Güneş Bacası Sisteminden Elektrik Üretim Verimliliğinin İncelenmesi / Investigating Electrical Production Effciency of Solar Chimney

İçel Y., Mamiş M. S., Buğutekin A., Güneş Bacası Sisteminden Elektrik Üretim Verimliliğinin İncelenmesi, Cilt 5, Sayı 10, Syf 53-57, Aralık 2015

Güneş Bacası Sisteminden Elektrik Üretim Verimliliğinin İncelenmesi

Investigating Electrical Production Efficiency of Solar Chimney

Yasin İçel1, M. Salih Mamiş2, Abdulcelil Buğutekin3 1Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, Elektrik ve Enerji Bölümü

Adıyaman Üniversitesi [email protected]

2Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü İnönü Üniversitesi [email protected]

3Makine Mühendisliği Bölümü Adıyaman Üniversitesi [email protected]

Özet

Güneş Bacası Enerji Santralı üç temel bileşenden oluşur: güneş kolektörü, baca ve türbin. Kolektörün altındaki hava sera etkisi ile ısınır, ısınan havanın yoğunluğu azalır ve kolektörün merkezindeki bacaya doğru yükselir. Böylece baca girişine konulan türbinden elektrik üretilir.

Bu çalışmada, Adıyaman Üniversitesi yerleşke alanı içine kurulan “Güneş Bacası Enerji Santral Sistemi”nden alınan ölçüm sonuçları değerlendirilmiştir. Bu amaçla günün belirli saatlerinde baca içindeki hava akış hızı ve sıcaklığı, ortam sıcaklığı, ortam rüzgâr hızı, kollektörün sera etkisi ile ısınan zemin sıcaklığı, kollektör altındaki sıcaklık ve hava hızı, farklı çaplarda türbinlerin devir sayısı ve Adıyaman güneş ışınım değerleri ölçülerek değerlendirilmiştir.

Yapılan bu çalışmada güneş ışınımı, çevre sıcaklığı, baca yüksekliği ve çapının, kolektörün altındaki zeminin güneş ışınım emilim oranının sistem verimlilik performansını etkileyen parametreler olduğu belirlenmiştir. Türbin montajının yapılacağı noktada sıcaklık ve hava hızının en yüksek olduğu görülmüş, ayrıca 0.8 m çaplı 3 kanatlı türbin modelinin sistem için en verimli model olduğu belirlenmiştir. Çalışma sonucunda Güneş Bacası Enerji Santralının Adıyaman için bir alternatif enerji kaynağı olabileceği neticesine varılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Güneş enerjisi, Güneş Bacası Enerji Santralı, kanat modelleri, verimlilik.

Abstract

Solar Chimney Power Plant consists of three basic components; solar collector, chimney and turbine. The air under the collector warms due to greenhouse effect, air density decreases

and air rises to the chimney mounted in the center of the collector. Thereby electricity is produced from turbines placed to the chimney entrance.

In this study, measurement results obtained from the Solar Chimney Power Plant built in Adıyaman University campus area are evaluated. For this purpose, the measured air flow velocity and temperature in the chimney, ambient temperature, ambient wind speed, floor temperature due to greenhouse effect of the collector, temperature and air flow at the bottom of collector, revolution of turbines with different diameters and solar radiation in Adıyaman during particular hours of day are examined.

In the study performed it was specified that the ambient temperature, the stack height and the diameter, the solar radiation absorption rate of the collector floor were parameters significantly affecting the system efficiency. It was determined that the temperature and air velocity were highest at the point that turbine installed and 3-blade turbine model with 0.8 m in diameter was the most efficient model for the system. The results has indicated that the solar chimney power plant is an alternative energy source for Adıyaman region.

Key Words: Solar power, solar chimney power plant, turbine blade models, efficiency.

1. Giriş

Enerjinin bugün sahip olduğumuz medeniyetin temel taşlarından ve ekonomik, sosyal kalkınmanın önemli bileşenlerinden biri olduğu ve gelişmişliğin bir göstergesi olarak yaşam standartlarının yükseltilmesinde hayati bir rol oynadığı bilinmekte-

dir. Sürdürülebilir bir kalkınmanın sürekli ve kaliteli bir enerji arzıyla mümkün olacağı da bilinen bir diğer husustur. Dünya nüfusunun hızla artması, sanayileşmenin ve globalleşmenin de buna paralel olarak hızlanması, dünya enerji ihtiyacını da giderek arttırmaktadır. Günümüz modern bilgi toplumunun; teknoloji, sanayi, ulaşım, iletişim gibi hayatın vazgeçilmez parçaları haline gelmiş her faaliyet için ihtiyaç duyduğu enerji, bugün en kıymetli ve en önemli bir kaynak haline gelmiştir [1, 2].

Enerji tüketiminin tam olarak karşılanamaması, enerji üretimi ve tüketimi arasındaki açığın hızla artmasına neden olmaktadır. Bu durumda da öncelikle ülkemizde artan enerji ihtiyacını karşılamak için yenilenebilir enerji kaynaklarından daha etkin ve rasyonel bir biçimde faydalanılması gerekir [3].

Ayrıca, geleneksel enerji üretim yöntemleri günümüzde çevre kirliliğinin başlıca nedenidir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının diğer bir avantajı da enerji üretimi esnasında çevreye çok az zarar vermesidir. Başta kömür ve petrol olmak üzere kullanılan yakıtların yanması sonucu oluşan ve atmosfere verilen SOx, NOx ve toz gibi kirletici emisyonlarla beraber sera etkisi yaratarak küresel ısınma ve iklim değişikliklerine neden olan CO2 emisyonları çevreyi olumsuz yönde etkilemektedir. Özellikle ısıl değerleri düşük, kül ve kükürt içerikleri yüksek olan kalitesiz yerli linyit kömürlerin kullanılması, hava kirliliğini daha da artırmaktadır [4].

Güneş bacası fikri ilk olarak 1931 yılında Alman araştırmacı Hanns Günther tarafından ortaya atılmıştır [5,6,7]. Daha sonra Güneş bacası 1970’li yılların sonralarına doğru Prof. Dr. Jörg Schlaich tarafından tasarlanmış ve 1978 yılında ise konsept bir güneş bacası modellemesi Prof. Dr. Jörg Schlaich tarafından dizayn edilmiştir [5]. Daha sonraki yıllarda dünya çapında birçok araştırmacı güneş bacası sistemi üzerinde inceleme yapmaya başlamıştır. 1997 yılında Florida Üniversitesi kampüs alanında inşa edilen güneş bacası elektrik santralında enerji üretim uygulama modelinde teorik ve deneysel incelemeler başarıyla gerçekleştirilmiştir [6].

Pasumarthi ve Sherif 1998’de, güneş bacasının hem teorik hem de deneysel olarak performans karakteristiklerini incelemiştir [4,8]. Gannon 2000’de, sistem kayıpları ve kollektör performansı düşünülerek güneş bacası çevrim analizi yapmıştır [5]. Sistem kayıpları olarak sürtünme kayıpları, sistem, türbin ve kinetik enerji kayıpları düşünülmüştür.

Güneş bacası enerji üretimi ile ilgili olarak çeşitli yerlerde uygulama prototipleri kurulmuştur.

Kulunk tarafından İzmit’te inşa edilen sistem, baca yüksekliği 2 m baca çapı 0.07 m kolektör alanı 9 m2 olup 0.14 W elektrik üretilmiştir [9].

Çinin kuzeybatı bölgesinde Dai ve arkadaşları, 200 m yükseklik ve 10 m çaplı baca ve 196.270 m2lik kolektör alanına sahip güneş bacası enerji santralından, aylık 110-190 kW elektrik enerjisi üretilmektedir [10].

2. Güneş Bacası Elektrik Santralı Tasarımı

Güneş bacası sistemi için yapılan ilk tanımlamalardan biri 1931 yılında Alman yazar Hanns Gunther’e aittir [4].

W elektrik üretilmiştir [9]. Çinin kuzeybatı bölgesinde Dai ve arkadaşları, 200 m yükseklik ve 10 m çaplı baca ve 196.270 m2lik kolektör alanına sahip güneş bacası enerji santralinden, aylık 110-190 kW elektrik eTnMerjMisiOürBetiElmleekktteridkirM[1ü0]h. endisleri Odası

2. Güneş Bacası Elektrik Santrali Tasarımı

Güneş bacası sistemi için yapılan ilk tanımlamalardan biri Gün1e9ş31baycıalısnıdsaisAtelmmianndeyaüzçatreHmaenlnpsreGnusinpthbeurl’uenamitatikr.ta[d4ı]r.. Bunlar; seraGeütnkeisşi,byaocğasuınlsuisktevmeisnıdcaekülıçk tfeamrkeılylpareonlusşipanbbualucnamçeakkitşaidır. ve kBiunneltaikr;esneerrajidetikr.isSii,syteomğudnaliurkesveel ysaıcdaakldıkaifraerskeılyklaesoitleuşyaankıbnaca bir çkeeksiiştiteveolkuişnmetuişk seenrearjaildainr.ınSdisatnemvedbauireaslealnıyna mdaerdkaeizreinseelkkoe-site numyalaknındırıblmir ışkbeascitatdeanooluluşmşmuaşktsaedrıar. alanından ve bu alanın merkezine konumlandırılmış bacadan oluşmaktadır. DaireseDl aciarmeseklolcleakmtörkoaltlıenkdtöarbuallutınnadnahbavualu, nkaonllehkatvöar,yükzoelyleik- tör ne gyeülzeenyignüengeşelıeşnıngımünıesşayışeısniınmdıe sıasıyneısr.inIdsıenaısnınhıar.vIas,ındaışnohratavma,-dış dakoirstoamğudkakhiavsoağiluekahraasvıandilaeoaluraşsaınndyaoğoulunşluakn fyaorkğıunndlaunk dfaorlkayını,dan koldekotlöayrüı,n kmoelerketözriünne dmoğerkuehzainrekedtoeğdruer.hKaroelkleekttöerdemr.erKkeozlilnek- tör de mbuelrukneaznindiekebyulbuancaanyadrikdeımy ıyblaacahavyanrdınımçıeyklaişihhaıvzalnaınnır çveekişi havhaızülsatnıurcvueahçaıkvaolüasnt ubcaucaaçtaıkrafoılnadnanbadcıaş toartaafmınadaantıldırı.ş Horıztaıma artaartaılkır.bacHaıyzaı yaörntaerlaekn hbaavcaa,ybaacyaönnınelegnirişhbavöalg, esbinacdaenbınulug-iriş nanbtöülrgbeisniinddöendbüurluünr avne ttüürrbbiinnei bdaöğnlıdoülraünr jveneertaütröbrinyeardbıamğlııyloalan elekjetrniekraetnöerrjyiasirdeılmdeıyeldaielmleikştroilkure.nerjisi elde edilmiş olur.

A Güne enlem 669 r alanı alan Üniv deste santr aşam alınm

A bacas açılan yünü geçm yünü m (1 döşen

Şekil 1: Güneş Bacası Sisteminin Çalışma Prensibi [7]

Bu çevrŞiemkiglü1nGeşüınşıenşımbaı cnaesıkasidsatrembüinyüinksçealoışkmadaaprrheınzlsıibbiir[7şe]kilde gerçekleşir. Baca aynı zamanda kollektör altındaki havayı emdiği için, açık bulunan kollektör yanlarından sisteme tekrar hava girer. Böylece sürekli bir çalışma sağlanmış olmaktadır [4, 5, 11].

Güneş bacasından elde edilen güç, gelen güneş miktarıyla, baca yüksekliğiyle ve kollektör alanı ile doğru orantılıdır. Aynı güç; yüksek baca ve nispeten küçük kollektör alanı veya daha kısa baca ve daha büyük bir kollektör alanı ile de elde edilebilir.

2.2. Sistemin Kurulumu

Araştırmanın yapılabilmesi için Mart 2009’da Türkiye’nin Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nde 38° 11°-37° 25° kuzey enlemi ile 39° 14°-37° 31° doğu boylamı üzerinde yer alan, 669 rakımlı Adıyaman ilinde, Adıyaman Üniversitesi yerleşke alanı içinde günün tüm saatlerinde güneş gören ve çevresi açık alan seçilerek kurulmaya başlanan sistem, Adıyaman Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenen proje ile Haziran 2010’da güneş bacası enerji santral prototipi kurulmuştur. Ayrıca prototip imalatı aşamasında TPAO Adıyaman Bölge Müdürlüğü’nden destek alınmıştır.

Ş S şidde x 0.0 Zemi tarafı yalıtı açısın Kole 0.004 kısım yükse kapat

rımı ıları dan biri maktadır. an baca el kesite alanın ollektör ava, dış arkından ollektör n çekişi ortama ın giriş ğlı olan

Güneydoğu Anadolu bölgesinde 38° 11° – 37° 25° kuzey Şekil 3 Güneş bacası sistemi kollektör imalatı [15]

enlemi ile 39° 14° – 37° 31° doğu boylamı üzerinde yer alan,

669 rakımlı Adıyaman ilinde, Adıyaman Üniversitesi yerleşke alanı içinde günün tüm saatlerinde güneş gören ve çevresi açık

Güneş bacası sisteminin en önemli kısımlarından olan

alan seçilerek kurulmaİyçael Yb.,aşMlaanmaniş Ms.isSt.e, mBu, ğuAtedkıiynamA.a,nGünebşaBcaacaismı SailsatetımndinadeönncEelelikktrliek ÜtrüertbiminVevreimlijlieğnineirnatİönrcüenlenmmoensti,e Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından edileceği ve kollektör altıCnidlta5n, Sbaaycıa1y0a, Sdyof ğ5r3u-57y,öAnrlaelnıkd2ir0il1e5n

desteklenen proje ile Haziran 2010’da güneş bacası enerji havanın Gtüörnbdinedreimn Tadrüihzig: ü0n1.12b.i2r015d,aKğaılbımulaTargihei:çi0p8.06b.a2c0a1y6a

santral prototipi kurulmuştur. Ayrıca prototip imalatı girmesini sağlamak için 0.07 m kalınlığında metal sac’ dan

aşamasında TPAO Adıyaman Bölge Müdürlüğünden destek ana huni ve iç huni üretilmiştir. Daha sonra ana huninin

alınmıştır.

taşıyıcı ayaklarla ve baca ile bağlantısını sağlamak için ana

Adıyaman Üniversitesi kampüs alanına kurulan güneş AbadcıaysaımsaisnteÜmninivdeer,siötenscielkiakmlep2ü7s malaçnaınpaındkuar0u,l5anmgüdneerişnlbiağcinadsıe saiçsıtleamn inçduek,uöranc0e,l0ik5lem27kmalınçalıpğıınnddaa 0a,5lümmindyeurimnliğfoinlydoeluaçıclaamn çyuüknuürad0ö,ş0e5nemrekka,lıgnülınğdınüdzazaelmüminienyduempofolalnyoacluakcaımsınyıünnütodpörşaeğ-a ngerçemke, sgiüenndgüezllzeenmmiinşetird.epDoalhanaascoankrıasıanlıünmtoinpyrauğma gfoelçymoelusi ceanmgyüelnleünümzieşrtiinr.eD0a.1h0a smonkraalıanllüığmınindyauçmakfıoll,y0o.l0u5cmaminycüenküuümz,er0i.n0e5

0m.10(1m5 tkoanl)ınclıağmındpaarççaaklıalr,ı,0.e0n5 müstinycüezekyuem,is0e.005.2m5 (m15atsofna)lt

huninin alt ve üst kısımlarına 0.2 m kalınlığında flanşlar mobnatğelaendtiılsdıni.ı Esanğslaomn aoklairçaikn 0a.n0a7 hmunkianliınnlaığltınvdeaümstetkaılsısmacla’rdınaan ya0p.ı2lmmışk1a5lınmlığıynüdkaseflkalnişğlianrdme o0n.t8e mediçldaip.ıEnndasobnacoalarimakal0.e0d7ilmip ankaalhınulnığiınüdazemrienteal syaecr’ledşatniryiladpi.ılmBışac1a5nmın yüiçksekkılsimğiınndıe 0d.ü8şümk sıcçaakplıınkdtaa btauctamimakal eiçdiinlip baancaahuçneivürzeesriine0.y0e5rleşmtirilkdail.ıBnlaıcğaınnıdna alüiçmkinısymuımnıfdoülşyüoklusıccaamklıykütanütutimleakkaipçliannbdaı.ca çevresi 0.05 m kalınlığında alüminyum folyolu cam yünü ile kaplandı.

cdaömşenpearreçkalöazrıe,leznemüsint yhüazzeıryleanimseış0t.ı2r.5 m asfalt döşenerek özel

zemin hazırlanmıştır.

0.8-3

0.8- 4

0.8- 5

1.2-1

1.2-2

1.2-3

1.2- 4

1.2- 5

Çizelg türbin

Çiz sayılar olduğu türbin değişm baca gi

Tü içindek hızının hızında

Ölç

ŞekilŞ2ekGilü2n: eGşübneaşcBasaıcassiıstSeismteimzieZmemininimİmaallaattıı [[1155]] SdmZşxiaiedes0ymdtt.aaeS0einlmnti2ıiskknitnmealeımrskeedıooctialanalvmyllkeeaalkknkısdağtıoıökirılkenrillçıdeıtinvköoaneştrlömtı0gyrdk.aeı0icosnk4ıtıldaekipşöxkçırırtsiyotö0nıgıfm.rci0e0ülılln4.ae0,rrk4pıdo0ıreçxsl.o0uneıfm04şvit.lirlu0lmxeaer4drraa0,ıednl.0ke0e.çin80derm4iüvivlmzrmexeegtadai00âlşle.r.t00keişr82di.ipdivlZxrdrmeoüee0fim0tziş.ilg.0ntli0iâe2ner2rr. staıcraafkılnığdıannınabksoolerbketöreüdiolmlueşmtuerasni imçientaml eptraolfipllreorfitlalrearfıznedmaninadbe-n syoarlbıteıldeıd. ilmGüemneeşsi kioçilnlekmtöertüal, pArodfıiyllaemr aznemiilnindienn ygaülnıteışlmeışğtiımr. Gaçüısnıenşa kgoölrleekt6ö0rüd,eAredcıeyaemğiamnliilvinein27gümneşçaepğıinmdaaçimısaınlaedgiöldrei. 6K0odleekretöcreüenğüimstlki ıvsem2ı 7olmuştçuarpuılnadnamimodaellleedrielmgöişrteir.döKrot laeşkatmöraüdna ü0s.0t 0k4ısmmı olkuaştluınrulılkatnakmi odcealmlereilgeörekadpölratnadşıa.maKdoall0e.k0t0ö4rümn kau-ç lkıınslıımktlaakrıi cahmaviale kagpirliaşninmiıştısr.ağKlaomlleakktörüiçninuç k0ı.s0ım5-l0a.r3ı5havma

Şekil 4: Güneş Bacası Enerji Santral Prototipinin Bitmiş Hali [15]

Şekil 4 Güneş bacası enerji santral prototipinin bitmiş Araştırmamızda türbin olmadan yapılan ölçümler sonucunda habliac[1a5g]irişine farklı çap ve kanat sayılarına sahip düşey eksenli özel olarak imal edilmiş rüzgâr türbini ve DC jeneratör kullanılmasının uygun olacağına karar verilmiştir [12, 13, 14, 15].

Araştırmamızda türbin olmadan yapılan ölçümler sonucunda baca girişine farklı çap ve kanat sayılarına sahip düşey ekse3n.liAörzaeşltoırlamraak BimuallgeudlialmrıişverüTzgaarrtıtşümrbiani ve DC jenGeüranteöşr bkacualslaınsıilsmteamsiınndıne tuüyrbgiunnmoonlatcajaığyınapaıldkıakrtaarn vsoenrirlamgieştri-r [12ç,e1k3le,1şt4i,r1il5e]n. ölçümler 27-29-31 Temmuz 2011 tarihlerinde gün-

Adıyam arasınd tipleri için en modeli

i [7]

gyüirkişsienkilsikağlelraemgaökrieçiany0a.r0la5n-a0b.3il5enmkyaünkasteçkıklilkılberire gmöerkeaanyiazrmlaanail-e

lük olarak yapılmış elde edilen veriler paralellik gösterdiğinden

bkialpeantıkladnı atçıklı bir mekanizma ile kapatılmıştır.

[2175]T.e3m.mAurz a2ş0t1ı1rmtaraihiBnduelgeludelaerdıilvene vTerailretrıkşumllaanılmıştır

Güneş bacası sisteminde türbin montajı yapıldıktan sonra

Çizelggee1r:çGekünleşştBiraiclaesnı SiöstleçmüimİçlienrDe2ğ7işik–Ka2na9t M–ode3ll1i TüTrbeimnlemr uz 2011

tarihlerinde gİçüinlSüakatlikolDaervaikr Sayaıspı ılmış elde MKaondaeeptldai irlaelnelvliekrilgeör sktuerlldainğTıilnümdrıbeşnitnırD2[e71v5ir]T.Seamyımsı u(rzpm2)011

edilen v3eriler tarihinde elde

(çap)

08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00

0.8-1 Kanat 112,5 291 465 388 295,2 80,8

0.8-2 Kanat 255,5 349,5 4T3ü5rbin46D6e,5vir S4a3y5ısı (r2p0m5,)9

0.8-3 KanKatanat 294,6 437,4 525

0.8- 4 KanMatodeli 188,8 08:20504,5 103:6040,5 (çap)

0.8- 5 Kanat 249 290 424,9

586 1240:050

488,5 289,8 21847:,080 20146,8:00 369 244,3

18:00

Şekil 3: Güneş Bacası Sistemi Kollektör İmalatı [15]

Şekil 3 Güneş bacası sistemi kollektör imalatı [15]

Güneş bacası sisteminin en önemli kısımlarından olan baca imalatında öncelikle türbin ve jeneratörün monte edileceği ve kolleGktüönreaşltıbnadcaansıbasciasytaemdoinğirnu yeönnleönndeimrillein khıasvımanlıanrıtnüdrbainn-olan dbeancadüzigmüanlabtiırnddaağılıömnlcaegliekçliep batücarbyiangirvmeesijneinsearğaltaömrüakn içimnonte 0e.d0i7lemceğkialıvnelığkınodlale‘kmtöertalalstaıcn’ddaann abnaacahyuani dvoeğirçuhuynöinülreentidli-rilen mhaişvtairn.ınDahtaürsboinnrdaeanna dhüuznginüinn tabşiıryıcdı aağyıalkımlalrala vgeeçbiapca bilaecaya girmesini sağlamak için 0.07 m kalınlığında metal sac’ dan ana huni ve iç huni üretilmiştir. Daha sonra ana huninin taşıyıcı ayaklarla ve baca ile bağlantısını sağlamak için ana huninin alt ve üst kısımlarına 0.2 m kalınlığında flanşlar monte edildi. En son olarak 0.07 m kalınlığında metal sac’ dan yapılmış 15 m yüksekliğinde 0.8 m çapında baca imal edilip

1.2-1 K0a.n8a-1t Kanat0 112,50

1.2-2 K0a.n8a-2t Kanat10 255,155

1.2-3 Kanat

55 19

1.2- 4 K0a.8n-a3t Kanat30 294,365

1.2- 5 k0a.8n-a4t Kanat35 188,380

3491,05 45

4374,04

2543,55

41305 85 56205

316140,5

45656,5 73,3 25586

5450,55

2095,2

0435 35 24088,5

32087,8

Çizelge0.18’-d5eK0a.8namt çap2lı49türbin 2m9o0delle4r2in4i,n9 devi3r4s2ayıları3n6ı9n 1.2 m çaplı türbin modellerinden oldukça yüksek olduğu görül-

1.2-1 Kanat 0

1.2-2 Kanat 10

10 5555

1.2-3 Kanat 55

85 73,3

80,8 205,9 289,8 204,8 244,3

0 0 35

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

mektedir. Rüzgâr türbinlerinde devir sayısı ile türbin girişindeki hava hızı doğru orantılı olarak değişmektedir. Hava hızı, hunin alt çapının büyük olması ve baca girişinde ani daralmadan dolayı hızla yükselmektedir.

Türbin montajından sonra yapılan ölçümlerde de ana huni içindeki 0.8 m çaplı türbinlerin konulduğu noktadaki hava hızının, 1.2 m çaplı türbinlerin konulduğu noktadaki hava hızından yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Ölçüm yapılan gün için güneş ışınım değerlerinin Adıyaman ili için en yüksek olduğu 12:00 ile 13:00 saatleri arasında 0.8 m çaplı türbin modeli için farklı kanat sayılı tipleri Çizelge 2’de birbirleri ile kıyaslayacak olursak, sistem için en verimli türbin modelinin 0.8 m çaplı 3 kanatlı türbin modeli olduğu görülecektir.

Çizelge 2: Güneş Bacası Sistemi İçin Kullanılan Türbin Modellerinin Kıyaslanması

Kanat Modeli (çap)

0.8-1 Kanat

Zaman 12:00

Türbin Hızı (dev/d)

Türbin Giriş Hızı (m/sn)

2,91

Türbin Çıkış Gücü (W)

5,3572

0.8-2 Kanat

12:10

0.8-3 Kanat

12:20

2,79

4,756

2,95

5,6894

0.8- 4 Kanat

12:30

364,5

2,62

3,984

0.8- 5 Kanat

12:40

424,9

2,57

3,774

4. Sonuç ve Öneriler

Adıyaman Üniversitesi yerleşke alanı içine kurulan güneş bacası siteminde yapılan ölçümlerde güneş ışınım şiddetinin çevre sıcaklığını belirleyici bir parametre olduğu ve dolayısıyla güneş bacası siteminin performansını etkileyen önemli bir faktör olduğu, kollektörün altındaki ısının bacaya doğru gittikçe yükseldiği ve bacadan yukarı doğru yükseldikçe azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca küçük çaplı güneş bacası sistemlerinde enerji üretirken en iyi performansı elde etmek için baca girişine düşey eksenli bir türbin yerleştirilmesinin uygun olacağı, bu tür güneş bacası sistemlerinde en yüksek gücün 3 kanatlı türbin modelinden elde edildiği tespit edilmiştir.

Sonuç olarak, güneş bacası sisteminin Adıyaman şartlarında enerji üretimi için alternatif bir sistem olduğu ve kurulan prototipin geliştirilerek bölgede güneş bacası elektrik santralı kurulabileceği söylenebilir.

5. Kaynaklar

[1] K.Varınca, G.Varank, Güneş Kaynaklı Farklı Enerji Üretim Sistemlerinde Çevresel Etkilerin Kıyaslanması ve Çözüm Önerileri, Yıldız Teknik Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü.

[2] K.Kavak, Dünyada ve Türkiye’de Enerji Verimliliği ve Türk Sanayiinde Enerji Verimliliğinin İncelenmesi, İktisadi Sektörler Ve Koordinasyon Genel Müdürlüğü, Yayın No:2689, Ankara, 2005.

[3] Oda Raporu, Türkiye’nin enerji görünümü, TMMOB Makina Mühendisleri Odası, MMO/588, 2012.

[4] A.Koyun, “Güneş bacası ile enerji üretiminin incelenmesi”, Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, 2006.

[5] Z.R. Yabuz, “Güneş bacasında konstrüktif iyileştirme çalışmaları ve performans artırıcı yöntemlerin araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, 2009.

[6] Z.Xinping, J.Yang, B.Xiao, G. Hou, Experimental study of temperature field in a solar chimney powersetup, Applied Thermal Engineering, 27 (2007) 2044-2050.

[7] J.Schlaich, R.Bergermann, W.Schiel, G.Weinrebe, Design of Commercial Solar Updraft Tower Systems - Utilization of Solar Induced Convective Flows for Power Generation. 2004.

[8] N.Pasumarthi, S.A.Sherif, Experimental And Theoretical Performance Of A Demonstration Solar Chimney Model Part 2: Experimental And Theoretical Results And Economic Analysis. International Journal Energy Research, 22 (1998) 443-461.

[9] H.Kulunk, A prototype solar convection chimney operated under Izmit conditions. In: Veziroglu TN, editors. In:Proceedings of seventh MICAES, 1985. p. 162.

[10] Y.J. Dai, H.B. Huang, R.Z. Wang, Case study of solar chimney power plants in North-western regions of China, Renewable Energy, 28 (2003) 1295-304.

[11] K.Delikanlı, Z.R.Yabuz, Güneş bacası prototipinde verimliliği artırıcı yöntemlerin araştırılması, C.B.ü. Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, 1:15 (2011) 36-54.

[12] A.Bugutekin, Effect of the collector diameter on solar chimney powerplants, Energy Education Science and Technology Part A: Energy Science and Research, 27(1) (2011) 155168.

[13] A.Bugutekin, An Experimental Investigation Of The Effect Of Periphery Height And Ground Temperature Changes On The Solar Chimney System, Journal of Thermal Science and Technology, 32:1 (2012) 51-58.

[14] A.Bugutekin, Experimental study of temperature field in a solar chimney plant in ADIYAMAN, Journal of Thermal Science and Technology, in pres, October 2012.

[15] Y.İçel, “Farklı çaplarda kanat modelleri ile güneş bacası enerji sisteminden elektrik üretim verimliliğinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, İnönü Üniversitesi, Malatya, 2012.

İçel Y., Mamiş M. S., Buğutekin A., Güneş Bacası Sisteminden Elektrik Üretim Verimliliğinin İncelenmesi, Cilt 5, Sayı 10, Syf 53-57, Aralık 2015

Yasin İçel

1975 yılında Malatya’da doğmuştur. 1996 yılında Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’nden mezun olmuştur. Yüksek lisans derecesini İnönü Üniversitesi’nden 2012 yılında almış ve halen İnönü Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği’nde Doktora eğitimine devam etmektedir. 1999 yılında İnönü Üniversitesi Adıyaman Meslek Yüksekokulunda Bilgisayar Okutmanı olarak göreve başlamış ve 2006 yılında Adıyaman Üniversitesi’nin kurulması ile Adıyaman Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Elektrik ve Enerji Bölümü’nde Okutman olarak çalışmaya devam etmektedir. Enerji üretimi, iletimi ve dağıtımı ve yenilenebilir enerji sistemleri temel çalışma konularıdır. Evli ve iki çocuk babasıdır.

Mehmet Salih Mamiş

1964 yılında doğmuştur. 1989 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi Gaziantep Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’nden mezun olmuştur. Yüksek lisans ve doktora derecesini Gaziantep Üniversitesi’nden 1992 ve 1997 yıllarında almıştır. 1997 yılında Yardımcı Doçent, 1992 yılında Doçent ve 2006 yılında Profesör unvanını almıştır. Halen İnönü Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’nde görev yapmaktadır. Enerji iletimi ve dağıtımı, güç sistemleri geçici rejim analizleri ve yenilenebilir enerji sistemleri temel çalışma konularıdır.

Abdulcelil Buğutekin

1975’ da Şirvan (Siirt)’de doğan Abdulcelil Buğutekin ilk ve orta öğrenimini Van’da tamamladı. 1993 yılında devlet parasız yatılı olarak Hakkâri Endüstri Meslek Lisesi’nin Tesisat Teknolojisi Bölümü’nü bitirdi. Üç yılık iş deneyiminden sonra 1996 yılında Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Bölümü’nün Enerji Anabilim Dalını kazandı. 2000 yılında mezun olarak aynı dönemde Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’nde Makine Eğitimi Bölümü’nde yüksek lisansa başladı. 2002 yılında Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’nde Araştırma Görevlisi olarak göreve başladı. 2003 yılında yüksek lisansı bitirdikten sonra aynı dönemde Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Eğitimi Bölümü’nde doktora programına başladı. 2007 yılında Adıyaman Üniversitesine Yrd. Doç. Dr. olarak atandı, 2014 yılında Doç. Dr. ünvanını aldı. Halen Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölüm Başkanı olarak görevine devam etmektedir. Evli ve iki çocuk babasıdır.