Fen Bilimleri Enstitüsü, Yenilenebilir Enerji Sistemleri Anabilim Dalı, Tez Koleksiyonu
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Güncel Gönderiler
Öğe Farklı tasarımlara sahip hava akışkanlı güneş kollektörlerinin deneysel analizi(Batman Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2021-06-03) Er, Abdullah; Yılmaz, AdemGünümüzde enerji elde etmek için çok farklı çalışmalar yapılmaktadır. Yapılan bu çalışmalar genelde yenilenebilir enerji kaynakları üzerinde olmaktadır. Çünkü yenilenebilir enerji kaynakları hem çevreye zarar vermez hem de sürekli enerji kaynağıdır. Yenilenebilir enerji kaynakları: Rüzgâr enerjisi, Jeotermal enerji, Güneş Enerjisi vb. şeklinde sıralanabilir. Bu kaynaklardan elde edilen enerjinin doğa üzerinde olumsuz bir etkisi yoktur. Bundan dolayı petrol türevli yakıtların atmosfere vermiş olduğu tahribat yenilenebilir enerji sayesinde önlenmiş olacaktır. Bu çalışmada içyapısı farklı şekilde tasarlanan üç farklı havalı güneş kollektörünün kıyaslanması 41o’açıda ve 3m/s ile 6,5m/s hava hızında çalıştırılarak deneyler yapılmıştır. Birinci kollektör herhangi bir işlem yapılmamış olup düz plaka sacdan oluşan geleneksel bir havalı güneş kollektörü tipidir. İkinci kollektörde havanın ısı transferini artırmak için atık kola kutuları seri bir şekilde tasarlanarak yerleştirilmiştir. Üçüncü kollektör ise atık kutuların paralel bir şekilde tasarlanmasıyla oluşturulmuştur. Kola kutularından imal edilen kollektörlerimizin ısıyı daha iyi emmesi için siyah mat boya ile boyanmıştır. Boruların altına monte edilen yalıtım malzemesi ise kendisinden yansıyacak olan ışınları borulara vereceği düşünülerek parlak bırakılmıştır, bu sayede birim yüzeye gelecek güneş ışınının daha fazla olacağı düşünülmüştür. Yapılan deneyler sonucunda düz yüzeyli havalı güneş kollektöründe 6,5m/s kütlesel debide en yüksek sıcaklık 88oC olarak elde edilirken, kola kutularından tasarlanan seri bağlantılı havalı güneş kollektörünün en yüksek sıcaklığı 101oC, paralel bağlantılı havalı güneş kollektöründe ise en yüksek sıcaklık 97oC olarak tespit edilmiştir. 20 Ağustos 2021 tarihinde 3m/s kütlesel debide düz yüzeyli kollektörde sıcaklık 101oC olarak ölçülmüş, seri kollektörde elde edilen en yüksek sıcaklık 101oC olarak ölçüldü. Paralel bağlantılı kollektörde ise sıcaklık 110oC olarak ölçüldüğü görüldü. 15 Ağustos 2021 tarihinde 6,5m/s kütlesel debide yapılan ölçümlerde giriş ve çıkış sıcaklık farklarına bakıldığında ise saat 09:00’da alınan verilerde, düz kollektörde sıcaklık farkının 23oC, paralel kollektörde 33oC ve seri kollektörde sıcaklık farkının 35oC olduğu görüldü. Düz kollektörde maksimum sıcaklık farkının saat 12:20’de 30oC olduğu, paralel kollektörde maksimum sıcaklık farkı saat 12:00’ da 56oC olduğu ve seri kollektörde ise maksimum sıcaklık farkı 11:40’da 56oC olduğu görüldü. Saat 16:00’da ise düz kollektörde sıcaklık farkının 27oC, paralel kollektörde 19oC ve seri kollektörde sıcaklık farkının 37oC olduğu gözlemlendi. 20 Ağustos 2021 tarihinde 3m/s hızda yapılan ölçümlerde ise saat 09:00’da yapılan ölçümlerde düz kollektörde sıcaklık farkı 33 oC, seri kollektörde sıcaklık farkı 35oC paralel kollektörde oluşan sıcaklık farkı ise 33oC olarak ölçüldü. Düz kollektörde maksimum farkı saat 12:40’da olduğu, paralel kollektörde maksimum sıcaklık farkı saat 11:20’de 68oC olduğu ve seri kollektörde ise maksimum farkın 11:00’da 59oC olduğu görüldü. Saat 16:00’da ise düz kollektörde sıcaklık farkının 33oC, paralel kollektörde 50oC ve seri kollektörde sıcaklık farkının 35oC olduğu gözlemlendi. Elde edilen sonuçlara göre sistem 6,5m/s hızda çalıştırıldığında seri kollektör daha iyi sonuçlar verirken, 3m/s hızda çalıştırıldığında paralel kollektörün daha iyi sonuçlar verdiği görüldü. Yapılan hesaplamalar sonucunda ise 6.5m/s hızda en iyi verimi seri kollektör verirken, 3m/s hızda ise en iyi verimi paralel kollektör vermiştir.Öğe Dağıtık üretim tesislerinin şebekeye entegrasyonunun önündeki engeller ve çözüm yaklaşımları(Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2021-02-15) Yeşilyurt, Nezir; Gündoğdu, AhmetGüneş enerjisine dayalı ve dağıtım sistemine gömülü enerji üretim tesisleri, son yıllarda artan bir ivmeyle yaygınlaşmakta ve bu durum teknik, ticari kısıtları veya problemleri de beraberinde getirmektedir. Özellikle, tüketim-üretim dengesinin bozulduğu noktalarda gün içerisinde aşırı gerilim problemlerinin yaşanması söz konusu olmaktadır. Regülasyon değişiklikleri ve teknolojinin gelişimi dikkate alındığında bu problemlerin önümüzdeki yıllarda daha fazla hissedileceği öngörülmektedir. Bu tez çalışması kapsamında hızla yaygınlaşan dağıtık üretimlerden kaynaklı problemler ve çözüm yaklaşımlarına dair kapsamlı bir literatür taraması gerçekleştirilmiştir.Öğe Fotovoltaik sistemler için yüksek kazançlı da-da dönüştürücü tasarımı(Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2021-02-01) Birkan, Murat; Gündoğdu, AhmetYüksek anahtarlama frekansına sahip da-da dönüştürücüler günlük hayatta kullanılan birçok teknolojik cihazın bir parçası olmuştur. Bu dönüştürücülerin, küçük boyut ve yüksek verimlilik gibi özelliklere sahip olması istenir. Yüksek frekans anahtarlamalı bu dönüştürücüler, kontrol kolaylığı, hızlı tepki ve yüksek güç yoğunluğu nedeniyle akü şarj istasyonları, yenilenebilir enerji sistemleri, yakıt hücreleri, güç faktörü düzeltme devreleri, led aydınlatma gibi endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek gerilim kazancına sahip bu da-da dönüştürücüler, özellikle fotovoltaik sistemlerdeki mikro eviricilerin giriş gerilimlerini elde etmek için kullanılmaktadır. Fotovoltaik sistemlerde yaygın olarak kullanılması, bu dönüştürücüler üzerinde yapılan araştırmaları yoğunlaştırmıştır. Bu tez çalışmasında yüksek kazançlı bir Sarmaşık tipi da-da dönüştürücü devresi matematiksel olarak modellenmiş ve benzetim modeli MATLAB/Simulink ortamında oluşturulmuştur. Benzetim çalışmaları ile elde edilen sonuçların uygulanabilirliği tartışılmıştır. İncelenen da-da dönüştürücü yapısı, düşük görev periyodu ile yüksek çıkış gerilimi sağlamak için birleştirilmiş indüktanslardan oluşmaktadır. Bu yapı anahtarlamalı yükselten tip dönüştürücüye entegre edilmiştir. Bu dönüştürücü yapısının önemli bir avantajı, güç anahtarları ve diyotlar üzerindeki gerilim streslerinin düşük olmasıdır. Böylece düşük maliyetli ve yüksek performanslı yarı iletken anahtarlama elemanları kullanılabilmektedir. Ayrıca, tüm diyotların ters geri kazanım problemi azaltılmakta ve anahtarlama elemanlarının sıfır akımdaki anahtarlama (ZCS) işlemi de sağlanmaktadır. Ek olarak pasif kilitleme devreleri, anahtarlama elemanlarının kapanma anları sırasında oluşan gerilim yükselmelerini bastırmak için kullanılmaktadır. Bu tezde 25V giriş gerilimi ve 400V çıkış gerilimine sahip 200W gücündeki bir da-da dönüştürücünün tasarımı ve benzetim çalışması gerçekleştirilmiştir. Benzetim çalışması sonucunda dönüştürücü yapısının çalışma prensibi ve sürekli durumdaki kararlılık analizi açıklanmıştır.Öğe Üç farklı tip konik yapının boru giriş akışına olan etkilerinin sayısal yöntemle araştırılması(Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020-10-05) Serçe, Oktay; Düz, HasanBir rezervuardan boruya akışkan girişi düşünüldüğünde boru akışı üzerinde etkili parametreler boru girişi ağız yapısı, boru duvarı yüzey pürüzlüğü, boru girişinde hemen başlayan ısıtma veya soğutma işlemi ve Reynolds sayısıdır. Boruya akışkan alımında boru girişinin ağız yapısı, başlayan boru akışı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Uygulamalarda koniksel, çıkıntılı ve keskin kenarlı olmak üzere üç farklı tip boru giriş tipinin olduğu görülür. Çıkıntılı ve keskin kenarlı giriş tipleri türbülans içeren ve bozuk bir hız profiline boru akışını başlatırken trampet ağzı gibi bir yapıya sahip olan koniksel boru giriş tipi ise boru girişinde türbülans içermeyen ve düzgün hız profiline sahip bir akışı başlatmaktadır. Boru girişinde farklı akış davranışına neden olan bu elemanlar boru girişinde başlayan ısı transfer uygulamalarında ısı transferinin artırılması, boru akışında yerel basınç kayıplarının düşürülmesi gibi amaçlar için araştırıldıkları ve kullanıldıkları görülür. Bu çalışmada kanat, eliptik ve basit yarıçap şeklinde üç farklı tipi bulunan koniksel girişin boru aşağı akımı üzerindeki etkileri karşılaştırılmalı olarak sayısal yöntemle araştırılmıştır. İmalat ve maliyet açısından birbirinden ayrılan bu üç koniksel tipin boru aşağı akımı üzerindeki etkileri laminer ve türbülans boru akışlarını kapsayacak şekilde 600≤Re≤200000 Reynolds sayı aralığında gerçekleştirilmiştir. Daimî ve izotermal akış özelliklerine sahip hava akışları sayısal çözümle simule edilmiştir. Boru akışlarının sayısal simülasyonu için zaman ortalamalı akış denklemleri ve akışta oluşan türbülansın çözümü için de SST k-omega türbülans modeli kullanılmıştır. Boru yarıçapı, akışkan viskozitesi ve sıcaklığı değiştirilmeden her üç giriş tipinin boru girişinde yarattığı basınç kaybı ve boru girişinde sağladığı hız profili karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Sonuç olarak her akış için bulunan basınç kayıpları, boyutsuz basınç kayıp katsayısına 〖(C〗_P) dönüştürülmüş ve Reynolds sayısı ile olan değişimleri gözlemlenmiştir. Reynolds sayısı arttıkça (C_P) değerinin her üç giriş tipi için de düştüğü, en çok basınç kaybı olan giriş tipinin basit yarıçap giriş tipi ve an az basınç kaybı olan giriş tipinin ise eliptik profilli giriş olduğu belirlenmiştir. Üç farklı koniksel giriş tipinin boru girişinde ürettikleri hız profilleri kesit ortalama hız profilinden ortalama mutlak sapma değerleri her Reynolds sayısı için ölçülmüştür. Yapılan analize göre laminer akışın olduğu düşük Reynolds sayılarında basit yarıçap profili daha düzgün bir hız profili oluştururken daha yüksek Reynolds sayılarında diğer iki giriş tipine göre çok çarpık bir hız profiline neden olduğu görülmüştür. Sonuç olarak eliptik profilli giriş tipi ile kanat profilli giriş tipinin ürettikleri hız profilleri tüm Reynolds sayılarında birbirine çok yakın olmalarına rağmen eliptik giriş daha düzgün bir hız profili oluşturmaktadır. Burada üretilen hız profilinin ortalama hız profiline yakınlık derecesi, başlayan aşağı akım için performans artırıcı bir etkiye sahiptir.Öğe Tarımsal sulama için 2.2 kW gücündeki bir fotovoltaik sistemin tasarımı(Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2018-05-17) Güre, Bayram; Gündoğdu, AhmetGünümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarının verimli kullanılması büyük önem taşımaktadır. Güney Doğu Anadolu Bölgesi'nde, yaz aylarında güneşli gün sayısı fazla olmasından dolayı, tarımsal faaliyetlerde sulamaya daha fazla ihtiyaç duyulmaktadır. Şebeke elektriğinin bulunmadığı tarımsal alanlarda, sulama yapmak için jeneratör ya da mazot ile çalışan su motorları kullanılmaktadır. Kullanılan bu sistemlerin yakıt giderlerinin yüksek olması çiftçilere büyük sıkıntı vermektedir. Bundan dolayı; bölgede tarımsal sulama için, güneş enerjisinden yararlanarak fotovoltaik panelli sulama yapmak uzun vadede en mantıklı ve masrafsız sistem olarak karşımıza çıkmaktadır. Fosil yakıtlarının çevre kirliliğine sebep olması ve tükenmesinden dolayı, yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisinin fotovoltaik sistemler yardımıyla tarımsal sulamada kullanılabilmesi önemlidir. Tarımsal sulamanın klasik enerji kaynakları ile çalışan sulama pompaları kullanılarak yapılmasının yanında, fotovoltaik sistemle çalışan sulama pompalarıyla da yapılabileceği bilinmektedir. Bu çalışmada; yenilenebilir enerji kaynaklarının en önemlilerinden biri olan güneş enerjisinin kullanımının arttırılmasına katkıda bulunmak ve bu kaynakların gelişen teknolojiyle birlikte her türlü enerji ihtiyacını karşılayabileceğini göstermek istenmektedir. Ayrıca; şebeke enerjisi ile çalışan alternatif akım dalgıç motorlarının veya yeni kurulacak bir su temini sisteminde ki faz-faz 380 volt AC gerilim ile çalışan 2.2 KW gücünde yağ soğutmalı 4' dalgıç motorunun, faz-faz 220 volt AC gerilimi ile çalışmasını sağlayacak işlem basamaklarının yapılması gerçekleştirilmiştir. Bu sayede güneş enerjisi ile çalışan bir fotovoltaik sistem tasarlanmıştır.Öğe Yeni geliştirilen türbülatörlerin ısı değiştiricilerinde ısıl verim ve basınç kaybı üzerindeki etkisinin deneysel olarak araştırılması(Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019-11-05) Deviren, Hacire; Karakaya, HakanNüfus yoğunluğu, hızlı kentleşme ve teknolojik gelişmeler enerji talebini artırmaktır. Mevcut enerji kaynaklarının tükenme ihtimali, insanları yeni enerji kaynakları aramaya yöneltmiştir. Bunun yanı sıra var olan enerji kaynaklarının mümkün olduğunca verimli kullanılması önem arz etmektedir. Enerji verimliliğinde dikkate alınması gereken konulardan biri de türbülatörlerdir. Endüstride, ısı değiştiricilerinde kullanılan türbülatörler, ısı transferinde iyileşmeler sağlamaktadır. Bu çalışmanın amacı, yeni tasarlanan türbülatörlerin kullanım alanlarındaki sayısının ve diziliminin verimliliği nasıl etkilediğini belirlemektir. Bu doğrultuda sabit yüzey sıcaklığına sahip bir ısı değiştirici içerisine farklı sayı ve dizilimde yeni tasarlanan türbülatörler yerleştirilmiştir. Isı değiştiricisinin farklı noktalarından giriş-çıkış sıcaklıkları, basınç, debi, hız ölçümleri alınmıştır. Bunların ısıl verim, basınç kaybı, sürtünme faktörü, etkinlik, ekserji kayıp oranı, NTU değerleri üzerine etkisi incelenmiştir. Deney sonuçlarına türbülatör sayısının artması ile göre ısıl verim, basınç kaybı ve sürtünme faktöründe artışlar gözlemlenmiştir.Öğe Orifislerde üstakım düz boru mesafesinin basınç kaybına etkisinin sayısal incelenmesi(Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019-08-29) Ekmen, Mehmet; Düz, HasanBu çalışmada pah verilmiş tek delikli bir orifis plakanın daimi, sıkıştırılamaz ve izotermal boru akışı üzerindeki etkileri sayısal çözümle simule edilmiştir. Akışlar Reynolds ortalamalı Navier stokes denklemler ve SST türbülans modeli kullanılarak çözülmüştür. Orifis basınç kayıpları azaltılması ve orifis üst akım düz boru uzunluğunun kısaltılması çalışmanın ana amacı olmuştur. Burada pah açısı (0, 15, 30, 45, 60) verilmiş orifis plakanın basınç kaybı ve debi okuma hatası üzerindeki etkileri, pahlı yüzün orifis üst akımına bakmasına (sol pahlı) ve aşağı akımına bakmasına (sağ pahlı) göre iki ayrı durum için araştırılmıştır. İlk önce orifis üst akımında uzun düz bir boru akışı ile standart orifis akış ölçer kalibre edilmiştir. Daha sonra orifis üst akımında bir engel oluşturularak üst akım uzunluğu kısaltılmıştır. Engelle bozulan akışın kısa mesafede standart orifis akış ölçerin debi okumasına olan etkileri ölçülmüştür. Orifisli akışlar 5000, 15000, 25000, 40000 ve 100000 Reynolds sayılarında incelenmiştir. Çıkan sayısal sonuçlara göre sağ pahlı orifiste pah açısının basınç kaybı ve debi okuma hatası üzerindeki etkisinin pek olmadığı ve pahsız orifisle aynı olduğu görülmüştür. Sol pahlı orifiste ise 33o civarındaki pah açılarında basınç kaybının en düşük ve 45o civarındaki pah açılarında ise debi okuma hatasının en düşük olduğu görülmüştür. Çalışmada ayrıca orifisli ölçerde basınç fark ölçüm noktalarının debi okuma hatası üzerindeki etkileri de araştırılmıştır. Basınç fark ölçüm noktaları orifisten uzaklaştıkça debi okuma hatasının azaldığı görülmüştür.Öğe PEM yakıt hücresinde hidrojen gazındaki nem oranına bağlı olarak elektrik üretimindeki değişimin incelenmesi(Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019-08-05) Dalğıç, Berat Fırat; Aydın, SelmanDünyanın artan enerji ihtiyacını doğayı kirletmeden ve yenilenebilir bir şekilde sürekli olarak sağlayabilecek enerjilerden hidrojen enerjili sistemler olduğu günümüzde birçok bilim adamı tarafından bildirilmektedir. Hidrojen enerjisini en ekonomik ve en verimli kullanan teknolojilerden biri ise yakıt pili teknolojisidir. Bu amaçla yakıt pilleri üretimi son yıllarda otomotiv sektörünün yarattığı ihtiyaçların da etkisiyle büyük önem kazanmaktadır. Bu tezde anot ve katot nem düzeyinin PEM yakıt pilinin performansının alınan verimi üzerinden deneysel çalışma ile incelenmiştir. Deneyin anot ve katot bölümlerinde sırasıyla saf hidrojen ve oksijen gazları kullanılmıştır. Yapılan deney standı ve deney için 9 cm2 aktif alana sahip 6 hücreli 35 watt gücünde bir yakıt pili kullanılmıştır. PEM yakıt pillerinde nemlendirme başta olmak üzere sıcaklık ve su birikimi, kullanılan hidrojen debisi, oksijen debisi ve pil sıcaklığı kontrol altında tutularak sağlanabilmektedir. Yapılan deneysel çalışmada debi ve hat sıcaklığı sabit tutularak yakıt pili nemlendirme oranını kademeli olarak artırılarak %30 -% 35 – % 40 – % 45 – % 50 – % 55 – % 60 – % 65 – % 70 ‘deki değerlerinde alınan sonuçların voltaj, amper ve watt üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışma sonucunda nemlendirme oranın PEM yakıt pilinin performansı üzerinde önemli bir etkisi olduğu görülmüştür. Artan nemlendirme sıcaklığıyla birlikte kurulan sistemin performansını önemli ölçüde artmıştır ve nominal değerler bulunmuştur. Fakat % 60 ‘dan sonraki nemliliğin üzerindeki değerlerde ise performans belirli bir süre sabit kaldıktan sonra düştüğü gözlemlenmiştir.Öğe Sıcaklığa bağlı olarak polimer elektrolit membran yakıt hücresinin performans analizi(Batman Üniversitesi, 2019-04-16) Demir, Merve; Yılmaz, AdemGünümüzde fosil enerji kaynaklarının günden güne azalmaya başlaması ve bu kaynakların çevreye vermiş oldukları olumsuz etkilerinden dolayı çevreyle dost olan yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı önem kazanmaya başlamıştır. Son dönemlerde yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde yer alan hidrojen enerjisi ön plana çıkmaktadır ve yaygınlaşmaktadır. Hidrojen enerjisi üzerine çalışmalar en çok yakıt hücreleri konusunda yapılmaktadır. Yakıt hücresi içerisinde özellikle, yüksek verime ve düşük sıcaklıklarda da çalışabilen PEM yakıt hücreleri ile ilgili çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada, Polimer Elektrolit Membran (PEM) yakıt hücresinde kullanılan yakıtların sıcaklık değerleri tespit edilerek, bu yakıtlar için en ideal sıcaklık aralıkları elde edilmiştir. Anot ve katot kısımlarında saf hidrojen ve oksijen kullanılmıştır. Yapılan bu çalışmada nem %40, hidrojen miktarı 0,3 ml/dk, oksijen miktarı 0,5ml/dk olarak alınmıştır. Sistem de ki hat sıcaklık değerleri de 40°C - 45°C - 50°C - 55°C - 60°C - 65°C - 70°C - 75°C - 80°C olarak deneyler yapılmıştır. Yapılan deneylerde 40°C' de, volt değeri 0,442V, akım değeri 1,81A olarak alındığında sistemde elde edilen güç değeri 0,804W olduğu bulunmuştur. Yapılan deneyde 75°C' de, akım değeri 1,8A, volt değeri 0,535V alındığında sistemdeki güç değeri 1,025W bulunmuştur. En düşük W değeri 0,804W olarak 40°C' de, en yüksek W değeri 1,025W olarak 75°C' de hesaplanmıştır. Yakıt hücresi performansına etki eden faktörler deneysel olarak incelenip tablo ve grafiklerle sunulmuş olup, bu etkilerin sebepleri tartışılmıştır.
