İstanbul İklim Şartlarında Rüzgar Ve Güneş Sistemlerinin Modellenmesi Ve Ekserji Analizi

dc.contributor.advisor Şahin, Ahmet Duran tr_TR
dc.contributor.author Kaymak, Mustafa Kemal tr_TR
dc.contributor.department Meteoroloji Mühendisliği tr_TR
dc.contributor.department Meteorological Engineering en_US
dc.date 2011 tr_TR
dc.date.accessioned 2011-03-09 tr_TR
dc.date.accessioned 2015-07-09T11:41:50Z
dc.date.available 2015-07-09T11:41:50Z
dc.date.issued 2011-03-10 tr_TR
dc.description Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011 tr_TR
dc.description Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011 en_US
dc.description.abstract Yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Bununla beraber yenilenebilir enerji kaynaklarının kendi içinde büyük problemleri bulunmaktadır. Bunların başında süreksizlik gelmektedir. Özellikle yenilenebilir enerjiler içinde en fazla uygulama alanı bulan rüzgar ve güneş enerjilerinde bu problem en üst seviyededir. Bu süreksizliklere en iyi (optimum) çözüm bu iki enerjinin birlikte kullanımını sağlayan hibrit sistemlerdir. Uygun alanların seçilmesi ile zaman ve alana bağlı olarak bu enerji kaynaklarındaki süreksizlikler en aza indirgenebilmektedir. Bu çalışmada, ortalama bir evin bütün enerji ihtiyaçlarını karşılayacak bir hibrit enerji sistemi İstanbul Teknik Üniversitesinin Meteoroloji Parkında kurulmuştur. Bu sistemden elde edilen meteorolojik parametrelerin alana ve zamana bağlı modellemesi gerçekleştirilmiştir. Bu modelleme çalışmasında, noktasal toplam yarıvaryogram yöntemi rüzgar şiddetinin alansal temsilinde kullanılmıştır. Ayrıca belirlenen sekiz ölçüm noktasında rüzgar enerji ve ekserji çalışmaları gerçekleştirilecektir. Benzer yöntemler güneş ışınımının modellemesinde de kullanılmıştır. Alansal modellerde bilindiği üzere haritalar büyük önem taşımaktadır. Son yılllarda Weather Research Forecasting (WRF) modeli sayısal hava tahmininde en fazla kullanılan model olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında İstanbul ve civarını kapsayacak şekilde bütün alan 3 km x 3 km boyutlara sahip bölgelere ayrılmıştır. Bu gridlere dayalı olarak alansal ve zamansal tahminler gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmanın ikinci adımı olarak, hem rüzgar hemde fotovoltaik pillerde oluşan enerji kayıpları hesaplanmıştır. Enerji kayıplarının sistemin neresinde olduğunu anlayabilmek ve bunların hesaplamalarında termodinamik açıdan son yıllarda gittikçe önem kazanan ekserji analizi yöntemleri uygulanacaktır. Rüzgar enerjisinde sistemin kurulacağı bölge ve meteorolojik faktörler kayıplarda önemli rol oynarken, fotovoltaik pillerde ise ısıl kayıplar etkilidir. Bundan dolayı tip sistemlere etki eden meteorolojik ve ekserji analizi yapmak için gerekli diğer parametreleri hem alansal hem de zamansal olarak ele elmak gerekmektedir. Kayıpların belirlenmesinden sonra sistemin herbir bileşeni ve toplamı için ekserji verimlilik modelleri gerçekleştirilmiştir. Bu modellerin gerçekleştirilmesi sonucunda sistemin kayıpları belirlenmiş ve bu kayıpların azaltılması için öneriler getirilmiştir. Kısacası bu tez çalışmasında rüzgar-güneş hibrit sistemleri baştan sona kadar ayrıntılı incelenmiş ve İstanbul şartlarında uygunlukları ele alınmıştır. Başka bir ifade ile bu sistemler ile ilgili olarak bütün adımları içine alan bir model ve program geliştirilmiştir. tr_TR
dc.description.abstract There has been high interest and increasing need for new and renewable energy sources in the world. However, renewable energy sources have many unsolved problems. The main problem is the discontinuity of renewable energy sources with time and space. Especially, discontinuity problems are very high for solar and wind energies that are very important parts of renewable energies. In other words, wind speed that could generate electricity by wind turbines doesn’t occur all the day, and there is no solar irradiation during night and overcast weather conditions. The main solution for these discontinuities is to use hybrid systems. In other words, different energy sources are used together. As a result of selecting proper high potential regions, these discontinuities could be minimized. In this study, a hybrid energy system is installed that could generate total consumption of a standard house, in the meteorological park of Istanbul Technical University. Firstly, spatial and temporal modeling of measured meteorological parameters is evaluated. In the spatial modeling, point cumulative semivariogram (PCS) is applied for wind speed simulation. In addition, for selected eight stations wind energy and exergy properties are searched. The same methods is used for solar irradiation modeling. Photovoltaic solar cells need two parameters that are total solar irradiation and sunshine duration for each selected area. As known that, maps have very important roles for spatial models. Recent years, Weather Research Forecasting (WRF) numerical weather forecast model has been used as a most known model in the literature. In this thesis, for all around İstanbul a grid system that has 3 km x 3 km resolution, is considered and based on these grids outputs spatial temporal estimations results are evaluated. In the second stage of this study, energy irreversibilities of solar photovoltaic cells and wind turbines are estimated. In thermodynamic perspective, it is very important to know irreversibilities of each component of the system and as a result of these, system could be improved via minimizing energy losses. These losses, in other words irreversibilities of each component of the system, could be evaluated with exergy methods which have been discussed frequently during the last three decades. Problems at installation place and meteorological parameters restrictions are the main reasons of losses for a wind turbine. In addition, Betz limit is the main limitation of wind turbine power generation. Like wind turbine power generation limit, materials of solar cells also could not convert solar irradiation to electricity with high efficiency but in contrast to wind turbine, the main factor of irreversibilities of photovoltaic cell system is the heat losses that depend on considered climatological properties. As a result of using measurement and estimation values irreversibilities of each component of the system totally, energy and exergy efficiencies are estimated. For the system designers to know detailed properties of each component this methodology gives chance to minimize losses. In short, in this thesis all of the components and parameters of a wind-solar hybrid system are considered and its convenience to İstanbul climatic conditions is discussed. In other words, models and measurements are compared for all stages of the wind-solar hybrid system. en_US
dc.description.degree Yüksek Lisans tr_TR
dc.description.degree M.Sc. en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11527/7134
dc.publisher Fen Bilimleri Enstitüsü tr_TR
dc.publisher Institute of Science and Technology en_US
dc.rights İTÜ tezleri telif hakkı ile korunmaktadır. Bunlar, bu kaynak üzerinden herhangi bir amaçla görüntülenebilir, ancak yazılı izin alınmadan herhangi bir biçimde yeniden oluşturulması veya dağıtılması yasaklanmıştır. tr_TR
dc.rights İTÜ theses are protected by copyright. They may be viewed from this source for any purpose, but reproduction or distribution in any format is prohibited without written permission. en_US
dc.subject rüzgar enerjisi tr_TR
dc.subject güneş enerjisi tr_TR
dc.subject rüzgar-güneş hibrit sistemi tr_TR
dc.subject alan-zaman modellemesi tr_TR
dc.subject ekserji tr_TR
dc.subject verimlilik tr_TR
dc.subject wind power en_US
dc.subject solar energy en_US
dc.subject wind-solar hybrid system en_US
dc.subject spatio-temporal modeling en_US
dc.subject exergy en_US
dc.subject efficiency en_US
dc.title İstanbul İklim Şartlarında Rüzgar Ve Güneş Sistemlerinin Modellenmesi Ve Ekserji Analizi tr_TR
dc.title.alternative Wind And Solar Systems Modelling And Exergy Analysis In The Conditions Of Istanbul en_US
dc.type masterThesis en_US
Dosyalar
Orijinal seri
Şimdi gösteriliyor 1 - 1 / 1
thumbnail.default.alt
Ad:
11478.pdf
Boyut:
6.26 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Açıklama
Lisanslı seri
Şimdi gösteriliyor 1 - 1 / 1
thumbnail.default.placeholder
Ad:
license.txt
Boyut:
3.14 KB
Format:
Plain Text
Açıklama