LEE- Enerji Bilim ve Teknoloji-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 19
-
ÖgePaketlenmiş gözenekli bir kolonda gaz akışının sayısal olarak incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-01-18)Gözenekli ortam, hayatımızın her alanında karşımıza çıkmaktadır. Toprak, kum, seramik, pamuk, ekmek ve akciğer gibi yapılar gözenekli ortamlara örnek olarak verilebilir. Bu yapılara ek olarak su, kum ve hava filtreleri de eklenebilir. Gözenekli ortamda bir akışkan mevcut ise gözenekli ortamda akış analizleri ön plana çıkmaktadır. Gözenekli ortamda akış analizleri diğer analizlere göre daha zor ve karmaşık olabilir. Bunun nedeni daha fazla parametrenin gerekli olmasıdır. Bu parametrelerin belirlenmesi ve analiz programına doğru girilmesi için ön araştırma yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada, CFD analizi kullanılarak gözenekli ortam incelenmiştir ve analiz için ANSYS-Fluent programı kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında, cam bilyalar bir kolonda paketlenerek oluşturulmuş gözenekli bir ortam ele alınmıştır ve akışkan kolona değişken hızlarla girmektedir. Modelin çapı 41 mm, uzunluğu ise 0,9 m olup gözenek çapı ise 5 mm'dir. Belirtilen farklı hızlara göre Reynolds sayısı da değişmektedir ve her akışkan giriş hızı için sıcaklık ve basınç dağılımı analizleri yapılmıştır. Ayrıca, model boyunca ısıtma uygulanmaktadır. Akışkanın giriş sıcaklığı 293 K, duvardan uygulanan ısıtmanın sıcaklığı ise 373 K'dir. Akışkanın sıcaklığı bu ısıtma etkisiyle artmaktadır. Hız ve sıcaklık değerlerinin oluşturduğu ve analize etki eden sınır şartları ayrıntılı olarak incelenmiştir ve analiz girdilerinde önemli yer tutmaktadır. Akışkanın giriş hızı 0,023 m/s ile 3,26 m/s arasında değişmektedir. Akışkan giriş hızı değişiklik gösterdikçe analiz sonuçları da farklılık göstermektedir. Her farklı akışkan giriş hızı için sıcaklık ve basınç dağılımları ayrıntılı şekillerle verilmiştir. Sıcaklık analizinde modelin merkezinde olmak üzere 4 farklı nokta için sıcaklık değerleri verilmiştir. Analiz sonuçlarına göre; akışkan giriş hızı arttıkça sıcaklık değişimi azalmakta fakat basınç kaybı artmaktadır. Bu değişimler çizelgeler halinde ayrıntılı olarak ortaya konulmuştur. Basınç kaybı hızın artması ile parabolik bir şekilde gerçekleşmektedir. Akışkanın sıcaklık ve basınç analiz sonuçların ardından basınç kaybının teorik hesap ile karşılaştırılması verilmektedir. Ergun denklemine göre hesaplanan basınç kaybı değeri, analiz sonuçlarına göre kıyaslanmaktadır. Belirtilen analizler tamamlandıktan ve çalışma doğrulandıktan sonra iki parametrenin analiz sonuçlarına etkileri gözlemlenmiştir. Bu parameterlerden ilki gözeneklilik değeri, diğeri ise kolonun kademeli yapısıdır. Gözenekli ortamda gözeneklilik değerinin değişmesinin sıcaklık ve basınç sonuçlarına etkisi araştırılmıştır. Gözeneklilik değeri arttıkça sıcaklık değişimi ve basınç kaybı azalmaktadır. Çalışmanın doğrulanması için seçilen modelin ortasında küçük bir kademeli çap oluşturulmuştur ve radyüslerle geçiş sağlanmıştır. Oluşturulan kademeli çapın ölçüsü 45 mm'dir. Bu değişimin analiz çıktıları üzerindeki etkisine bakılmıştır. Kademeli çap modelinde sıcaklık değişimi kademenin olduğu bölgelerde çok küçük farklılıklar oluşturmasına rağmen akışkan çıkışında farklılık oluşturmamıştır. Basınç kaybı ise kademeli çap modelinde biraz daha azdır. Tüm analiz sonuçlarının ardından, akışkanda sıcaklık değişiminin ve basınç düşüşüsün minimumda tutulmak istenilmesi gerekebilir. Belirtilen durum için akışkan giriş hızı seçilmiştir ve optimum tasarım önerisinde bulunulmuştur.
-
ÖgePTC ısıtıcı ünitesi geliştirilmesi tasarımı ve analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-11)Son yıllarda araç içi termal konfor talebi, günden güne artmış ve taşıtlarda en çok aranan özelliklerden birisi haline gelmiştir. Taşıt konforunu arttırmak üzere yapılan, iklimlendirme ve havalandırma sistemlerine (HVAC) yönelik araştırma ve geliştirme çalışmalarında da büyük ilerlemeler kaydedilmiştir. Bu araştırmalar, araç içi konforu sağlamanın yanında, araç termal verimliliği üzerine de yapılmakta ve araç içi iklimlendirme sistemlerinde, termal verim her geçen gün önem kazanmaktadır. Elektrikli araçlarda; ana ısıtma sistemi olarak kullanılan PTC (Positive Temperature Coefficient) ısıtıcılar, araç iç ortam sıcaklığını hızlıca konforlu olarak kabul edilen sıcaklıklara ulaştırabilir. İçten yanmalı motorlu araçlarda ise; konvansiyonel olarak motor çalıştırıldıktan sonra motorda oluşan artık ısı, fan vasıtasıyla, hava kanallarından geçirilerek araç içerisine verilmektedir. İçten yanmalı motorlu araçlarda kullanılan bu yaklaşım verimlidir. Ancak soğuk iklim şartlarına sahip bölgelerde ve dizel araçlarda, motorun ısınma süresine bağlı olarak buzlanmanın çözülmesi ve araç içinin ısıtılması uzun zaman alabilmektedir. Bu durum araç iç ortam sıcaklığı, konforlu olarak kabul edilen sıcaklıklara ulaşana kadar geçen sürede yolcuların konforsuz hissetmesine neden olmaktadır. PTC ısıtıcılar, özellikle içten yanmalı motorlu, orta-üst sınıf ve soğuk bölgelerde kullanılan araçlarda, kabin içi yardımcı ısıtma sistemi olarak kullanılmaktadır. Soğuk havalarda araç motorunun ısınma süresi boyunca ana ısıtıcı sistemi destekleyerek, 30 saniye gibi kısa sürede kabin içi konfor koşullarına ulaşılmasını sağlar. Aracın içine yönlendirilen hava PTC ısıtıcıdan geçerek, kabine içerisinde ısıtma sağlanması ve buz çözme gibi termal sorunların giderilmesinde kullanılır. Isıtıcı, içerisinde genellikle, polikristal seramik katkılı sıkıştırılmış baryum titanat (BaTiO3) malzemesinden üretilen PTC teknolojisini kullanmaktadır. Çalışmada kabin içi iklimlendirme sisteminde kullanılmak üzere termo-ekonomik performansı yüksek, özgün bir PTC ısıtıcı tasarlanması amaçlanmıştır. Projenin literatür araştırmaları sırasında, otomotiv sektöründe kullanılan benzer ürünler incelenmiş, bunun yanında konu ile ilgili makale ve patentler de incelenerek ürünlerin tasarımındaki eksikler ve iyileştirilebilecek noktalar tespit edilmeye çalışılmıştır. Araştırmalar kapsamında daha çok ürünlerin geometrik şekilleri, ısı transfer yüzeyleri, bağlantı noktaları ve patente konu tasarımsal detayları incelenmiştir. Çalışma kapsamında; elektrikli ve motorlu araçlarda kullanılan PTC ısıtıcı sistemlerinin tasarımı, boyutlandırılması ve optimizasyonu, temel ısı transferi, akışkanlar mekaniği, hesaplamalı akışkanlar dinamiği CFD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) yöntemleri kullanılarak yapılmıştır. Literatür taraması ve mevcut ürünlerin incelenmesi sırasında iki farklı üretim yönteminin ön plana çıktığı görülmüştür. Çalışmanın başlangıcında bu yöntemlerden biri olan PTC çubuklara ısı transferi kanatların geçirildiği, eklemeli tasarımlar üzerine araştırmalar yapılması tercih edilmiştir. Ancak yapılan tasarımların karmaşıklığı ve üretim zorlukları fark edilmiş aynı zamanda ısıtıcı üzerindeki, sıcaklık dağılımlarının homojen olmadığı görülmüştür. Çalışmanın ilerleyen aşamalarında üretim ve montaj kolaylığı ve yüksek ısı transferi özellikleri kabiliyetleri nedeniyle alüminyum ekstrüzyon yöntemi ile üretilen modellerin kullanılmasına karar verilmiştir. Her iki yöntemin de sayısal modelleme tekniği ve analizlerinde uygulanan yöntemler benzer olduğundan, çalışmanın tamamında aynı CFD modelleme parametreleri kullanılmıştır. Bu parametreler ekstrüzyonla üretim metoduna göre geliştirilen yeni tasarımlara da uygulanmıştır. Karşılaştırmalı analiz çalışmaları sonrasında, farklı PTC ısıtıcı tasarımları yapılmıştır. Bu tasarımların CFD analizlerinin yapılabilmesi için, sayısal modelleme tekniği, sınır şartları ve çözüm metotları belirlenmiştir. Bu bilgiler ışığında yapılan konsept tasarım ve geliştirme faaliyetlerine dair tasarımların yapılmasında CAD (Computer Aided Design) yazılımı olarak NX-Siemens, CFD analizlerinin yapılmasında ise Ansys-Fluent 19 yazılımı kullanılmıştır. Analiz çalışmaları 64 GB RAM ve 16 çekirdek işlemci gücüne sahip iş istasyonuyla yürütülmüştür. Tüm çözümler zamandan bağımsız ısıl (steady state thermal), örtük (implicit), basınç temelli (pressure-based), üç boyutlu (tree-dimensional) ve tekil hassasiyetli (single precision) olarak yürütülmüştür. Ansys-Fluent ortamında yapılan analizlerde temel amaç, birim alanda yüksek ısı transferi sağlayacak tasarımlar ortaya koymaktır. Bu bağlamda, PTC ısıtıcının ısıl ve aerodinamik performansını arttırmak ve tasarıma bağlı dirençleri azaltmak adına farklı tasarımlar denemiştir. Farklı PTC ısıtıcı tasarımları için gerçekleştirilen analiz sonuçları ısıl kapasite (W), basınç kaybı (Pa) ve birim malzeme başına elde edilen ısıl kapasite (W/m3) parametreleri temel alınarak kıyaslanmış ve optimum tasarım belirlenmiştir. Yapılan analizler sırasında elde edilen veriler, farklı tasarımların etkilerini ayrı ayrı göstermekte ve özgün bir tasarım ortaya koyabilmek için geliştirme faaliyetine katkıda bulunmaktadır. Yürütülen bu iteratif süreç soncunda elde edilen her bir analiz sonucu PTC ısıtıcı tasarımını optimize etmek için kullanılmıştır. PTC ısıtıcı kanat tasarımında, NACA simetrik kanat profilleri tasarımından yola çıkılarak geometrik iyileştirmeler yapılmıştır. Böylece sınır tabakaya yakın daha düşük türbülansla sessiz çalışan bir ısıtma sistemi tasarlanmıştır. Kullanılan bu profil aynı zamanda sınır tabakada gerçekleşen ısı transferinin de arttırılması ile sağlanmıştır. Ayrıca, kanat üzerindeki ısı dağılımını iyileştirmek için; PTC termistöre yakın bölgelerde taban et kalınlığı arttırılarak, PTC'nin oluşturduğu ısının soğrulabileceği bir kütle oluşturulmuş, hem de bu bölgede uzayan finler ile havaya olan ısı transferi artırılmıştır. PTC termistörden en uzak bölgede görece geniş geçiş delikleri kullanılarak akış yönlendirilmiş ani basınç düşüşlerinin önüne geçilmiştir. Böylece otomotiv firmalarının teknik şartname isterlerinde de yer alan basınç düşüş değerleri yakalanmış aynı zamanda, ani basınç düşüşlerinde oluşan ıslık sesinin önüne geçilmiştir. Yapılan iyileştirmeler ile sektörde kullanılan ürünler arasında yapılan karşılaştırmalarda, ortalama kanat yüzey sıcaklıklarında 20°C'lik bir artış sağlanmıştır. Isıtıcı çıkışında hava sıcaklığının 7.7°C yükseldiği görülmüştür. Çalışma sonunda ortalama yüzey kanat sıcaklığı arttırılmış, muadil ürünlerle kıyaslandığında daha yüksek güç değerlerine ulaşılmıştır. Aynı kesit alanında ısıtma kapasitesinde %44'lük bir artış sağlanmıştır. Çalışma sonunda ortalama kanat yüzey sıcaklığı arttırılmış, muadil ürünlerle kıyaslandığında daha yüksek güç değerlerine ulaşılmıştır. Geometrik tasarım, iyileştirilmiş ısı dağılımı bu gelişmelerde etkili olmuştur. Ayrıca akışkan ve alüminyum arasında ısı transferini arttırmak için yüzeyler yumuşatılmıştır. Bu durum basınç farkının istenilen düzeyde kalmasını sağlarken akışın sınır tabakasına yaklaşması sağlanmıştır.
-
ÖgeOrganize sanayi bölgelerinde endüstriyel simbiyozun enerji verimliliğine etkisi(Enerji Enstitüsü, 2023-10-20)Dünya genelinde nüfusun artması, gelişen teknolojiler, hayat standartlarının yükselmesi, sanayileşme, kaynakların verimsiz kullanımı gibi nedenlerle enerji talebi her geçen gün artmaktadır. Enerjiye ulaşım ve enerji güvenliğinin sağlanması, dışa bağımlılığın azaltılması, iklim değişikliğiyle mücadele, hava kalitesinin iyileşmesi, rekabet gücünü artırma ihtiyacı gibi mevcut odak alanları, enerji kaynaklarının çeşitlendirilmesi ile birlikte enerji verimliliği çözümlerine ağırlık verilmesi gerekliliğini ortaya çıkarmıştır. Enerji verimliliğini arttırmaya yönelik gerçekleştirilebilecek endüstriyel simbiyoz; farklı endüstriyel süreçlerin ve sistemlerin entegrasyonu ve optimizasyonunu içeren ve ilhamını doğadan alan bir kavramdır. Amaç, kaynak verimliliğini artırmak ve olası atıkları azaltmak için endüstriler arasında malzeme, enerji, su ve diğer kaynakların, yan ürünlerin veya değerli atıkların değişiminin sağlanması ve ayrıca gerekli olduğu durumlarda ilgili altyapı ve hizmetlerin paylaşımıdır. Endüstriyel simbiyozun hedefi, mümkün olduğunca kaynakların verimli ve yeniden kullanıldığı kapalı bir döngü sistemi oluşturmaktır. Simbiyoz, proseslerdeki ham madde ihtiyacını ve süreçlerin çevresel etkilerini azaltabilecek ortam şartları yaratmaktadır. Ayrıca, katılan endüstriler için maliyet tasarrufu sağlayan daha sürdürülebilir ve dayanıklı bir endüstriyel ekosistem oluşturmaya da yardımcı olabilmektedir. Endüstriyel simbiyoz örnekleri, endüstriyel tesisler arasındaki atık ısı değişimi, su arıtma tesislerinin paylaşımı, bir endüstriyel sürecin yan ürünlerinin başka bir endüstriyel süreç için girdi olarak kullanılması, bilgi ve lojistik paylaşımı gibi konuları kapsamaktadır. Endüstriyel simbiyoz imalat, enerji, tarım ve lojistik gibi çeşitli sektörlere uygulanabilmektedir. Endüstriyel simbiyoz uygulamalarını hayata geçirmek ve devamlılığını sağlamak adına tarafların yeni fikirlere açık ve istekli olmaları, karşılıklı güven ortamını sağlamaları, koordine hareket etmeleri, bilgi ve kaynak paylaşımını sağlayabilmeleri gerekmektedir. Bu kapsamda tez çalışmasında öncelikle enerji verimliliği ve endüstriyel simbiyoz kavramları incelenmiş, enerji politikalarında enerji verimliliğinin yeri ve önemine değinilmiştir. Ayrıca endüstriyel simbiyozun enerji politikalarındaki yeri ve diğer politika mekanizması araçları ile ilişkisi de irdelenmiştir. Enerji verimliliği ağları gibi iş birlikçi yapılar ve yükümlülük sistemlerinin enerji bağlamındaki yasal düzenlemeler içindeki rolleri vurgulanarak ele alınmıştır. Tez aynı zamanda bu konularla ilgili iyi uygulama örneklerini içermektedir. Vaka çalışması olarak bir organize sanayi bölgesi üzerinden endüstriyel simbiyozun enerji verimliliğine etkisini gözlemlemek amaçlanmıştır. Belirlenmiş bir organize sanayi bölgesinde işletmeler arası uygulanabilecek potansiyel endüstriyel simbiyoz çalışmaları değerlendirilerek simbiyotik ilişkilerin enerji verimliliği üzerindeki etkileri ve oluşturabileceği faydalar incelenmiştir. Seçilen organize sanayi bölgesinde bulunan işletmelerin faaliyet alanlarıyla ilgili bilgiler toplanarak, bu sektörel bilgiler harita üzerinde görselleştirilmiştir. Organize sanayi bölgesinin çevresi, potansiyel büyüme bölgelerini içermektedir. Bu durum mevcut ve büyüme bölgesine taşınacak işletmeler veya yeni yatırım yapacak olanlar arasında gelişebilecek endüstriyel simbiyoz ağı adına büyük bir potansiyel oluşturabilir. Tez çalışmasında vaka çalışması ve literatür araştırması ışığında, endüstriyel simbiyozun işletmelere sağlayabileceği sosyal, ekonomik ve çevresel faydaları göstermek amaçlanmıştır. Bu yaklaşımla coğrafi yakınlığı olan işletmeler arasında endüstriyel simbiyoz uygulamalarının kullanımı ve devamlılığı artabilecek, işletmeler temiz üretime dönük bakış açısı kazanabilecektir. Ayrıca, böylesi kapsamlı sistemlerin politikalar, devlet veya yerel teşvikler tarafından desteklendiğinde daha kapsamlı ve sürdürülebilir olabileceğine de dikkat çekilmesi hedeflenmiştir.
-
ÖgeElektrikli otobüsle toplu taşıma filolarında dinamik fiyat ve karbon emisyonlarına göre şarj yönetimi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-05-15)Ulaşım sektöründe en büyük paylardan biri toplu taşımaya aittir ve en çok tercih edilen toplu taşıma araçlarında biri de belediye otobüsleridir. Çevre ile ilgili kaygıların ve karbon emisyonlarını azaltmaya yönelik önlemlerin artması ve içten yanmalı motorlara sahip araçların yakıt maliyetlerinin de artmasıyla elektrikli otobüslere olan talep günden güne belirgin bir şekilde artış göstermektedir. Türkiye pazarında kullanılan, farklı marka ve model birçok elektrikli otobüs yer almaktadır. Batarya kapasiteleri, km başına enerji tüketimleri, dolu kapasite ile gidilebilecek menzilleri ve şarj güçleri birbirinden farklı olan, bunun yanında belediye otobüsü olarak kullanılabilecek elektrikli otobüsler bu tez çalışmasında kullanılmıştır. Elektrikli otobüslerin şarj güçleri, günlük katettikleri mesafe ve günlük enerji tüketim maliyetleri, sıradan binek araçlara göre çok daha fazladır. Ayrıca ilk seferlerine çıktıktan sonra, gün boyunca yoğun bir sefer programı içindeki kısıtlı zamanlar içerisinde kısmen şarj edilebilmeleri mümkündür. Değişken elektrik birim fiyatları ve ülke genelinde devreye giren santrallere göre üretilen elektriğin zaman göre değişen karbon emisyonu miktarları (gCO2/kWh) göz önüne alınarak otobüs filolarının şarj süreleri koordine edilebilir ve bu sayede şarj maliyetleri ve karbon emisyonu azaltılabilir. İstanbul'da toplu taşıma hizmeti sağlayan kuruluş, İstanbul Elektrik Tramvay ve Tünel İşletmeleri (İETT)'dir. Çalışmada İETT'ye ait bir belediye otobüsü hattı seçilmiştir. Bu otobüs hattı, başlangıç noktası Kadıköy, varış noktası Sabiha Gökçen Havaalanı olan E-10 hattıdır. Seçilen hatta ait hareket saatleri, sefer süreleri, hat uzunluğu ve sefer sayısı bilgileri kullanılmış ve bu hatta çalışan tüm otobüslerin elektrikli otobüs olduğu, bu otobüslerin sadece başlangıç ve bitiş duraklarında şarj edilebilme imkanı olduğu varsayılmıştır. Filolardaki elektrikli otobüslerin günlük hareket saatlerinden faydalanılarak, otobüslerin şarj istasyonlarında bekleme ve şarj olma süreleri modellenmiştir. Bekleme süreleri, otobüslerin günlük seferlerinde herhangi bir aksama oluşturmayacak şekilde hesaplanmaktadır. Şarj olma süreleri, otobüs hatlarında kullanılan farklı marka ve modellerdeki batarya kapasitelerine, dolu batarya ile gidilebilecek menzillerine ve şarj güçlerine göre değişkenlik göstermektedir. %100 batarya doluluk seviyesi (SoC) ile seferlerine başlayan otobüslerin, ilk seferlerinden itibaren varış noktasına ulaşana kadar bataryalarındaki enerji azalmaktadır. Otobüsler iki sefer arasında, başlangıç ve bitiş duraklarındaki şarj noktalarında kısmen şarj edilmektedir. Kısmen şarj etme durumunda otobüslerin günlük seferleri tamamlanana kadar batarya doluluk seviyeleri %20'nin altında inmeyecek şekilde yönetilmektedir. Temel durumda şarj noktalarında gün boyunca değişmeyen, belirli bir şarj olma süresinde otobüslerin enerji tüketimi, maliyet ve emisyon değerleri hesaplanmıştır. Sonrasında, şarj sürelerinin gün boyunca dinamik olarak yönetildiği senaryolar incelenmiş ve temel senaryoyla karşılaştırılmıştır. Şarj süreleri yönetilirken, karar verilmesini sağlayan etkenler, saatlik dinamik elektrik birim fiyatı ve saatlik birim enerji tüketimi başına CO2 emisyonu miktarları olmaktadır. Fiyat bilgisi, son tüketiciye yansıyan perakende saatlik elektrik birim fiyatı verisi ile yönetilmektedir. Şarj yönetimi sayesinde elektrik tüketim maliyetlerinde %18'lere varan bir azalış olacağı sonucuna ulaşılmıştır. Şarj yönetiminde baz alınan bir diğer etken ise saatlik dinamik birim enerji tüketimi başına CO2 emisyonu miktarları olmaktadır. CO2 emisyon değeri, ülke genelinde devreye alınan santrallerin türleri ve kullandıkları kaynaklara göre, saatlik enerji üretimi sonucu doğaya salınan CO2 emisyon miktarı değerleri ile modelde kullanılmıştır. Bu sayede, sabit sürelerde şarj edilmeye kıyasla, karbon emisyonlarında %16'lara varan bir azalış olacağı sonucuna ulaşılmıştır. Tezin ilk bölümü olan giriş bölümünde teze ait genel bilgiler verilmiş olup, literatür çalışmaları detaylı olarak incelenmiş, karşılaştırılmış ve tezin yazılma amacı ortaya konmuştur.
-
ÖgeFarklı azimut açılarındaki teras çatı fotovoltaik sistemlerinin karşılaştırmalı optimizasyonu(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-10)Dünyadaki petrol kaynaklı yakıtların hızla tükenmesi ve giderek bir sona yaklaşması, ayrıca bu yakıtların çevre üzerindeki olumsuz etkileri insanlığın yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmesine sebep oldu. Bu kaynakların çevreci ve tükenmez özellikte olmaları enerji problemleri çözme konusunda onları çözüm odakları haline getirdi. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında güneş enerjisinin önemi son yıllarda giderek arttı. Güneşin dünyamız için sonsuz bir kaynak olması ve güneş enerjisi sistemlerinin maliyetlerinin son yıllarda büyük oranda düşmesi güneş enerjisi teknolojilerini piyasada kuvvetli bir hâle getirdi. İlerleyen yıllarda iklim değişikliğinin önüne geçilmesi ve emisyonların azaltılması gibi nedenlerle enerji üretimindeki payının da giderek artacağı aşikârdır. Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmede kullanılan fotovoltaik paneller, fotovoltaik etki yoluyla elektrik üretmek için güneşten gelen ışık enerjisini kullanırlar. İçlerindeki yarı iletken malzemeler yardımıyla güneş ışığını elektrik enerjisine çevirirler. Bu ilk kez Edmond Becquerel'in 1839'da fotovoltaik etkiyi keşfetmesiyle başladı ve Charles Fritts tarafından ilk güneş pillerini icat edildi. Güneş enerjisinin Türkiye' deki kullanımı 1970'li yılların sonundan başladı. 2017 yılında Türkiye, Avrupa enerji pazarında en yüksek kapasite artışı gösteren ülke oldu. İlk laboratuvar ölçekli güç santrali Didim'de Elektrik İşleri Etüt İdaresi öncülüğünde tesis edilmiştir. 2019 yılında; Türkiye'nin en büyük GES'i olması planlanan YEKA-1 projesi başlatılmıştır. Güneş pilleri birinci, ikinci ve üçüncü nesil hücreler olarak sınıflandırılabilir. Birinci nesil hücreler geleneksel veya gofret bazlı hücreler olarak da adlandırılırlar. Kristal silikondan yapılmış çok kristal silikon ve tek kristal silikon gibi malzemelerdir. Amorf silikon, CdTe ve CIGS hücreleri içeren ince film güneş pilleri ikinci nesil hücrelerdir. Hâlâ araştırma veya geliştirme çalışmaları devam eden ve bir dizi ince film teknolojisini içeren üçüncü nesil güneş pilleri, gelişmekte olan fotovoltaikler olarak tanımlanırlar. Fotovoltaik paneller çevreyi kirletmez ve düşük işletme maliyetleri ile 20-30 yıl ömre sahiptirler. Fotovoltaik modüller zemine, çatıya kurulabilir veya binaların pencere ve cephelerine entegre edilebilir. Yere monte fotovoltaik sistemine erişim kolaydır ve bakım maliyetleri daha düşüktür, ancak kentsel alanlarda arazinin mevcudiyeti ve maliyeti, yere monte fotovoltaik sistemleri için önemli bir sorundur. Kentsel ortamlardaki çatı alanları, güneş enerjisi kolektörleri ve fotovoltaik panelleri dâhil olmak üzere güneş enerjisi cihazlarının kurulumu için uygun yerler olarak kabul edilir. Binaların en çok güneşe maruz kalan yüzeylerinin çatılar olması ve diğer bölümlere göre, performanslarını olumsuz etkileyen etkenlerin az olması sebebiyle, fotovoltaik paneller daha çok enerji üretimi için genellikle çatı yüzeylerinde kullanılmaktadır. Ayrıca çatı fotovoltaik sistemleri arazi maliyeti içermez. Fotovoltaik güç sistemleri, genellikle şebekeye bağlı (on grid), şebekeden bağımsız (off grid) ve karma (hibrit) sistemlerdir. Şebekeye bağlı olmayan veya şebekeden bağımsız sistemler; sisteminde dışarıdan bir elektrik bağlantısı bulundurmadan tasarlanan sistemlerdir. Şebekeye bağlı fotovoltaik sistemlerde ise şebeke ile bir alışveriş söz konusudur. Bu sistemlerde, fotovoltaik sistemden üretilen enerji ihtiyaçtan fazla ise depolama yapılmaksızın şebekeye iletilir. İhtiyaçtan az enerji üretildiği zamanlarda ise şebeke bağlantısından enerji alınır. İki farklı sistemin ortak kullanımı ile oluşturulan sistemlere ise karma veya hibrit sistemler denilmektedir. Güneş radyasyonunun değişken doğası nedeniyle, fotovoltaik güneş enerjisinden güç üretimi, geleneksel enerji santrallerine kıyasla dalgalanır, bu yüzden güç maliyeti artar. Elektrik üretimi panelin üzerine düşen güneş radyasyonu ile doğru orantılı olacak şekilde ne kadar fazla olursa o kadar artacaktır. Bu sebeple, panel yerleşimleri fotovoltaik sistemlerin tasarımında ilk sıralarda gelen başlıklardan biridir. Güneş takibi yapan sistemler yardımıyla %20-40 oranında daha fazla güneş enerjisi yakalanabilmesine rağmen, takip sistemlerinin maliyeti ve takip için fazladan enerji ihtiyacı duyması sebebiyle, uygulamaları sınırlıdır. Bu nedenle, güneş kolektörünü sabit bir optimum eğim açısı değerine ayarlamak genellikle daha uygundur. Ancak kullanıcıların sabit güneş panelleri tarafından toplanan güneş enerjisini maksimize etmek için güneş panellerinin eğimi ve yönüne ilişkin doğru hesaplamalara ihtiyacı vardır. Bunun yerine uzun yıllar boyunca, güneş ışınımının yatay bileşenlerini saatlik, günlük ve aylık olarak tahmin etmek için farklı ampirik modeller kullanılmıştır. Bu modeller ile zaman, mevsim ve konum gibi farklı faktörler temelinde eğim açısını ve oryantasyon açısını değiştirerek güç üretim maliyetini iyileştirmek mümkündür. Ancak fotovoltaik modüllerinin bu eğim açısı, paralel fotovoltaik modüllerinin karşılıklı gölgelenmesine neden olur. Bu gölgeleme, fotovoltaik sisteminin verimliliğini azaltır. Paralel fotovoltaik modüllerinin artan sıra arası mesafesi ile karşılıklı gölgeleme azalır, ancak çok büyük bir mesafe, zemine monte konfigürasyon durumunda arazi maliyetinde bir artışa ve çatı konfigürasyonu durumunda çatı kullanım alanında bir azalmaya neden olur. Bu nedenle, enerji verimini en üst düzeye çıkarmak amacıyla optimize edilmiş bir sıra arası mesafe belirlenir. Güneş enerjisi sistemlerinin doğru kullanılması verim açısından önemlidir. Doğru kullanım ancak doğru fizibilite, doğru dizayn ve doğru kurulumdan geçer. Bu çalışmada da İstanbul ili için teras çatı sistemlerinin karşılaştırmalı optimizasyonu yapılmıştır. Hesaplamalar yapılırken üç senaryo üzerinde çalışılmıştır ve ayrı ayrı bu senaryolar için Matlab programı kullanılarak hesaplamalar yapılmış elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. İlk senaryo çatının solar azimut yönünde olduğu ve panellerin bu yönde çatının kenarlarına paralel olarak yerleştirildiği senaryodur. İkinci senaryo çatının solar azimut ile sabit bir açı yaptığı ve yine panellerin çatı kenarlarına paralel olduğu senaryodur. Üçüncü senaryo ise çatının solar azimut ile sabit bir açı yaptığı ama panellerin solar azimut yönünde olduğu senaryodur. Tüm bu senaryolardaki yerleşimler İstanbul ili için yılın herhangi bir tarih ve saati için, farklı eğim ve azimut açılarında çatı sisteminden elde edilen maksimum sistem güç miktarları hesaplanmıştır. Hesaplamalarda Bölüm 8 ve Bölüm 9'da verilen denklemler kullanılmıştır. Karşılaştırma yapılırken farklı azimut açılarındaki teras çatılardaki panel yerleşimleri; bina azimutu ve solar azimuta göre yerleştirildiği için bu farklı yerleşim şekillerinin sonucunda, panellerin konumlarında, sayılarında ve güneş açılarında dolayısıyla toplam elde edilen güçlerde farklılıklar olmuştur. Sonuç olarak bir sistem kurulumu yapmak için ilk önce binanın solar azimut açısının bilinmesi ve bu açıya göre değişkenlerin tespit edilmesi gerekmektedir. Farklı açılar ve parametreler altında farklı sonuçlar elde edilmektedir. Optimum sistem kurulumunun yapılabilmesinin ise değişkenler tespit edildikten sonra mümkün olacağı sonucuna varılmıştır.