Terfi merkezleri enerji verimliliğinin değerlendirilmesi ve enerji ihtiyacını destekleyecek güneş-rüzgar hibrit sisteminin tasarımı-optimizasyonu; Kağıthane Terfi Merkezi örneği
Evaluation of energy efficiency of pump station and design-optimization of solarwind hybrid system to support energy need; the case of Kağithane Pump Station
- Tez No: 729724
- Danışmanlar: PROF. DR. SEMİHA ÖZTUNA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Trakya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 257
Özet
İçme suyu terfi merkezleri düşük kotlardaki içme suyunun yüksek kotlardaki depolara terfi ettirilmesini veya yüksek rakımlı yerleşim birimlerine istenen şebeke basıncında içme suyu ulaştırılmasını sağlayan ve pompa binası, pompalar, vanalar, elektrik panoları, trafodan oluşan tesislerdir. Bu tez çalışmasında, özellikle temiz bir çevre ile sürdürülebilir bir gelecek için Kağıthane Terfi Merkezinde enerji verimliliğin artırılmasını amaçlayan enerji etütleri yapılmış ve enerji ihtiyacının desteklenmesinde kullanılacak hibrit sistem, rüzgâr türbini olarak helisel savonius rüzgâr türbini ile çanak kollektörlü stirling motorlu güneş santralinden oluşacak şekilde özgün olarak tasarlanmıştır. Terfi merkezlerinin Güneşrüzgâr hibrit türbin sistemi ile desteklenmesi ve tesis enerji verimliliğinin sürekli takibi sonucu verimsizlikleri azaltacak proje yaklaşımları ile fosil yakıtların olumsuz çevresel etkilerinin azaltılması da göz önünde bulundurularak, su tüketim maliyetlerinin düşürülmesi amaçlanmıştır. Kağıthane Terfi Merkezi'nde bu tez çalışmasına özgü bir yöntemle titreşim ve sıcaklık ölçümlerine bağlı olarak verim tespitinin araştırılması amacıyla oluşturulan deneysel motor ve pompa düzeneğinde ölçümlemeler ve analizler yapılmıştır. Sonrasında Kağıthane Terfi Merkezi'nde su debisi ve pompa giriş çıkış basıncı ölçümü ile klasik yöntem üzerinden yapılan verim tespitleri ile sıcaklık ve titreşim ölçümleri tekrarlı olarak yapılmasıyla ve titreşim ölçümlerinin Abaqus programında yapılan analizleri sonucu titreşimin ağırlık merkezine indirgenmesi ile oluşturulan istatistiksel v veri tabloları kullanılarak Matlab programı marifetiyle enerji verimliliğini özgün yöntemle yaklaşık tahmin eden paket program oluşturulmuştur. Tez çalışmasının son bölümünde çoklu olarak konulmaları ile terfi merkezlerinin enerji ihtiyacını destekleyecek, güneş ve rüzgâr türbinlerinin özgün şekilde ortak şaftta birleştirilmesi şeklinde tasarlanan güneş-rüzgâr hibrit türbini araştırılmıştır. Güneş türbini kısmında güneş takip sistemine sahip noktasal odaklı çanak güneş kolektörü ve entegre stirling motoru ile enerji üreten güneş türbini tasarımı yapılmıştır. Rüzgâr türbini kısmında ise özgün PVC köpük arası poliüretan köpük sandviç kompozit kanat malzemesiyle 3D olarak dizayn edilen ve malzeme dayanım testleri İTÜ Uçak mühendisliği laboratuvarında fiziki olarak yapılan, HAD/CFD programıyla ise rüzgâr-akış analizleri yapılan helisel savonius rüzgâr türbini tasarlanmış ve kısmi imalatı yapılmıştır. Sonuç olarak Kağıthane Terfi Merkezi örneğinde %14,6 enerji tasarrufu potansiyeli tespit edilmiş ve Kâğıthane terfi merkezi için 8 ayrı noktadan titreşim, 13 ayrı noktadan sıcaklık ölçümlerinin veri olarak girilmesiyle motopomp verimini özgün bir yöntemle tahmin eden paket program elde edilerek terfi merkezi için enerji verimliliğinin alternatif bir metotla takibine imkan sağlanmıştır. Güneş-rüzgâr hibrit türbini tasarım, test ve imalat aşamalarında; rüzgâr türbini iskelet malzemesi olarak özgün olarak belirlenen PVC köpük arası poliüretan köpük sandviç kompozit malzemenin 24,83 MPa dayanıma sahip olduğu tespit edilmiştir. Rüzgâr ve güneş türbinlerinin bu tez çalışmasında özgün olarak ortak şaft üzerinde hibrit çalışmasının; 7-20 m/sn rüzgâr hızlarında verimi %2,3-%18,1 arasında artıracağı görülmüştür. Güneş-Rüzgâr Hibrit Santralinin 20 m/sn rüzgâr anma hızı için klasik yatay eksenli rüzgâr türbinine göre %36, dikey eksenli rüzgâr türbinine göre %25,5 daha ekonomik olacağı ortaya konmuştur. Özgün özellikleri ile tasarlanan ve kısmen imalatı yapılan Güneş-Rüzgâr Hibrit Santralinin 1 kW'lık çoklu uygulamasının diğer türbin uygulamaları ile karşılaştırıldığında 60 kW'a kadar maliyet açısından daha avantajlı olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Potable water pumping station is a facility, that provide a channel from water storage at low grade to water storage at high grade which help networks to get water with desired pressure. In this thesis, the the Solar-Wind Hybrid System is designed originally as a wind turbine consisting of a helical savonius wind turbine and a“mixer motor”with solar collector for a sustainable future with clean enviroment. Combining renewable energy sources such as solar and wind to increase overall efficiency in a new compact hybrid system will reduce the unit energy costs of solar and wind power supporting the energy needs of pumping stations with solar-wind hybrid turbine system, conducting projects to reduce inefficiency determined by monitoring energy efficiency by measurements, will reduce water consumption costs in the light of decreasing negative impacts of fossil fuels on the environment. The energy efficiency of the plant was determined after continuous monitoring at Kağıthane Pump Station. In order to, illustrate relationship between energy inefficiency and motopump vibration and temperature values with methods specific to this thesis study, measurements and analyzes were carried out in the experimental motor and pump assembly. Afterwards, motopump efficiency measurements and temperature and vibration measurements were repeated with original method based on water flow, pump inlet pressure and pump outlet pressure measurements at The Pump Station. As a result of the application of vibration measurement values in Abaqus program, vibration values were reduced to the center of gravity. vii In last part, the hybrid turbine design which uniquely combines solar turbine and wind turbines in a common shaft is designed to support the energy needs of multilocation elevation centers. The solar part integrates a solar turbine design that generates energy with a stirling engine and a solar collector with tracking system. In the wind part, a unique composite material consisting of polyurethane-PVC foam was used; and durability evaluation tests were conducted for this composite material. Helical-saving wind turbine part, whose 3D solid model is produced, wind analysis and optimization is done with CFD (Computational Fluid Dynamics) program and partial tests at ITU Aeronautical Engineering Laboratory. As a result, 14.6% energy saving rate is detected in kağıthane pumping station example. In the process of producing wind and solar hybrid turbine, It has been determined that the polyurethane foam and PVC foam sandwich composite has a strength of 24.83 MPa. Hybrid operation of solar and wind turbines on a common shaft; It has been observed that it will increase the efficiency between 2.3% and 18.1% at 7-20 m/s wind speeds. It has been revealed that the Solar-Wind Hybrid Power Plant will be 36% and 25.5% more affordable than the classical horizontal axis wind turbine and the vertical axis wind turbine for 20 m/sec wind rated speed respectively.In addition, it has been determined that the 1 kW multiple application of the designed and partially manufactured Solar-Wind Hybrid Power Plant with spesific feature is more advantageous in terms of cost up to 60 kW when compared to other turbine applications.
Benzer Tezler
- Research on disassembly effecting factors and material recovering strategies
Demontaja etki eden faktörlerin analizi ve yeniden malzeme kullanımı stratejilerinin araştırılması
MURAT DER
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERDAR TÜMKOR
- Su/atık su arıtma tesislerinin GES üretim potansiyeli
SPP production potential of water/waste water treatment plants
BELKIS ÖĞRETMEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Sabahattin Zaim ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK
- Bir su temin sisteminin çevresel sürdürülebilirliğinin yaşam döngüsü ile değerlendirilmesi
Evaluation of the environmental sustainability of a water supply system through life cycle
JAWEED AHMAD HAIDERY
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Mimarlıkİstanbul Aydın Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BİLGE BAŞ
- Altyapı bilgi sistemleri tasarımı ve uygulaması : Kocaeli örneği
Design and implementation of infrastructure information systems: A case study of Kocaeli
ÖZKAN FİLİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Jeodezi ve FotogrametriYıldız Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ALKAN
- Su terfi istasyonlarının enerji yönetimi için talep cevabı modellerinin geliştirilmesi
Developing demand response models for energy management of water pumping stations
YAVUZ YALÇIN
Doktora
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BORA ACARKAN