Rüzgar enerji sistemlerinde enerji verimliliğinin arttırılması ve simülasyonu
Increase and simulation of energy efficiency in wind energy systems
- Tez No: 826613
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SONER ÖZGÜNEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Rüzgar, Rüzgar Türbini, Enerji Verimliliği, Rüzgar Enerjisi, Wind, Wind Turbine, Energy Efficiency, Wind Energy
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Haliç Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
Rüzgar dünyada oluşan sıcaklık değişimlerinin sonucunda atmosferde meydana gelmektedir. Isınan havanın düşük basınç ile karşılaşarak yükselmesi, yüksek basınçlı ve soğuk olan havanın ortama giriş yapmasına sebebiyet vermektedir. Bu yolla ortamda bulunan hava basıncı eşitlenmeye çalışılırken hava akışı ortaya çıkmakta ve rüzgar oluşmaktadır. Rüzgar türbinlerinin kullanılmasının sebebi de havada meydana gelen bu hareket enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesini sağlamaktır. Bu bağlamda rüzgar türbinlerinin rüzgar açısından elverişli alanlara kurulması önem arz etmektedir. Rüzgarın yetersiz kaldığı alanlara rüzgar türbinleri kurulması halinde türbin kanatları hareket oluşturamayacak ve elektrik enerjisi üretilemeyecektir. Bu nedenle rüzgar türbinlerinin yerleştirildiği alanlar sistemin verimli çalışmasında oldukça mühimdir. Rüzgarın barındırdığı kinetik enerji miktarının elektrik enerjisine dönüştürülme düzeyi kullanılmakta olan türbin sisteminin verimliliğini göstermektedir. 1919 senesinde Albert Betz gerçekleştirdiği araştırmalar sonucunda rüzgar türbininin ulaşabileceği maksimum verimliliğin %59,6 olabileceğini göstermiştir. Fakat bu durum gerçek hayatta farklılık göstermektedir. Wind Watch rüzgar türbininin ulaşabileceği maksimum verimin %50 olduğunu belirtmektedir. Bununla birlikte Avustralya hükümeti tarafından yayımlanmış olan bir belgede de rüzgar türbinlerinin ulaşabileceği maksimum verimlilik düzeyinin %50'den fazla olamayacağı belirtilmiştir. Rüzgar enerjisiyle alakalı diğer bir kavram da rüzgar kapasitesidir. Bu kavram belli bir zaman diliminde üretilen gücün mekanizmanın kurulu gücüne oranı sonucunda elde edilen değeri ifade etmektedir. Bu durumun mekanizmanın kurulmuş olduğu alana ve çalışma zamanlarına göre farklılaştığını söylemek mümkündür. Rüzgar kapasitesinin, rüzgar türbini mekanizmalarında önemli bir konumda olmasından kaynaklı olarak rüzgar şartlarının olabildiğince uygun olması önem arz etmektedir. Rüzgar türbinleri kurulurken bu şartların dikkate alınması gerekir aksi durumda rüzgar enerjisi sistemlerinin verimiyle ilgili sorunlar ile karşı karşıya kalınabilir. Rüzgar türbinleri sistemlerindeki verimlilik üzerinde etkili olan üç etken daha bulunmaktadır. Bunlar; türbinin boyutu, havanın yoğunluğu ve rüzgar hızıdır. Wind Watch yaklaşık 13,5 m/sn'den az olan rüzgar hızının üretebileceği enerjinin oldukça az olacağını belirtmektedir. Open Information Extraction rüzgar hızında gerçekleşecek minimal artışlarda bile üretilen elektriksel gücün mühim düzeyde artacağını belirtmektedir. Bu da üretilen enerjinin, rüzgar hızının küpü ile doğru orantılı olarak artmasından kaynaklanmaktadır. Tüm bunlarla birlikte hava yoğunluğundaki değişiklikler de sistemsel verimlilik üzerinde etkili olmaktadır. Hava yoğunluğu deniz seviyesinde ve soğuk alanlarda diğerlerine oranla daha yüksektir. Bu nedenle off-shore rüzgar türbini kullanımı da günden güne artmaktadır. Rüzgar türbinlerinin boyutu da sistemsel verimlilikte etkili olan bir diğer unsurdur. Daha geniş ve uzun yapıdaki rüzgar türbinleri daha fazla rüzgarı besleme imkanı sağlayacağından, yere olanlara oranla daha yüksek verim sunmaktadır. Fakat rüzgar türbinlerine ait boyutların büyütülmesinin sonucu olarak ortaya maliyet artışı çıkacağını göz ardı etmemek gerekmektedir. Bu nedenle türbinlere ait boyutlar düzenlenirken mali şartların dikkate alınması gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
Wind occurs in the atmosphere as a result of temperature changes in the world. The rising of the heated air encountering low pressure causes the high pressure and cold air to enter the environment. In this way, while trying to equalize the air pressure in the environment, air flow emerges and wind is formed. The reason for using wind turbines is to convert this motion energy in the air into electrical energy. In this context, it is important to install wind turbines in wind-friendly areas. If wind turbines are installed in areas where the wind is insufficient, the turbine blades will not be able to create movement and electrical energy will not be produced. For this reason, the areas where the wind turbines are placed are very important for the efficient operation of the system. The level of conversion of the amount of kinetic energy of the wind into electrical energy shows the efficiency of the turbine system in use. As a result of his research in 1919, Albert Betz showed that the maximum efficiency that a wind turbine can reach can be 59.6%. But this situation differs in real life. Wind Watch states that the maximum efficiency that the wind turbine can achieve is 50%. However, in a document published by the Australian government, it is stated that the maximum efficiency level that wind turbines can achieve cannot be more than 50%. Another concept related to wind energy is wind capacity. This concept expresses the value obtained as a result of the ratio of the power produced in a certain time period to the installed power of the mechanism. It is possible to say that this situation differs according to the area where the mechanism is established and the working times. Since the wind capacity is in an important position in the wind turbine mechanisms, it is important that the wind conditions are as suitable as possible. These conditions must be taken into account when installing wind turbines, otherwise problems with the efficiency of wind energy systems may be encountered. There are three other factors that affect the efficiency of wind turbine systems. These; turbine size, air density and wind speed. Wind Watch states that less than about 13.5 m/sec wind speed will generate very little energy. Open Information Extraction states that even with minimal increases in wind speed, the electrical power generated will increase significantly. This is due to the fact that the energy produced increases in direct proportion to the cube of the wind speed. In addition to all these, changes in air density also have an impact on systemic efficiency. Air density is higher at sea level and in cold areas compared to others. For this reason, the use of off-shore wind turbines is increasing day by day. The size of the wind turbines is another factor that affects the system efficiency. Wider and longer wind turbines will provide more wind power supply, and thus offer higher efficiency than ground ones. However, it should not be ignored that there will be an increase in costs as a result of enlarging the dimensions of the wind turbines. For this reason, it is necessary to take into account the financial conditions while arranging the dimensions of the turbines.
Benzer Tezler
- Numerical and experimental investigation of the effect of refrigerant mixtures on the refrigeration system
Soğutkan karışımlarının soğutma sistemi üzerindeki etkisinin sayısal ve deneysel incelenmesi
MUSTAFA ÖZSİPAHİ
Doktora
İngilizce
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN GÜNEŞ
- Geleneksel yapılarda rüzgâr bacasının (rüzgâr kulesi) kullanımı ile enerji verimlilik seviyesinin iyileştirilmesi: Şanlıurfa örneği
Improvement of energy efficiency level in traditional buildings by using windcatcher (wind tower): A case study from Sanlıurfa
MOHAMMAD AHMAD HUSSEIN KHATAYBEH
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mimarlıkİstanbul Aydın ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPAY AKGÜÇ
- Çift katmanlı düşürücü tip DC-DC çevirici tabanlı yeni bir adaptif mppt algoritması geliştirilmesiyle enerji verimliliğinin arttırılması
Increasing energy efficiency by developing a new adaptive mppt algorithm based on a two-legged interleaved DC-DC buck converter
SİNAN SARIKAYA
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENK YAVUZ
- İnsansız hava aracıyla sağlanan fotoğraflar, CBS ve PVSYSTkullanımı ile bina çatısına kurulacak güneş paneli için uygunluk analizi
Suitability analysis for installing solar panels on building roofs using uav-sourced photos, GIS, and PVSYST
CAHİDE USAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Yönetim Bilişim Sistemleriİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRİ HAKAN DENLİ
- Advanced architecture design strategy based on biomimicry towards high-performance design in high-rise buildings
Yüksek binalarda yüksek performanslı tasarıma yönelik biyomimikri temelli ileri mimari tasarım stratejisi
ZIYAD AMER MAJEED ALYASIRI
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
EnerjiYaşar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAŞAK KUNDAKCI KOYUNBABA