Geri Dön

Köprü yapılarda piezoelektrik enerji üreteçlerinin optimal yerleşimi

Optimal placement of piezoelectric energy harvesters in bridge structures

  1. Tez No: 730528
  2. Yazar: BUĞRA ŞEN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HİKMET ESEN, DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPER POLAT
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Fırat Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Yenilenebilir Enerji Sistemleri Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 75

Özet

Bu çalışmada köprü yapılardaki araç geçişlerinden dolayı köprülerde oluşan titreşimlerden Piezoelektrik Enerji Üreteçleri (PEÜ) aracılığıyla enerji kazanımı amaçlanmıştır. Kazanılan enerjinin de maksimum düzeyde olabilmesi için PEÜ'lerin optimal konumlara yerleşimi hedeflenmiştir. Yapılan çalışmada üç farklı araç yükü ve üç farklı piezoelektrik malzeme kullanılarak köprü yapılardaki titreşimlerden enerji kazanımı elde edilmiştir. Elazığ'ın Baskil ilçesi Kuşsarayı köyünde bulunan Kuşsarayı-2 köprüsünün projesi gerçek ölçülerle ANSYS programında modellenmiştir. Köprünün sırasıyla modal, harmonik ve piezoelektrik enerji kazanımı analizleri gerçekleştirilmiştir. Toplam 9 adet PEÜ için üç farklı piezoelektrik malzeme (PZT-4, PZT-5A ve PZT-8) kullanılarak en fazla enerji üretiminin olduğu tip belirlenmiş ve sonuçların karşılaştırılabilmesi için üç farklı araç yükü (60 kN, 90 kN ve 120 kN) altında toplamda 13 farklı çözüm yapılmıştır. Analizler gerçekleştirildiğinde elde edilen maksimum toplam gücün 120 kN yük altındaki PZT-5A malzemeli PEÜ ile 1.484 µW olduğu hesaplanmıştır. Sağlanan bu güç, köprülerin yapısal sağlığını izlemede kullanılan kablosuz sensör sistemlerine yeterli gelecek seviyededir. Titreşim ile enerji kazanımının güneş ve rüzgâr gibi enerji kaynakların aksine meteorolojik öğelerden bağımsız olduğu düşünüldüğünde bu sistemlerin yaygınlaştırılması ile mevcut sistemlerde oluşan atık pillerin de çevreye zararı önlenmiş olacaktır.

Özet (Çeviri)

In this study, it is aimed to harvesting energy from vibrations in bridges due to vehicle movements in bridge structures by using Piezoelectric Energy Harvester (PEH). In order to maximize the energy harvesting, it is aimed to place the PEH's in their optimal positions. In the study, energy harvesting was obtained from vibrations in bridge structures by using three different vehicle loads and three different piezoelectric materials. The project of Kuşsarayı-2 bridge, located in Kuşsarayı village of Baskil district of Elazığ, was modeled with real dimensions in the ANSYS program. The modal, harmonic and piezoelectric energy harvesting analysis of the bridge were carried out, respectively. For a total of 9 PEH's, three different piezoelectric materials (PZT-4, PZT-5A ve PZT-8) were used to determine the type with the highest energy harvest, and in order to compare the results, a total of 13 different solutions were made under three different vehicle loads (60 kN, 90 kN ve 120 kN). When the analyzes were performed, it was calculated that the maximum total power obtained was 1.484 µW with the PZT-5A material PEH under 120 kN load. This power is sufficient for wireless sensor systems used to monitor the structural health of bridges. Considering that energy harvesting by vibration is independent of meteorological elements, unlike energy sources such as the sun and wind, the widespread use of these systems will prevent the environmental damage of waste batteries formed in existing systems.

Benzer Tezler

  1. Bina ve köprü tipi yapılarda pasif yapısal kontrol sistemlerin sezgisel algoritmalar ile optimizasyonu

    Optimum desing of passive control systems in building and bridge structures using metaheuristic search algorithms

    ALİ ERDEM ÇERÇEVİK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    İnşaat MühendisliğiBilecik Şeyh Edebali Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZGÜR AVŞAR

  2. Öngerme halatlı kompozit kirişlerin yapısal davranışının incelenmesi

    Investigation of structural behavior of composite beams with prestressing strand

    YUSUF ÖZTÜRK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    İnşaat MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İLYAS DEVRAN ÇELİK

  3. Konvansiyonel demiryolu köprü titreşimlerinin sönümlenmesinde pasif damperlerin performansının incelemesi

    Investigation of the performance of passive dampers in mitigation of conventional railway bridge vibrations

    MEHMET AKİF YILDIZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YILDIRIM SERHAT ERDOĞAN

  4. Mastik asfalt karışımının başarım özelliklerinin yaşlandırmaya bağlı olarak değerlendirilmesi

    Evaluation of performance characteristics of mastic asphalt mixture based on aging

    NECATİ HAKAN AKALIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Ulaşımİstanbul Okan Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SELİM DÜNDAR

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA SİNAN YARDIM

  5. Balastsız üst yapıda asfalt ve beton taşıyıcı tabakaların teknik ve ekonomik yönden karşılaştırılması

    Technical and economical comparison of concrete bearing layer and asphalt bearing layer in balastless superstructure

    HÜSEYİN KÖSE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK