EE- Enerji Bilim ve Teknoloji Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 302
-
ÖgeModelling of future hydropower generation using WEAP: A case study in Ceyhan Basin(Graduate School, 2024-01-18)Electricity demand is expected to increase globally in the future. Unfortunately, climate change is a threat to countries that are heavily dependent on hydroelectric energy. Turkey, recognized as vulnerable to the potential impacts of climate change, encounters greater risk. Within Turkey, Ceyhan Basin is one of the regions that is most vulnerable to the effects of climate change. It currently hosts several numbers of reservoirs and is important for agricultural activity due to its fertile lands. Therefore, much research on how projected climate change impacts precipitation patterns, temperature variations, water flows as well as hydropower generation within the basin is necessary for future water and energy planning. The objective of this study is to assess the impact of climate change on the hydropower generation at Menzelet Dam, both in the near and far future periods. Initially, a hydrology model was developed utilizing the Water Evaluation and Planning (WEAP) tool to characterize the hydrological dynamics of the Ceyhan Basin. Subsequently, station measurement data specific to the region were integrated into the model, to produce time series data for streamflow. The model's statistical performance was assessed by comparing the simulated flow data with the observed flow time series recorded at the measurement station within the same measurement intervals. Then, artificial components, such as dams and water demand, were introduced to the model. Simultaneously, dynamically downscaled climate datasets corresponding to RCP4.5 and RCP8.5 scenarios of the MPI-ESM-MR global climate model were obtained from the Turkish State Meteorological Service (MGM). To enhance precision, a delta-change bias correction was applied to these time series, and the adjusted parameters were incorporated into WEAP for the projection of future scenarios. The results of the study indicate that the Menzelet and upstream sub-basin will experience a temperature increase and reduction in rainfall that will reduce water resources in the area. The projections showed that under the two scenarios, the Menzelet Dam basin would be warmer overall, however precipitation would slightly increase in near future (NF, 2030-2050) and then decrease in far future (FF, 2051-2070). There is a declining trend in streamflow observed in both periods. Hydropower sectors will be negatively affected as stream flows are expected to decrease in the future. The average energy generation of Menzelet hydroelectric dam is 375.3 GWh/year in the reference period (1971-2000) calculated by WEAP and is expected to decrease by 32.1% and 35.9% in the NF and by 26.1% and 44.9% in the FF, respectively, under the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios. According to both scenarios, hydropower generation decreased more in the FF than in the NF. These results will help the energy sector to develop strategies to maximize benefits and cope with the impacts of climate change in the near and long-term future.
-
ÖgeŞebekeden bağımsız bir PV sisteminin simülasyon yazılımları ile boyutlandırılması ve maliyet analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-10-07)Toplumların gelişen teknoloji ile birlikte enerji ihtiyaçları artmaktadır. Enerji alanında önümüzdeki süreçte arz/talep dengesinde olumsuzluklar yaşanacağı varsayılmaktadır. Ülkeler enerji kaynaklarını çeşitlendirmek ve enerji sürekliliğini sağlayabilmek amacıyla çeşitli zorunluluklar getirmekte ve alternatif çalışmaları teşvik etmektedirler. Enerji alanında ülkeler kendilerine yetebilecek hale gelmeyi amaçlamaktadırlar. Ülkeler bu amaca ulaşabilmek için yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılmasıyla CO2 emisyonlarının azalması, kaynakların çeşitliliği (rüzgar, güneş, biyokütle, hidro vb.) gibi avantajlı durumlar vardır. Türkiye, enerji üretiminde rüzgar ve güneş enerjisini kullanma açısından dünyada pekçok ülkeyi geride bırakacak potansiyele sahiptir. Türkiye'de günlük ortalama güneşlenme süresi 7,5 saat/gündür , günlük ortalama radyasyon yoğunluğu ise 4,18 kWh/m2-gün'dür. Bu yüksek değerlere rağmen, Ağustos 2020 tarihinde toplam enerji üretiminin %6.8'i güneş enerjisinden sağlanmıştır. Türkiye zengin güneş kaynaklarına sahip olmasına karşın, kişi başına düşen kurulu güneş enerjisi kapasitesi dünya ortalamasının %15 gerisindedir. Avrupa ülkelerinden İspanya ve İtalya'ya göre ise bu oran %50'nin altındadır. Bu tez çalışmasında, elektrik dağıtım ağının dışında kalmış, buna karşın güneş radyasyonu açısından verimli olacak bir yerleşim yeri tespit edilmeye çalışılmıştır. Ülkemizde Akdeniz Bölgesinde Antalya ili sınırları içinde bulunan ve elektrik altyapısı olmayan yaşam alanları olup olmadığı araştırılmış ve Konyaaltı ilçesi sınırları içerisinde yer alan Üçoluk Yaylası çalışma bölgesi olarak seçilmiştir. Şebeke dışı alanlarda yaşayan ve ihtiyaç duydukları elektrik enerjisine erişimi olmayan insanlar için kurulacak PV sistemlerinin tasarımının yapılması ve maliyet – fayda incelemelerinin yapılabilmesi için simülasyon yazılımlarından yararlanılması öngörülmüştür. Bu amaçla, tez kapsamında Homer Pro ve PVsyst programları ile sistem tasarımı yapılmış ve böyle bir sistemin maaliyet analizi yapılmıştır. Enerji üretecek sistem olarak güneş paneli, batarya ve inverterden oluşan bir PV sistemi tercih edilmiştir. Homer Pro yazılımı, belirlenen elektrik tüketimi göz önüne alındığında sistem komponentlerini, 9,98 kW gücünde PV panel, 66 kWh Batarya ve 5,85 kW kapasitesinde inverter olarak belirlemiştir. Benzer şekilde PVsyst programı ise 9,40 kW gücünde PV panel, 60,5 kWh batarya ve 8,17 kW kapasitesinde inverterden oluşan sistem önermiştir. Şebekeye bağlı veya şebekeden bağımsız bir sistem tasarımında Homer Pro ve/veya PVsyst gibi yazılımların kullanılmasıyla gerçeğe uygun, hızlı, hassas ve verimli sonuçlar elde edilmesi sağlanacaktır. Örnek binanın yer aldığı kırsal bölgelerin her noktasına elektrik şebekesi ve altyapısının kurulmasının maliyeti karşısında , enerji ihtiyacı olan her bina için şebekeden bağımsız bir elektrik üretim sisteminin kurulması, ülke ekonomisine de ayrıca fayda sağlayacaktır.
-
ÖgeSodyum metaborat dekahidrat (boraks) katkılı pmma polimer kompozitlerin mikrodalga özelliklerinin geliştirilmesi(Enerji Enstitüsü, 2021-06-09)Poli (metil metakrilat) (PMMA), yüksek mukavemet ve ısı direncine sahip, iyi mekanik özellikler gösteren ve yüksek aşınma direncine sahip bir termoplastik polimerdir. Yüksek optik geçirgenliği sayesinde camsı akrilat olarak adlandırılan PMMA, mor ötesi ışınlara ve hava koşullarına karşı da dayanıklıdır. Bu gibi özellikleri sayesinde esnek cam üretiminde, gıda sanayinde, sağlık uygulamalarında, otomotiv ve uçak sanayinde, mor ötesi ışın ve radyasyon zırhlama uygulamalarında karşımıza çıkmaktadır. PMMA'nın sahip olduğu olumlu özelliklerin arttırılması, daha geniş bir kullanım alanına yayılması ya da belirli alanlarda özelleştirilmiş kullanım alanına yerleştirilmesi için PMMA kompozitleri üretilmektedir. PMMA matrisine metallerin, nanomalzemelerin ya da seramiklerin eklenmesi ile bu kompozitler oluşturulabildiği gibi kaplama ve çok katmanlı tabakalar eklenerek de PMMA polimer kompozitleri ortaya çıkarılmaktadır. Bu çalışmada PMMA polimerinin avantajlı özelliklerinin arttırılması amacıyla Sodyum Metaborat Dekahidrat (Na2B4O7.10H2O) katkısı PMMA matrisine yapılmıştır. Endüstride Tinkal olarak adlandırılan kısa adı ise Boraks olan Sodyum Metaborat Dekahidrat, sabun, dezenfektan ve deterjan üretiminde, yapışkanlık, dayanıklılık ve yumuşaklık katması amacıyla kozmetik ürünlerde, korozyon engelleyici olması sebebiyle metallerin kaplanmasında ve bakır, kurşun ve demir gibi metallerin atıklarından geri kazanılmasında kullanılmaktadır. Bu tez çalışmada bu özelliklerinin yanı sıra cam sanayinde camın sertliğini, yüzey sertliğini ve viskozitesini arttırması sebepleriyle de tercih edilmiştir. PMMA esnek cam ya da akrilik cam gibi düşünüldüğünde PMMA'nın sertliğini ve yüzey özelliklerini arttıracağı tespit edilmiştir. Ağırlıkça farklı miktarlarda Boraks takviye edilmiş (%2, %5 ve %10) PMMA ile katkısız PMMA örnekleri bu tez çalışmasında üretilmiştir. Atom Transfer Radikal Polimerizasyon yöntemi kullanılarak üretilen örneklerin iç yapılarının, bağlarının ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesi amacıyla X-ışınları Kırınım (XRD) analizi, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrometre analizi, Raman analizi, X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) analizi, Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) analizi yapılmıştır. Sentezlenen polimer kompozitlerin yüzey özelliklerinin tespit edilmesi amacıyla Taramalı Elektron Mikroskobu ve Stereomikroskop görüntüleri alınmıştır. Temas açısı ölçümü testi, Ses Üstü (Ultrasonic) testi, ve Sertlik testi fizikel özellikleri hakkında bilgi edinilmesi ve Radyo dalgaları ve Mikrodalgalar testleri ise elektiksel ve manyetik özellikleri ile elektromanyetik dalgalara karşı da davranışlarının incelenmesi amaçlarıyla gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar Boraks katkısının PMMA içerisinde homojen bir şekilde dağılım gösterdiğini ve Boraks katkısı miktarının artması ile bir miktar topaklaşma ortaya çıktığını göstermektedir. Bu topaklaşmalar yüzey enerjisinin ve yüzey sertliğinin artmasına neden olarak PMMA'nın daha hidrofilik bir yüzeye sahip olmasına ve yüzeyin daha çok su tutmasına neden olmuştur. PMMA/Boraks polimer kompozitlerinin yüzey sertliği artarken elastiklik karşıtı dayanımı da yükselmiştir. Dielektrik değerlerin tüm ölçüm aralığın çok düşük farklar ile değişmesi PMMA/Boraks polimer kompozitlerinin kapasitans (sığa) içerisinde dielektrik (yalıtkan) malzeme olarak görev almasının önünü açmaktadır. Mikrodalgalara karşı yansıtma oranı düşük ve geçirme oranı yüksek olan PMMA, X-bandı (8.2 – 12.4 GHz) içerisinde belirli bant aralıklarında kuvvetli absorblama özelliği göstermiştir. Bazı frekans değerlerinde yüksek elektromanyetik absorblama ve minimum yansıtma göstermesi katkısız PMMA ve Boraks katkılı PMMA'ların bant söndüren filtre olarak kullanılabilmelerini sağlamaktadır. Ayrıca düşük yansıma katsayısı ve yüksek geçirme katsayısı ağırlıkça farklı oranlarda Boraks içeren PMMA/Boraks malzemelerinin iletişim ve telekomünikasyon uygulamalarında rol almalarına olanak vermektedir. Geri dönüş kaybınınn genellikle 10 dB civarında olduğu örnekler 4G ve 5G teknolojilerine uyum sağlayacak şekilde uyarlanabilirler. Ayrıca uzay araçlarının iletişimi esnasında kullanılan antenler için gerekli olan yüksek ve düşük sıcaklık dayanımı, proton, nötron, beta parçacıkları ile X ve Gama ışınlarına karşı radyasyon dayanımı, yüksek mukavemet ve iyi elektromanyetik dalga geçirgenliği özelliklerinin bulunması nedeniyle PMMA/Boraks polimer kompozitleri uzay araçlarının, sondaların ve teleskopların anten ya da vericilerinde kaplama malzemesi olarak kullanılabilir. Yüksek frekans bölgesinde görev alan cihazlar üzerine gerçekleştirilen çalışmalar, teknolojik araştırmaların ilgi çekici konuları arasında yer almaktadır. Bu konudaki karşılaşılan temel zorluklardan birisi de bu cihazların telekomünikasyon enerji sistemlerinde birbirine uyum sağlayarak görev yapabilmesidir. Yüksek frekans bölgesinde çalışan, her noktada çok sayıda alıcı ve vericinin, IoT uygulamalarındaki kullanımı durumunda, sisteme tek başına bakılacak olursa, bir nebze küçük ancak, milyonlarca veya milyarlarca cihaza bakıldığında ise telekomünikasyon enerji sistemlerinin birbirine entegre olarak görev yapabilmeleri için yüksek frekans bölgesinde çeşitli dalga boylarını filtreleyebilen uygun termoplastik kompozitlerin geliştirilmesinin ihtiyacının önemi, ciddi ölçüde ortaya çıkmaktadır. Ancak, bu frekans bölgesinde çalışmak zorunda olan malzemelerin kullanımında halen yapısal karakterizasyon yönünden çeşitli teknolojik zorluklar bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında geliştirilen bu malzeme ile sağlanan filtreleme ile daha yüksek veri hızı, daha büyük veri transferi ve veri işlemesi sağlayabilecek telekomünikasyon enerji sistemlerde kullanıma uygun bir malzeme geliştirilmeye çalışılmıştır.
-
ÖgeTechno-economic analysis of hydrogen supply chains and hydrogen aircrafts for Gauteng Metropolitan Region of South Africa(Energy Institute, 2013)Climate change is one of the issues that are results of greenhouse gas emissions. An important portion of energy consumption in metropolitan regions is transportation which has significant effect on greenhouse gas emissions. Therefore, air traffic is a notable contribution to these emissions. Hydrogen is one of the potential alternative fuels for future aviation transportation. Even though hydrogen seems like a promising alternative fuel, climate change mitigation tendency and commercially competitiveness of hydrogen are not proved yet and still under investigation. The purpose of this thesis is to evaluate future availability of hydrogen air transportation in Gauteng metropolitan region of South Africa. In order to assess entire hydrogen life cycle costs in Gauteng metropolitan region, current and future hydrogen production costs and efficiencies from coal, natural gas, biomass and electrolysis are analyzed. Distribution costs of hydrogen from centralized production fields to the international airport and onsite liquefaction costs are also analyzed for hydrogen. The conversion of a conventional airplane to a hydrogen fuel airplane design costs are determined and compared with the conventional aircraft. Finally, overall hydrogen utilization in air transportation is analyzed with a techno-economic approach. In addition to all, the main obstacles are the high costs of hydrogen production and hydrogen infrastructures. The result of the current and future comparisons of production and transportation costs shows that operating a hydrogen aircraft might be doable earliest around 2040 after competing hydrogen fuel prices with kerosene with further research and support by policy makers.
-
ÖgeUse of Solar And Wind Energy in Hydrogen Production for Transportation(Energy Institute, 2019-11-15)Fossil fuels have been used in lots of important sectors such as production of electricity, heating and transportation for years and especially after the industrial revolution its usage has been increased. The fossil fuels which have comprised of decaying through thermochemical reactions of the remainings of plants and animals in millions of years have not been seen as renewable energy source. In addition, the number of fossil fuels which are known worldwide are limited. The biggest disadvantage of the usage of fossil fuel is the emission gases spreading around when they burn. These emission gases are not only harmful to the human health, but also create greenhouse effect and lead to problems such as global warming. The tendency towards clear energy sources like wind, sun, geothermal and hyrogen have been increased because of the risks such as climate change and the corruption of ecological balance. Because of the risks such as climate change and the corruption of ecological balance, the tendency towards clear energy sources like wind, sun, geothermal and hyrogen have been increasing day by day with various incentives and investments of governments in order to reduce dependence on fossil fuels. Renewable energy systems are expensive in terms of setup; however, they have been maintaining their technological development. It is aimed to increase the efficiency of that systems and thus decrease the initial investment costs with the new technological developments. A great deal of emission gases spreading to environment from fossil fuels have been coming from the transportation sector. In the transportation sector, using hydrogen as a fuel instead of fossil fuels is an important alternative in reducing harmful emissions to the environment because hydrogen-powered vehicles often use Polymer Electrolyte Membrane (PEM) fuel cells, which combine with hydrogen oxygen as a result of electrochemical reactions, so only water vapor is released to the outside when producing energy; therefore, without giving harm to nature, a clean energy is produced. Today, there are lots of studies which are state-sanctioned or aiming to increase the efficiency and durability of fuel cell technology of private institutions, in addition to these it is still a technology that is open to improvement. A huge part of transportation sector is represented by especially public transport and it is aimed to reduce the harmful emission gases with the use of fuel cell buses which function with hydrogen instead of diesel fuel. There are lots of examples of public transpaort lines of fuel cell buses around the world but especially in America and Europe. Since hydrogen does not existed in the nature as in its pure form, it is obtained through such processes. To obtain pure hydrogen, one of the most common methods is the electrolysis of water. By providing the energy required for the electrolysis of water from clean energy sources such as solar, wind or hydroelectricity, the dependency of the transportation sector on fossil fuel is reduced, thus it reduces the harmful emission gases. In this thesis, various hydrogen production methods, hydrogen storage, hydrogen conduction, also fuel cell technology, the use of fuel cells in the transport sector, fuel cell performance, durability and the use of renewable energy types in the production of hydrogen are examined. Although Turkey is dependent on the abroad in terms of fossil fuels, it is a country that lives 4 seasons due to its geographical location and the richness in renewable energy sources. This thesis subject aims to reduce Turkey's dependence on fossil fuels and improve the environment and human health by obtaining pure hydrogen with clean energy sources and using this hydrogen in transportation sector. In this thesis, the public transport line of 74 kilometres which is between Datça and Marmaris which are the counties of the city Muğla is discussed. It is calculated how much hydrogen is needed based on the number of annual trips using hydrogen fueled buses instead of diesel fueled buses in the public transport line between Datça and Marmaris. Also, how the energy required for electrolysis to be supplied by solar and wind power plants to obtain the total hydrogen to be used in this public transport line by electrolysis is evaluated both separately and hybrid, in different scenarios. In addition, optimization calculations of monthly energy production were made for the hybrid system by adjusting the tilt plane angle of the solar panels according to the seasons. Muğla is an efficient region in terms of sun, in addition to this, the county Datça is efficent in wind due to its geographic features, that is why the line between Datça and Muğla is chosen for this study. For this transportation line, the energy required to produce hydrogen through electrolysis from wind power plants in Datça and from solar power plants in Marmaris is analyzed in detail. Both solar and wind power plants are designed as connected to the grid, therefore, it is aimed to provide surplus electricity to the grid when there is excess electricity production and to provide the energy required to produce hydrogen from the grid when electricity production is low. While the annual electricity production of wind power plant in Datça was calculated by different sized wind turbines through WAsP program, polycrystal solar panels are used in Marmaris and the annual energy production from the panels was calculated with the PVSyst program for different sized areas. By promoting domestic production, renewable energy systems such as hydrogen, wind and sun, which have a high initial investment cost, might become advantageous in the long term for countries dependent on foreign fossil fuels such as Turkey. Except for the transport line between Datça and Marmaris, by examining which renewable energy resources the region has in various regions, similar systems can be established that are completely independent of fossil fuels and do not spread emission gas to the nature. With the current and future studies, through increasing the efficiency of both renewable energy systems and fuel cell technology, hydrogen powered vehicles can reach the level of not only durability but also economic competitiveness with fossil fuels; therefore, they can be an alternative to the fossil fuel powered vehicles.