LEE- Enerji Bilim ve Teknoloji Lisansüstü Programı
Bu topluluk için Kalıcı Uri
Gözat
Başlık ile LEE- Enerji Bilim ve Teknoloji Lisansüstü Programı'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeÇatı güneş panelleri tedarik zinciri analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-11-25) Ateş, Muzaffer Cem ; Kayalıca, Mehmet Özgür ; 301201032 ; Enerji Bilim ve TeknolojiEnerji, insanlığın neslini devam ettirebilmesi için var olması gereken temel ihtiyaçlardan biridir. Yenilemez enerji kaynaklarının çevreye verdiği zarar ve yakın gelecekte bu kaynakların artan enerji talebine cevap veremeyeceği bilincinin oluşması sonucunda, insanlık yüzünü yenilenebilir enerji kaynaklarına çevirmiştir. Bu enerji kaynaklarından, belki de en temellerinden biri, hiçbir zaman tükenmeyecek olan güneş enerjisidir. Tedarik zincirindeki ana amaç, üretilecek ve insanlığın hizmetine sunulacak olan ürünün bütün aşamalarının belirlenmesidir. Bu durum sonucunda ortaya çıkabilecek bu hizmetler ve üretim zincirleri, yeni iş imkanlarının ortaya çıkmasını sağlayabilir, ülkenin ekonomik gelişimine olumlu katkılarda bulunabilir. Ayrıca tedarik zincirindeki unsurların ortaya koyduğu maliyetlerin zaman içinde azalması, ürünün daha ucuz bir fiyata satılmasına sebep olabilir, bu da ürünün kullanımının daha yaygınlaşmasına önayak olabilir. Ülkelerin PV güneş enerjisi sistemine olan talebi her yıl artıyor ve bu ilerideki yıllarda artacak gibi görünüyor. 2020 yılında yaklaşık 20 ülke PV kapasitesine en az 1 GW'lık bir ekleme yaptı, bu sayı 2019 yılında 18'di. 2020 yılı sonuna gelindiğinde ise, en az 42 ülkenin PV kapasitesinin 1 GW ya da daha fazla olduğu tespit edilmiştir. PV sistemler, ülkelerin elektrik üretiminde git gide daha da belirgin bir yer almaya başlamıştır. 2020 yılının sonunda; en az 15 ülkenin, toplam ürettiği elektrik miktarının %5 ya da daha fazlasını PV sistemlerin oluşturduğu gözlemlenmiştir. Dünya üzerindeki konumu itibarı ile, güneş enerjisi bakımından ülkemiz oldukça avantajlı bir konumdadır. Türkiye, bu avantajlı konumuna rağmen güneş enerjisi potansiyelini kullanmada istenilen düzeyde değildir. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı'nın hazırladığı Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlasına (GEPA) göre, ortalama yıllık güneşlenme süresi 2741 saat, yıllık toplam ışınım değeri 1527,46 kWh/m2 olarak belirtilmiştir. Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nün. Güneş kaynaklı elektrik üretim kapasitesinin teknik kapasitesi 405 milyar kWh/yıl, ekonomik potansiyeli 380 milyar kWh/yıl olarak öngörülmüştür. Yapılan tez çalışmasında, PV güneş panellerinin tedarik zinciri oluşturularak, Türkiye'de üretilen panellerin yerlilik durumu ile ilgili analiz yapılmıştır. Tezin ilerleyen kısmında, panellerin yerlilik oranının artışının ortaya çıkarabileceği ekonomik gelişme ve istihdam I-JEDI modeli kullanılarak senaryo analizleri ile incelenmiştir. Sonuç kısmında ise, panel üretiminde yerlileşmenin ortaya çıkarabileceği olumlu sonuçlar değerlendirilmiştir. Tezin ikinci kısmında tedarik zincirinin tanımı yapılmıştır. Tedarik zinciri; müşteri memnuniyetini en az maliyetle üst seviyeye çıkarmak amacıyla oluşturulan, hammadde kaynağı ile müşteri arasında her iki yönde gerçekleşebilen ürün, hizmet, para ve bilgi akışlarına dahil olan, birden çok iş biriminden oluşan bir yapıdır. Sonrasında, tedarik zincirini oluşturan unsurlardan bahsedilmiştir. Bu unsurlar, en genel haliyle; akış yukarı, odak işletme ve akış aşağı olarak kategorize edilebilir. Akış yukarı kategorisinde yer alan firmalar, o tedarik zincirinin tedarikçilerini oluşturur. Odak işletmeler, ürünün istenilen şekilde, istenilen miktarda ve istenilen zaman içinde üretme sorumluluğu içerisindedir. . Akış aşağı olarak isimlendirilen kısım ise genel olarak dağıtımcılar, perakendeciler ve müşteriler olmak üzere 3 kısımdan oluşur. Bölümün ilerleyen kısımlarında tedarik zinciri yönetiminden, fizibilite analizinden ve çatı güneş panelleri tedarik zinciri tanımından bahsedilmiştir. Çatı güneş paneli tedarik zinciri şeması da bu kısımda verilmiştir. Ayrıca, tedarik zincirinin yukarı akış kısmını oluşturan polisilikon, silikon külçe, silikon levha ve güneş hücresi üreten firmaların sayılarının ülkelere göre analizi yapılmıştır. Üretilen panellerin maliyet dağılımı, 10 MW'lık bir PV sistem kurulumunun maliyet dağılımı, ülkeye göre konut güneş PV toplam kurulu maliyeti ve operasyon ve bakım maliyetleri ile ilgili genel bilgiler de bu bölümde yer almaktadır. Tezin üçüncü bölümünde Türkiye'de ve Dünya'da güneş enerjisinin kullanımı ve potansiyeli ile ilgili anlatımlar yapılmıştır. Dünya'da tüketilen enerji kaynakları, bu kaynaklar içerisinde güneşin yeri, PV güneş enerjisine olan talep gibi konular hakkında bilgi verilmiştir. Bölümün ilerleyen kısımlarında, Türkiye'nin coğrafi konumu ve bununla gelen güneş enerjisi potansiyeli, güneşlenme süreleri, tüketilen enerjinin kaynaklara göre dağılımı, PV güneş enerjisi kurulu gücünün yıllara göre dağılımı, lisanslı ve lisanssız elektrik üretimi konulara değinilmiştir. Daha sonra tedarik zincirinde yukarı akış kısmında yer alan unsurların ithalat değerleri incelenmiş, panel ve PV sistemin entegrasyonu için gerekli yapıları üreten firmaların Türkiye içindeki analizi yapılmıştır. Güneş enerjisi değer sisteminin Türkiye'deki gelir ve istihdam etkisi ile bölüm tamamlanmıştır. Tezin dördüncü kısmında, tezde kullanılan model ve modelde girdi olarak kullanılan girdi-çıktı tabloları hakkında bilgi verilmiştir. Girdi-çıktı tabloları ve analizi, Wassily Leontief tarafından 1941 yılında ortaya çıkmış ve bu çalışması ona 1973 yılında Nobel İktisat Ödülü'nü kazandırmıştır. Girdi-çıktı tablolarını kullanarak birçok ölçüm yapabilmek mümkündür. Bu yapılan ölçümler, olasılıktan bağımsız ölçümler olmaktadır. Girdi-çıktı tabloları 3-4 yıllık periyotlar halinde yayınlanır. Girdi-çıktı analizi, endüstriler arasındaki ilişkinin incelenmesi için kullanılan bir yöntemdir. Ülke içindeki ekonomik faaliyetleri oluşturan sektörlerin üretim ve tüketim unsurları arasındaki ilişkiyi ve bağımlılıkları incelenir. Uluslararası İşler ve Ekonomik Kalkınma Faydaları (I-JEDI) modeli, çeşitli ülkelerdeki rüzgar, güneş, iki güç ve jeotermal enerji tesislerinden brüt ekonomik etkileri değerlendiren bir ekonomik modeldir. I-JEDI, enerji projelerini ne kadar para harcandığına ve harcamanın nerede gerçekleştiğine göre sınıflandırarak ekonomik etkilerini tahmin eder. Bu veriler, istihdam, kazanç, GSYİH ve brüt çıktı etkilerini tahmin etmek için ülkeye özgü bir ekonomik modelde kullanılır. I-JEDI, yalnızca analiz ülkesindeki bir faaliyetin ekonomik yansımalarını tahmin eder. Yurtiçi içerik yüzdeleri yurt içi harcamalara (örneğin yurt içi hizmetler ve yurt içinden satın alınan ekipman) doğrudan etkileri kısıtlar. Ek olarak, dolaylı ve uyarılmış etkiler değerlendirilirken, girdi-çıktı verileri ithal girdileri veya ithal ürünlere yapılan hane halkı harcamalarını hesaba katar. Yerli içeriğin yüzdeleri yalnızca doğrudan sonuçlarla ilgilidir. Model kullanılarak, belirlenen senaryolara göre dolaylı ve doğrudan ekonomik etki ve istihdam analizleri yapılmıştır. Analizler; inverter yerliliği, panel yerliliği ve proje büyüklüğü parametrelerine göre yapılmıştır. Tezin son bölümünde ise, bu senaryolardan çıkan sonuçlar yorumlanmış ve ilgili çalışma tamamlanmıştır.
-
ÖgeDemir çelik endüstrisinde toz kömür ve karışımları enjeksiyonunun çevresel etkisinin incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Koyunoğlu, Cemil ; Arısoy, Ahmet ; 686069 ; Enerji Bilim ve TeknolojiYüksek fırında kok tüketimini ekonomik sebeplerden ötürü azaltmak üzere geliştirilen toz kömür enjeksiyon teknolojisi, faydalarla birlikte bazı sorunları da beraberinde getirmektedir. Bu güncel sorunlardan önemli olanı, yüksek toz kömür enjeksiyonu nedeniyle kömürün yanma kalitesinin düşmesi ve yanmayan kömür parçacıklarının kok yatağı geçirgenliğini bozmasıdır. Hem maksimum toz kömür enjeksiyonunun sağlanması hem de düşük emisyon kaygıları nedeniyle yanma rejiminin iyileştirilmesi gerekmektedir. En önemli beklentiler, yanma alev kararlılığının sağlanması gibi yanma kalitesini arttıracak önlemler olmaktadır. Yanma kalitesinin arttırılması için yanma koşullarının iyileştirilmesi gerekmektedir. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile çalışan ANSYS-FLUENT çözümü, bu amacı kolaylaştıran önemli bir araçtır. Ayrıca yakıt türünün geliştirilmesi (ön işlemden geçirme, uçuculuğu yüksek külü düşük bir biyokütle ile veya iyileştirilmiş bir kömür ile karıştırarak yakma vb.) de diğer bir yöntem olarak demir çelik endüstrisinde tercih edilen alternatiflerdendir. Tez çalışmasında, yüksek fırında toz kömür yakılmasını simüle eden bir model geliştirilmiştir. Bu model ANSYS-FLUENT paket programı kullanılarak geliştirilmiştir. Modelin doğrulanmasında, literatürden yararlanılarak, pilot ölçekli bir toz kömür enjeksiyon sisteminde (EUR8544 projesi) yapılmış deney sonuçları kullanılmıştır. Geliştirilen ANSYS FLUENT ön-karışmasız yakma model sonuçları bu deneylerle karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırma, model ile deneysel proje sonuçlarının önemli ölçüde birbiri ile uyumlu olduğunu göstermektedir. Doğrulanan model yardımıyla optimizasyon çalışması yapılarak, yanma koşullarındaki iyileşmeler tespit edilmiştir. Modelde ve deneyde belirlenen sıcaklık dağılımları karşılaştırmasına göre, ölçülen ve hesaplanan değerler iyi bir uyum içindedir. O2 gaz çıkış yüzdesi dağılımında simülasyonla hesaplanan oksijen yüzdesi biraz daha yüksektir. Yanmanın yoğun olduğu bölgede CO oranı hesapta çok daha yüksek görülmektedir. CO2 oranı deney ve hesapta yaklaşık %14 civarında salınmaktadır. Uçucu çıkış hızı dağılımına göre ölçülen ve hesaplanan değerler iyi bir uyum içindedir. Yanabilen kömür (char) yanma hızı dağılımına göre ölçülen ve hesaplanan değerler önemli ölçüde uyumludur. Sonuç olarak yanma kalitesinin artması için, toz kömür enjeksiyonunun yakma havası ile buluştuğu enjektör çıkışında hava ile birlikte yoğun bir şekilde karışmasının zorunlu olduğu görülmektedir. Kok beslemesi sırasında, yüksek fırınının üstünden beslenen havanın yarattığı basıncın fırında dengelenmesi ve kömür yanma veriminin hesaplanması için, tüyerden yakma havasının kömür ile birlikte giriş hızının ortalama 200 m/s olduğu görülmüştür. Tüyerden YF'ye giren toz kömür parçacıklarının modellenen yanma geometrisinde hava ile etkin bir şekilde karıştığı bölgelerde yanmanın daha etkin olduğu söylenebilir. Nitekim CO2 oranının aynı bölgede fazla çıkması, etkin karışım bölgesinde, ideal yanmanın sağlandığının bir diğer göstergesidir. Kömür besleme debisi, üfleme hızı gibi parametreler modelde değiştirilerek, optimum koşulların belirlenmesine çalışılmıştır. Bununla birlikte model üzerinde kömür ve biyokütle karışımları çalışılarak, biyokütle kullanımı imkanları araştırılmıştır. Günlük ortalama 528 ton kok fırına şarj edilmektedir. Ham kömür ile marangoz talaşı karışımı halinde, toz kömür karışım miktarı günlük 134,7 ton olabilir. Bu da yaklaşık olarak günde 126,9 ton kok tasarrufu anlamına gelir. Ham kömür ile Mısır koçanı karışımı halinde ise, yaklaşık olarak günde 126,9 ton kok tasarrufu sağlanabilmektedir.
-
ÖgeEnergy, exergy, economic and environmental-based design, analysis and multi objective optimization of novel solar tower-based gas turbine cycle multi-generation systems with new performance criteria(Graduate School, 2022-05-20) Çolakoğlu, Mert ; Durmayaz, Ahmet ; 301162002 ; Energy Science and TechnologyGlobal demand for energy has been rising steadily with increasing population, industrialization, urbanization and life standards. In order to meet this demand, fossil fuels such as oil, coal, natural gas etc. have been utilized intensively. However, this intense use resulted in environmental issues caused by harmful emissions of fossil fuels. Therefore, utilization of renewable energy such as solar, wind, geothermal etc. have been proposed as a solution to cope with these problems caused by fossil fuels. Additionally, energy efficiency has also been considered as another pillar for decarbonization. Firstly, cogeneration systems which produce power and heating simultaneously from the same energy source evolved with a significant increase in total energy efficiency of the plant compared to only power generation. Later, tri-generation systems are evolved to further improve the efficiencies and to provide cooling in addition to heating and power. Recently, multi-generation (MG) systems which provide at least four utilities such as power, heating, cooling, fresh water, hydrogen, domestic hot water (DHW), drying, various chemicals etc. have become focus point for research due to higher efficiencies, compactness, product versatility, economic feasibility and ability to work with renewables. Among various renewable energy sources, solar energy has received increased attention, and several attempts to use concentrated solar energy as a primary energy source for MG systems have been observed. Despite several detailed analysis of other technologies-based MG systems, solar tower-based open air gas turbine cycle (SGTC)-driven MG systems lacked sound research, comprehensive analysis considering thermodynamic, economic and environmental performances simultaneously and multi-criteria multiobjective optimization. Furthermore, investigations of complicated Brayton cycle (BC) structures such as intercooling, regeneration, and reheat systems, as well as inclusion and extensive study of hydrogen production in such systems, were lacking. Moreover, proper evaluation criteria for comparison of such systems to each other were not considered thoroughly in literature. Therefore, fulfilling lack of research in these areas constitutes the motivation behind this PhD study. The present PhD thesis is composed of three (3) peer-reviewed international journal papers and one (1) international conference proceeding paper. In the first part, a novel MG system is developed for production of power, heating, cooling, green hydrogen and DHW. A unique power system structure is developed by using intercooling-regenerative (IR)-SGTC, organic Rankine cycle (ORC) and Kalina cycle (KC). By this thesis, intercooling waste heat is used for power generation in an IR-SGTC based MG system for the first time in the literature. MO optimization, environmental analysis and hydrogen production were introduced into such system analysis for the first time in addition to energy and exergy analyses. A novel thermodynamic performance criterion is coined as "exergetic quality factor" (EQF) to compare, analyze and maximize exergy content (quality) within energy quantity of MG products. Additionally, a significant contribution to literature is done by correcting a common misuse in exergy value calculation of solar energy in majority of other works in literature. This study is published in Energy Conversion and Management. In the second part, a unique MG structure is proposed with an intercooling-regenerative-reheat (IRR)-SGTC system for the first time in literature. Moreover, first time in literature, a MO optimization is performed for a multi-product IRR-SGTC system. Furthermore, an optimization by using thermodynamic, economic and environmental criteria simultaneously on IRR-SGTC system is performed first time in literature. The proposed system is designed to produce electricity, cooling, various temperature level heating purposes, green hydrogen, fresh water, hot air for drying and DHW. The study is published in ASME Journal of Energy Resources Technology. In the third part, a thermal energy storage (TES) is coupled to a MG system based on IRR-SGTC for the first time. Furthermore, a unique set of power cycles are formed by addition of RC and KC in series to the exhaust of IRR-SGTC. Effect of electrolyzer (EL) power size fraction to the total MG power size is investigated for the first time. Furthermore, first time in literature hydrogen is considered as the main product in MO optimization, and thermodynamic and economic analyses are performed. The proposed products are green hydrogen, power, cooling and DHW. The study is published in International Journal of Hydrogen Energy. In the fourth part, integration of two (2) ORCs into intercooling and exhaust waste heat streams of a MG system driven by an IR-SGTC is performed for the first time. Also, it is the first solar-based MG study in literature that investigates various climatic conditions and critical utilities of the Mediterranean region cities of Turkey. MO optimization and energy, exergy and environmental analyses are conducted. Proposed MG products are power, fresh water, green hydrogen, cooling, DHW and industrial process heating. The study is disseminated in the 11th International 100% Renewable Energy Conference (IRENEC 2021) and published in the proceedings book. In summary, within the scope of this PhD thesis, various novel MG systems based on IR- and IRR-SGTC are proposed with increased energy and exergy efficiencies, improved economical feasibilities and significant emission reductions. Furthermore, rigorous MO optimizations are performed by using these performance criteria simultaneously. A novel thermodynamic performance criterion is coined and a common misuse in literature is corrected in the present PhD study. Hydrogen production is introduced as the main product, fraction of EL power is introduced as a design parameter and investigated thoroughly and intercooling waste heat is recovered to produce power for the first time. Climatic conditions of Mediterranean region cities of Turkey are compared for the optimum performance of such systems. The present PhD study proposes a broader range of utilities as MG products of SGTC-based systems than any previous study in the literature, including power, green hydrogen, cooling, varied temperatures and purposes heating, DHW, hot air for drying, and fresh water.
-
ÖgeEnerji performans sözleşmelerinin Türkiye'de uygulanabilirlik analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-17) Akkoç, Hande Nur ; Onaygil, Sermin ; 301191016 ; Enerji Bilim ve TeknolojiEnerji hizmet şirketlerinin gerçekleştirdiği projelerde müşteri tarafındaki riskin azaltılması ve finansman sağlama zorluklarının mümkün olduğunca üstesinden gelinerek enerji verimliliği projelerinin yaygınlaştırılması ve büyük boyutlu projelerin teşvik edilmesi adına atılmış önemli adımlardan birisi, bu tez çalışmasının da odak noktası olan Enerji Performans Sözleşmeleridir (EPS). Enerji performans sözleşmesi 5627 numaralı Enerji Verimliliği Kanunu'nda "Uygulama projesi sonrasında sağlanacak enerji tasarruflarının garanti edilmesi ve yapılan harcamaların uygulama sonucu oluşacak tasarruflarla ödenmesi esasına dayanan sözleşme" şeklinde tanımlanmaktadır.
-
ÖgeEnerji verimliliği uygulamalarında adaptif yol aydınlatmaları(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-28) Aslan, İsa ; Onaygil, Sermin ; 301171019 ; Enerji Bilim ve TeknolojiSokak aydınlatmaları ulaşım sisteminin önemli bir alt yapısını oluşturmaktadır. Standartlar doğrultusunda tasarlanmış bir aydınlatma sistemi trafik kazalarının azaltımını sağlarken, aynı zamanda sokakta işlenebilecek suçların önlenmesine de yardımcı olmaktadır. Sokak aydınlatmalarının uzun saatler çalışıyor olması ise insanların gece dışarıda özgürce dolaşmalarını sağlayarak sosyoekonomik yapının gelişiminde yardımcı olmaktadır. Aydınlatma günlük hayatımızda önemli bir rol oynuyor olmasına rağmen, ekonomik ve çevresel açıdan getirmiş olduğu mali yüklerden dolayı, sistemin sürdürülebilir olması önemli bir parametredir. Dünya üzerinde artan nufüs, kısıtlı olan enerji kaynaklarının kullanımını bir kez daha gündeme getirmiştir. Bundan dolayı enerji tüketiminin azaltılması, yaşam standartları ve konfordan ödün vermeden enerjinin doğru ve verimli bir şekilde kullanılması için çalışmalar yapılmaktadır. Şehir içi enerji tüketiminde önemli bir paya sahip olan sokak aydınlatmalarının da sürdürülebilir, güvenilir ve enerji verimli sistemler olarak tasarlanması için standartlar hazırlanmakta ve projeler yürütülmektedir. Teknolojide yaşanan gelişmeler ile daha az bakım gerektiren ve daha az enerji tüketimi sağlayan LED'li sistemler aydınlatma tasarımlarında yerini almıştır. Yol aydınlatmalarında LED'e dönüşüm ile elde edilebilecek enerji tasarruf değerlerinin yüksek olabilmesi için trafik güvenliğini tehlikeye sokmayan kontrol stratejileri ile otomasyon sistemlerinin kullanılması önerilmektedir. Otomasyon sistemleri kullanılarak yaratılacak kontrol stratejilerinin, yol aydınlatma standartlarında belirtilmiş olan aydınlatma kalite kriterlerinden ödün verilmeden gerçekleştirilmesi beklenmektedir. Değişen çevre koşulları, yolun kullanım durumu ve trafik akışındaki yaşanan değişimlerin anlık olarak takip edilmesi ile yeni aydınlık seviyeleri yaratılarak bu kalite kriterlerinin korunumu sağlanabilmektedir. Ayarlanabilir yol aydınlatması olarak tanımlanabilen bu sistemler Adaptif Yol Aydınlatması – ARL diye adlandırılmaktadır. Son yıllarda ARL sistemi hakkında yapılan çalışmalar yoğunluk kazanmış olsa da mevcut literatürdeki çalışmalar genellikle laboratuvar ortamında oluşturulan prototip sistemler ya da simülasyon şeklindeki uygulamalardır. Gerçek yol tesisatlarında farklı strateji ve senaryoların uluslararası standartlara göre uygulandığı saha çalışmalarının sayısı azdır. Bu konuda yol gösterici örnek uygulama, rapor ve şartname çalışmalarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada doğru tasarlanmış LED'li yol aydınlatmalarında farklı kontrol stratejilerine sahip Adaptif Yol Aydınlatması uygulamalarının enerji tasarruf oranlarına katkılarının incelenmesi amaçlanmıştır. Enerji tasarruf oranları, taslak çalışması yürütülen EN 13201-5 standartında tanımlanmış enerji performans göstergeleri kullanılarak hesaplanmıştır. Mevcut durumda YBSBL'lı armatürlerle aydınlatılan M2 aydınlatma sınıflı yolun LED'e dönüşümü ile başlanmış, güneş batış ve doğuş saatlerine göre yol aydınlatmasının çalıştığı süreler, trafik yoğunluğu değişimi, ortam koşulları ve yağmurlu gün sayısı gibi veriler analiz edilerek yol aydınlatması otomasyon senaryoları oluşturulmuştur. LED'e dönüşüm ile %68,19 oranında enerji tasarrufu sağlanmıştır. Sonraki süreçte yolda önceden öğreti sistemine dayalı merkezi kontrol stratejisi (statik) ile araç takip sistemli stratejilerin (dinamik) birlikte kullanıldığı hibrit stratejili bir kontrol yöntemi geliştirilmiştir. Statik ARL uygulaması ile %35,57 oranında ek enerji tasarrufunun elde edilebileceği, hibrit ARL uygulaması ile tasarruf oranının %45,93'e yükseleceği hesaplanmıştır. Yağış koşulları dikkate alındığında, statik adaptif ARL uygulaması ile %23 oranında enerji tasarrufu sağlanırken, hibrit ARL uygulamasında yağışlı koşullar dikkate alındığında enerji tasarruf oranı %29,69'a düşmektedir.
-
ÖgeFabrication of SWCNT/AgNW/PEDOT: PSS nanocomposite transparent conductive films(Graduate School, 2022-02-11) Akyüz, Serra Melek ; Kartepe Yavuz, Nilgün ; 301171054 ; Energy Science and TechnologyTransparent conductive films have become critical components in modern devices due to rapid developments in science and technology. These devices range from touch screens to solar cells that reach out to a large proportion of the industry and our daily lives. To date, progress in nanotechnology has led to the discovery of unique nanomaterials such as carbon nanotubes, metal nanowires, and conductive polymers. These nanomaterials have sparked many researchers' attention towards extensive research. However, it has been determined that each material has a number of drawbacks as well as benefits that restrict its use in large-scale production processes. Thus, researchers have focused their efforts on developing nanocomposites consisting of different materials in order to overcome the limitations imposed by these single components. The primary objective of this study is to develop nanocomposites that derive from SWCNTs, PEDOT:PSS and AgNWs to obtain highly conductive and transparent thin films. Highly conductive TCFs were prepared by dispersing SWCNTs in an NMP solution by spray coating method. Optoelectronic properties were studied by the effect of spray gun carrier gas pressure, concentration and volume sprayed onto the substrates. The prepared thin films were subjected to post treatments with nitric acid (HNO3) using different treatment methods and times in order to improve the electrical conductivity. To further investigate the effect of p-doping in SWCNT thin films, HNO3 treatments were combined with thionyl chloride (SOCl2). The experimental results indicated that spray coating is an effective method to obtain highly conductive films without any chemical treatment, resulting in 273 Ω/sq sheet resistance, at 84 % in the visible range. Additionally, the optimized films treated with both HNO3 and HNO3/SOCl2 showed great improvements at 83% - 85 % in the visible range and in sheet resistances followed by 98 Ω/sq and 103 Ω/sq with very good FOM values (1.6 x 10-3 and 2 x 10-3, respectively). The SWCNT films were introduced to different PEDOT: PSS dispersions (PH 1000, PH 500, Clevios FET) and thin films were fabricated with the spin coating method. Sheet resistance and optical transparency measurements of the films with different PEDOT: PSS solutions were evaluated, and the film quality of the films was also taken into consideration in determining the optimum concentration. The effect of DMSO on the overall conductivity of SWCNT/PEDOT: PSS thin films was also investigated in this thesis. As a result of these investigations, Clevios FET dispersions showed better film performance while the high acidity of PH 1000 and PH500 deteriorated the SWCNT film surface during spin coating fabrication. The sheet resistance of SWCNT/FET film was measured as 142 Ω/sq with a transmittace of 55%. Additionally, the DMSO post-treatments were found to be effective to decrease the sheet resistance of films fabricated using PH 500 dispersions, while the SWCNT/FET films were negatively impacted by the treatment. The inverse effects of the post-treatment method can be explained by the differences in PH 500 and Clevios FET's morphological structures and can be matched with other studies in the literature. The addition of AgNWs were incorporated into SWCNT and PEDOT:PSS inks using two different wet coating techniques. For the first strategy, the AgNWs were added to the PEDOT: PSS dispersion, and the SWCNT/PEDOT:PSS-AgNW nanocomposites were fabricated by the spin coating method. In the second approach, AgNWs were mixed into the SWCNT ink and films fabricated by the spray coating method. The PEDOT:PSS dispersion was spin coated in the final assembly of SWCNT-AgNW/PEDOT:PSS films. The addition of AgNWs did not result in a significant decrease in sheet resistance with either approach. The high surface resistance can be associated with the AgNWs' low electrical conductivity due to their low aspect ratio, bulk impurities, and/ or acid corrosion of AgNWs lead by PEDOT:PSS. SWCNT-AgNW/PEDOT:PSS nanocomposite made with the second method showed the best performance among these two methods, where the resistance of the film was measured as 220 W/sq with a 55% transmittance.
-
ÖgeInvestigation of diffusion of redox sensitive elements in nuclear waste in polymer-based barrier systems(Graduate School, 2023-09-14) Durmuş İleri, Rüveyda Kübra ; Erentürk, Sema ; 301152005 ; Energy Science and TechnologyDespite the promotion of nuclear power due to its high capacity factor, low volume of wastes, low operation cost, and low greenhouse effect contribution, some issues, such as high radioactive wastes, continue to be a concern. Nonetheless, research into the disposal and storage of radioactive waste in waste repositories has continued. The migration of radioactive waste into the biosphere and the access of water to waste repositories are the main issues with these facilities. There is widespread agreement that waste repositories should have multiple barriers made up of geological formation and engineered barriers. Where the radionuclides first come into contact, the engineered barrier typically consists of buffer material. In this work, the composite barrier material PAN/clinoptilolite composite ion exchanger was used to describe interactions with 126Sn and 79Se adsorption behavior. This PhD thesis' findings have been presented at two conferences internationally and published in three top-notch peer-reviewed journals. The first chapter mentions the importance of nuclear, the challenges of nuclear, Turkiye's position in nuclear and problems that will arise in the future for radioactive waste issues. Being reliable, high capacity factor, solution for the concerns of climate change and environment and providing the high-technology opportunity make the nuclear power attractive. Besides these brilliant advantages, there are some concerns about nuclear power to create hesitation in public such as safety and radioactive wastes. The root reasons of these concerns and the persuasive arguments are presented. Moreover, the motivation, driven force and objectives and aims of this study are explained in this chapter. The comply with the energy strategy of Turkiye, the nucler power plants, that can vary different technologies such as SMRs are planned to serve and the amount of waste generation because of the NPPs need to manage. Therefore, the radioactive waste management should be planned in detail. The second chapter present the literature review belonging to the key concepts of this study. The position of the radioactive waste in nuclear fuel cycle, the classification and production of the radioactive wastes, applied radioactive waste management and immolization techniques in the world, disposal of the radioactive wastes, the types of the disposal and some applications of the disposal in some countries are taken into account. Furthermore, the adsorption concept tin and selenium, which are the two of the most important but rarely found in literature redox-sensitive radionuclides in the radioactive waste area are taken account. With this motivation, it is aimed to develop and characterize new barrier materials with more effective and safe barrier properties that will be an alternative to existing barrier systems and to examine the applicability of these barrier materials for the retention of 126Sn and 79Se. The third chapter is related with the used material and applied method during this study. A new polymer/clay nanocomposite material as a barrier material are synthesized and characteristic of this new barrier material are investigated in terms of thermal stability and surface analysis. Moreover, interaction between tin and selenium radionuclides in the radioactive waste area and developed barrier material are characterized by data collected with examining under different circumstances, such as variable initial concentrations, interaction times, and temperatures and using adsorption isotherms, kinetic calculations, thermodynamic parameters, kinetic models based on diffusion. Furthermore, the risk assessments because of tin and selenium from radioactive waste area are analyzed in terms of radiologicaly dose assessment for freshwater and terrestrial biotas by using the ERICA Assessment Tool, exposure in human because of accidental migration of the these radionuclides by using the GoldSim Monte Carlo Simulation Software and carcinogenic and non-carcinogenic risks and excess lifetime cancer risks. The forth chapter gives the result and discussion of the experiments and analysis mentioned above. The tin ion adsorption on the barrier material has been seen to fit into the D-R isotherm model. The thermodynamic characteristics were used to determine that the tin's adsorption onto the barrier was endothermic. The tin adsorption process was shown to be consistent with the pseudo second-order model based on the kinetic evaluation. Using GOLDSIM Monte Carlo Simulation Software, the risk of 126Sn migration as a result of an accident in the radioactive waste repository was evaluated. Tin was assessed for its excess lifetime cancer risks and its carcinogenic and non-carcinogenic risks. For selenium, it has been found as a consequence that a crucial part of the composite barrier material's effectiveness in preventing selenium transfer from the waste storage region to the biosphere is played by this. For adults, the total carcinogenic risk (TCR) values for ingestion ranged from 4.93E-17 to 4.03E-16, while for infants, they ranged from 6.30E-22 to 5.16E-21. For adults, TCR values for the dermal way vary from 5.28E-21 to 4.32E-20, whereas for infants, they range from 7.74E-31 to 6.34E- 30. The exposed total dose range of reference biota as such crustaceans, phytoplankton, and vascular plants in freshwater was calculated as 4.02E6-3.87E9 μG h-1 for 126Sn isotope, and 3.35E07-1.92E12 μG h-1 for 79Se isotope using composite barrier material. In terrestrial reference biota such as annelids, grasses and grasses, lichens, and bryophytes, mammals and trees, the exposed total dose range was calculated as 4.51E06-7.41E04 μG h-1 for 126Sn and 2.15E06-5.53E09 μG h-1 for 79Se. Thus, it was determined that the existence of barrier material significantly reduced the total exposure of freshwater and terrestrial biota. The fifth and last chapter includes the chapter mentioned key findings of all these studies.
-
ÖgeMetal oksit-organik hibrit boşluk taşıyıcılı perovskit güneş pillerinin geliştirilmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-01-31) Ünal, Yağmur Su ; Yavuz Karatepe, Nilgün ; 301191033 ; Enerji Bilim ve Teknoloji ; Energy Sciences and TechnologiesDünyadaki hızlı nüfus artışı, enerjiye olan ihtiyacı daha da önemli hale getirmiştir. Fosil yakıtlar gibi geleneksel enerji kaynakları sınırlı olup çevre kirliliğine neden olduğundan, alternatif enerji kaynaklarının seçilmesi ve kullanılması kritik önem taşımaktadır. Geleneksel enerji kaynaklarının aksine, güneş enerjisi temiz, güvenilir ve yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak öne çıkmaktadır. Perovskit güneş pilleri, yüksek verimlilik, kolay üretim ve düşük maliyetleri nedeniyle umut vaat eden yeni tip fotovoltaik teknolojilerden biridir. İlk üretilen perovskit güneş hücrelerinde, güç dönüşüm verimliliği (PCE) ve kararlılık düşük olmasına rağmen, bugün PCE'de % 25'e kadar bir artış gözlenmiştir. PCE'lerde gözlenen bu hızlı artışın nedeni, yeni perovskit malzemelerin ve üretim tekniklerinin geliştirilmesidir. Bununla birlikte, en çok çalışılan perovskit malzemelerin neme ve ısıya maruz kaldıklarında bozulma eğilimi göstermesi hala bir sorundur. Günümüzde, PSC'lerin kararlılığını arttırmak için birçok strateji uygulanmaktadır. Bu stratejilerden biri, yeni tasarlanmış hibrit boşluk taşıyıcı tabakalar(HTM) kullanarak perovskit katmanını havaya karşı korumak ve cihaz stabilitesini artırmaktır. Perovskit temelli güneş hücrelerinin önem arz eden bileşenlerinden biri de boşluk taşıyıcı tabakasıdır. Bu tabaka, aktif perovskit tabakasında oluşan boşlukların ilgili elektroda aktarımının yanı sıra, üzerinde bulunduğu perovskit tabakasını degredasyona karşı koruması gibi kritik fonksiyonlara sahiptir. Cihaz performansı ve kararlılığının yüksek olması açısından yapılan çalışmaların büyük kısmı bu tabaka üzerinedir. Günümüze kadar yapılan çalışmalarda ağırlıklı olarak Spiro-OMeTAD boşluk taşıyıcı materyal olarak kullanılmıştır. Çözünürlüğünün çok iyi ve boşluk taşıma mobilitesinin yüksek olması en büyük avantajıdır. Ancak, hücrenin ticarileşmesini sağlayacak kriterlere ulaşılamamıştır. Özellikle, UV bölge ışığa karşı kararsız olması, çevre koşulları ile bozulması, düşük kristallanebilirlik ve yüksek sentez maliyeti bu molekülü olumsuz kılmaktadır. Literatürde Spiro-OMeTAD'a alternatif olarak inorganik malzemeler, organik temelli moleküller, polimerler ve metal içeren kompleksler gibi pek çok farklı malzeme boşluk taşıyıcı olarak çalışılmıştır. Ayrıca, tiyofen temelli ditiyenotiyofen (DTT) türevli HTM'ler de alternatif organik yarı iletken malzeme olarak incelenmiştir. DTT, çok çeşitli optoelektronik ve yarı iletken malzemelerin sentezinde önemli bir yapı taşıdır ve türevleri doğrusal olmayan optik kromoforlarda, foto ve elektro ışıldayan cihazlarda ve foto kromik malzemelerde kullanılır. Yumuşak kükürt atomlarının elektron açısından zengin doğası ve rijit düzlemsel π-konjuge yapısı nedeniyle, DTT türevleri gelişmiş boşluk hareketliliğine ve üstün boşluk çıkarma kabiliyetine sahiptir. Ancak, literatürde perovskit güneş hücrelerinde tiyofen türevlerinin boşluk taşıyıcı malzeme olarak kullanıldığı çalışmalar sınırlıdır. Bu nedenle, yeni kaynaşık tiyofen türevlerinin kullanılması ile oldukça pahalı olan Spiro-OMeTAD'a alternatif daha ucuz, kolay sentezlenebilen ve termal olarak daha kararlı boşluk taşıyıcı malzemeler hazırlanmıştır. Tez çalışması kapsamında tasarlanan elektron bakımından zengin kükürt atomlarını içeren kaynaşık tiyofenlerde (DTT-1, DTT-2 ve DTT-3), DTT halkasındaki kükürt atomları hem perovskit yapısında bulunan iyodür iyonları ile etkileşerek daha etkin bir boşluk iletimi sağlanması, hem de perovskit yapısında koordine olmayan kurşun iyonlarını pasifize ederek cihaz performansını iyileştirme hedeflenmiştir. İnorganik boşluk taşıyıcılar her ne kadar sınırlı sayıda olsalar da düşük maliyetleri ve kararlı olmaları nedeniyle hala organik malzemelerle rekabet etmektedirler. Perovskit esaslı güneş hücrelerinde en yaygın kullanılan inorganik boşluk taşıyıcılar CuI, CuSCN, CuAlO2, NiOx, MoOx'tir. İnorganik p-tipi yarı iletken içeren HTM bazlı perovskit güneş hücreleri, organik HTM'lere kıyasla yüksek verim ve uzun süreli stabilite göstermiştir. Bununla birlikte spiro-OMeTAD HTM tabanlı perovskitlerde ise kararlılık daha düşük olmasına ragmen verimler daha yüksektir. Dolayısıyla inorganik ve organik HTM'lerin karıştırılması, stabilitenin ve film kalitesinin arttırılmasına olanak sağlamaktadır. Tez çalışmasının hedefi organik-inorganik hibrit perovskit güneş pillerinin geliştirilmesi ile verim ve kararlılıkta iyileştirme sağlamaktır. Tez çalışması kapsamında, perovskit güneş hücrelerinin güç dönüşüm verimliliğini arttırmak için yeni tasarlanmış boşluk taşıyıcı tabakalar geliştirilmiştir. Bu amaçla, metal oksitler (CuO, MoOx, NiOx) ve kaynaşık tiyofenler sentezlenerek kaynaşık tiyofen-metal oksit hibrit boşluk taşıyıcılı tabakalar oluşturulmuştur. Öncelikle metal oksit HTM'ler perovskit güneş pillerinde kullanılmıştır. En yüksek verim % 8.32 ile NiOx boşluk taşıyıcı yapı ile elde edilmiştir. Organik boşluk taşıyıcı olarak kaynaşık tiyofenlerle (DTT) perovskit güneş pilleri üretilmiştir. Ancak, kaynaşık tiyofen bileşiklerinin hidrofob özellikleri sebebiyle kaplama aşamasında sorun yaşanmış ve homojen filmler elde edilemediğinden pil verimleri çok düşük bulunmuştur. Organik-inorganik hibrit boşluk taşıyıcılı perovskit pil çalışmalarında ise en iyi verim NiOx üzerine DTT-1 kaplanan pil ile elde edilmiştir. Ancak, pil verimi NiOx boşluk taşıyıcılı pile göre daha düşük olduğundan alternatif olarak organik kaynaşık tiyofen bileşikleri, aktif tabakaya katkılanmıştır. DTT-1 katkılı pilin verimi %13.52 olarak tespit edilmiştir. Sonuç olarak aktif tabakaya kaynaşık tiyofen bileşiklerinin eklenmesinin pil verimini artırdığı tespit edilmiştir.
-
ÖgeThe use of doped ZnO nanomaterials with enhanced optoelectronic properties as an electrode(Graduate School, 2021-01-15) Ürper, Osman ; Baydoğan, Nilgün ; 301152002 ; Energy Science and Technology ; Enerji Bilim ve TeknolojiIn this thesis, the structural characteristics of ZnO:Al thin film have been modified for its improvement of optical parameters and electrical properties to applying in optoelectronic devices. ZnO:Al thin film has presented optimum properties for optoelectronic applications such as photovoltaic solar cells, transparent conductors, semiconductor heterojunctions due to the improvement of its optical model and energy band gap. The optical parameters have been improved with Al concentration to exploit ZnO:Al thin film due to the enhancement of electronic properties as semiconductor materials in diode technology. The refractive index and extinction coefficient were changed slightly due to the increase of Al concentration. The examinations of extinction coefficient (k) and refractive index (n) have presented the importance to use this cost-effective thin film in the semiconductor devices. For this purpose, the main objective of this research to focuses on investigation structural, optical, and electrical properties of ZnO thin films as a transparent layer for thin films. This research focused on three interrelated topics in this dissertation; i) different Al doping concentration, ii) pre-post annealing temperature, and iii) various annealing ambient showed important impact on structural, optical, and electrical properties of ZnO metal oxides. Pure and Al-doped ZnO thin films were deposited on the glass substrates by sol-gel dip and spin coating techniques. During the study, the influence of the techniques compared on the ZnO:Al films structural and optoelectronic features. The films were prepared by dip coating technique provided lower sheet resistivity and higher surface roughness. Due to the better optoelectronic result of the dip coating technique, the ZnO:Al /p-Si heterojunction films were prepared by sol-gel dip coating technique. Various different techniques applied to characterized ZnO:Al thin films structural, optical, and electrical properties for analyzing doping concentration, pre-post annealing effects, and different annealing ambient conditions. Controlling doping concentration, pre and post annealing temperature, and ambient condition provided high quality crystal structure (hexagonal wurtzite structure), lowest grain boundaries and sheet resistivity (oxygen and vacuum ambient) and lowest lattice defects and good surface roughness (at 700°C and 800°C). Al doped ZnO thin films were deposited on p-Si substrate to preparing ZnO:Al/p-Si heterojunction films for optoelectronic applications. Al doped ZnO played a critical role in the heterojunction films as a transparent electrode layer. ZnO:Al films show high transparency (%85), low absorption in the visible-infrared region where electromagnetic waves and atoms displayed lowest interaction, large band gap (~3.37eV) which only absorb high frequency electromagnetic waves in the UV region, and high rectification ratio (good rectifying behavior) with p-Si. Additionally, ZnO:Al/p-Si heterojunction films show good compatible at interface and tune band bending.
-
ÖgeTürkiye elektrik enerjisi talep tarafı esneklik analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-16) Sağlam Alper, Mehtap ; Güler, Önder ; 301091104 ; Enerji Bilim ve Teknolojiİklim değişikliği ile mücadelenin küresel ölçekte önem kazandığı günümüzde; sera gazı salınımına yol açan fosil yakıtlara dayalı enerji üretim politikalarından vazgeçilmekte ve enerji talebinin sera gazları bakımından temiz olan yenilenebilir enerji kaynaklarından karşılanması öncelik kazanmaktadır. Öte yandan, merkezi üretim yerine değişken ve dağıtık üretimin yaygınlaşması, şebekede esneklik ihtiyacının artmasına ve şebeke işletiminde mevcut durumda faydalanılan esneklik araçlarının yetersiz kalmasına yol açmaktadır. Sosyal refah düzeyi bakımından gelişmiş olan ülkeler, şebekelerde artan esneklik ihtiyacını karşılamak üzere enerji depolama sistemleri, talep tarafı katılımı ve benzeri yeni esneklik çözümlerini hayata geçirmekte ve piyasa yapılarını buna göre şekillendirilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, yatırım maliyetinin sıfıra yakın olması, uygulama kolaylığı ve enerji verimliliğine katkı sağlaması sayesinde yeni esneklik seçenekleri arasında ön plana çıkan talep tarafı katılımı; geçmişten günümüze kadar olan gelişim süreci, uygulama türleri, piyasa modelleri ve yurt dışı örnekleri çerçevesinde kapsamlı bir biçimde ele alınmaktadır. Ayrıca, Türkiye açısından talep tarafı katılımının mevcut durumunun; ulusal stratejiler, yasal altyapı ve piyasaya erişim bakımından değerlendirmesine yer verilmektedir. Bunun yanı sıra, talep tarafı esnekliğinin ölçülmesinde referans alınan temel tüketim değerinin belirlenmesine ilişkin yöntemler araştırılarak, talep tarafı için kurgulanan piyasa veya program yapısına uygun bir yöntemin belirlenebilmesi için esas alınması gereken temel ilkeler ve parametreler üzerinde durulmaktadır. Son olarak, ülkemizde 2021 yılı itibarıyla yan hizmetler piyasasında devreye alınmış olan talep tarafı yedeği hizmeti kapsamında düzenlenen temel tüketim değerinin belirlenmesine ilişkin metodoloji incelenerek söz konusu yöntemin tüketim tahmin performansı, örnek tüketim tesislerinin geçmiş tüketim verilerinden faydalanılarak analiz edilmektedir. Ayrıca, ülkemizdeki metodoloji ile tez çalışması kapsamında araştırılan yurtdışı uygulamalarında kullanılan geçmiş tüketim verilerine dayalı temel tüketim değeri belirleme yöntemleri kıyaslanarak; yurtdışı örneklerinde sıklıkla faydalanılan gün içi düzeltme yöntemleri incelenmektedir. Bu çerçevede, talep tarafı yedeği hizmeti kapsamında, hizmetin niteliklerine uygun bir gün içi düzeltme katsayısı belirlenerek mevcut metodolojiye eklenmekte ve seçilen örnek tüketim tesisleri için metodolojinin tahmin performansına ilişkin analizler, düzeltme katsayısını da içerecek şekilde tekrar edilmektedir. Sonuç kısmında ise, mevcut metodolojinin ve düzeltme katsayısı eklenen metodolojinin tahmin performansına ilişkin analiz sonuçları karşılaştırılmak suretiyle ülkemizde kurgulanan temel tüketim değeri belirleme metodolojisinin iyileştirilmesine ilişkin öneriler sunulmakta ve günümüzün değişen dinamikleri karşısında ulusal elektrik şebekemizde arz güvenliğini sürdürülebilir kılmak üzere esneklik seçeneklerinden faydalanama konusunda geleceğe yönelik değerlendirmelere yer ver verilmektedir.
-
ÖgeYüksek güçlü LED (ışık yayan diyot) ışık kaynaklı armatürlerin soğutma sistemlerinde ısı borularının kullanım analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-01-25) Ateş, Seher ; Onaygil, Sermin ; 301112008 ; Enerji Bilim ve TeknolojiLED ışık kaynakları günümüzde genel aydınlatma uygulamalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Işık akısı, etkinlik faktörü ve ömür gibi kriterler dikkate alındığında LED ışık kaynakları geleneksel ışık kaynaklarının alternatifi olabilecek performanslar ortaya koyabilmektedir. Ancak çalışma sırasında yüksek ısıl güçlerin açığa çıkması sebebiyle LED ışık kaynaklı armatürlerin ısıl yönetimleri bir diğer deyişle soğutmaları önemli bir sorun olarak ortaya çıkmaktadır. Sürekli ve etkili bir soğutma sistemi olmadan LED'lerin beklenilen etkinliği sağlamaları mümkün değildir. Bu tezde öncelikle LED ışık kaynaklarının özelliklerine sıcaklığın etkisinin belirlenebilmesi amacıyla ölçümler gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak LED'lerin özelliklerinin sıcaklıktan farklı oranlarda etkilendiği gözlemlenmiştir. Bununla birlikte ölçülen tüm LED'lerin özellikleri artan sıcaklıktan olumsuz etkilenmiştir. Literatürde mevcut soğutma sistemleri ile ilgili araştırma gerçekleştirildiğinde, aktif ve pasif pek çok sistemle karşılaşılmıştır. Üstünlük ve zayıflık analizleri yapıldığında ise sadece soğutucu kanatların kullanıldığı sistemler ile soğutucu kanatlar ve ısı borularının birlikte kullanıldığı sistemler ön plana çıkmıştır. Bu kapsamda noktasal ısıl yüklerin yüksek, dolayısıyla sıcaklık etkileşiminin kritik olduğu COB LED'lerin kullanıldığı bir aydınlatma armatürü prototibinin sadece kanatlı ve ısı borulu kanatlı iki farklı soğutma sistemine sahip versiyonlarının ısıl simülasyonları yapılmış, üretimleri gerçekleştirilmiş ve deneysel analizleri yapılmıştır. Deneysel ölçümler ile ısıl simülasyon sonuçları doğrulanmış ve iki sistem birbiriyle karşılaştırılmıştır. Belirlenen noktalarda iki sistem arasında ortalama sıcaklık farkının yalnızca 3,3°C olduğu gözlemlenmiştir. Işık akısı olarak 253 lümene karşılık gelen bu değer armatür toplam ışık akısında sadece % 0,6'lık bir farklılığı göstermektedir. Değerlendirilen armatür prototibi için iki soğutma sistemi arasında yüksek sıcaklık ve ışık akısı farkı ortaya çıkmamıştır. Çalışmada, iki sistem için gerçekleştirilen ek ısıl simülasyonların parametrik irdelemesi istatistiksel olarak analiz edilmiştir. Öncelikle seçilen parametreler için faktöriyel analizler gerçekleştirilmiştir. Faktöriyel analizlerden elde edilen ön bilgiler de göz önüne alınarak daha fazla simülasyon sonucu içeren bir regresyon analizi yapılmıştır. Soğutucu malzemesinin, termal macunun (gres) ısıl direncinin ve ısıl gücün etkili parametreler olduğu belirlenmiştir. Ayrıca sistemin maksimum sıcaklığına etki eden parametre etkileşimleri de belirlenmiştir. Detaylı regresyon analizleri sonucunda, soğutucu sistem tasarımının yani sadece kanatlı ya da ısı borulu kanatlı sistem ayrımının tek başına etkili olmadığı görülmüştür. Diğer yandan tasarımın diğer parametreler ile ikili ve üçlü etkileşimlerinin olduğu gözlemlendiğinden, soğutucu sistem farklılığının regresyon denklemlerinde bulunması gerektiği sonucuna varılmıştır. Tez kapsamında yapılan ölçümler ile ortaya çıkan bir diğer önemli sonuç, LED ışık kaynağı özelliklerinin sıcaklık ve sürüş akımından farklı oranlarda etkilenebildiğinin görülmesidir. Bu durum tasarım aşamasına geçilmeden önce LED özelliklerinin ölçüm ile belirlenmesinin gerekliliğini ortaya çıkarmaktadır. LED üreticilerinin kataloglarında LED özelliklerini farklı sıcaklık ve farklı sürüş akımı değerleri için vermesinin armatür üreticilerine tasarımda yol gösterici ve doğru yönlendirici olacağı açıktır.
-
ÖgeYüksek yoğunlaştırıcılı bir mikro fotovoltaik/termal kombine hibrit enerji sistemi önerisi ve modellemesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-03-31) Çalık, Keziban ; Fırat, Coşkun ; 301052005 ; Enerji Bilim ve TeknolojiLineer Fresnel reflektörlerle (yansıtıcılarla) entegre bir fotovoltaik (PV) sistem, bir termal soğutma sistemi ile birleştirildiğinde çok çekici bir enerji üretim sistemi ortaya çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, bir lineer Fresnel reflector sistemine alıcı olarak entegre edilmiş bir PV panel ile, basit ve fakat özgün bir konfigürasyona sahip yoğunlaştırıcılı bir fotovoltaik-termal (CPV/T) sistem teorik olarak elde edilerek teknik modellemesi yapılmaktadır. Öngörülen bu sistem optik, elektriksel ve termal kısımlardan meydana gelmektedir. Üretim kolaylığı ve düşük maliyetli olmasının yanı sıra aynı zamanda daha az yer kaplayan düzlemsel aynalar sistemin optik kısmını, yüksek verimli ve son derece dayanıklı monokristal PV panel systemin elektriksel kısmını ve diğer soğutma konfigürasyonlarına göre daha verimli olan PV "alıcının" arka yüzeyine yerleştirilen kanallardan su geçirilmesi suretiyle oluşturulan sistem de önerilen PV/T systemin termal kısmını oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasıyla önerilen CPV/T sistemi, bir durum çalışması olarak İstanbul şehri için incelenmektedir. İstanbul iline ait güneş radyasyonu verileri kullanılarak yapılan bu durum çalışmasının sonuçları, İstanbul iline ait güneş ışınım değerlerinin diğer illerle karşılaştırıldığında görece düşük olmasına karşın, önerilen böyle bir enerji üretim sisteminin, daha yüksek güneş enerjisi değerlerine sahip lokasyonlarda uygulanması halinde daha cazip sonuçlar elde edileceği hususunda ümit verici ve yol gösterici olmaktadır. Çalışmada, saatlik direk normal radyasyon (HDNI) dikkate alınarak, yılın her ayını "temsil eden günler" için, gün doğumundan gün batımına kadar geçen sürede, aynaların eğim açıları saatlik olarak tüm aylar için hesaplanmaktadır. Hesaplamalarda, literatürdekinden farklı olarak bilgisayar yardımıyla geometrik hesaplama yöntemleri kullanılmaktadır. Aynalara gelen güneş radyasyonundan en fazla faydanın sağlanabilmesi için, aynaların her biri farklı açılara sahip olacak şekilde güneşi izlemelidir. Saatlik açı hesapları yapılarak bir izleme mekanizması oluşturulmaktadır. İzleme yapılıyor olmasına rağmen, sistemin bir yansıtıcı sistem olması sebebiyle, doğası gereği sistemin optik kısmında kayıplar oluşmaktadır. Örneğin, yansıtma mekanizması sebebiyle, gelen güneş radyasyonu ile ayna normali aynı doğrultuda olamayacağı için kosinüs kayıpları kaçınılmaz olarak meydana gelmektedir. İzleme sistemi ile bu kayıp azaltılsa da kaçınılmazdır. Bu tür bir optik kaybın dışında, aynaların birbirini gölgelemesi, engellemesi, alıcı destek elemanları ve alıcının kendisinin aynaları gölgelemesi gibi nedenlerle ve alıcıda enine ve/veya boyuna uçlarda kayıplar meydana gelmektedir. Bu kayıpların yanında, hava koşullarından, izleme sistemi konstrüksiyonundan kaynaklı izleme hassasiyetinin azalması gibi kayıplar da meydana gelmektedir ancak bu kayıplar bu çalışmada ihmal edilmektedir. Sistemin optik verimini tespit etmek amacıyla kullanılan birçok benzetim yazılımı olmasına rağmen, başlangıçta bir deneme yapmak amacıyla, kullanım kolaylığı sağlayan Tonatiuh isimli yazılım ile optik modelleme yapılmıştır. Ancak gerek Tonatiuh gerekse diğer modelleme programlarında optik verim, sadece bir parametrenin sabit tutulup diğer parametrelerin değiştirilmesi suretiyle hesaplanabilmektedir. Bu tez çalışmasında, daha hassas bir hesap yapmak ve sistemde doğru optimizasyonların yapılabilmesi için, kayıpların doğrudan ölçümler yaparak tespit edilmesini sağlayan bilgisayar destekli vektörel çizim programları ile optik modelleme yapılmaktadır. Modelleme yılın her ayını temsil eden gün için, gün doğumundan gün batımına kadar saatlik olarak yapılmaktadır. Sistemde, nispeten ekonomik olan yansıtıcılarla toplanan güneş radyasyonu, daha küçük alana sahip olan bir alıcı (PV panel) üstüne yoğunlaştırılarak gönderilmektedir. Bu yoğun radyasyon, PV panelin aşırı ısınmasına ve bunun sonucunda da PV hücrelerde bozulmalara ve en önemlisi de panelin elektriksel veriminin düşmesine neden olmaktadır. Verim düşüşünü önlemek amacıyla, PV panelin arka yüzeyine yerleştirilen kanallar içerisinden soğutucu akışkan olarak su dolaştırılarak PV panel soğutulmuş ve verim düşüşü önlenmiş olmaktadır. Bununla birlikte, nispeten düşük sıcaklıkta da olsa, örneğin evsel kullanıma uygun sıcaklıklarda çıkış suyu elde edilerek, bir PV/T sistem meydana getirilmektedir. Böylece öngörülen sistem hem elektrik hem de termal enerji üreterek, toplamda daha verimli bir sistem elde edilmiş olmaktadır.