LEE- Enerji Bilim ve Teknoloji-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 12
-
ÖgeDarbeli detonasyon motoru (DDM) ile farklı konfigürasyonlarda detonasyon dalgası oluşturma(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-21)Darbeli patlatma, mevcut motor sistemlerinden daha verimli itki üretmek için yakıtın patlatılmasını içeren bir tahrik teknolojisidir. Teorik araştırma ve deneyler ile, tekno-lojisinin mekanik basitliği, termodinamik verimliliği sayesinde mevcut motor tiple-rinden daha verimli olduğu gösterilmiştir. Darbeli Detonasyon Motoru(DDM), yak-laşık olarak Mach 2.3'e kadar hızlarda karşılaştırılabilir. Ramjet motorlarından daha yüksek bir özgül itme ürettiğinden, çok aşamalı bir tahrik sisteminin parçası olarak kullanım için uygundur. DDM, bir ramjet veya scramjet motor için statik itme sağla-yabilir veya turbofan sistemleriyle birlikte çalışabilir. Bu nedenle, havacılık, uzay ve askeri endüstrilerin birçok sektöründe potansiyel uygulamalarda görülmektedir. Bu-nunla birlikte, DDM'nin pratik kullanımını görebilmesi için üstesinden gelinmesi gereken mühendislik zorlukları vardır. Patlama sürecini başlatmak, sürdürmek ve sürekli kılmak için mevcut yöntemlerin iyileştirilmesi gerekiyor. Bu amaçla, birçok kurum ve kuruluş bu gelişimi sağlamak için farklı süreçler geliştirdi. Farklı yakıt, tasarım, püskürtme, türbülans yöntemleri, patlama bölgesindeki boyutlar ve sıcaklık-lar gibi parametrelerle detonasyon dalgasını sürekli ve sabit kılmak üzerine çalışıyor-lar. Aynı şekilde buradaki araştırma ekibi de bu değişen tasarım kombinasyonlarını bizzat yerinde deneyerek aynı çalıştaya katkı yapmayı hedefliyor. Detonasyon dalga-sını üretmek ve stabil kılmak için en uygun tasarımı ve parametreleri bulmak için gereken deneysel çalışmaları yapıldı. Sonuç olarak, çoğu test vakasında arka çekir-dek-gövde basıncı bilinmiyordu. Basınç ölçümünün belirsizliğine teorik olarak kavi-tasyon ve keskin kenar yaklaşımı ile yaklaşılsa da enerji kaybı ve farklı hızlarda ve sıcaklıklarda hazne dolumu gibi değişkenler nedeniyle farklı belirsizliklerle basınç ölçümüne neden olabilirdi. Enjektörlerde oluşan basınç ve enerji kayıpları ve enjek-tördeki yakıtın homojenliği tam olarak bilinmemektedir. Normal tasarım koşulları, 350 -500 mm boru boyları, 200 mm yay uzunluğu, 10, 20,25 mm yay adımları, 2, 2,5 yay tel kalınlıkları, farklı aralık tasarımları ve farklı aralık mesafelerine sahip dik-dörtgen 4 veya 5 engel, 2- 5 mm^2 dikdörtgen geçiş alanları, 0-200 °C sıcaklık fark-ları, farklı püskürtme stilleri ve ince delikli ve araç enjektörleri gibi farklı enjektör tasarımları, hidrojen ve kerosen gibi farklı yakıt kullanımı, farklı basınç sensörü ko-numlandırma, 0,5-3 stokiyometrik oranlarda, 1 - 12 bar basınçlı yakıt ve oksitleyici, 0 - 5 sn tutuşma süreleri arasında farklı kombinasyonlar üretilerek testler yapılmıştır. Patlama dalgası oluşumu 350 mm uzunluğunda, 10 mm çapında, 1/3 parçada 2 mm et kalınlığında, 10 mm hatve yayı geometrik koşullarında, oda sıcaklığında, stokiyo-metrik oran 1.1, 5 g/s hidrojen ve 40 g/s'de en güçlüdür. s Akış hızlarında ateşlenerek oksijen gazı elde edilmiştir. Güçlü patlama dalgaları olarak değerlendirilen sonuçlar-da 14 bar basınç ve 3266 m/s hız elde edilmiştir.
-
ÖgeYüzer güneş enerjisi sistemleri: Enerji verimliliği açısından yüzer güneş enerjisi sistemlerinin dizayn optimizasyonu(Lisansütü Eğitim Enstitüsü, 2023-02-15)Dünyamızda son yıllarda nüfus artışıyla ve sanayileşmeyle beraber enerji ihtiyacı da artmıştır. Bu enerji artışı beraberinde birçok sıkıntıyı da getirmiştir. Dünyadaki en yaygın olarak kullanılan enerjiler fosil yakıt tüketimine dayanmaktadır ve bundan dolayı da küresel ısınma ve iklim değişiklikleri de artmaktadır. Gelecek nesillere temiz bir enerji kaynağı sunmakta zorlanacağımızla beraber, temiz su kaynakları da bırakmakta zorlanacağız. Bu sebeplerden ötürü daha farklı enerji kaynaklarına olan ihtiyaç her zaman vardır ve son zamanlarda oldukça da artmıştır. Bu sebepler insanları yenilebilir enerjileri kullanmaya yönlendirmiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının en yaygın kullanılanlarından biri güneş enerjisidir. Güneş enerjisi de karasal sistemlerde kullanılırken sınırlı kullanım alanına sahiptir ve çoğunluklar çatı ve tarımsal arazilere kurulumlar vardır. Bundan dolayı karasal güneş enerji sistemlerinin de bir alternatifi olan yüzer güneş enerjisi sistemleri hem sulak alanların korunmasına hem de yenilenebilir enerjinin yaygınlaşmasına fayda sağlamaktadır. Hem de kullanıldığı alan eğer bir hidroelektrik santral ise o bölgenin lisansının daha verimli kullanılmasını sağlamakla beraber doğal su kaynaklarını da korumuş oluyor. Tüm bu bilgiler ışığında temiz bir su kaynağı olan Çine Hidroelektrik Santralinde (HES) kullanılmak üzere bir yüzer güneş enerjisi sistemi (YGES) planı yapılmıştır. Bu sayede hem barajın su kaybı önlenmiş olacak hem baraj lisansı verimli bir şekilde kullanılmış olacak hem de daha fazla temiz enerji üreten sistemlere sahip olunacak. Ancak bu sistemlerin verimli olabilmesi için en iyi sistemlere ve en fizibilitesi yüksek olan tasarımlara sahip olması gerekmektedir. Bu çalışmada ön tasarımları yapılmış olan bir YGES'e alternatif bir tasarım düzenlenerek her bir sisteminde analizleri yapılıp maliyetlerinin karşılaştırılması hedeflenmiştir. Bu şekilde ufak tasarım değişiklikleri yapılarak daha verimli sistemler elde edinilebilineceği ispatlanmaya çalışılmıştır. Analizler yapılmadan önce bir YGES tasarımında hangi bileşenlerin olduğuna dair kısaca bilgiler verilmiştir. Bir YGES de hangi sistemler var olduğunda dair bilgiler verildikten sonra demirleme ve sabitleme sistemlerinde hangi tasarımların mevcut olduğuna dair kısa bir özet verilmiştir. Analizlerde Ansys Mechanical ve Fluent kullanılmıştır. Analizlerde kullanılmak üzere alınan veriler hem rezervuara özel olmaktadır hem de genel ve rekabetçi değerler elde edilmek için yapılan çalışmalar örnek alınmıştır. Rüzgâr verileri hesaplanırken son 50 yıldaki verilere bakılarak hesaplanmıştır. İlk olarak ön tasarım olarak düşünülen sistemin analizleri yapılmıştır. Hem mekanik hem de hesaplamaları akışkanlar dinamiği (HAD) analizleri yapılmıştır. Mekanik tasarımlarda kullanılan sistemler 3D olarak Siemens NX programında tasarlanmıştır. Ardından Ansys mechanical programında tasarıma sonlu elemanlar ile analiz yapılmıştır. Ortam olarak yüzer dubaların kulakçıklarını sabit olarak alınmış ve panel taşıyıcı dubaya tüm yükler bindirilmiştir. Bu sayede sistemin en zayıf noktasının belirlenmesi amaçlanmıştır. Ardından tek bir güneş paneli üzerine gelen yüklerin hesabı için 2D bir tasarım yapılmıştır ve panel üzerine gelen yükler hesaplanmıştır. Sıra sıra panellere gelen yükler hesaplanmış ve bir sistemdeki her panele gelen yük hesaplanmıştır. Bu sayede bir bağlama halatına binecek olan yük bulunmuştur. Ardından aynı analizler optimize bir sisteme uygulanmıştır ve iki sistem arasındaki mekanik farklılıklar gözlemlenmiştir. Tüm bu hesaplamaların ardından her iki sistem için de bir LCOE değeri hesaplanmıştır. Böylelikle tasarımlarda değişiklikler yapılarak maliyetin düşürülebileceği gözlemlenmek istenilmiştir. Bu bilgiler doğrultusunda yüzer güneş enerji sistemlerine akış ve yapısal mekanik hesaplamaları ile bölge özelinde hesaplamalar yapılarak, üretilecek parçaların birim enerji maliyeti açısından verimlilikleri önemli ölçüde artırılabileceği görülmüştür. Böylelikle diğer enerji sistemleriyle rekabetçi bir sistem yapılanabilir olabileceği daha iyi anlaşılmıştır. Son olarak bir tasarım yapılmadan HAD analizlerinin yapılmasının ve rezervuara göre tasarımda değişikliklere gidilmesinin önemi görülmüştür.
-
ÖgeAlternatif süperkritik karbondioksit çevrimlerinin termodinamik analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-04-22)Fosil kaynak temelli insan yaşamının yol açtığı etkiler, tabiatta ve günlük hayatta artık görünür hale gelmiş ve tehlikeli boyutlara ulaşmıştır. Enerji üretiminde, hava, kara ve deniz taşımacılığında, ulaşımda neredeyse tamamen fosil kaynaklara bağlılığımız atık ve iklim sorunlarına yol açmıştır. Geri dönülemez noktaya hızla ilerlerken fosil kaynaklara bağlı olduğumuz sektörlerdeki alışkanlıkların da değişmesi gerekmektedir. Dünyada, enerji üretiminde, yaklaşık %60 oranında fosil yakıtlı santraller, %10 civarı ise nükleer santraller kullanılmaktadır (IEA, 2020). Karbondioksit ve diğer sera gazı salımlarına sebep olan fosil yakıt kullanımının azaltılması için yenilenebilir kaynakların kullanımının yaygınlaşması gerekmektedir. Güneş enerjisinin ısıl uygulamaları için büyük bir potansiyel vadeden süperkritik karbondioksit (sCO2) çevrimleri dikkat çeken bir konudur. Güneş enerjili santrallerin yanında, yeni nesil nükleer santraller, jeotermal santraller, fosil yakıtlı santraller, ağır sanayide atık ısı geri kazanımı uygulamaları gibi çeşitli ısı kaynaklarına uygulanabilme esnekliği, bu çevrimler için geniş bir araştırma alanı oluşturmaktadır. sCO2 çevrimlerinin tasarım noktası ve tasarım dışı durumlardaki davranışlarını değerlendiren modellere ihtiyaç vardır. sCO2'nin bir güç çevriminde iş akışkanı olarak kullanılması fikri 1950 yılında Sulzer tarafından ortaya atılmış ve sCO2 Brayton çevriminin patentini almıştır (Sulzer, G., 1950). Daha sonra yapılan araştırmalarla yüksek potansiyel vadeden bir konu olduğu görülmüş ve son 10 yılda yapılan çalışmalar da büyük bir ivme kazanmıştır. Bu çalışmada ısı kaynağından bağımsız, sabit bir ısı girişinde üç farklı sCO2 çevriminin performansının modellenmesi amaçlanmıştır. Tez kapsamında, üç çevrim için (Basit Çevrim, Yeniden Sıkıştırma Çevrimi, Birleşik Çevrim) tasarım noktaları belirlenmiş ve bir termodinamik model oluşturulmuştur. EES (Engineering Equation Solver) programında oluşturulan modeller için belirlenen tasarım noktası esnektir ve modelin belirlenen farklı tasarım koşullarında çalışmasına olanak verir. Modellenen 3 çevrim için en uygun tasarım noktalarının hesaplanması hedeflenmiştir. Tasarım noktası için, kompresör giriş sıcaklığı 32 °C, türbin giriş sıcaklığı 600 °C ve türbin giriş basıncı 25 MPa seçilmiştir. Tasarım noktasında en yüksek verime birleşik çevrimde (~%50), en düşük verime de basit çevrimde (~%35) ulaşılmıştır. Çevrimlerin basınç oranı, yeniden sıkıştırma ayrılma oranı, kompresör giriş sıcaklığı, türbin giriş sıcaklığı gibi parametrelerinin değişimlerine çevrim veriminin tepkisi incelenmiş ve en uygun noktalar belirlenmiştir. Çevrimler de sadece o çevrime ait olan parametre değişimi açısından değerlendirilmiştir (Örneğin, Birleşik Çevrimdeki sıkıştırma ve genişleme oranları). Bu değişkenlerin ısıl verim üzerindeki etkisi ayrı ayrı incelendikten sonra, ikili, üçlü ve dörtlü olarak aynı andaki değişimlerine karşılık en yüksek ısıl verim değerleri araştırılmıştır. Bu çalışma sonucunda ve yapılan diğer araştırmalar incelendiğinde, belirli bir ısı kaynağıyla birlikte tüm diğer değişkenlerin hesaba katıldığı ayrıntılı bir sCO2 çevrimi modellemesi bu konudaki araştırmaların ve deneysel çalışmaların, ticari bir uygulamaya dönüşmesini hızlandıracaktır.
-
ÖgeHidrojenin Türkiye enerji piyasalarına entegrasyonu sürecinde ekonomik analiz senaryolarının incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-12-28)Son yıllarda, eylem planları ve stratejilerin içerdiği, düşük karbon veya karbonsuz ekonomi hedeflerine ulaşabilmek adına, fosil yakıtlardan yenilenebilir kaynaklara "enerji geçişi" sağlanması için politik ve bilimsel çalışmalara küresel bazda ağırlık verilmektedir. Diğer yandan, uluslararası enerji ticaretindeki sürdürülebilirlik ve arz güvenliği konularında artan endişeler de, dünya çapında başta enerji kaynakları olmak üzere pek çok sektörde tüketim eğilimlerine ve dolayısıyla üretim teknolojilerine yeni bir bakış açısı kazandırmış ve yeni teknolojik arayışlar içerisine sokmuş bulunmaktadır. Bu kapsamda, dünya genelinde pek çok ülke farklı stratejiler benimseyerek, üretim ve tüketim uygulama teknolojileri ve bunlaraa uygun alt yapı, araşırma-geliştirme, ulusal politikalar ve yönetmelikler hazırlamak konusunda önemli adımlar atmaktadır. Hidrojen, temiz bir enerji taşıyıcısı olarak, karbonsuz veya düşük karbon salınımı doğrultusunda alınan hırslı hedeflere ulaşabilmek için enerji geçişinde önemli bir rol oynayabilir. Düşük karbon salınımı ile üretilen hidrojenin, farklı uygulamalarda kullanılması ile yenilenebilir enerji kaynaklarının ivmelendirilmesi arasında önemli sinerjiler yer almaktadır. Ulusal bazda ise, çevre endişeleri ve onaylanan Paris anlaşmasında taahhüt edilen emisyon azaltım hedeflerinin yanı sıra, emtia bazında ithalata bağımlılık, enerji arzının güvenilirliği ve sürdürülebilirliği, ulusal veya bölgesel enerji ekonomilerinin faydasallığı gözetilerek yapılan çalışmalarda, hidrojenin önümüzdeki yıllarda küresel piyasalarda olduğu gibi ülkemizde de önemli bir oyuncu oyuncu olabileceği vurgulanmaktadır. Bu tez çalışmasında, hidrojenin üretim yöntemleri, depolama, iletim ve dağıtımı, mevcut ve potansiyel kullanım alanları hakkındaki araştırma yapıldıktan sonra, küresel piyasalardaki durumu ve projeksiyonları, sonrasında ise Avrupa Birliği ve Türkiye'deki piyasaları ve projeksiyonları incelenmiştir. Türkiye'de hidrojenin enerji piyasalarına entegrasyonunu hakkında farklı senaryoları çalışılarak, bu senaryolarda, hidrojen ekonomisine geçişin Türkiye için ekonomik ve çevresel etkileri incelenmiş ve elde edilen sonuçlar doğrultusunda önerilere yer verilmiştir.
-
ÖgeEnerji verimliliği, iklim değişikliği etkileşimi çerçevesinde yol aydınlatmasında LED dönüşüm yaşam döngüsü değerlendirmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-22)Çevre, enerji ve ekonomi birbirinden ayrı düşünülmemesi gereken, birbirlerini etkileyen ve birbirlerinden etkilenen geçmişten günümüze önemini yitirmeyen üç kritik konudur. Ekonomik krizlerin yaşandığı dönemlerde çeşitli uygulama değişiklikleriyle çevresel kirlilikte artış olduğu tarihsel gelişmelerde görülmektedir. Artan refah seviyesi, hızlı nüfus artışı ve gelişen teknoloji ile enerji ihtiyacı yükselmekte ve temini de zorlaşmaktadır. Bu nedenle, salım azaltımında etkisi yüksek olan enerji verimliliği uygulamaları daha da önem kazanmaktadır. Günümüzde çevresel sorunların başında iklim değişikliği etkileri gelmektedir. İklim değişikliğinin insan kaynaklı sebeplerinden başlıcası, fosil yakıtların yanmasından kaynaklanan sera gazı salımlarıdır. Bu etkinin azalması için enerji üretimi ve kullanımında köklü değişiklikler gerekmektedir. Ancak uzun vadeli bir çözümün, teknolojik gelişmenin iklim dostu bir şekilde ilerlemesini sağlamak için uygun fiyatlı maliyet-etkin de olması gerekmektedir. Enerji verimliliği çalışmalarında aydınlatma tesisatları kısa sürede yüksek elektrik enerjisi tasarrufu sağlanabilen maliyet-etkin tesisatlar olarak önemli bir konumdadır. Türkiye gelişmekte olan bir ülkedir ve bu doğrultuda enerji talebi hızla artmaktadır. Taraf olunan uluslararası anlaşmalar da dikkate alındığında güvenilir, olumsuz çevresel etkileri en aza indirilerek ekonomik olarak enerji ihtiyacının sağlanması gerekmektedir. Enerji maliyeti yükünün ekonomi üzerindeki etkisinin hafifletilmesi ve çevresel fayda için verimliliğin geliştirilmesi amacı ile 2017 yılında "Ulusal Enerji Verimliliği Eylem Planı (UEVEP)" yayınlanarak enerji verimliliği konusunda 2023 yılı için hedefler oluşturulmuştur. Ulusal Enerji Verimliliği Eylem Planında genel aydınlatmada kullanılan armatürlerin verimlileri ile değiştirilmesi amacıyla "E7. Genel Aydınlatmada Enerji Verimliliğinin Artırılması" eylemi yer almaktadır. İlgili eylem kapsamında; sodyum buharlı armatürlerden LED'lere geçişin verimlilik, süre ve fayda/maliyet açısından değerlendirilmesi ve planlanmasına yönelik çalışmalar yapılması, yenilikçi teknolojilerin mevzuata entegrasyonunun sağlanması, yerli üretim ve tasarımın verimli aydınlatma alanında geliştirilmesi gibi faaliyetler yer almaktadır. Tez çalışmasında, bu faaliyetlere yol gösterici kılavuz olabilecek bir örnek uygulama ve değerlendirmenin yapılması amaçlanmıştır. Bu amaçla, LED dönüşüm projesi uygulanan mevcut bir M2 aydınlatma sınıfı yol için hesap ve değerlendirmeler gerçekleştirilmiştir. Türkiye'de geçerli olan TS EN 13201 yol aydınlatma standartlarının gerekleri, enerji tasarrufu kapsamında minimum ölçüde yerine getirilerek yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalı (YBSBL) ve LED'li armatürlerle yol aydınlatması tasarım hesapları yapılmış ve tesisat bilgileri oluşturulmuştur. Uygulamada mevcut tesisatta aydınlatma direkleri değiştirilmeden sadece armatür değişimi ile LED'e dönüşüm esas alınmıştır. Örnek uygulamada mevzuat gereği yerli imalat aydınlatma armatürleri kullanılmıştır. Hem YBSBL'lı ve hem de LED'li armatürlü yol aydınlatması tesisatları çevresel, ekonomik ve sosyal yönleri ile incelenerek Yaşam Döngüsü Sürdürülebilirlik Değerlendirmesi (YDSD) gerçekleştirilmiştir. Değerlendirmelerde armatür üretim aşamalarındaki tüm hammadde, malzeme temin ve üretim proses bilgileri yerli üretici firmadan temin edilerek, sahadaki işletme koşulları ile birlikte ele alınıp enerji verimliliği ve sera gazı salımları açısından incelenmiştir. Yol aydınlatması enerji verimliliği çalışmalarının ekonomik etkilerinin de dikkatli bir şekilde analiz edilmesi gerekmektedir. Bu nedenle, yol aydınlatmasında YBSBL'lı ve LED'li armatür kullanımının maliyet analizi yapılmıştır. Ayrıca, armatürlerin ömür boyu maliyetini inceleyebilmek amacıyla yaşam döngüsü maliyet değerlendirmesi gerçekleştirilmiştir. LED'li armatürlerin ilk tesisat satın alma maliyetinin YBSBL'lı armatürlerden daha yüksek olduğu, ancak işletme süresince daha az enerji harcamaları nedeniyle ürünlerin tüm yaşam döngüsü adımları dikkate alındığında, LED kullanımının maliyet açısından daha avantajlı olduğu görülmüştür. Ek olarak, yönetmelik ve standartlara uygun olarak yapılan yol aydınlatması tasarımları ile trafik kaza sayısının ve ölüm oranının azaltılabileceği; gece dış ortamlarda olası suç oranlarının düşürülebileceği, güvenlik koşulları iyileştirilerek şehirlerin gece yaşam olanaklarının arttırılabileceği dikkate alınarak, tez çalışması kapsamında gerçekleştirilen yaşam döngüsü değerlendirmesinin sosyoekonomik katkıları tanımlanabilmektedir. Enerji verimliliği çalışmaları ile kısıtlı kaynakların kontrollü bir şekilde kullanılması ve sera gazı salımlarının azaltılmasının çevresel kazançlarının yanı sıra toplumların yaşam kalitesini arttırıcı etkileri de vardır.