DALGA ENERJİSİ SİSTEMİ - KTÜ Elektrik
advertisement
T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü DALGA ENERJİSİ SİSTEMİ 228594 Sercan KENDİR 228566 Ahmet SALMAN 228534 Yusuf Emin TATAR 228520 Samet UZUN Proje Danışmanı: Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ Mayıs, 2013 TRABZON T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü DALGA ENERJİSİ SİSTEMİ 228594 Sercan KENDİR 228566 Ahmet SALMAN 228534 Yusuf Emin TATAR 228520 Samet UZUN Proje Danışmanı: Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ Mayıs, 2013 TRABZON LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU Sercan KENDİR, Yusuf Emin TATAR, Ahmet SALMAN ve Samet UZUN tarafından Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ yönetiminde hazırlanan “Dalga Enerjisi Sistemi” başlıklı lisans bitirme projesi incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir. Danışman : Prof. Dr. İ. Hakkı ALTAŞ …………………………… Jüri Üyesi 1 : Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ .………………………….. Jüri Üyesi 2 : Öğr. Gör. Dr. Emre ÖZKOP …………………………… Bölüm Başkanı : Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ …………………………… ÖNSÖZ Tarih boyunca insanlar yaşamlarını kolaylaştırabilmek için sürekli bir arayış içinde olmuşlardır. Bu durum insanları yaşam kalitesini yükseltmek, işlerini daha az zamanda, daha az maliyette yapabilmek için icatlar yapmaya itmiştir. Teknoloji bu şekilde günden güne gelişmektedir. Dünyada artan nüfus, gelişen teknolojiyle birlikte elektrik enerjisine duyulan ihtiyaçta artmaktadır. Bu nedenle insanlar enerji üretiminde farklı yöntemler geliştirmiştir. Dünya üzerinde birçok enerji kaynağı vardır. Fakat genel olarak kullanılan kaynakların yeryüzünde sınırlı miktarda olması insanları sonsuz enerji kaynaklarına yönlendirmiştir. Bu sonsuz kaynaklardan birisi de dalga enerjisidir. Fakat dalga enerjisi dönüşüm sisteminin karışık yapısı, deniz koşulları ve yüksek maliyetinden dolayı dalga enerjisinden elektrik üretimi henüz pek fazla yaygın değildir. Buna rağmen alternatif enerji kaynaklarının kullanımına duyulan ihtiyaç, çeşitli kaynakların kullanımına ve tasarımlarının geliştirilmesinde etkin olmuştur. Proje seçimi yaparken hem ülkemiz hem de dünyadaki diğer ülkeler için büyük önem taşıyan bu alanda çalışma yapmak istedik ve dalga enerjisinden elektrik enerjisi elde etmeye karar verdik. Yapmış olduğumuz projenin ülkemiz için bu potansiyeli değerlendirmek adına önemli bir adım olduğunu düşünüyoruz. Projemizin seçiminde, tasarım ve yapım aşamalarında bize yardımcı olan hocamız Erdinç ŞAHİN’ e ve bize her türlü desteği sağlayan danışman hocamız ve aynı zamanda bölüm başkanımız sayın Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ’ a teşekkürü bir borç biliriz. Mayıs 2013 Sercan KENDİR Ahmet SALMAN Yusuf Emin TATAR Samet UZUN iii İÇİNDEKİLER Sayfa No Lisans Bitirme Projesi Onay Formu ……………………. ii Önsöz ……………………. iii İçindekiler ……………………. iv Özet ……………………. vi Semboller ve Kısaltmalar ……………………. vii 1. Giriş ……………………. 1 1.1. Literatür Çalışması ……………………. 2 1.2. Dalga Enerjisinden Elektrik Üretimi ……………………. 2 1.3. Dalga Enerjisi Sistemlerinin Çevresel Etkileri ……………………. 3 ……………………. 5 2.1. Sistemin Akış Diyagramı ……………………. 5 2.2. Lineer Jeneratör ……………………. 5 2.3. Tam Dalga Doğrultucu ……………………. 6 2.4. Regülatör Devresi ve MC34063 Entegresi ……………………. 6 ……………………. 7 3.1. Mekanik Sistemin Tasarımı ……………………. 7 3.2. Elektriksel Sistem ve Kullanılan Malzemeler …………………….. 9 3.2.1. Lineer Jeneratör Tasarımı ……………………. 9 3.2.2. Tek Faz Kontrolsüz Tam Dalga Doğrultucu ……………………. 12 3.2.3. Regülatör Devresi Tasarımı …………………….. 14 3.2.4. Led Sistemi Tasarımı ……………………. 19 ……………………. 20 …….……………… 21 2. Teorik Altyapı 3. Tasarım 3.3. Malzeme Listesi ve Maliyet Hesabı 4. Simulasyon Çalışması iv 5. Deneysel Çalışmalar ……………………. 23 5.1. Mekanik Sistemin Montajı ……………………. 23 5.2. Elektriksel Sistemin Montajı ……………………. 23 6. Sonuçlar …………………….. 25 7. Yorumlar ve Değerlendirmeler ……………………. 26 Kaynaklar …………………… 27 Ekler ……………………. 28 Ek – 1: Projenin Çalışma Takvimi .…………………… 28 Ek – 2: Standartlar ve Kısıtlar Formu ……………………. Özgeçmiş v 30 ÖZET Son yıllarda gittikçe önem kazanan yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi de dalga enerjisidir. Deniz koşullarının düzensiz olması, yapım maliyetinin fazla olması ve karmaşık yapısı nedeniyle dalga enerjisinden elektrik üretimi çok da tercih edilen bir yöntem olmamakla birlikte, artan enerji ihtiyacını karşılamak maksadıyla ileriki yıllarda daha çok kullanılması ve yaygınlaşması beklenen bir enerji üretim yöntemi olarak göze çarpmaktadır. Ülkemizde henüz fazla yaygın olmayan bir enerji üretim şekli olan dalga enerjisinden elektrik üretimi çeşitli yöntemlerle yapılabilir. Projemizde dalganın doğrusal hareketinden yola çıkarak enerji elde etmeye karar verdik. Bunun için bir lineer jeneratör yaptık. Bu jeneratör pvc borudan ve etrafında sarılı bobinlerden oluşmaktadır. Jeneratörün içinden doğrusal olarak geçen neodyum mıknatısla bobin uçlarından elektrik enerjisi elde ettik. Burada mıknatısın doğrusal hareketini gerçekleştirdiğimiz mekanik sistemle elimizle çevirerek sağlamaktayız. Böylece manuel olarak mıknatısın bobinin içine girip çıkmasını sağladık. Jeneratörün uçlarından aldığımız gerilim alternatif gerilimdir. Mıknatıs bobinin içine girerken ve çıkarken gerilim endüklenmektedir. Elde ettiğimiz alternatif gerilimi diyotlarla gerçekleştirdiğimiz tam dalga doğrultucu da doğrulttuktan sonra regülatör devresiyle sabitleyerek kullanıma hazır hale getirdik. Çıkıştan aldığımız 5 voltluk gerilimle ledlerle vi yaptığımız devreye enerji verdik. SEMBOLLER VE KISALTMALAR Ω : Ohm µ : Mikro (10-6 ) m : Mili (10-3 ) N : Sarım sayısı V : Volt A : Amper F : Farad Hz : Herz W : Watt I : Input (Giriş) O : Output (Çıkış) GND : Ground, Toprak DC : Doğru Akım AC : Alternatif Akım I/O : Input / Output (Giriş/ Çıkış) Ø : Manyetik akı vii 1. GİRİŞ Dünyada her geçen gün artan nüfus, gelişen teknoloji ile birlikte elektrik enerjisine duyulan ihtiyaç artmaktadır. Bu enerji ihtiyacını yenilenemeyen enerji kaynaklarıyla karşılamak bir süre sonra mümkün olmayacaktır. Çünkü her şeyin bir sonu olduğu gibi bu kaynakların da bir sonu vardır. Bu nedenler göz önünde bulundurulduğunda yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmek özellikle gelişmiş ülkeler için kaçınılmaz olmuştur. Ülkemiz için de yenilenebilir enerji kaynaklarının bolluğu düşünüldüğünde bu kaynakları kullanmak biz mühendislerin görevidir. Dünyada enerji ihtiyacının yaklaşık %80’ i fosil yakıtlardan sağlanmaktadır. Bunlar petrol, doğalgaz ve kömür gibi yenilenemeyen kaynaklardır. Bu fosil yakıtların bir sonu olduğu gibi çevreye verdikleri zararlar da yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmaya mecbur kılmıştır. Ülkemizde de kullandığımız enerjinin yaklaşık %70’i başka ülkelerden ithal edilmektedir. Rüzgar, güneş ve dalga gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının bol olduğu ülkemiz için bu yüzdenin çok yüksek olduğu aşikardır [1]. Bilindiği gibi ülkemizin üç tarafı denizlerle çevrili olup dalga enerjisi potansiyeli yüksek gibi görülmektedir. Yapılan araştırmalar sonucu ‘’Türk Kıyıları Rüzgarları ve Derin Dalga Atlası’’ verilerine göre ortalama dalga yoğunluklarının maksimum olduğu bölge İzmir – Antalya taraflarıdır. Buna göre dalga enerjisi sistemlerinin kurulumu için yaklaşık olarak 3.91 - 12.05 kWh/m ile İzmir ve Antalya uygun gözükmektedir [2]. Bitirme projesi adı altında gerçekleştirmiş olduğumuz dalga enerjisi sistemi ile dalga enerjisinden elektrik enerjisi üretmeyi amaçladık. Grup arkadaşlarımızla yaptığımız toplantılarda projenin en verimli şekilde nasıl yapılacağı, minimum maliyet, maksimum verimin nasıl alınacağı tartışılmış ve gerekli çalışmalar yapılmıştır. Burada en önemli nokta dalga enerjisinden hangi yolla elektrik üreteceğimiz oldu. Dalga enerjisinden birçok yolla elektrik enerjisi elde edilebilmektedir. Bizim bu projede kullandığımız yöntem dalganın doğrusal hareketini elektrik enerjisine çevirmektir. Sistemin temel mantığı buna dayanmaktadır. Fakat çalışmalarımızı yaparken kullanabileceğimiz bir dalga havuzu olmadığı için bu doğrusal hareketi sağlayacak mekanik bir sistem tasarlanmıştır. 1.1. Literatür Çalışması Dalga enerjisinden elektrik enerjisi üretimi son yıllarda bir çok ülkede farklı yöntemlerle kullanılmaya başlanmıştır. Biz bitirme projesi adı altında gerçekleştirdiğimiz projede prototip olarak en basit haliyle dalga enerjisinin kullanımını gerçekleştirdik. Fakat dalga koşullarına göre bir çok farklı yöntem kullanılabilmektedir. Örneğin; İngiltere’ de kauçuk borular kullanılarak elektrik üretme çalışmaları bulunmaktadır. Denizdeki dalgalar borunun içinde basınç yaratarak ilerlemektedir ve borunun sonundaki türbine gelen bu basınçlı su ile türbine mekanik enerji sağlanarak elektrik enerji üretilmektedir. Bununla birlikte akıntının fazla olduğu yerlerde denizin altına yerleştirilen rüzgar türbinine benzer türbinlerle elektrik enerjisi üretimi de yapılmaktadır. Bununla ilgili projeler hayata geçirilmiştir. Norveç, İrlanda, İskoçya ve Portekiz gibi ülkelerde de dalga enerjisi santralleri kullanılmaktadır [3]. Gel-git enerji santralleri, akıntı enerji santralleri veya kıyıya kurulan sistemler gibi farklı sistemler mevcuttur. Kıyıya kurulan sistemlerde enerji üretim yapıları kıyıya sabitlenmiş şekilde bulunur. Dalganın hareketiyle kurulan sistem enerji üretir. Bu sistemin avantajı inşası kolay ve sualtı kablolarına gerek duyulmamasıdır. Kıyıdan uzak yerlerde kurulan sistemler de deniz altına türbin yerleştirerek veya dalganın doğrusal hareketini kullanarak enerji üretilmektedir. 1.2. Dalga Enerjisinden Elektrik Üretimi Rüzgarın suyun yüzeyinde esmesiyle meydana gelen suyun alçalması ve yükselmesi olayı dalga olarak adlandırılır. Suyun bu doğrusal hareketi enerji üretiminde kullanılabilecek sınırsız bir kaynaktır. Dalgalardaki gücün diğer yenilenebilir enerji kaynaklarından daha yoğun olduğu yapılan araştırmalarla hesaplanmıştır. Kullanılabildiği taktirde bir çok ülkenin enerji ihtiyacını karşılayabilecek kadar önemli bir potansiyel olarak göze çarpmaktadır. Her ne kadar bulunduğu bölgeye göre farklılık gösterse de ortalama günlük güneş enerjisi akışı metrekare başına 100W’ dır. İdeal şartlarda 1KW enerji üretimi için 10 metrekarelik bir alan gerekmektedir. Rüzgar enerjisini kullanarak aynı miktarda enerji elde etmek için 2 metrekare yer gereklidir. 2 Fakat dalga gücü için bu alan yalnızca 1 metrekaredir. Ayrıca okyanuslardaki bu gücün sadece yüzde biri bugünkü dünya enerji ihtiyacının beş katından fazla olduğu hesaplanmıştır [4]. Dalga enerjisinden elektrik üretiminin bir çok avantajları bulunmaktadır. Güç kaynağının sonsuz olması, fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltması, temiz enerji sağlaması, istihdama katkısı, elektrik şebekesi olmayan uzak yerlere elektrik sağlanması, ekonomik ve sosyal yararlar gibi bir çok faydaları bulunmaktadır. Bunun yanı sıra deniz dalgasının kullanılmasında birtakım sıkıntılar da bulunmaktadır. Farklı dalga boylarının kullanılması için farklı tasarımlar oluşturulması, gemi rotalarının geçtiği yollar, balık avlanma sahaları, su altında kullanılacak kablolar ve enerji taşınması gibi kısıtlamalar dalga enerjisi projelerine başlamadan önce dikkat edilmesi gereken hususlardır. Dalga enerjisinin yapısının zamanla değişken olması ve önceden kestirilebilir olmaktan çok düzensiz olması nedeniyle dalga enerjisi dönüştürücülerinden elde edilen elektrik enerjisi de düzensiz yapıya sahiptir. Bu nedenle, dalga enerjisinden elektrik üretimi sistemleri, dalga enerjisinin düzgün olmayan özelliklerini gidermek için güç elektroniği elemanlarına ihtiyaç duymaktadır. Bunlar da dalga enerjisi projelerinde dikkat edilmesi gereken noktalardan biridir. 1.3. Dalga Enerjisi Sistemlerinin Çevresel Etkileri Fosil yakıtlar kullanılarak elektrik enerjisi üretildiğinde havayı kirleten gazlar (C , , NO gibi) meydana gelir. Dalga enerjisinden elektrik üretiminde bu söz konusu değil- S dir. Fakat dalga enerjisi sistemini oluşturan parçaların üretiminde bu zararlı gazların emisyonu mevcuttur. Buna rağmen dalga enerjisi sistemleri, elektrik üretimi esnasında diğer fosil yakıtlara göre emisyonun azalmasına büyük katkı sağlar [5]. Dalga enerjisinden elektrik üretiminin bir çok faydası bulunmaktadır. Örneğin; merkeze uzak kıyı bölgelerde, adalarda, yedek güç istasyonuna bağımlılığı ve buralarda enerji elde etmek için yapılan yakıt taşımacılığını azaltabilir. Bunun yanı sıra bu bölgelerde atmosfere yayılan gaz miktarını da büyük oranda azaltabilir. Bu bölgelere elektrik taşınırken oluşan masraflar ve görüntü kirliliği de ortadan kalkmış olur. Buna benzer bir çok yararı vardır [5]. 3 Bunun yanında bazı çevresel etkileri de mevcuttur. Kıyıya veya kıyıya yakın kurulan sistemler, denizdeki canlılara zarar verebilir. Oluşabilecek gürültü canlıları rahatsız edebilir. Deniz ulaşımını olumsuz yönde etkileyebilir. Bu tür problemler alınacak önlemlerle belli seviyede giderilebilir [5]. 4 2. TEORİK ALT YAPI 2.1. Sistemin Akış Diyagramı Gerçekleştirdiğimiz sistemin akış diyagramı şekil-1’ de verilmektedir. Projede kullanılan ana elemanlar ve izlenilen yol bu blok diyagramında görülmektedir. Buna göre lineer jeneratörden elde edilen alternatif gerilim tam dalga doğrultucuda doğrultulduktan sonra regülatör devresiyle sabitlenmiş ve oluşturulan led sistemine enerji verilmiştir. Kullanılan elemanlarla ilgili ayrıntılı bilgi ilerleyen bölümlerde verilecektir. Şekil 1. Sistemin blok diyagramı 2.2. Lineer Jeneratör Jeneratörler en basit haliyle bilindiği üzere mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren cihazlardır. Bir telin içindeki manyetik alan değiştirildiğinde telden akım aktığı görülür. Telin hareketi için dışarıdan bir güç uygulanırsa bu hareketi sağlayan enerji elektrik enerjisine çevrilmiş olur. Dış güç olarak farklı şeyler düşünülebilir. Rüzgar türbini, dalga hareketi ve buna benzer etkilerle mekanik enerjiden elektrik enerjisi elde edilebilir. Jeneratörler genellikle sabit statör ve hareketli olan rötordan oluşmaktadır. Rötorun dönmesiyle elektrik enerjisi üretilmektedir. Biz projemizde en basit haliyle bir jeneratör tasarlayarak elektrik ürettik. Dalganın doğrusal hareketini kullanmak için lineer jeneratör yaptık. Lineer jeneratör bir bobin ve bunun içerisinden geçen mıknatıstan oluşmaktadır. Mıknatıs doğrusal olarak bobinin içine girerken ve çıkarken gerilim endüklemektedir. Doğrusal hareketin hızına, bobinin sarım sayısına ve manyetik alanın büyüklüğüne göre üretilen gerilim değişmektedir. Jeneratörün uçlarından tek fazlı alternatif gerilim elde edilmektedir. Mıknatıs bobine girerken pozitif alternans, çıkarken negatif alternans sinüs dalgası oluşmaktadır. Bu şekilde elektrik üretilmektedir. 2.3. Tam Dalga Doğrultucu Doğrultucular, girişlerine gelen alternatif gerilimi çıkışında doğru gerilime çeviren çeviricilerdir. Fakat burada elde edilen doğru gerilim düzgün olmayıp alternatif bileşenleri vardır. Çıkışta oluşan doğru gerilimin, dalgalılığını en aza indirgemek amacıyla filtre devreleri kullanılmaktadır. Doğrultucular kontrolsüz ve kontrollü olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Kontrolsüz doğrultucular kontrolsüz yarıiletken güç elektroniği elemanları olan diyotların kullanılması ile yapılırken, kontrollü doğrultucular tristör IGBT ' ler gibi kontrollü yarıiletken güç elektroniği elemanların kullanılması ile yapılmaktadır. Doğrultucu çıkışında bağlı olan yük değerine göre bir fazlı ya da üç fazlı alternatif kaynağa bağlanırlar. Sinüs dalgasının hem pozitif hem de negatif yarım dalgasını doğrultan doğrultuculara tam dalga, sadece bir yarım dalgasını doğrultan doğrultuculara da yarım dalga doğrultucular denilmektedir. Projemizde kullandığımız jeneratörün çıkışı AC olduğu için tam dalga doğrultucu devre ile doğru gerilim elde ettik. Burada tek fazlı tam dalga kontrolsüz (pasif) bir doğrultucu devre tasarladık. Tek fazlı tam dalga kontrolsüz bir doğrultucunun devresi 4 diyottan ve çıkışına bağlı bir kondansatörden oluşmaktadır. Diyotlarla sinüs dalgasının negatif alternansı doğrultulup, kondansatörle regüle edilmektedir. Bu şekilde doğru gerilim üretilmektedir. 2.4. Regülatör Devresi ve MC34063 Entegresi Regülatörler düzensiz giriş gerilimine karşılık sabit bir çıkış gerilimi veren devrelerdir. Kullanılan elektronik cihazlar sabit bir gerilimle çalıştığı için değişken gerilimler regüle edilir. Projemizde jeneratörden elde ettiğimiz düzensiz gerilimi regülatör devresiyle sabitleyerek yükümüzü beslemekteyiz. Regülatör devresi için MC34063A entegresini tercih ettik. Bu entegre dc-dc çeviriciler için sıkça tercih edilen bir entegredir. Bu entegre ile çıkıştan sabit 5.3 volt alabilmekteyiz. Böylece ledlerden oluşturduğumuz yükümüze enerji verebilmekteyiz. 6 3. TASARIM Proje elektrik ve mekanik olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Dalganın doğrusal hareketini sağlamak için mekanik sistem tasarlanmıştır. Diğer kısımlar elektriksel sistemden oluşmaktadır. Mekanik sistem kullanılarak elde edilen elektrik enerjisi gerekli devrelerle düzenlenip yükümüzü beslemektedir. Bu bölümde tasarlanan sistemler ve yapılan çalışmalarla ilgili ayrıntılı bilgiler verilecektir. 3.1. Mekanik Sistemin Tasarımı Gerçekleştirilen mekanik sistem dalganın oluşturacağı doğrusal hareketin benzerini oluşturmak için tasarlanmıştır. Elimizdeki imkanlar doğrultusunda minimum maliyette ve en verimli şekilde bu sistemi tasarladık. Kullanabileceğimiz bir dalga havuzu olmadığı için doğrusal hareketi manuel olarak gerçekleştirdik. Yapmış olduğumuz jeneratörü iki kelepçe ile mekanik sisteme sabitledik. Mekanik sistem yapımında kaynak demiri kullanılmıştır. Jeneratörün içinden geçen neodyum mıknatısa bağlı bir demir çubuk ve bu demir çubuğa bağlı döner hareketle doğrusal hareket elde edilmiştir. Mıknatısın bağlı olduğu çubuğun boyu 30 cm dir. Dairesel hareketin gerçekleştiği yuvarlak demirin çapı 28 cm dir. Dairesel hareketle birlikte her bir yarım turda 20 cm lik doğrusal hareket sağlanmaktadır. Bu şekilde mıknatıs jeneratör içersinde ileri ve geri hareket edebilmektedir. Sistem bitirme projesi sergisinde rahat kullanılabilmesi için masa üzerine koyulabilecek şekilde tasarlanmıştır. Bu yüzden eğimli bir şekilde ve ayaklı olarak tasarlanmıştır. Ön ayakların uzunluğu 10 cm, arka ayakların uzunluğu ise 30 cm yapılmıştır. Mekanik sistemin uzunluğu 75 cm, genişliği ise 30 cm dir. Neodyum mıknatısın jeneratör içerisinde rahat ve düzgün hareket edebilmesi için jeneratörün girişine bir aparat takılarak sabitlenmiştir. Sistem, kaynak yapılıp hazırlandıktan sonra mavi boyayla boyanmıştır. Şekil-2 de ve şekil-3 de gerçekleştirilen sistemde mıknatısın iki farklı konumu görülmektedir. Mekanik kısım bu şekilde tamamlanmıştır. Şekil 2. Mekanik sistemden bir görüntü (mıknatıs jeneratörün sol ucunda) Şekil 3. Mekanik sistemden bir görüntü (mıknatıs jeneratörün sağ ucunda) 8 3.2. Elektriksel Sistem ve Kullanılan Malzemeler Oluşturulan mekanik sistemle mıknatısın hareketi sağlanmış ve jeneratörün elektrik enerjisi üretmesi sağlanmıştır. Üretilen bu düzensiz alternatif gerilimin kullanılabilir olması için bir takım elektriksel devrelerle düzenlenmesi gerekmektedir. Öncelikle alternatif gerilim doğrultularak doğru gerilim elde edilmiş ve kondansatörle regüle edilmiştir. Daha sonra regülatör devresi ile sabit bir çıkış gerilimi elde edilerek oluşturulan led sistemine enerji verilmiştir. Elektriksel sistemin yapımında kullanılan malzemeler: Lineer jeneratör Tam dalga doğrultucu Regülatör devresi ve MC34063A entegre Led sistemi 3.2.1. Lineer Jeneratör Tasarımı Jeneratörler, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirirler. En basit haliyle bir telin içersinden mıknatıs geçirdiğimizde telden bir akım aktığını görürüz. Bu akım, değişen manyetik alan sonucu oluşmaktadır. Projede doğrusal hareketten elektrik enerjisi üretebilmek amacıyla bir lineer jeneratör tasarlanmıştır. Jeneratörün boyu 40 cm, çapı 2.1 cm dir. Jeneratörün tam ortasından olmak üzere 15 lik kısımda 11000 sarımlı bobin bulunmaktadır. Borunun tam orta noktası ile sarımların tam orta noktası kesişmektedir. Kullanılan telin çapı 0.35 dir. Sarımın yapıl- dığı 15 cm uzunluğundaki alan tornada çapı 0.5 cm olacak şekilde inceltilmiştir. Böylece sarım bölgesinin kalınlığı 5mm ye indirilmiştir. Bunun nedeni manyetik direnci azaltmak ve manyetik alanın bobine olan temas yüzeyini artırarak jeneratörü daha verimli hale getirmektir. Böylece elde edilecek gerilim değeri artmaktadır. Sarım yapıldıktan sonra bobinlerin üzeri kağıt bantla kaplanarak yalıtım sağlanmıştır. Bobin uçlarından dış ortama 2 metrelik kablo çıkarılarak çalışmaların daha rahat yapılabilmesi sağlanmıştır. Borunun içinden geçen neodyum mıknatısın çapı 2 cm, boyu 10.5 cm dir. Kurulan mekanik sistemle mıknatıs bobinin bir ucundan girip diğer ucundan çıkarak telden akım akmasını sağlamaktadır. Mıknatısın boru içerisinde doğrusal hareket edebilmesi için belli bir hava aralığı gerekmektedir. Fakat bu hava aralığı minimum olacak şekilde tasarım yapılmıştır. Hava aralığının değeri yaklaşık 1mm dir. 9 Bu şekilde tasarım yapılmasının nedeni hava aralığının direncinin fazla olması ve endüklenen gerilimi azaltacak yönde etki etmesidir. Jeneratörün yapılan çalışmalar sırasında çekilen fotoğrafı şekil-4’ de görülmektedir. Şekil 4. Jeneratörün çalışmalar esnasında çekilen fotoğrafı Projemizde kullandığımız mıknatıs ‘’Neodyum’’ mıknatıstır. Bu mıknatıs piyasada süper mıknatıs olarak bilinmektedir. Neodyum mıknatıs kendi boyutlarındaki diğer mıknatıslardan 4 - 5 kat daha kuvvetlidir. Güçlü manyetik enerji depolama yeteneğine sahiptir. Kimyasal bileşimi NdFeB olan bu mıknatıs neodium, bor ve demir elementlerinden oluşmaktadır. Günümüzde sürekli mıknatıslar arasında en yaygın olarak kullanılan mıknatıs türüdür. Üstün manyetik özelliklere, yüksek enerji verimliliğine sahiptir. NdFeB mıknatısın Curie sıcaklığı yaklaşık 310 dir. Curie sıcaklığı, malzemenin ısıl devinim sebebiyle mıknatıslanmasının bozulduğu, manyetik özelliğini kaybettiği ve malzemenin kullanılabileceği maksimum sıcaklık seviyesidir [6]. Tek parça halinde 10 cm lik mıknatıs piyasada bulamadığımız için 1.5 cm uzunluğunda 7 adet parçayı birleştirerek kullandık. 10 Bir devrede endüklenen emk, devreden geçen akının zamanla değişimi ile doğru orantılıdır. Faraday’ ın endüksiyon yasasını formülüze edersek; ɛ= Bu denklemde (1) devreden geçen manyetik akı olup şu şekilde ifade edilir; = × Devrede N tane sarım sayısı olduğunu düşünürsek ve (2) bir tane sarımdan geçen manyetik akı ise endüklenen gerilimin ifadesi şu şekilde olur; e= (3) Bu denklemde, e: Endüklenen gerilim, N: Sarım sayısı, : Manyetik akı ve t saniye cin- sinden zamandır. Denklemdeki eksi işaretinin anlamı manyetik akının yönü ile alakalıdır. Faraday yasasına göre endüklenen emk ve manyetik akı zıt işarete sahiptir. Bunun anlamı manyetik akıda herhangi bir değişiklik ile üretilen endüklenmiş emk, kendisini üreten manyetik akı değişimine karşı koyacak şekilde bir manyetik akı oluşturacak akımın yönündedir [7]. Endüklenen gerilimi etkileyen bazı faktörler vardır. Bu faktörler; Bobin sarım sayısı Frekans Manyetik endüksiyon Hava aralığıdır. Denklem-1 den anlaşılabileceği gibi sarım sayısı endüklenen gerilimle doğru orantılıdır. Jeneratörde gerilimi artırmak için sarım sayısını olabildiğinde fazla tuttuk. Hava aralığının manyetik direnci büyük olduğu için endüklenen gerilimle ters orantılıdır. Bu nedenle hava aralığını minimum tutmaya çalıştık. Tasarlamış olduğumuz jeneratörde maksimum 15 volt gerilim endüklendiğini gördük. Endüklenen maksimum akım ise yaklaşık 150 mA dir. Buradan jeneratörün gücünü bulmak mümkündür. 11 Denklem-4 de güç bağıntısı verilmektedir. (4) Değerleri yerine koyduğumuzda; (5) Jeneratörün ürettiği maksimum güç yaklaşık 2.25W’ tır. Jeneratöre sarılan bobin direnci 270Ω dur. Maksimum güç teoremine göre yük direnci kaynak direncine eşit olduğunda maksimum güç transferi olur. Bu koşullarda yük direnci üzerinde harcanan güç, kaynak iç direnci üzerinde harcanan güce eşittir. Bu durumda verimi hesaplarsak; Verim= [(Yükte harcanan güç / Aktarılan toplam güç)×%100]= %50 (6) olarak bulunur. Projemizde jeneratörün ürettiği gerilim düşük olduğu için bağladığımız yük de küçüktür. Bu nedenle maksimum güç transferi gerçekleştirememekteyiz. 3.2.2. Tek Faz Kontrolsüz Tam Dalga Doğrultucu Doğrultucular, girişlerine gelen alternatif gerilimi çıkışında doğru gerilime çeviren çeviricilerdir. Doğrultucular kontrolsüz ve kontrollü olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Kontrolsüz doğrultucular kontrolsüz yarıiletken güç elektroniği elemanları olan diyotların kullanılması ile yapılırken, kontrollü doğrultucular tristör IGBT ' ler gibi kontrollü yarıiletken güç elektroniği elemanların kullanılması ile yapılmaktadır. Sinüs dalgasının hem pozitif hem de negatif yarım dalgasını doğrultan doğrultuculara tam dalga, sadece bir yarım dalgasını doğrultan doğrultuculara da yarım dalga doğrultucular denilmektedir. Kontrolsüz doğrultucunun hem avantajları hem de birtakım dezavantajları vardır. Devrenin yapısının basit oluşu, kullanılan eleman sayısının az olması, dc gerilimdeki dalgalılığın kontrollü doğrultuculara göre daha az olması ve dolayısıyla filtre için daha küçük değerli kondansatör kullanılabilmesi pasif doğrultucunun avantajlarıdır. Filtre devresinde kullanılan kondansatörün başlangıçta boş olması ve gerilimin yavaş yükselmesini sağlayan bir yapısı olmadığı için başlangıç akımı yüksektir. Önlem alınmazsa devre elemanlarına ve cihazlara zarar verebilir. 12 Çıkış geriliminin kontrollü olmaması sebebiyle doğrultucunun çıkışına bağlı eviricinin giriş gerilim aralığının geniş olması gerekir. Bunlar da pasif doğrultucunun dezavantajlarıdır. Bizim kullanacağımız lineer jeneratörün çıkışı tek faz AC olduğu için bir doğrultucu devre yardımıyla DC gerilim elde edeceğiz. Şekil-5’ de tek fazlı tam dalga pasif doğrultucu devresinin genel yapısı verilmektedir. Şekil 5. Tek fazlı tam dalga kontrolsüz doğrultucu devresi Devrenin girişine bir alternatif gerilim uygulandığında pozitif alternansta gerilim yükseldikçe b ucu pozitif, c ucu negatif olacaktır. Bu durumda b ucuna bağlı D2 diyotunun anodu, D1 diyotunun katodu pozitif olur. Aynı şekilde c ucuna bağlı olan diyotlardan D3 diyotunun katodu negatif, D4 diyotunun da anodu negatif olur. Burada anodu pozitif olan D2 diyotu ile katodu negatif olan D1 diyotu üzerinden akım akmaya başlar. Bu akan akım giriş gerilimi pozitif alternansta olduğu sürece devam edecektir. Giriş gerilimi negatif yönde yükselmeye başlayınca b ucunu negatif, c ucunu pozitif yapar. Bu durumda c ucuna bağlı diyotlardan D4 ün anodu pozitif, D3 ün katodu negatif olur. Aynı şekilde b ucuna bağlı diyotlardan D2 diyotunun anodu negatif, D3 diyotunun katodu pozitif olur. Böylece akım D4 ve D1 diyotları üzerinden akar. Giriş gerilimi negatif alternansta olduğu sürece bu durum devam eder. Çıkış geriliminin DC olması için bir kondansatör bağlanır. Doğrultucu devrenin tasarımı esnasında çekilen bir fotoğraf şekil-6’ da verilmektedir. 35 volt, 680µF lık kondansatör kullanılmıştır. 13 Doğrultma işlemini yapan 4 diyot yerine hepsini içinde bulunduran entegre kullanılmıştır. Doğrultucunun girişi jeneratöre, çıkışı ise regülatör devresine bağlıdır. Şekil 6. Doğrultucu devresinin bir görüntüsü 3.2.3. Regülatör Devresi Tasarımı Regülatörler, düzensiz giriş gerilimine karşılık sabit bir çıkış gerilimi veren devrelerdir. Cihazlar sabit bir gerilim altında çalıştığından regülatör devreleri sıkça kullanılan devrelerdendir. Projede çıkıştan düzgün bir gerilim almak amacıyla regülatör devresi tasarladık. Bu devreyi MC34063A entegresiyle gerçekleştirdik. Bu entegreyi tercih etmemizin sebebi dalga enerjisinin düzensiz olması nedeniyle elde edilen gerilimin de düzensiz olmasıdır. Bu gerilim regülatör devresiyle sabitlenerek kullanıma hazır hale gelmektedir. MC34063A entegresi 8 bacaklı dizayn edilmiştir. MC34063A ile ilgili bazı önemli bilgiler şöyle sıralanabilir; Geniş Giriş Gerilim Aralığı…………………3 V ila 40 V Osilatör Frekansı……………………………100 kHz’ e kadar Yüksek Doğruluk Yüzdesi .……………….%2 dir. Şekil 7’ de MC34063A entegresinin dizaynı ve pin numaraları verilmektedir. 14 Şekil 7. MC34063A entegresi pin numaraları Çizelge-1’ de ise her pinin ayrı ayrı işlevi ve sembolü belirtilmiştir. Çizelge 1. MC34063A entegresinin pin numaraları ve işlevleri Pin numarası Sembolü Fonksiyonu 1 SWC Kollektör anahtar pini 2 SWE Verici anahtar pini 3 TC Zamanlama kapasitörü 4 GND Toprak pini 5 CII Karşılaştırıcı girişi 6 Vcc Besleme gerilimi 7 Ipk Anahtar akımı 8 DRC Gerilim sürücü kollektörü 15 Regülatörün devre şeması şekil-8 de verilmektedir. Devre Proteus programında çizilmiştir. Şekil 8. Regülatör devresinin Proteus programında tasarımı Gerçekleştirilen regülatör devresinin çıkışı 5.36 volt doğru gerilimdir. Girişinden 5.36 volttan büyük olmak kaydıyla gelen düzensiz doğru gerilimi sabitleyerek çıkışına verir. Bizim sistemimizde dalga enerjisinin düzensiz olduğunu düşünürsek üretilen enerjide düzensiz olacaktır. Bu enerjinin kullanılabilir olması için sabitlenmesi gerekmektedir. Bu nedenle bu regülatör devresini tercih ettik. Devremizde kullandığımız MC34063 entegresi endüstriyel uygulamalarda sık tercih edilmektedir. Maliyetinin ucuzluğu, kolay temin edilmesi, kullanım kolaylığı bizi bu entegreyi kullanmaya iten sebeplerdendir. Projemizde kullandığımız jeneratör prototip olduğu için ürettiği enerji de doğal olarak küçüktür. Bu nedenle bu tip bir devre ile kolaylıkla gerilim düzenlenebilmektedir. Fakat projede kullanılacak jeneratör büyütüldüğünde bu devre geçerliliğini kaybeder. Onun için farklı devreler kullanılması gerekir. Bizim sistemimiz için bu devre idealdir. 16 Devrede kullanılan elemanlar; 25V-22µF ve 10V-100µF ve 470pF kondansatör 15K, 4.7K, 4.8K direnç 220µH endüktans 1N5819 tipi diyot ve köprü doğrultucu entegresi MC34063 entegresidir. Devrenin proje yapımında çekilen fotoğrafı şekil-9’ da görülmektedir. Delikli bord üzerine lehimlenerek yapılmıştır. Devre optimum yer kaplayacak şekilde tasarlanmıştır. Böylece kullanımı rahat olacaktır. Şekil 9. Regülatör devresinin bir görüntüsü 17 Regülatör devresi tasarlandıktan sonra bağlanacak yük için gerilimdeki dalgalanmaları azaltmak amacıyla deneyler yapılmıştır. Regülatör devresi çıkışına bağlanan farklı değerlerde kondansatörlerle dalgalılık oranı incelenmiştir. İlk olarak 6.8mF kondansatör kullanıldı. Fakat dalgalanmanın fazla olduğu görüldü. Daha sonra buna paralel bir 4.7mF kondansatör bağlanmıştır. Dalgalılık gözle görünür şekilde azalmıştır. Son olarak bunlara paralel 2.2mF kondansatör bağlanarak işlem sonlandırılmıştır. Bu deneyler esnasında görüldü ki kondansatör değeri arttıkça gerilimdeki dalgalılık oranı azalıyor. Bu doğrultuda biz de kondansatörün değerini fazla tutarak daha düzgün bir çıkış gerilimi elde ettik. Devreler tek tek hazırlandıktan sonra doğrultucu devre, regülatör devresi ve kondansatörler tek bir bord üzerine yerleştirilmiştir. Son olarak oluşturulan toplam elektriksel devre şekil-10’ da verilmektedir. Şekil 10. Elektriksel devrenin son hali 18 3.2.4. Led Sistemi Tasarımı Led, ışık veren diyot olarak kısaca tanımlanabilir. Ledler p-n ekleminden oluşmaktadır. Anoduna + işaretli gerilim geldiğinde ışık yayar, - işaretli gerilim geldiğinde sönerler. Çalışma ilkeleri elektronların yüksek enerji bandından alçak enerji bandına geçerken yaydıkları ışığa dayanmaktadır. Bu ışığın dalga boyu kullanılan malzemeye göre değişmektedir [8]. Ledler, küçük gerilimler altında çalışan elemanlardır. Tipik çalışma akımları 20mA civarında olup bu akımı aşmamak için, yani aşırı akıma karşı korunmak için genellikle bir ön direnç eşliğinde kullanılırlar. Biz projemizde elde ettiğimiz doğru gerilimle hazırladığımız led sistemini besledik. Burada amaç üretilen enerjinin görsel olarak da görülmesidir. Ledlerle hazırlanan KTÜ logosunda mavi renkli ledler kullanılmıştır. Plastik tabaka üzerine KTÜ logosu basıldıktan sonra 23 led paralel olarak logonun üzerine monte edilmiştir. Ledlere seri olarak 150Ω luk dirençler bağlanmıştır. Şekil-11’ de hazırlanan led tabela görülmektedir. Şekil 11. Ledlerden oluşan logonun bir görüntüsü 19 3.3. Malzeme Listesi ve Maliyet Hesabı Proje yapımında kullanılan malzemeler ve fiyatları çizelge-2 de verilmektedir. Çizelge-2: Kullanılan malzemeler ve maliyetleri Malzeme Adet Birim fiyat Toplam fiyat Neodyum mıknatıs 7 adet 1.5 cm 15 TL 105 TL PVC boru 1 adet 40 cm 100 TL 100 TL 11000 sarım, 0.35 50 TL 50 TL Bobin sarımları Mekanik aksam 1 adet 100 TL 100 TL Kondansatör 7 adet çeşitli değerlerde 0.5-1.5-6 TL 10 TL Direnç 4 adet çeşitli değerlerde 0.2 TL 0.8 TL Diyot 5 adet 0.8 TL 4 TL Led 23 adet 0.3 TL 6.9 TL MC34063 entegresi 1 adet 0.5 TL 0.5 TL Endüktans 1 adet 0.4 TL 0.4 TL Toplam 376.6 TL 20 4. SİMULASYON ÇALIŞMASI Elektriksel devre gerçekleştirilmeden önce bilgisayar ortamında simulasyonu yapılarak sağlıklı şekilde çalışıp çalışmadığı incelenmiştir. Bunun için ‘’Proteus’’ programında simulasyon yapılmıştır. Hazırlanan simulasyon şekil-12 de verilmektedir. Şekil 12. Elektriksel sistemin Proteus programında hazırlanan simulasyonu Şekilde sistemin genel yapısı görülmektedir. Mıknatısın hareketiyle birlikte üretilen elektriğin simulasyonu yapılamadığı için girişe farklı gerilim değerleri verilerek çıkış gözlemlenmiştir. Bunun için 5.5 volttan büyük alternatif gerilim kaynakları bağlanıp çıkışa bağlanan bir osiloskopla devrenin çalışıp çalışmadığı gözlemlenmiştir. Simulasyon sonucunda görüldü ki 5.5 volttan büyük giriş geriliminde yaklaşık 5.3 volt çıkış gerilimi veriyor. Doğrultucunun çıkışına bağlanan kondansatör değerine göre çıkış geriliminin dalgalılık oranı düzenlenmektedir. Buna göre çıkış gerilim değeri ve osiloskopta gözlemlenen değer sırasıyla şekil-13’ de ve şekil-14’ de verilmektedir. Şekil 13. Devrenin çıkışında gözlemlenen gerilim değeri Şekil 14. Devrenin osiloskopta gözlemlenen çıkışı Burada yapılan simulasyon ideal koşullar altında gerçekleştirilmiştir. Osiloskopta yaklaşık 5.3 volt çıkış gerilimi gözlemlenmiştir. Normalde giriş gerilim tam sinuzoidal değildir. Fakat simulasyon yaparken bunu göz ardı ettik. Amacımız devrenin işlevini görmekti. 22 5. DENEYSEL ÇALIŞMA Projede mıknatısın doğrusal hareketini sağlayacak mekanik bir sistem ve jeneratörden elde edilen gerilimin düzenlenmesi için gerekli elektriksel devrelerden daha önce bahsetmiştik. Kullanılan malzemelerin montajı daha ayrıntılı incelenirse sistemin fonksiyonları daha iyi anlaşılabilecektir. 5.1. Mekanik Sistemin Montajı Sistem jeneratörün sabitlendiği demir bir mekanizmadan oluşmaktadır. Boyutları önceden belirlenen dairesel hareket eden ve buna bağlı demir bir çubukla mıknatısın doğrusal hareketi sağlanmaktadır. Mekanik sistem hazırlanırken ölçüleri belirlenen ve hazırlanan kaynak demirleri ile kaynak yapılmıştır. Bobinlerin sarılı olduğu alanın uzunluğu 15 cm dir. Mıknatısın boyu ise 10.5 cm dir. Mıknatısın bobinlerde gerilim endüklemesi için bobinlerin bir ucundan girip diğer ucundan çıkmalıdır. Bu yüzden bu hesaplamalar göz önünde bulundurularak mıknatısın hareket edeceği uzunluk 36 cm lik bir alan olarak belirlenmiştir. Bobinin sarılı olduğu uzunluk ve bobinin hem sağında hem solunda olmak üzere mıknatısın boyu kadar iki uzunluk daha eklenince 36 cm değeri elde edilmiştir. Amaç tam olarak bir uçtan girip diğer uçtan çıkmasını sağlamaktır. Çünkü mıknatıs bobinin tam içerisindeyken bir akım akışı olmadığı gözlemlenmiştir. Bu hesaplamalar doğrultusunda doğrusal hareketi sağlayan daire şeklindeki demirin çapı 28 cm olarak yapılmıştır. Bu çembere bağlı bir demir ve ona vidalanmış bir çubukla ileri geri hareketi sağlanmaktadır. Dairesel hareketten doğrusal hareket elde ettiğimiz bu sistemde demir ile çubuğun vidalandığı yer makine yağı ile yağlanarak rahat hareket edebilmesi sağlanmıştır. 5.2. Elektriksel Sistemin Montajı Tasarlanan jeneratör hakkında bilgiler daha önce verilmişti. Jeneratör tasarlanırken maksimum gerilim elde edilmesi hesaplandı. Bu hesaplamalar göz önüne alındığında minimum maliyette tasarım yapmak için pvc boru tercih edilmiştir. Pvc boru tornada işlenmiş ve sarımın yapılacağı yer inceltildi. Ayrıca mıknatısın girip çıkması için optimum çap belirlenmiştir. Kullandığımız neodyum mıknatıs 2 cm çapında olduğundan 2.1 cm çapında alan tornada işlendi. Hazırlanan pvc boru ile yüksek bir çıkış gerilimi elde etmek amacıyla sarım sayısı yüksek tutulmuştur. 0.35 telden 11000 sarım yapıldı. Aşırı akım tehlike- si olmadığı için tel kesiti küçük seçilip sarım sayısı artırılmıştır. Bobin sarımlarının dış ortamla yalıtımı için kağıt bantla etrafı sarılmıştır. Jeneratör tamamlandıktan sonra doğrultucu devre ve regülatör devresi tasarlanmıştır. Bu devreler delikli plaka üzerine lehimlenerek gerçekleştirildi. Az yer kaplaması için optimum şekilde tasarlandı. Son olarak elde edilen elektrik enerjisiyle yakılacak olan ledler tasarlandı. Bunun için reklamcılıkta sıkça kullanılan plastik plaka üzerine KTÜ logosu çıkartıldı. Logonun üzerinde açılan deliklere 23 adet mavi led yerleştirildi. Bu ledler birbirine lehimlenerek sistemin montajı yapıldı. 24 6. SONUÇLAR Yapmış olduğumuz projede özellikle ülkemiz için önemli olan enerji sıkıntısına bir çözüm oluşturabilmek amaçlanmıştır. Prototip olarak hazırladığımız sistem geliştirilebilir olup enerji üretimi için maliyeti düşük ve kullanışlı olarak tasarlanmıştır. Dalga enerjisinden elektrik üretimi henüz dünyada da yeni yeni gelişim gösterdiği için projenin fikir aşamasında zorluklar yaşasak da optimum maliyetle üretim gerçekleştirdiğimizi düşünmekteyiz. Projemiz de dalga enerjisini elektrik enerjisine çevirip kullanılabilir hale getirmeyi hedefledik. Tasarım aşamasında projemizi inşaat mühendisliği bölümünde bulunan dalga havuzunda gerçekleştirmeyi planlıyorduk. Fakat bazı aksilikler sonucu o havuzu kullanma imkanımız olmayınca mekanik bir sistem tasarlayarak dalga hareketine benzer hareket elde ettik. Ayrıca Trabzon Ticaret ve Sanayi Odası ile Karadeniz Teknik Üniversitesi ve Trabzon Teknoloji ve Geliştirme Merkezi arasında imzalanan ‘’Tut Elimden’’ adlı projeyle, Dalga Enerjisi konulu projemiz destek alacak projeler arasına seçilmesine rağmen verilen sözler tutulmamıştır. Herhangi bir maddi destek bizlere sağlanmamıştır. Bu da bizim maliyeti düşürmemize neden olmuştur. Amacımız elektriği üretip bu elektriği kullanılabilir şekle getirmekti. Yapmış olduğumuz sistemle elektrik üretip sabitleyerek bu amacımıza ulaştık. Her ne kadar şebeke gerilimi elde etmek istesek de maddi olanaklar doğrultusunda daha düşük gerilimler elde edebildik. Fakat sistemimiz geliştirilip kullanılabilirliği sağlandığında ülkemiz için faydalı olacağını düşünmekteyiz. Özellikle kıyı kesimlerde, balıkçı barınaklarında veya buna benzer yerlerde insanların enerji ihtiyaçlarını sağlayabilmek, temiz enerji elde edebilmek için bu sistem uygundur. Ayrıca sistem sadece dalga enerjisi için değil farlı modellemelerle enerji üretilebilecek şekilde tasarlanmıştır. Örneğin; bisikletlere kurularak pedal çevrilmesiyle mıknatısın hareketi sağlanıp enerji üretilebilir. Ya da arabaların sıkça geçtiği yollarda her araba geçtiğinde yolun altına kurulacak bir pedal sistemiyle enerji üretilebilir. Bu şekilde bir çok uygulama alanı vardır. Sistemin çalışma mantığı gayet basit ve anlaşılırdır. Herhangi bir tehlikesi veya zararı bulunmamaktadır. Yapılan deneyler ve uğraşlar sonucunda hatasız çalışması sağlanmıştır. Bu proje ile insanlara, özellikle ülkemizdeki yatırımcılara dalgadan da elektrik üretilebildiğini göstererek hedefimize ulaşmış bulunmaktayız. 7. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRMELER Dalga enerjisinden elektrik üretimi ile ilgili çalışmalar son yıllarda gündeme gelmeye başlamış, konveksiyonel enerji kaynaklarına alternatif olarak önem kazanmıştır. Kuruluş maliyetlerinin yüksek olması yatırımcıların bu alana yönelmesinde bir dezavantaj olsa da kenarda duran bedava bir enerji kaynağının kullanılabilirliği bu konuda araştırma ve çalışma yapmayı gerektirmektedir. Özellikle ülkemizin enerji bakımından dışa bağımlı olması alternatif enerji kaynaklarının kullanımını zorunlu kılmaktadır. Dalga enerjisinden faydalanan ülkeler bulunmaktadır ancak uygulanan projeler daha çok açık denizde kurulan projelerdir. Burada önerilen proje kıyıya yerleştirilen bir sistem ile düşük hız ve yükseklikteki dalgalardan elektrik üretmektir. Ayrıca sadece dalga ile değil çeşitli yollarla da yapılan sistemle elektrik üretilebilir. Örneğin; arabaların sık geçtiği yerlere kurularak her araba geçişinde mıknatısa bağlı bir pedal sistemiyle doğrusal hareket sağlanıp enerji üretilebilir. Bu şekilde elde edilen elektrik enerjisi aydınlatma, trafik lambaları gibi yerlerde kullanılabilir. Proje bu koşullar düşünülerek çok amaçlı tasarlanmıştır. Bu proje rüzgâr ve fotovoltaik güneş enerjisi ile birleştirilerek daha güvenilir ve sürekliliği yüksek elektrik üretim istasyonu oluşturulabilir. Yaptığımız projede yenilenebilir enerji kaynaklarıyla insanlara alternatif temiz enerji sağlanması amaçlanmaktadır. Üç tarafı denizlerle çevrili ülkemiz için dalga enerjisinin çok önemli bir kaynak olduğunu düşünmekteyiz ve bu konuda çalışmalar yaparak bu kaynakları kullanılabilir hale getirmeye çalışmalıyız. Bir rüyam var diyen Martin Luther King gibi bizim de rüyalarımız olmalı; "Gün gelecek denizlerimizden enerji elde edeceğiz" [5]. KAYNAKLAR [1]. Mustafa İlbaş, “V. Yeni ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyomu” TMMOB, Ocak 2010. [2]. Özhan E.; Abdalla S., “Türkiye Kıyıları Rüzgarı ve Derin Deniz Dalga Atlası”, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, 2002. [3]. Huda Bachtiar, “Review Study of Marine Current Energy Potential in Indonesia“, 13 Ekim 2011. [4]. Thorpe, T W., "A Brief Review of Wave Energy",1999. [5]. Emre Özkop; İsmail H. Altaş, "Dalga Enerjisi Dönüşüm Sistemi Maliyeti ve Çevresel Etkileri". [Online]. http://www.bilesim.com.tr. [6]. Zahir Allahverdiyev, "Elektroteknik Malzemeleri", Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon, 2000. [7]. Raymond A. Serway, Robert Beıchner, Çeviri: Kemal Çolakoğlu, "Fizik 2: Fen ve Mühendislik için", Ankara, Ocak 2007. [8]. Sefa Akpınar, "Süreç Denetimi Ders Notları", Samsun, 2000. 6- Projenin yapım maliyetinin araştırılması Projenin üç boyutlu çiziminin gerçekleştirilmesi X X X X 20. HAFTA 04.02.2013 11. HAFTA 03.12.2012 12. HAFTA 10.12.2012 13. HAFTA 17.12.2012 14. HAFTA 24.12.2012 15. HAFTA 31.12.2012 X 10. HAFTA 26.11.2012 7. HAFTA 05.11.2012 6.. HAFTA 29.10.2012 5. HAFTA 22.10.2012 X 19. HAFTA 28.01.2013 Projenin elektriksel kısmının araştırılması 18. HAFTA 21.01.2013 5- 17. HAFTA 14.01.2013 3- Proje ile ilgili kaynakların ve örneklerin araştırılması, veri toplanması 4- Projenin mekanik kısmının araştırılması X 16. HAFTA 07.01.2013 Projede iş ve görev bölümünün yapılması X 9. HAFTA 19.11.2012 2- X 8. HAFTA 12.11.2012 Proje seçimi için araştırma ve karar verme 3.HFTA 08.10.2012 4. HAFTA 15.10.2012 1- 2.HAFTA 01.10.2012 PROJE TAKVİMİ 1.HAFTA 24.09.2012 EK-1: PROJENİN ÇALIŞMA TAKVİMİ X X X X X 7- Ara raporun hazırlanması ve teslim edilmesi 8- Proje ile ilgili araştırmaların sürdürülmesi 9- Final raporu hazırlanması 10- Projenin malzemelerinin nerelerden temin edileceğinin araştırılması 11- Projenin gerçekleştirilmesi için gerekli malzemelerin alınması 12- Projenin gerçekleştirilmesi 13- Projenin uygulamalı olarak denenmesi, testlerin yapılması X X X X X X 31. HAFTA 22.04.2013 32. HAFTA 29.04.201324.05.2013 X 30. HAFTA 15.04.2013 X 29. HAFTA 08.04.2013 X 28. HAFTA 01.04.2013 X 27. HAFTA 25.03.2013 Projede iş ve görev bölümünün yapılması 26.. HAFTA 18.03.2013 2- 25. HAFTA 11.03.2013 Proje seçimi için araştırma ve karar verme 23.HAFTA 25.02.2013 24. HAFTA 04.03.2013 1- 22.HAFTA 18.02.2013 PROJE TAKVİMİ 21.HAFTA 11.02.2013 EK-1: PROJENİN ÇALIŞMA TAKVİMİ X X X X X X 3- Proje ile ilgili kaynakların ve örneklerin araştırılması, veri toplanması 4- Projenin mekanik kısmının araştırılması 5- Projenin elektriksel kısmının araştırılması 6- Projenin yapım maliyetinin araştırılması Projenin mekanik kısmının üç boyutlu çiziminin gerçekleştirilmesi 7- Ara raporun hazırlanması ve teslim edilmesi 8- Proje ile ilgili araştırmaların sürdürülmesi 9- Final raporu hazırlanması 10- Projenin malzemelerinin nerelerden temin edileceğinin araştırılması 11- Projenin gerçekleştirilmesi için gerekli malzemelerin alınması 12- Projenin gerçekleştirilmesi 13- Projenin uygulamalı olarak denenmesi, testlerin yapılması ve sonuçlandırılması X X Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU EK-2: STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU Tasarım Projesinin hazırlanmasında Standart ve Kısıtlarla ilgili olarak, aşağıdaki soruları cevaplayınız. 1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız. Projemiz 70 cm uzunluğunda, 30 cm eninde mekanik sistem ile 40 cm lik jeneratörden oluşmaktadır. 2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü? Herhangi bir problemi formüle etmedik farklı problemlere çözümler üretmeye çalıştık. Örneğin mıknatısın doğrusal hareketini sağlayacak mekanik sistem tasarladık. 3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız? Mümkün olduğunca kullandık. Güç elektroniği devreleri dersinden edindiğimiz bilgileri kullanma ve geliştirme imkanı bulduk. Ayrıca elektrik makineleri dersinden öğrendiklerimizi de jeneratör tasarımında kullandık. 4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir? ISC standartları kullanılmıştır. Ayrıca alternatif ve doğru akım geçen kablolar farklı renklerde kullanılmıştır. Böylece AC ve DC akım standartlarına uyulmuştur. 5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir? a) Ekonomi Ekonomik açıdan optimum maliyetle tasarlanmıştır. Kullanılan elemanlar piyasada sık kullanılan temini kolay elemanlardır. b) Çevre Sorunları Sistem çevreye zarar vermeyen, gürültüye sebep olmayan şekilde tasarlanmıştır. Hiçbir çevre sorunu bulunmamaktadır. c) Sürdürülebilirlik ve Üretilebilirlik Yaptığımız tasarım sürdürülebilirlik göz önüne alınarak yapılmıştır. Seri üretimi yapılması kolaydır. Sistem geliştirildiğinde, daha faydalı ve düşük maliyetli olacaktır. Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU d) Etik Etik açıdan proje de bir sorun bulunmamaktadır. e) Sağlık Sağlık bakımından hiçbir tehlikesi yoktur. f) Güvenlik Sistemimiz kıyıya kurulacağı için sistemin etrafına bir koruma bandı çekilerek güvenlik önlemi alınabilir. Sistemin mekanik yapısı sağlam yapılacak ve olası tehlikeler ortadan kaldırılacaktır. Ayrıca güç elektroniği devreleri de oldukça güvenilir seçilecek ve yerleştirilecektir. Küçük gerilimler üreteceğimiz için herhangi bir tehlikesi yoktur. g) Sosyal ve Politik Sorunlar Projenin politik bir sorunu bulunmamaktadır. Aksine geliştirildiğinde enerji üretimi artırılarak ülkemizin yararına olacağı düşünülmektedir. Projenin Adı Dalga Enerjisi Sistemi Projedeki Öğrencilerin adları Sercan KENDİR - Yusuf Emin TATAR Samet UZUN Tarih ve İmzalar - Ahmet SALMAN 30.05.2013 30.05.2013 30.05.2013 30.05.2013 ÖZGEÇMİŞ Sercan KENDİR, 1 Nisan 1990 tarihinde Sivas’ta doğdu. İlköğretimini Sivas merkezde Anadolu Selçuk İlköğretim Okulu’nda gördü. Lise’yi yine Sivas merkezde bulunan Kongre Lise’sinde okudu. 2009 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde lisans öğrenimine başladı. Halen aynı üniversitenin son sınıfında lisans öğrenimine devam etmektedir. Yusuf Emin TATAR, 17 Kasım 1990 tarihinde İstanbul’ da doğdu. İlköğretimini Mahmut Kemal İNAL İlköğretim Okulu’nda okudu. Lise’yi Pendik Lise’sinde okudu. 2009 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde lisans öğrenimine başladı. Halen aynı üniversitenin son sınıfında lisans öğrenimine devam etmektedir. Samet UZUN, 4 Ocak 1990 tarihinde Trabzon’ da doğdu. İlköğretimini M. Selami Yardım İlköğretim Okulu’nda okudu. Lise’yi Akçaabat Lise’sinde okudu. 2009 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde lisans öğrenimine başladı. Halen aynı üniversitenin son sınıfında lisans öğrenimine devam etmektedir. Ahmet SALMAN, 7 Kasım 1987 tarihinde Ordu’nun Aybastı ilçesinde doğdu. İlköğretimini Atakent İlköğretim Okulu’nda okudu. Lise’yi Kabataş ilçesinde bulunan Kabataş Lise’sinde okudu. 2007 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Fizik bölümünde lisans öğrenimine başladı. 2009 yılında bu bölümü bırakıp yine Karadeniz Teknik Üniversitesi’nde Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde lisans öğrenimine başladı. Halen aynı üniversitenin son sınıfında lisans öğrenimine devam etmektedir.
