4
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Tio2 mesoporous/zno nanotel tabanlı tandem (katmanlı) nano yarıiletkenlerin üretilerek optoelektronik özelliklerinin incelenmesi ve boya ile duyarlı fotovoltaik hücrelerin üretilmesi
Boya ile Duyarlı Hale getirilmiş Fotovoltaik Hücreler (DSSC); yeni bir dizayn ve metotla grafen tabanlı altlık üzerine TiO2 mesoporous (mesogözenekli) yapılar içerisine bir boyutlu (1D) ZnO nanowires'ların büyütülmesi ile üretilmiştir. FTO (Fluorine-doped Tin Oxide) taban malzeme üzerine tek tabaka grafen nano tabakaların sentezlenmesi ile DSSC'lerde foto-elektron dönüşüm verimini sınırlayan standart TCO(saydam iletken oksit) taban malzeme problemi ortadan kaldırılmıştır. Grafen kaplı taban malzemesi üzerine standart DSSC'lerden farklı olarak TiO2 mesoporous/ZnO nanowire tandem nano-yarıiletkenleri büyütülerek fotovoltaik hücre verimi incelenmiş ve standart FTO tabanlı (grafensiz) DSSC ile verim kıyaslaması yapılmıştır. Yapısal, optiksel ve termal karakterizasyon SEM, XRD, EDAX, DTG, TG, PL ve UV-Vis soğurma spektroskopileri ile gerçekleştirilmiştir. J-V ve IPCE ile de fotovoltaik hücre verimi ve kuantum verimleri (QE) incelenmiştir. XRD karakterizasyonu, grafen tabanlı TiO2/ZnO tandem nano-yarıiletkeninin tüm difraksiyon (kırınım) piklerinin hekzagonal wurtzite ZnO ve TiO2 anatase yapıda olduğu ve yüksek kristal kalitesinde olduğu net bir şekilde gösterilmiştir. UV-Vis soğurma spektroskopoisi ile tandam nanoyapıların bant aralığı 3.13 eV olarak gösterilmiştir. Grafen/TiO2/ZnO hibrit yarıiletkenlerinin fotovoltaik performansı; FTO/TiO2/ZnO hibrit yarıiletkeni ile ve standart DSSC uygulamalarındaki FTO/TiO2 mesoporous ve FTO/ZnO nanowire yarıiletkenleri ile ayrı ayrı kıyaslanarak hem taban malzeme hem de fotoanot malzemesi için en uygun ve en yüksek hücre verimi belirlenmeye çalışılmıştır. Grafen/TiO2/ZnO hibrit yapılar ile elde edilen DSSC'lerde hücre verimi ƞ= %8.7, Jsc= 21.3 mA/cm3, Voc=0.78V ve FF=0.53 olarak elde edilmiş ve FTO/TiO2/ZnO hibrit yapılarla kıyaslandığında verimin %30 daha fazla olduğu gösterilmiştir. Sonuçlar açıkça göstermiştir ki taban malzemenin yüzeyinin grafenle kaplanmasıyla taban malzeme üzerinden karşıt elektrota yüksek elektron transferi sağlanmış, fotoanot malzemesinin TiO2/ZnO hibrit yapılar ile oluşturulmasıyla da numune yüzeyinde yüksek yüzey hacim alanı elde edilmiş ve elektron transferi direkt ve rekombine olmadan sağlanmıştır.
Metro İstanbul enerji yönetim sisteminin oluşturulması, modellenmesi ve değerlendirilmesi
Enerji, küresel ısınma ve enerji arz güvenliği hususları sebebi ile hem ulusal hem de uluslararası platformda günümüzün en önemli konularından biri olmuştur. Enerji kaynaklarının temini hususunda dışarıya bağımlı ülkelerde temel hedef enerjiyi etkin biçimde kullanmak ve bölgesel enerji kaynaklarına öncelik vermek olmuştur. Sürüdürülebilir bir gelişme sağlamak amacı ile günümüz enerji kaynakları yaşamsal aktiviteler için kullanılmalı gelecek nesillerin de enerji ihtiyacı dikkate alınıp enerji planlaması yapılmalı ve aynı zamanda çevre korumasıda sağlanmalıdır. Sürdürülebilir gelişmenin önemli faktörlerinden olan taşımacılık sektörü ve enerji politikası insan yaşamını etkileyen iki önemli husustur. Kent yaşamının bilhassa metropollerde en önemli unsurları arasında ulaşım gelmektedir. Özellikle nüfus yoğunluğunun fazla olduğu kentlerde taşıma kapasiteleri, hızlı ulaşım ve konfor gibi üstünlükleri ile elektrikli raylı ulaşım sistemleri tercih edilmektedir. Ülkemizde de başta İstanbul, Ankara ve İzmir olmak üzere diğer büyükşehirlerde ulaşım sistemi olarak elektrikli raylı ulaşım sistemleri tercih edilmiştir. Nüfus yoğunluğu, günlük taşıma kapasitesi, ulaşım ağı uzunluğu ve diğer hususlar değerlendirildiğinde İstanbul kent içi elektrikli raylı ulaşım sistemleri işletmecesi olan İstanbul Ulaşım AŞ Türkiye'nin en büyük kent içi raylı ulaşım sistemleri işletmecisi konumundadır. Enerji tüketimi Türkiyenin elektrik tüketiminin yaklaşık 1/1000'i olan Metro İstanbul AŞ hatlarında enerji verimliliği ve stratejileri için bugüne kadar bazı çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmaların başında verimli sürüş teknikleri, sinyalizasyon sisteminin optimize edilmesi, faydalı frenleme teknolojisi ve sabit tesisler olarak anılan istasyonlardaki aydınlatmalarda enerji verimliliği gibi hususlar gelmektedir. Ancak taşıma kapasitesinin zamanla artması, teknolojinin gelişmesi, mevcut sistemlerin bakım-onarım maliyetlernin artması, enerji talebinin yükselmesi hizmet kalitesinin sürdürülebilirliği için tüm sistemin enerji yönetiminin yapılması gerekliliğini doğurmuştur. Bu tez çalışmasında, Metro İstanbul AŞ hatlarına ait enerji miktarının ölçülmesi, izlenmesi ve ISO 50001 enerji yönetim standardı çerçevesinde enerji yönetiminin oluşturulması için bir enerji ölçme, izleme ve yönetimi sistemi tasarlanmış, tasarlanan sistem kurulup devreye alınmış ve 2016-2017 yılları enerji verileri incelenmiştir. Veriler enerji yönetim sistemi doğrultusunda değerlendirilmiş olup ISO 50001 standardı referans alınarak enerji yönetim sistemi çalışması yapılmıştır.
Bir doğalgaz kombine çevrim güç santralinde enerji ve ekserji analizi
Sürekli artan nüfus ile sanayileşme oranı ve buna bağlı olarak artan enerji ihtiyacı enerjinin daha verimli kullanılmasını ve tasarruf edilmesini gerekli kılmaktadır. Özellikle, ülkemiz açısından değerlendirildiğinde giderek artan enerji talebinin karşılanmasında ithal kaynakların ön planda olduğu görülmektedir. Bununla birlikte, halizhazırda ülkemizde elektrik ihtiyacının yaklaşık %32'si doğalgaz yakıtlı kombine çevrim güç santrallerinden sağlanmaktadır. Ülkemizin sürdürülebilir kalkınma hedeflerine ulaşabilmesi için enerji verimliliği önemli bir konudur. Bu bakımdan, güç santrallerinde enerjinin verimli kullanılması ile elde edilecek tasarruf, ülkemizin geleceği ve güvenliği için büyük önem arz etmektedir. Türkiye kurulu gücünde 25 bin MW'lık bir paya sahip olan doğalgaz kombine çevrimli güç santralleri (DKÇGS'ler) düşünüldüğünde santraller bazındaki çok küçük bir verim artışı dahi ülkede milyonlarca liralık tasarruf sağlayabilir. Böylece, kaynaklar daha etkin ve verimli kullanılabilir. Bu çalışmada, 770 MW kurulu güce sahip bir doğalgaz kombine çevrim santralinin enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Bu amaçla, santralden çalışma şartları ile ilgili veriler toplanarak belirlenen kısımlar için Aspen paket programı ile tesis benzetimi yapılmış, elde edilen sonuçlar mevcut proses verileri ile karşılaştırılmıştır. Bununla beraber; kütle, enerji ve ekserji denklikleri kurularak, sisteme ait her bir birimin ayrı ayrı enerji ve ekserji analizleri yapılmış, ikinci yasa verimleri hesaplanmıştır. Alınan sonuçlar doğrultusunda, santral proseslerinden kazanılabilecek enerji miktarı hesaplanarak ekserjetik geliştirme potansiyelleri ortaya konulmuştur. Son olarak, elde edilen bulgular temelinde, kompresör giriş havasının soğutulmasıyla sağlanabilecek iyileştirme ve bu işlemin sistem performansı üzerindeki etkisi araştırılmıştır.
Pnömatik sistemlerde verim arttırma parametrelerinin analizi ve otomotiv sanayinde uygulanması
Pnömatik sistemler, sanayinin pek çok alanında kullanılmaktadır. Bu çalışma kapsamında; otomotiv sanayinde pnömatik sistemlerin uygulanabilir tasarruf yöntemleri araştırılmıştır. Bu amaçla, basınçlı hava hatlarında kaçakların verimlilik üzerine etkileri ile merkez kompresör dairesinden gelen basıncın minimum kayıp ile üretim hatlarına gitmesi ve üretimin olmadığı dönemlerde hava basıncının düşürülerek kayıpların azaltılması sonucu enerji verimliliği ve kazançlar değerlendirilmiştir. Analizlerin yapıldığı otomotiv tesisinde yapılan ölçümlere bağlı olarak somut iyileştirme değerleri belirlenmiştir. Bu doğrultuda tesisin basınçlı hava hatlarında enerji etüdü yapılarak, kaçak oranlarının ve ihtiyaç dışı enerji tüketim değerlerinin tespit edilerek, alınması gerekli önlemler belirlenmiştir. Yapılan bu deneysel çalışmada metodik olarak hesaplamalarda ve tespit edilen uygunsuzluklarda altı sigma (ileri) problem çözme teknikleri ile ileri matematik modelleme metodu kullanılmıştır. Sonuç olarak, kompresör çıkış basıncı 8.0 bar'dan 7,7 bar'a düşürülmüş, oransal vanaların eklenmesi ile hatlara giden hava basıncının ilgili üretim birimi bazlı düşürülerek basınçlı hava tüketim miktarında %20 düşüş sağlanmıştır. Tüketilen elektrik enerjisinde ise %16 oranında tasarruf sağlanarak enerji verimliliği arttırılmıştır. Ek olarak bağlantı elemanlarında ve hava filtrelerinde yapılan iyileştirmeler ve ihtiyaç fazlası bağlantı elemanlarının sistemden çıkartılması, filtre tasarımlarının değiştirilmesi ve bakım periyotlarının güncellenmesi ile enerji verimliliğine katkı sağlanmıştır.