LEE- Enerji Bilim ve Teknoloji-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 16
-
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.
-
ÖgeÇanakkale için güneş destekli toprak kaynaklı düşey ısı değiştiricisi sistemi tasarımı(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-01-25)Dünya genelinde harcanan enerjinin neredeyse üçte biri binalarda ve bina içlerinde kapalı alanlarda yapılan aktivitelerde harcanmaktadır. Ayrıca, binalar dünya genelindeki salınan karbon ve harcanan elektrik enerjisi değerlerinde de önemli bir paya sahiptir. Dolayısıyla, hem önemli miktarda enerji ihtiyacı olan hem de çevreyi kirleten enerji kaynaklarını kullanmakta olan binaların daha temiz enerji kaynaklarını kullanmalarının sağlanması ve kendi enerjilerini üretebilecekleri ve hatta depolayabilecekleri yenilenebilir sistemlerin teşvik edilmesi gerekmektedir. Isıtma ve soğutma sistemlerinde en çok kullanılan yenilenebilir enerji sistemleri yüksek performans katsayıları nedeniyle toprak kaynaklı ısı pompalarıdır. Toprak altı sıcaklığı kışın dış ortam sıcaklığından yüksek yazın ise dış ortam sıcaklığından düşüktür. Bu durum termodinamik olarak daha verimli bir ısıtma soğutma çevrimine imkânı tanır. Yaz enerjisini kışın kullanmaya imkân tanıyan en önemli sistemlerden biri de solar termal enerjiyi yer altında depolamaya ve depolanan bu enerjiyi kışın yer altı ısı değiştiriciler ve ısı pompası sayesinde kullanmaya imkân tanıyan sistemlerdir. Bu sistemler güneş enerjisi ile şarj edilen düşey ısı değiştiricili toprak altı ısı pompaları olarak adlandırılır. Geleneksel yer altı ısı pompaları sistemleri yer altı ısı değiştiricileri ve ısı pompasından meydana gelmekte iken düşey ısı değiştiricili toprak altı ısı pompası sistemleri geleneksel yer altı ısı pompaları sistemine toprak altının yazın şarj edilebilmesi için ilave edilen solar termal panellerin eklenmesi ile inşa edilmektedirler. Bu sistemler enerjinin depolandığı tarih ile kullanıldığı tarih arasında bir zaman farkı oluşturduklarından yer altını büyük bir batarya gibi kullanmaktadırlar. Isıtma amaçlı kullanılan düşey ısı değiştiricili toprak altı ısı pompaları sistemlerinin performans katsayıları geleneksel toprak altı ısı pompaları sistemlerinin performans değerlerinden daha büyüktür. Düşey ısı değiştiricili toprak altı ısı pompası sistemlerinin hem solar termal kısmı hem de toprak altı kısmı modüler olarak tasarlanabildiğinden her ölçekte boyutlandırma mümkündür. Bu sistemlerin performans değerleri tabiki toprak altının yapısına da önemli ölçüde bağlıdır. Sistemin kurulacağı bölgenin yeraltı termofiziksel özellikleri iyi belirlenmeli ve toprağın termal difüzyon katsayısı mümkün olduğunca doğru belirlenmelidir. Ayrıca toprak altında var olabilecek yer altı akışlarının hem sistem üzerinde hem de yeraltı suları açısından olumsuzluklar yaratabileceği unutulmamalıdır. Düşey ısı değiştiricili toprak altı ısı pompaları sistemleri binalarda önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlayan yenilenebilir enerji sistemlerdir. Bu çalışmada geleneksel toprak altı ısı pompası sistemleri arasında daha yüksek performans değerine sahip olan düşey ısı değiştiricilerinin performansının, güneş kollektörleri ile desteklenmesinin sistem performansının artış miktarı üzerindeki etkisinin gözlenmesi hedeflenmiştir. Bunun yanında farklı derinliklere sahip kuyuların depolama kapasitelerinin karşılaştırılması ve bulunulan bölgenin güneşlenme süresine göre düzenlenen bekleme döneminde gerçekleşen ısı alışverişinin etkileri incelenmesidir. Bu amaçla, Çanakkale ili meteorolojik verileri yardımıyla ve yer altının katmanlı yapısı dikkate alınarak sistemin termal performansı numerik olarak incelenmiştir. Toprak altı ısı pompası sistemi tasarımında ve analizlerinde çeşitli fizik ve mühendislik uygulamalarında sıklıkla kullanılan, özellikle birleştirilmiş fenomenler ve multifizik için bir sonlu eleman analizi, çözücü ve simülasyon yazılımı kullanılarak tek ısı değiştiricisinden oluşan bir güneş destekli toprak kaynaklı ısı değiştiricisi sistemi analiz edilmiştir. Çalışmada kullanılan sistem, tek bir düşey ısı değiştiricisinden oluşmaktadır. Bu ısı değiştiricisinin yarıçapı 0.1 m olarak alınmıştır. Isı değiştiricisinin derinliği ise 50-75 ve 100 m olarak seçilmiştir ve sistem verimi ilk 5 yıllık çalışma dönemi için incelenmiştir. Numerik modelde, toprak derinliği ve yarıçapı analiz sonuçlarının etkilemeyecek kadar büyük seçilmiştir. Toprak yapısı olarak çift katmanlı yapı seçilmiş olup, ilk 20 metre kilden, kalanı granitten meydana gelmektedir. Uygulama sahası olarak Çanakkale/Türkiye seçilmiştir. Yapılan numerik analizlerde toprak sıcaklığı, T∞, o bölgenin yıllık ortalama sıcaklığı olan 15 ℃ olarak alınmıştır. Bu literatürde yaygın kullanılan bir yaklaşımdır ve İstanbul Teknik Üniversitesi Enerji Enstitüsü'nde bulunan Isı Pompası Laboratuvarı'nda yapılmış olan deneylerde hata payının %4'ün altında olduğu görülmüştür. Bu değer analizlerde başlangıç koşulu olarak kullanılmıştır. Sistem birbirini takip eden şarj ve deşarj periyotlarıyla çalıştırılmıştır. Her şarj ve deşarj periyodunun arasında bekleme süreleri uygulanmıştır. Çanakkale'nin iklimsel özelliklerine bağlı olarak 15 Mayıs-15 Eylül arasındaki 4 aylık süreç şarj periyodu ve 1 Ekim-1 Mayıs arasındaki 7 aylık süreç ise deşarj periyodu olarak belirlenmiştir. Şarj ve deşarj dönemleri arasında toprağı dinlendirmek ve ısıl karakteristiğini etkilememek adına 15'er günlük bekleme periyotları bırakılmıştır. Çanakkale'nin bulunduğu konum, paralelin ekvatora olan yakınlığı sebebiyle yaz aylarında yüksek güneş radyasyonuna sahiptir. Bu durum ısıtma ihtiyacının karşılanması için deşarj periyodundan daha kısa bir şarj periyodunun yeterli olmasını sağlamaktadır. Şarj, deşarj ve bekleme sürelerinin belirlenmesinde yararlanılan ışınım ve dış ortam sıcaklığı değerleri NASA'nın yenilenebilir enerji, bina enerji verimliliği ve tarımsal ihtiyaçları desteklemek için kullanıma açtığı veri tabanından elde edilmiştir. Düşey ısı değiştiricili toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin ısıl enerji tranferi hesaplamaları bilgisayar destekli analiz programında 50 m, 75 m ve 100 m derinliklerde şarj edilme ve şarj edilmeme durumları için ayrı ayrı yapılmıştır. Şarj edilme durumunda analizler şarj periyodu ile başlamış olup şarj-bekleme-deşarj-bekleme döngüsü ile yapılmıştır. Şarj edilmeyen durumdaysa şarj süreci bekleme süresine dahil edilerek deşarj-bekleme periyotları şeklinde 5 yıllık analizler yapılmıştır. Kil ve granit tabakalarındaki ısı transfer karakteristiklerinin incelenmesinde 180 ısı haritası çizdirilip incelenmiştir. Birinci ve beşinci yıllar için incelenen sıcaklık değeri sonuçlarına göre, maksimum sıcaklık ve minimum sıcaklık değerleri arasındaki farkın granit tabakada daha az olduğu gözlemlenmiştir. Şarj sonrası ve deşarj sonrası bekleme dönemleri kıyaslandığında, şarj sonrası bekleme döneminde ortalama sıcaklık değişimi kil için 7,12 ℃, granit için 6,77 ℃, deşarj sonrası bekleme döneminde ortalama sıcaklık değişimi kil için 4,56 ℃, granit için 4,35 ℃ olarak hesaplanmıştır. Isı değiştiricisi derinliği arttıkça beklendiği üzere hem topraktan çekilen hem de toprağa verilen enerjilerin arttığı görülmüştür. Depo edilen enerji miktarı kuyu derinliği ile arttığı gözlenmiştir. Her üç sistemde de birim ısı değiştiricisi uzunluğunda çekilen veya alınan enerjiler çok yakın olmakla birlikte, granit tabakasında kalan derinliğin farklı olması nedeniyle küçük farklılıklar görülmektedir. Böylece kuyu derinliği arttıkça kullanılabilecek enerji miktarı da artmaktadır. Şarj edilmeyen durumda, toprağın bekleme döneminde dinlendirilmesine rağmen toprak sıcaklığı giderek düşeceği için topraktan çekilen enerjiler yıllar içinde azalmaktadır. Şarj edilen durumda ise, topraktan çekilen enerjiler analizler şarj periyodu ile başladığı için neredeyse sabit kalmıştır. Depolama verimi, toprağa verilen enerjinin ne kadarının kullanılabildiğini gösteren bir parametredir. Literatürde depolama verimi için farklı tanımlamalar ve denklemler kullanılmaktadır. Toprak kaynaklı ısı değiştiricisi sistemlerinde toprağı şarj etmek gerekmeksizin, sisteme toprak sıcaklığından daha düşük sıcaklıkla bir akışkan gönderilerek topraktan enerji çekmek mümkündür. her üç derinlikteki ısı değiştiricisi için de ilk çalışma yılında elde edilen depolama verimleri birbirine çok yakın değerlere sahiptir. Beş yıllık çalışma periyodunun sonunda 100 metre derinlikteki bir ısı değiştiricisinin depolama verimi %18'den %28,5'e, 50 metre derinlikteki bir ısı değiştiricisinin depolama verimi ise %17,5'ten %27'ye yükselmiştir. Hesaplanan değerler göz önünde bulundurulduğunda, 100 m derinlikli kuyu 2. yıldan itibaren özellikleri tanımlanan ev örneğinden 10 adet evin tamamı için gerekli olan ısıl enerji ihtiyacını sağlayabilmektedir. 5. yıl sonunda 75 m derinlikli kuyu kullanıldığı durumda bu 10 evin ihtiyacının %77,7 kadarını, 50 m derinlikli kuyu kullanıldığında ise %49,8 kadarnı karşılayabilmektedir.
-
ÖgeComparison of experimental and semi-experimental models for predicting solar thermal power plants with artificial neural network(Graduate School, 2023-01-19)Researchers have recently accomplished many studies on using renewable energy sources without pollution due to the significant development in demand for energy access. The fact that these energy sources are pure and offer free renewable energy, like solar and wind, has attracted the interest of several governments and enterprises. Solar energy may be viewed as a clean, sustainable, and renewable energy source that will be very important for the planet's energy needs in the future. Accurate knowledge of the amount of solar radiation must be accessible in the initial stage to utilize solar energy to its fullest potential. As a result, scientists have been seeking other methods to gauge the amount of solar radiation in recent years. The use of satellite data has advanced in recent years due to its many benefits, including broad coverage level, repeatability, ease of data processing, and access to field data. It is also crucial to anticipate solar radiation using various methods. Since it is typically not feasible to assess directly. Different techniques are used to monitor radiation levels. These strategies use hybrids, regression relationships, experimental connections, and linear interpolation or neural networks for remote sensing. Solar radiation data is essential in many fields. The requirement for water for plants is one of several waters and soil processes that are impacted by solar radiation, a meteorological variable. However, as was already said, solar radiation measurements are sometimes quite limited due to the high expense of the equipment used to measure it. In addition, issues with the calibration of measuring instruments provide challenges in measuring solar radiation. This study's primary goal is to offer a neural network-based approach for predicting the amount of solar radiation. For this goal, many experimental and semi-experimental associations and the linear multiple regression approach have already been presented. However, this study will look at the high-accuracy usage of the neural technique. Future human energy must come from a sustainable, clean energy source that uses new technology with little harm to the environment. Solar energy will naturally be used in numerous technologies. Solar radiation is the most important natural energy source guiding all natural processes and reactions on Earth. Solar energy may be calculated using various techniques, such as artificial neural networks and regression analysis, experimental approaches, solar radiation measuring equipment, manual mathematics's computations, experimental and semi-experimental relationships, and more recent techniques. For at least one to two years, I gathered data and information from meteorological stations to be used as input to an artificial neural network. I develop a precise and ideal model to predict how much solar radiation will be present in a city, comparing the obtained model with other models and comparing the neural network method with other methods of predicting solar radiation, such as linear regression and experimental and semi-experimental methods, and finally evaluating the results. The ability of the neural network model and meteorological parameters to be effective in net radiation, as well as the estimation of daily net radiation in the hot and dry climate of Yazd city, were investigated in this study using 15 experimental and semi-experimental models. The accuracy of each model, as mentioned earlier with the measurement data by the net radiation logger at the meteorological stations in Yazd, was assessed over 36 months. Thus, the layout of 1-2-11 for the Yazd region represented 11 parameters in the input layer, two neurons in a hidden layer, and an output layer to produce the network's best structure. The outcomes demonstrated the neural network's strong performance in radiation prediction, with a coefficient of determination of 0.95 and error profiles for RMSE, MAE, FB, and MBE with values of 393, 850, 0.006, and 49 watts per square meter per day, respectively. The principles and generalizations of solar radiation, as well as strategies for forecasting solar radiation, are examined in this study. The sorts of in-country and international research in this area are discussed in the second chapter. The third chapter briefly overviews the research topic and details the data collection process. This part introduces research methodologies such as artificial neural networks, multivariate linear regression, and experimental and semi-experimental models. The fourth chapter calculates solar radiation using an artificial neural network and compares the findings to other methods. The solar radiation prediction algorithm was designed and implemented using the MATLAB program and its neural network simulator toolkit. The Irmak model was shown to be the best option in the Yazd region during the winter season. Due to its superior accuracy compared to other models, the basic regression model 1 is the best model for the spring season. In summer and autumn, the basic regression model 3 is chosen as the optimal model. Also, on the annual scale, the basic regression model 3 had higher accuracy in predicting net radiation and was chosen as the optimal model in the Yazd region.
-
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.