ve sıcaklık değerleri değiştirilmiştir. Farklı değerler uygulanarak panellerin enerji üretimi ile yükün enerji talebi arasındaki denge değiştirilmiş ve bataryanın şarj ve deşarj olma durumları gözlemlenmiştir. Yine bataryaların aşırı şarj ve aşırı desarj durumları ve bu durumlardaki koruma algoritmalarının cevabı incelenmiştir. Yapılan çalışma sonunda önerilen sistemin şebeke olmayan bir bölgede elektrik enerjisi ihtiyacının sağlanmasında yeterli olacağı görülmüştür. Tez çalışması kapsamında sistem boyutlandırılması yapılmamıştır. Sahada gerçekleştirilecek uygulamalarda yükün enerji ihtiyacının kesintisiz olarak karşılanabilmesi için boyutlandırma yapılarak panel gücü ve akü kapasitesi uygun değerlerde seçilmelidir.
Sezgisel optimizasyon algoritması kullanılarak hibrit (fotovoltaik-rüzgar) enerji sistemi için boyut optimizasyonu
Son yıllarda artan enerji ihtiyacıyla birlikte yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelim giderek artmıştır. Bu nedenle yenilenebilir enerji kaynakları üzerinde yapılan araştırmalar da bu ilgiyle birlikte artış göstermektedir. Mikro ölçekli enerji üretimi için rüzgar türbinlerinin ve fotovoltaik panellerin uygulanabilirliğinin (kurulum ve enerji kaynağı potansiyeli gibi) diğerlerine göre kolay olması sebebiyle bu sistemlerin kullandığı yenilenebilir enerji kaynakları çalışmada esas ilgi alanı olarak dikkate alınmıştır. Bu tür güç üretim sistemleri tek başlarına kullanılabildikleri gibi rüzgar enerjisi ve güneş enerjisinin aralıklı ya da kesintili olmasından dolayı birlikte de kullanılmaktadırlar. Hibrit enerji sistemi iki ya da daha fazla güç üretim sisteminden, depolama birimlerinden ve kontrol elemanlarından oluşmaktadır. Hibrit enerji sisteminin boyutunun belirlenmesi, farklı kriterleri göz önünde bulundurarak çözülmesi gereken bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu sistemlerinin boyut optimizasyonu için analitik yöntemler, dinamik programlama ve sezgisel algoritmalar gibi bir çok teknik kullanılmaktadır. Bu tez çalışması, hibrit fotovoltaik/rüzgar güç üretim sisteminin boyutunun, sezgisel optimizasyon algoritması olan Yapay Arı Kolonisi algoritması yardımı ile bulunmasını önermektedir. Çalışma alanı olarak Pınarhisar Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi (PMTAL) seçilmiştir. Bu bağlamda bölgenin rüzgar hızı ve güneş radyasyon verileri Meteoroloji Genel Müdürlüğü TUMAS veri tabanından alınmıştır. Elde edilen bu verilerle, PMTAL' nin güç talebini karşılayabilecek hibrit Fotovoltaik/Rüzgar enerji sisteminin toplam maliyetini minimize edecek boyut optimizasyonu, nesne tabanlı programlama dilinde geliştirilmiştir. Güç talebini karşılayacak sistemin güvenilirlik analizi, güç kaynağı kaybı olasılığı (LPSP) yöntemi ile yapılmıştır. Bu yöntemde LPSP değerleri %0, %0.2, %1 ve %3 olarak belirlenmiş ve sistemin yük talebini karşılamak için yeterli güce sahip olması sağlanmıştır. Belirlenen LPSP değerlerine göre hibrit Fotovoltaik/Rüzgar enerji sisteminin yıllık toplam maliyeti en aza indirgenerek optimum rüzgar türbini, güneş paneli ve akü sayısı Yapay Arı Kolonisi optimizasyon algoritması ile belirlenmiştir. Ayrıca, sadece fotovoltaik panel ve sadece rüzgar türbininden oluşan tekil enerji sistemlerinin de boyut optimizasyonu aynı yöntem ile hesaplanarak elde edilen sonuçlar hibrit sistem ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak bu çalışmada, Yapay Arı Kolonisi optimizasyon algoritması ile yenilenebilir enerji kaynağının boyutunun belirlenmesi için karar verme süreci hızlandırılmış ve bununla birlikte karar kalitesinin de artırılması ile etkin ve doğru çözüme ulaşılmıştır.
Eksenel akılı sabit mıknatıslı açık oluklu senkron (EASMAOS) alternatörlerde mıknatıs gruplama tekniğinin uygulanması
Dünyamızda fosil yakıt rezervlerinin azalması, belli ülkelerin tekelinde olması, enerji ihtiyacının ve çevre kirliliğini arttırması sebebiyle yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelme olmuştur. Bu kaynaklardan biride rüzgâr enerjisidir. Bu güne kadar rüzgâr türbinleri, kanatlardan gelen hareketi alternatörlere dişli sistemlerle aktardığından büyük hacimli ve sürekli bakım gerektiren sistemler olmuştur. Bu olumsuzlukları gidermek amacıyla kanat miline direk bağlanabilecek alternatörler geliştirilmiştir. 19. Yüzyıl'dan itibaren üzerinde çalışılan "Eksenel Akılı Sürekli Mıknatıslı (EASM) Makineler" düşük güç yoğunluklu mıknatıslar sebebiyle sınırlı uygulama alanı bulmuştur. 1980 yıllardan sonra mıknatıs teknolojisindeki önemli gelişmeler meydana gelmiştir. Böylece rotorda sargı yerine yüksek manyetik akı sağlayan mıknatıslar (NdFeB ve Sm2Co17) kullanılmaya başlanmıştır. Böylece rotordaki sargılarda oluşan bakır kayıpları olmadığından verimde yükselmeler olmuştur. Böylece günümüzde "Eksenel Akılı Sürekli Mıknatıslı Makineler" küçük hacim ve ağırlıkta, düşük kayıplar, yüksek ağırlık/moment oranı ve yüksek güç gibi avantajlara sahip olarak sık kullanılan bir makine haline gelmiştir. EASM makineler sahip oldukları önemli özellikler yanında, bazı dezavantajlara sahiptir. Vuruntu momenti bunlardan en önemli olanıdır. Oluk kenarı ile mıknatıs arasında meydana gelen etkileşim sonucu oluşan bozucu momentlere vuruntu momenti denir. EASM makinelerinde açık oluk kullanımı üretim maliyetini önemli ölçüde düşürmekle birlikte, vuruntu momenti değerlerini ciddi oranda arttırmaktadır. EASM makinelerinde vuruntu momentini gidermek için literatürde birçok yöntem verilmiştir. Verilen bu yöntemler temelde ikiye ayrılır. Birincisi rotor tarafında yapılan teknikler, ikincisi ise stator tarafında yapılan tekniklerdir. Rotor tarafında yapılan teknikler üretim maliyeti açısından daha uygundur. Bunların başlıcaları: mıknatıs kaykı teknikleri, çift rotorlu sistemlerde rotor kaydırma, her iki rotorda farklı yay uzunluğunda mıknatıs kullanma, mıknatısların kendi etrafında belli bir açıyla döndürülmesi, değişik tip mıknatıs kullanımı ve mıknatıs gruplamasının yapılmasıdır. Bu çalışmada açık oluklu eksenel akılı sabit mıknatıslı (AOEASM) alternatörün vuruntu momentini azaltmak için mıknatıs gruplama tekniği önerilmiştir. Önerilen bu teknik için deneysel bir düzenek oluşturularak 2- 4 ve 6'lı gruplama için deneysel veriler elde edilmiştir. Literatürde sadece 2'li gruplama tekniğinden bahsedilmiştir. Literatürde yapılan çalışmalar ise simülasyon ile sınırlı kalmıştır. Dolayısıyla yapılan bu çalışma ile açık oluk yapısına sahip alternatörde meydana gelen büyük vuruntu momentlerini gidermek için farklı sayıda gruplamalar yapılarak alternatör performansı üzerine etkileri incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda mıknatıs gruplama tekniğinin vuruntu momenti ve harmonik bozulmaları için etkili olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Bununla birlikte gruplama sayısı arttıkça gruplar arası açının da azalması gerektiği ortaya çıkmıştır. Ayrıca 2- 4 ve 6'lı gruplamalarda optimum açı değerleri ise sırasıyla 34- 32 ve 30 derece olarak bulunmuştur.