< < Önceki Sayfaya Dön
Yenilenebilir Enerji Kaynakları / Prof. Dr. H. Hüseyin Öztürk
Yenilenebilir Enerji Kaynakları / Prof. Dr. H. Hüseyin Öztürk

Yenilenebilir Enerji Kaynakları / Prof. Dr. H. Hüseyin Öztürk (86037)

Fiyat : ₺180,00
:

ÖNSÖZ
   Enerji, doğa ve toplum yaşamı için önemli bir etmendir. Enerji üretimi, dönüşümü ve tüketimi, çevre ve sürdürülebilir bir gelişme için önemli bir girdi olarak dikkate alınır. Enerji üretimi, ekosistemi bozan önemli çevresel sorunlara neden olur. Enerji sistemleri ile enerji üretiminden, tüketimine ve atılmasına kadar gerçekleşen değişik aşamalarda çevreye değişik salımlarda bulunulur. Bunlardan en önemlisi de sera gazı salımlarıdır. Çevresel ve sürdürülebilir bir gelişme için, bu salımların en az seviyede olması gerekir. Son zamanlarda, çevre ve insan sağlığına zararlı kirletici madde salımlarıyla ilişkili mevcut çevresel sorunlar için önemli çözümler geliştirilmiştir. Bu çözümler arasında yenilenebilir enerji kaynakları önemli yer almaktadır.


   Günümüzde ülkelerin ekonomik ve sosyal kalkınma için en önemli sorunlarından birisi de ucuz, temiz, güvenilir ve kolay elde edilebilen bir enerji kaynağı sağlamaktır. Bu amaçla, yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları ile etkin ve ucuz  enerji üretim/kullanım teknolojilerinin geliştirilmesine yönelik yoğun araştırmalar sürdürülmektedir. Özellikle artan nüfus, şehirleşme ve endüstrileşme pek çok yıldır fosil yakıtlarla karşılanan enerji gereksiniminin daha da fazlalaşmasına neden olmaktadır. Fosil yakıtların tükenmesi ve fiyatlarının devamlı artmasının yanı sıra, yanmaları sonucu çevreye verdikleri zararlar ve insan sağlığı üzerindeki etkileri de önemlidir. Fosil yakıtların yoğun bir şekilde yakılması sonucunda, başta CO2 olmak üzere, atmosferde sera gazlarının giderek artması ve buna bağlı olarak dünyamızın ısınması olayı, sera etkisi nedeniyle küresel ısınma olarak tanımlanır. Son yüzyılda artan CO2 derişimi nedeniyle, dünyamızın ortalama sıcaklığında bir artma olduğu saptanmıştır. Dünya sıcaklığının artması, yeryüzüne yakın yerlerde ısınmaya, hava kürenin yukarı kısımlarında ise soğumaya neden olacaktır. Bu durumda, yüksek basınç sistemlerinin etkileneceği ve buna bağlı olarak da aşırı iklim koşullarının görüleceği tahmin edilmektedir. Enerji üretimi ve kullanımı ile ilgili bazı değişiklikler yapılarak, sera etkisinin oluşmasına neden olan bu gazların miktarını azaltmak mümkündür.

   Yenilenebilir enerji kaynakları, fosil enerji kaynaklarına kıyasla, insan ve çevresi açısından daha az zararlı olan; güneş, hidrolik, rüzgar, jeotermal, biyokütle ve deniz enerjileri gibi doğal enerji kaynaklarıdır. Bu derleme çalışmasında, yenilenebilir enerji kaynakları ve kullanımına ilişkin temel bilgiler verilmiştir. Çalışmanın, enerji kullanımı ve yönetimi ile ilgilenenlere yararlı olmasını dilerim.
Prof.Dr. H. Hüseyin ÖZTÜRK


İÇİNDEKİLER
ÖNSÖZ ………………………………………………………………. I
İÇİNDEKİLER ………………………………………………............. II
1. ENERJİ VE ENERJİ KAYNAKLARI………………………..… 1
1.1. Enerji………………………………………………................... 1
1.2. Enerji Kaynakları……………………………………………… 2
1.2.1. Fosil Enerji Kaynakları……………………………………….. 3
1.2.1.1. Fosil Yakıtlar………………………………………………… 3
1.2.1.1.1. Petrol……………………………………………………… 6
1.2.1.1.2. Petrolün Oluşumu………………………………………… 6
1.2.1.1.3. Petrolün Kimyasal Yapısı………………………………… 7
1.2.1.1.4. Fosil Kömürler……………………………………………. 7
1.2.1.1.5. Fosil Enerji Kaynaklarının Çevresel Etkileri…………….. 8
1.2.1.1.6. Sera Etkisi ve Küresel Isınma…………………………………… 9
1.2.1.1.7. Küresel İklim Değişikliği…………………………………….. 10
1.2.2. Yenilenebilir Enerji Kaynakları………………………………. 14
1.2.2.1. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Üstünlükleri……………. 15
1.2.2.2. Yenilenebilir Enerji Teknolojileri………………………….... 16
1.2.2.3. Yenilenebilir Enerji Ekonomisi……………………………... 17
1.2.2.4. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Çevresel Etkileri……….. 19
1.2.3. Enerji Kaynaklarının Karşılaştırılması……………………….. 22
1.2.3.1. Fosil Yakıtlar………………………………………………... 22
1.2.3.2. Nükleer Enerji………………………………………………. 23
1.2.3.3. Yenilenebilir Enerji…………………………………………. 23
1.2.3.3.1. Biyokütle ve Biyoyakıtlar………………………………… 24
1.2.3.3.2. Jeotermal Enerji…………………………………............... 24
1.2.3.3.3. Hidroelektrik……………………………………………… 24
1.2.3.3.4. Güneş Enerjisi……………………………………………. 28
1.2.3.3.5. Rüzgar Enerjisi…………………………………………… 30
1.2.3.3.6. Gel-Git Enerjisi…………………………………………… 31
2. GÜNEŞ ENERJİSİ……………………………………………….. 32
2.1. Elektromanyetik Spektrum……………………………………. 34
2.2. Toplam Güneş Işınımı……………………………………….... 36
2.2.1. Atmosferdeki Azalma………………………………………… 36
2.2.2. Toplam Işınım………………………………………………… 38
2.2.2.1. Doğrudan Işınım…………………………………………….. 40
2.2.2.2. Yaygın Işınım……………………………………………….. 41
2.2.3. Işınımı-Soğurma-Yansıtma ve Geçirme ……………………... 42
2.3. Foton…………………………………………………………... 43
2.3.1. Atomun Yapısı ve Özellikleri………………………………… 44
2.3.2. Fotonun Yapısı ve Özellikleri………………………………… 45
2.3.2.1. Kuantum Kuramı……………………………………………. 50
2.3.3. Elektronlar ve Renk Olgusu…………………………………... 50
2.3.4. Fotoelektrik Etki………………………………………………. 52
2.4. Güneş Enerjisi Dönüşümleri………………………………….. 54
2.5. Güneş Enerjisinin Kullanım Alanları…………………………. 55
2.6. Türkiye’nin Güneş Enerjisi Potansiyeli…………………….... 56
2.7. Güneş Enerjisi Sistemleri…………………………………….. 57
2.7.1. Düzlem Toplaç………………………………………………... 58
2.7.2. Vakum Borulu Güneş Toplaçları……………………………... 60
2.7.3. Güneş Toplacının Verimi……………………………………... 62
2.7.3.1. Enerji Verimi………………………………………………… 62
2.7.3.2. Ekserji Verimi……………………………………………….. 62
2.8. Güneş Enerjisi Uygulamaları…………………………………. 63
2.8.1. Güneş Enerjisiyle Kurutma……………………………………….. 63
2.8.1.1. Güneş Enerjili Kurutucular………..………………………... 65
2.8.2. Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma………………………………... 67
2.8.2.1. Seralarda Güneş Enerjili Isıtma Sistemleri…………………. 67
2.8.2.1.1. Güneş Enerjili Pasif Isıtma Sistemleri…………………… 69
2.8.2.1.2. Güneş Enerjili Aktif Isıtma Sistemleri…………………… 70
2.8.3. Güneş Enerjili Pişirici………………………………………… 71
2.8.3.1. Güneş Enerjili Pişirici Tasarımı…………………………….. 72
2.8.3.1.1. Kutu Tipi Pişirici…………………………………………. 73
2.8.3.1.2. Yoğunlaştırıcı Tip Pişirici……………………………….. 74
2.8.4. Güneş Havuzu………………………………………………... 75
2.8.4.1. Güneş Havuzunun Çalışma İlkesi…………………………... 75
2.8.4.2. Güneş Havuzunu Verimi……………………………………. 77
2.8.5. Güneş Mimarisi………………………………………………. 78
2.8.5.1. Aktif Sistemler……………………………………………… 79
2.8.5.2. Pasif Sistemler……………………………………………… 79
2.8.5.2.1. Doğrudan Kazançlı Sistemler……………………………. 79
2.8.5.2.2. Dolaylı Kazançlı Sistemler………………………………. 80
2.9. Güneş Enerjisi Depolama Yöntemleri………………………... 81
2.9.1. Duyulur Isı Depolama………………………………………… 83
2.9.1.1. Sıvılarda Duyulur Isı Depolama…………………………….. 83
2.9.1.2. Katılarda Duyulur Isı Depolama……………………………. 84
2.9.2. Gizli Isı Depolama……………………………………………. 85
2.9.2.1. Faz Değiştiren Materyaller………………………………….. 86
2.9.3. Termokimyasal Isı Depolama………………………………... 87
2.10. Güneş Enerjisinden Elektrik Üretimi……………………….. 89
2.10.1. Güneş Enerjisinden Elektrik Üretme Yöntemleri…………… 89
2.10.1.1. Isıl Yöntemle Elektrik Üretimi……………………………. 90
2.10.1.1.1. Yoğunlaştırıcı Sistemlerle Elektrik Üretimi…………... 91
2.10.1.1.2. Doğrusal Yoğunlaştırıcılar……………………………. 92
2.10.1.1.3. Noktasal Yoğunlaştırıcılar…………………………….. 94
2.10.1.1.4. Güneş Isıl Güç Santralleri…………………………….. 95
2.10.1.1.5. Parabolik Oluk Toplaçlarla Elektrik Üretimi…………. 97
2.10.1.1.6. Parabolik Çanak Toplaçlarla Elektrik Üretimi………... 99
2.10.1.1.7. Merkez Alıcılı Güç Santralleri………………………... 100
2.10.1.1.8. Frensel Oluk Teknolojisi……………………………… 102
2.10.1.1.9. Basınçlı Hava Alıcı Kule……………………………… 103
2.10.1.1.10. Güneş Bacalı Güç Santrali…………………………... 104
2.10.1.1.11. Güneş Isıl Güç Santrallerinin Tasarımı……………… 105
2.10.1.1.12. Güneş Isıl Santrallerinde Elektrik Üretme Maliyeti…. 107
2.10.1.1.13. Güneş Isıl Güç Sistemi İçin Ekserji Analizi…………. 107
2.10.1.2. Fotovoltaik Yöntemle Elektrik Üretimi…………………… 111
2.10.1.2.1. Tanımı ve Önemi……………………………………... 111
2.10.1.2.2. Fotovoltaik Güneş Hücresi Çeşitleri…………………..
2.10.1.2.3. Güneş Hücrelerinin Tarihi Gelişimi…………………... 114
2.10.1.2.4. Güneş Hücrelerinin Çalışma İlkesi…………………… 116
2.10.1.2.5. Fotovoltaik Etki……………………………………….. 116
2.10.1.2.6. Elektrik Akımı Oluşması……………………………... 118
2.10.1.2.7. Güneş Hücrelerinin Kullanım Alanları……………….. 119
2.10.1.2.8. Güneş Hücresi Çeşitleri………………………………. 122
2.10.1.2.9. İnorganik Güneş Hücreleri……………………………. 122
2.10.1.2.10. İki Katmanlı İnorganik Hücreler…………………….. 123
2.10.1.2.11. Kristal Silisyum Hücreler…………………………… 124
2.10.1.2.12. Tek Kristal Silisyum Hücreler……………………… 124
2.10.1.2.13. Çok Kristal Silisyum Hücreler……………………… 126
2.10.1.2.14. İnce Film Hücreler…………………………………... 127
2.10.1.2.15. Amorf Silisyum Hücreler…………………………… 131
2.10.1.2.16. Çok Kristalli İnce Film Hücreler……………………. 132
2.10.1.2.17. Tek ve Çok Kristalli İnce Film Silisyum Hücreler….. 132
2.10.1.2.18. İnce Film Kalgonit Hücreler…………………………. 133
2.10.1.2.19. Kadmiyum Tellür/Kad. Sülfit/Kadmiyum Tellür……. 134
2.10.1.2.20. Bakır İndiyum Diseleneid Hücreler………………….. 135
2.10.1.2.21. Bakır İndiyum Galyum DiSeleneid Hücreler……….... 136
2.10.1.2.22. Çok Eklemli Hücreler………………………………... 138
2.10.1.2.23. Nanofotovoltaik Hücreler……………………………. 139
2.10.1.2.24. Karbon Nanotüpler………………………………….... 140
2.10.1.2.25. Fotovoltaik Hücre Tasarımı İçin Isıl Teknolojiler….... 141
2.10.1.2.26. Kuantum Noktalı Hücreler………………………….... 141
2.10.1.2.27. Boya Duyarlı Hücreler……………………………….. 142
2.10.1.2.28. Boya Duyarlı Hücrenin Çalışma İlkesi………………. 143
2.10.1.2.29. Organik Hücreler…………………………………….. 145
2.10.1.2.30. Tasarım Özellikleri…………………………………... 145
2.10.1.2.31. Çalışma İlkesi………………………………………… 147
2.10.1.2.32. Fotovoltaik Sistem Tasarımı…………………………. 149
2.10.1.2.33. Fotovoltaik Sistemler………………………………… 149
2.10.1.2.34. Şebekeye Bağlı Fotovoltaik Sistemler……………….. 149
2.10.1.2.35. Şebekeden Bağımsız Fotovoltaik Sistemler………….. 151
2.10.1.2.36. Fotovoltaik Sistemin Bileşenleri…………………….. 152
2.10.1.2.37. Fotovoltaik Modül ve Dizi………………………….. 154
2.10.1.2.38. Akümülatör………………………………………….. 156
2.10.1.2.39. Şarj Kontrol Cihazı………………………………….. 157
2.10.1.2.40. Dönüştürücü…………………………………………. 160
2.10.1.2.41. Şebekeye Bağlı Dönüştürücü……………………….. 160
2.10.1.2.42. Şebekeden Bağımsız Dönüştürücü…………………. 161
2.10.1.2.43. Fotovoltaik Sistemin Termodinamik Analizi……….. 163
2.10.1.2.24. Fotovoltaik Sistemin Enerji ve Ekserji Hesaplamaları 163
2.10.1.2.45. Fotovoltaik Sistemin Enerji ve Ekserji Verimi……… 164
2.10.1.2.46. Enerji Verimi………………………………………... 164
2.10.1.2.47. Ekserji Verimi………………………………………. 166
2.10.1.2.48. Güneş Işınım Ekserjisi………………………………. 166
2.10.1.2.49. Fotovoltaik Sistemin Ekserji Verimi……………….. 167
2.10.1.2.50. Enerji ve Ekserji Verimlerinin Yorumlanması……… 168
2.11. Güneş Isıl/Elektrik Sistemleri………………………………. 168
2.11.1. Temel Kavramlar………………………………………….. 170
2.11.2. Düzlem PVT Toplaç Sistemleri…………………………… 170
2.11.2.1. Havalı Toplaç Sistemleri………………………………. 170
2.11.2.1.1. Toplaç Tasarımı Ve Verimi………………………. 170
2.11.2.1.2. Binaya Bütünleşik Tasarımlar…………………….. 170
2.11.2.2. Soğurucu Yüzey………………………………………... 171
2.11.2.3. Modül Tasarımı………………………………………… 172
2.11.3. Yoğunlaştırıcı PVT Tasarımları………………………….. 172
2.11.4. PVT Sistemlerinin Teknik Analizi………………………... 173
2.11.5. PVT Sistemlerinin Çevresel Analizi……………………… 175
2.12. Fotovoltaik Teknoloji ................................................................ 176
2.12.1 Fotovoltaik Modül ..........................................................................................177 .
2.12.2. Fotovoltaik Hücrenin Yapısal Özellikleri ......................................1..7..8... ......
2.12.2.1. Maddenin Yapısı ve Yarı İletkenler.......................................1..7..8... ......
2.12.2.2. Enerji Bantları........................................................................1..7..9... ......
2.12.2.3. Pozitif-Negatif Eklem............................................................1..8..0
2.12.2.4. N Tipi Yarı İletken................................................................182
2.12.2.5. P Tipi Yarı İletken ................................................................182
2.12.2.6. Pozitif-Negatif Kavşak ...........................................................1..8..2.
2.12.2.7. Yarı İletkenlerin Katkılanması...............................................1..8..4... ......
2.12.3. Fotovoltaik Hücre ...............................................................................1..8..6... ......
2.12.3.1. Fotovoltaik Hücrenin Çalışma İlkesi......................................1..8..8... ......
2.12.3.2. Foto Akımın Üretilmesi .........................................................1..9..1...
2.12.4. Fotovoltaik Hücre Çeşitleri………………………………. 193
2.12.5. Tarihsel Gelişim.................................................................................1..9..6... ......
2.12.5.1. Birinci Nesil Fotovoltaik Hücreler .........................................1..9..7... ......
2.12.5.2. Tek Kristal Silikon (mc-Si) Fotovoltaik Hücre......................1..9..8... ...
2.12.5.2.1. Kimyasal Tanım.......................................................1..9..9... ..
2.12.5.2.2. Üretim...............................................................................................199 .
2.12.5.3. Çok Kristal Silikon Fotovoltaik Hücreler ..............................2..00
2.12.5.3.1. Üretim.....................................................................2..0..0... ......
2.12.5.4. Amorf Silikon ........................................................................2..0..1... ......
2.12.6. Fotovoltaik Hücrelerin Akım-Gerilim-Güç Özellikleri…... 204
2.12.6.1. Açık Devre Gerilimi...............................................................2.04
2.12.6.2. Kısa Devre Akımı ................................................................ 205
2.12.6.3. Dolum Faktörü .......................................................................2..0..5... ......
2.12.6.4. En Yüksek Güç Noktası .........................................................2..0..6...
2.12.7. Verim…………………………………………………….. 207
2.12.7.1. Fotovoltaik Hücre Verimi……………………………… 210
2.12.7.2. Enerji Dönüşüm Verimini Etkilyen Etmenler………..... 211
2.12.7.3. Termodinamik Verim Sınırı ve Sonsuz Verim Sınırı….. 212
2.12.7.4. En Yüksek Verim………………………………………. 213
2.12.7.5. Kuantum Verimi……………………………………….. 213
2.12.7.6. Verime Etki Eden Etmenler……………………………. 214
2.12.7.7. Verim Karşılaştırma…………………………………… 217
2.12.7.8. Verim Hesaplama……………………………………… 218
2.12.7.8.1. Enerji Veriminin Hesaplanması…………… 219
2.12.7.8.2. Elektrik Veriminin Hesaplanması………… 219
2.12.7.8.3. Ekserji Veriminin Hesaplanması………….. 220
3. RÜZGAR………………………………………………………….. 221
3.1. Tanımı ve Özellikleri………………………………………… 221
3.2. Rüzgar Oluşumu……………………………………………… 222
3.2.1. Rüzgarı Oluşturan Atmosfer İçindeki Kuvvetler…………….. 223
3.3. Rüzgarın Özellikleri………………………………………….. 224
3.3.1. Rüzgar Yönü…………………………………………………. 224
3.3.2. Rüzgar Hızı…………………………………………………... 226
3.3.3. Rüzgarın Ölçme Sıklığı………………………………………. 228
3.4. Rüzgar Ölçümleri……………………………………………... 228
3.4.1. Rüzgar Hızı Ölçümü…………………………………………. 228
3.4.2. Rüzgardan Enerji Üretimi İçin Ölçümler……………………. 232
3.4.2.1. Ölçüm Boyutları ve Yüksekliği…………………………….. 233
3.4.2.2. Rüzgar Ölçüm Direği……………………………………….. 236
3.4.3. Ölçümlerin Değerlendirilmesi………………………………... 239
3.5. Rüzgarın İş Yapabilme Yeteneği……………………………... 241
3.6. Rüzgar Enerjisinin Üstünlükleri……………………………… 242
3.7. Rüzgar Türbini………………………………………………... 242
3.7.1. Rüzgar Türbinlerinin Tarihi Gelişimi………………………... 245
3.7.2. Rüzgar Türbininin Bileşenleri……………………………….. 245
3.7.2.1. Dişli Kutusu………………………………………………… 252
3.7.2.2. Rotor………………………………………………………... 253
3.7.2.3. Otomatik Yöneltme Düzeni………………………………… 254
3.7.2.4. Kanatlar…………………………………………………….. 254
3.7.2.5. Frenleme Düzeni………………………………………….... 257
3.7.2.6. Yaw Sistemi………………………………………………… 257
3.7.2.7. Jeneratör……………………………………………………. 258
3.7.2.8. Kule………………………………………………………… 260
3.7.3. Rüzgar Türbinlerinde Enerji Üretimi………………………… 263
3.7.4. Rüzgar Türbinin Gücü……………………………………….. 264
3.7.5. Rüzgar Türbininin Verimi……………………………………. 267
3.7.6. Rüzgardan Elektrik Üretiminin Ekonomik Analizi………….. 267
3.7.7. Rüzgar Türbinlerinin Sınıflandırılması………………………. 268
3.7.7.1. Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri…………………………… 268
Rüzgarı Önden Alan Rüzgar Türbinleri……………………………. 269
3.7.7.2. Düşey Eksenli Rüzgar Türbinleri…………………………... 270
Savonius Rüzgar Türbini…………………………………………… 272
Darrieus Rüzgar Türbini…………………………………………… 274
3.7.8. Rüzgar Türbinlerinin Karşılaştırılması………………………. 276
3.7.9. Rüzgar Enerjisi Dönüşüm Sistemleri………………………... 277
3.7.9.1. Sabit Hızlı Dönüşüm Sistemleri……………………………. 277
3.7.9.2. Değişken Hızlı Dönüşüm Sistemleri……………………….. 277
3.7.10. Rüzgar Türbini Maliyeti……………………………………. 278
3.7.11. Rüzgar Türbinlerinin Bakımı……………………………….. 281
3.7.12. Rüzgar Türbini Güvenliği………………………………….. 281
3.8. Rüzgar Santrali Kurulması……………………………………. 282
3.8.1. Rüzgar Santrali İçin Yer Seçimi……………………………... 283
3.9. Türkiye ve Rüzgar Enerjisi…………………………………… 284
3.10. Rüzgar Türbininin Enerji ve Ekserji Verimleri……………... 284
3.11. Türkiye’de Rüzgar Enerjisi Yatırımlarının Gelişimi……….. 291
3.11.1. Türkiye’de Rüzgar Enerjisi…………………………………. 293
3.11.1.1. Türkiye’de Rüzgar Enerjisi Potansiyeli………………… 293
3.11.1.2. Türkiye’de Rüzgardan Elektrik Üretimini Gelişimi……. 294
3.11.1.3. Türkiye’de Rüzgar Enerjisinden Elektrik Üretimi……… 295
3.11.1.3.1. İşletmedeki Rüzgar Enerjisi Santralleri……............. 296
3.11.1.3.2. Yapım Aşamasındaki Rüzgar Enerjisi Santralleri…. 298
3.11.1.3.3. Lisanslı Rüzgar Enerjisi Santralleri………………... 300
3.11.1.3.4. Ön Lisanslı Rüzgar Enerjisi Santralleri……………. 300
3.11.1.4. Sonuç ve Öneriler……………………………………….. 301
4. HİDROLİK ENERJİ…………………………………………….. 303
4.1. Genel…………………………………………………………. 303
4.2. Hidrolik Enerji………………………………………………... 304
4.3. Su Akımındaki Enerjiler……………………………………… 304
4.3.1. Konum Enerjisi………………………………………………. 305
4.3.2. Basınç Enerjisi……………………………………………….. 305
4.3.4. Hız Enerjisi…………………………………………………... 306
4.4. Su Akımının Toplam Enerjisi………………………………… 306
4.5. Hidroelektrik Santraller………………………………………. 507
4.5.1. Hidroelektrik Santralin Çalışma İlkesi……………………….. 308
4.5.2. Hidroelektrik Santralin Bileşenleri…………………………... 310
4.5.2.1. Su Türbini…………………………………………………... 313
Su Türbininin Gücü………………………………………………… 316
Su Türbinlerinin Sınıflandırılması…………………………………. 317
Kaplan Türbini……………………………………………………... 320
Francis Türbini……………………………………………………... 324
Pelton Türbini………………………………………………………. 331
Banki Türbini………………………………………………………. 335
Turgo Türbini………………………………………………………. 338
Su Türbinlerinde Güç ve Verim……………………………………. 341
Teorik Güç…………………………………………………………. 341
Hidrolik Güç………………………………………………………... 342
Hidrolik Verim……………………………………………………... 342
Efektif Güç…………………………………………………………. 343
Mekanik Verim…………………………………………………….. 343
Hacimsel Verim……………………………………………………. 343
Toplam Verim……………………………………………………… 344
Su Türbini Seçimi………………………………………………….. 345
4.5.2.2. Alternatör………………………………………………….... 346
4.5.2.3. Baraj………………………………………………………… 348
4.5.3.Hidroelektrik Santrallerin Sınıflandırılması………………….. 351
4.5.3.1. Akarsu Tipi Hidroelektrik Santral…………………………... 353
4.5.3.2. Depo Tipi Hidroelektrik Santral…………………………..... 353
4.5.3.3. Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Santral………………….. 354
4.5.4. Hidroelektrik santralde Üretilen Elektriğin İletimi………….. 356
4.5.5. Küçük Hidroelektrik Santrallerin Analitik Simülasyonu……. 356
4.5.6. Küçük Hidroelektrik Santraller İçin Fayda Maliyet Analizi… 358
5. JEOTERMAL ENERJİ…………………………………………... 361
5.1. Tanımı ve Özellikleri………………………………………….. 361
5.2. Jeotermal Enerjinin Oluşumu ve Isı Kaynağı…………………. 362
5.3. Jeotermal Sistem………………………………………………. 366
5.3.1. Jeotermal Sistem Çeşitleri…………………………………….. 369
5.4. Jeotermal Enerji Üretimi……………………………………… 370
5.5. Jeotermal Enerji Uygulamalarının Tarihi Gelişimi…………… 371
5.6. Jeotermal Enerjinin Kullanım Alanları……………………….. 372
5.6.1. Jeotermal Enerjiden Elektrik Üretimi………………………… 373
5.6.1.1. Jeotermal Santrallerde Elektrik Üretme Verimi……………... 377
5.6.1.2. Jeotermal Enerjiden Elektrik Üretme Giderleri……………... 378
5.6.2. Jeotermal Enerjinin Doğrudan Kullanımı…………………….. 379
5.7. Türkiye’de Jeotermal Enerji ………………………………….. 382
5.7.1. Jeotermal Enerji Potansiyeli…………………………………... 382
5.7.2. Jeotermal Enerji Kullanımı…………………………………… 384
5.8. Jeotermal Akışkanın Pompajı…………………………………. 385
5.9. Jeotermal Enerji Uygulamalarında Isı Değiştirici Kullanımı… 386
5.9.1. Kuyu İçi Isı Değiştiriciler…………………………………….. 388
5.9.2. Isıtılacak Ortama Yerleştirilen Isı Değiştiriciler…………….. 388
5.9.2.1. Kanatlı Boru Isı Değiştirici…………………………………. 389
5.9.2.2. Plakalı Isı Değiştirici………………………………………... 390
5.10. Jeotermal Uygulamalarda Isı Pompası Kullanımı…………… 392
5.10.1. Jeotermal Isı Pompası Sistemleri……………………………. 392
5.10.2. Isı Pompasından Yararlanma Yöntemleri…………………… 395
5.10.2.1. Kapalı Devre Sistemler…………………………………… 398
Kapalı Devre Yatay Sistemler…………………………………… 400
Kapalı Devre Düşey Sistemler…………………………………... 401
Su Bağlantılı Sistemler…………………………………………... 401
5.10.2.2. Açık Devre Sistemler…………………………………….. 401
5.11. Jeotermal Uygulamalarda Korozyon ve Önlenmesi………… 402
5.11.1. Korozyon…………………………………………………... 402
5.11.1.1. Jeotermal Akışkanda Korozif Etkili Maddeler…………. 403
5.11.1.2. Jeotermal Uygulamalarda Karşılaşılan Korozyon Türleri 405
5.11.1.3. Jeotermal Uygulamalarda Korozyonun Önlenmesi……. 406
5.11.2. Jeotermal Uygulamalarda Kabuklaşma……………………. 408
5.11.2.1. Karbondioksit Kısmi Basıncının Kontrolü……………... 409
5.11.2.2. pH ayarlama……………………………………………. 409
5.11.2.3. Kabuklaşmayı Önleyen Katkı Maddeleri………………. 409
5.11.2.4. Silika Kabuklaşması……………………………………. 410
5.11.2.5. Kabuklaşmayı Önleyen Diğer Maddeler………………. 411
5.12. Jeotermal Güç Sistemlerini Ekserji Analizi…………………. 412
5.13. Jeotermal Enerjinin Doğrudan Kullanımı…………………… 414
5.13.1. Dünyada Jeotermal Enerji Potansiyeli…………………….. 414
5.13.2. Jeotermal Enerjinin Doğrudan Kullanımı…………………. 414
5.13.3. Doğrudan Kullanım Alanları……………………………… 416
5.13.3.1. Jeotermal Isı Pompaları………………………………… 426
5.13.3.2. Ortam Isıtma……………………………………………. 426
5.13.3.3. Sera Isıtma……………………………………………… 427
5.13.3.4. Su Ürünleri Yetiştiriciliği……………………………… 428
5.13.3.5. Tarım Ürünlerinin Kurutulması………………………… 428
5.13.3.6. Endüstriyel İşlemlerde Kullanım……………………….. 429
5.13.3.7. Kar Eritme ve Ortam Soğutma…………………………. 429
5.13.3.8. Kaplıca ve Yüzme Havuzlarında Kullanım…………… 430
5.13.3.9. Diğer Kullanım Alanları……………………………….. 430
5.14. Doğrudan Kullanım Teknolojileri………………………….. 430
5.14.1. Toprak Kaynaklı Enerji Değişim Teknolojisi……………... 431
5.14.1.1. Toprak Kaynaklı Isı Pompaları…………………………. 433
5.14.1.2. Kapasite Faktörü………………………………………... 434
5.14.1.3. Enerji Tasarrufu………………………………………... 435
5.15. Jeotermal Kuyular Konusundaki Gelişmeler……………….. 437
5.16. Jeotermal Enerji Yatırımlarındaki Gelişmeler………………. 437
5.17. Tarımsal Üretimde Jeotermal Enerji Kullanımı…………….. 438
5.17.1. Tarım Ürünlerinin Kurutulması…………………………… 441
5.17.1.1. Domates ve Pamuk Kurutma………………………….. 442
5.17.1.2. Biber ve Sarımsak Kurutma……………………............ 442
5.17.1.3. Çeltik Kurutma…………………………………………. 444
5.17.1.4. Meyve Kurutma………………………………………... 445
5.17.1.5. Tahıl Kurutma…………………………………………. 445
5.17.1.6. Gelişmiş Ülkelerde Gıda Kurutma…………………….. 446
5.17.2. Sera Isıtma………………………………………………… 449
5.17.3. Su Ürünleri Yetiştiriciliği…………………………………. 451
5.17.4. Yosun Üretimi…………………………………………….. 453
5.17.5. Sulamada Jeotermal Su Kullanımı………………………… 453
5.18. Tarımsal Endüstride Jeotermal Enerji Kullanımı…………… 453
5.18.1. Süt Pastörizasyonu………………………………………… 453
5.18.2. Ön Isıtma ve Isıtma İşlemleri……………………………… 455
5.18.3. Buharlaştırma ve Damıtma İşlemleri……………………… 456
5.18.4. Soyma ve Ağartma İşlemleri………………………………. 458
5.18.5. Sterilizasyon İşlemleri……………………………………... 458
5.19. Jeotermal Enerji Endüstrisi ve Piyasası…………………….. 458
5.19.1. Jeotermal Enerji Endüstrisi………………………………... 458
5.19.2. Jeotermal Piyasasındaki Endüstriyel Eğilimler…………… 462
5.19.1. Jeotermal Isı Pompası Piyasası……………………………. 468
5.20. Jeotermal Enerji Sistemlerinin Maliyeti……………………. 471
5.20.1. Kapalı Devre Sistemler…………………………………….. 471
5.20.1.1. Kapalı Devre Yatay Sistemler…………………………. 471
5.20.1.2. Kapalı Devre Düşey Sistemler…………………………. 472
5.20.2. Açık Devre Sistemler……………………………………… 473
6. BİYOKÜTLE ENERJİSİ………………………………………… 476
6.1. Biyokütle Enerji Kaynakları………………………………….. 476
6.2. Biyokütle Oluşumu…………………………………………… 377
6.3. Biyoyakıtlar…………………………………………………... 378
6.4. Biyokütle-Enerji Dönüşüm Teknolojileri…………………….. 480
7. BİYODİZEL……………………………………………………… 483
7.1. Tanımı ve Özellikleri…………………………………………. 483
7.2. Çevresel Özellikleri…………………………………………… 284
7.3. Biyodizel Üretimi……………………………………………... 386
7.3.1. Karıştırma…………………………………………………….. 486
7.3.2. Mikroemülsiyon Oluşturma………………………………….. 487
7.3.3. Piroliz…………………………………………………………. 487
7.3.4. Transesterifikasyon…………………………………………… 487
7.3.4.1. Transesterifikasyon Yöntemi İle Biyodizel Üretimi……….. 490
7.3.5. Biyodizel Üretim Tesisi……………………………………… 493
7.4. Biyodizelin Yakıt Özellikleri…………………………………. 494
7.5. Biyodizelin Kullanım Alanları………………………………... 495
7.5.1. Biyodizelin Dizel Motorlarda Kullanımı…………………….. 496
7.6. Biyodizelin Depolanması…………………………………….. 497
7.7. Biyodizelin Türkiye’deki Durumu ve Gelişimi……………… 497
7.8. Biyodizelin Akaryakıt Pazarındaki Gelişimi…………………. 498
8. BİYOETANOL……………………………………………............ 500
8.1. Tanımı ve Özellikleri……………………………………….... 500
8.2. Biyoetanolün Yakıt Özellikleri………………………………. 501
8.3. Biyoetanolün Kullanım Alanları……………………………… 502
8.4. Biyoetanol Üretimi……………………………………………. 503
8.4.1. Biyoetanol Üretiminde Kullanılan Hammaddeler……………. 503
8.4.2. Biyoetanol Üretim İşlemleri………………………………….. 404
8.4.2.1. Hazırlama………………………………………………….... 505
8.4.2.2. Fermentasyon……………………………………………….. 505
8.4.2.3. Damıtma…………………………………………………….. 506
9. BİYOGAZ……………………………………………………........ 507
9.1. Bileşimi ve Özellikleri……………………………………….. 507
9.2. Biyogaz Üretiminin Amaçları ve Yararları…………………… 510
9.2.1. Biyogaz Üretiminin Çevresel Faydaları……………………… 511
9.2.2. Biyogaz Üretiminin Sera Gazı Azaltma Potansiyeli…………. 514
9.3. Fermentasyon İşlemleri……………………………………….. 514
9.3.1. Anaerobik Fermentasyon…………………………………….. 517
9.3.2. Biyokütlenin Anaerobik Fermentasyonu……………………... 522
9.3.2.1. Metan Bakterileri…………………………………………… 524
9.4. Biyogaz Üretiminde Etkili Etmenler………………………….. 526
9.5. Biyogaz Tesisleri……………………………………………… 527
9.5.1. Sabit Kubbeli Biyogaz Tesisleri……………………………… 529
9.5.2. Balon Tipi Biyogaz Tesisleri…………………………………. 531
9.6. Biyogaz Tesisinin Bileşenleri………………………………… 533
9.6.1. Reaktör………………………………………………………. 533
9.6.2. Gaz Deposu…………………………………………………... 533
9.6.3. Organik Madde Deposu……………………………………… 533
9.7. Biyogaz Üretiminde Kullanılan Organik Hammaddeler……... 536
9.7.1. Materyalden Biyogaz/Biyometan Üretiminin Değişmesi…….. 540
9.7.1.1. Materyalin Kimyasal Özellikleri……………………………. 543
9.7.1.2. Materyalin Fiziksel Özellikleri……………………………… 544
9.7.2. Hayvan Atıkları………………………………………………. 547
9.7.2.1. Atıkların Tanımı ve Miktarı………………………………… 547
9.7.2.2. Hayvan Dışkısı Miktarının Hesaplanması…………………... 548
9.7.2.2.1. Günlük Dışkı Miktarının Belirlenmesi…………………… 548
9.7.2.2.2. Günlük Katı Dışkı Miktarının Belirlenmesi……………… 548
9.7.2.2.3. Kullanılabilir Katı Dışkı Miktarının Belirlenmesi……….. 549
9.7.2.3. Biyogaz Potansiyelinin Hesaplanması…………………....... 549
9.7.2.4. Çevresel Etkileri………………….......................................... 550
9.8. Biyogaz Tesisi Tasarımı……………………………………… 552
9.8.1. Biyogaz Tesisi Tipleri………………………………………… 555
9.8.1.1. Fermentör Tasarımı…………………………………………. 557
9.8.1.2. Fermentör Tasarımı ve Düzenlenmesini Etkileyen Faktörler.. 564
9.8.1.3. Fermentör Tipleri……………………………………………. 568
9.8.1.4. Bir ve İki Aşamalı Fermentörler……………………………. 573
9.9. Biyogaz Üretim Teknolojileri………………………………… 578
9.9.1. Anaerobik Fermentasyon…………………………………….. 578
9.9.1.1. Yaş Fermentasyon Teknolojisi……………………………... 582
9.9.1.2. Kuru Fermentasyon Teknolojisi……………………………. 585
9.10. Bitkisel Biyokütleden Biyogaz Üretimi…………………….. 587
9.10.1. Atık Miktarının Hesaplanması…………………………… 587
9.10.2. Bitkisel Biyokütleden Biyogaz Üretimi………………….. 589
9.10.2.1. Çim Silajından Biyogaz Üretimi……………………… 590
9.10.2.1.1. Çim Silajı İçin Uygun Fermentör Tasarımları…… 590
9.11. Biyogazdan Enerji Üretimi…………………………………. 594
9.11.1. Biyogaz Enerji Potansiyelinin Hesaplanması……………... 601
9.11.2. Biyogazdan Elektrik Üretiminin Hesaplanması………….. 601
9.12. Organik Gübre Üretimi……………………………………… 602
9.12.1. Fermente Gübrenin Çevresel Faydaları…………………… 604
9.13. Biyogaz Üretiminin Ekonomik Analizi…………………….. 605
9.13.1. Sermaye Maliyeti…………………………………………. 607
9.13.2. Yakıt Maliyeti…………………………………………….. 607
9.13.3. Fermentör Maliyeti……………………………………….. 608
9.13.4 Biyogaz Tesislerinin Yatırım ve İşletme Maliyeti…………. 609
10. BİYOMETAN…………………………………………………… 610
10.1. Biyogaz…………………………………………………….. 610
10.2. Biyometan Üretimi…………………………………………. 611
10.2.1. Biyogaz Saflaştırma………………………………............. 613
10.2.1.1. Biyogaz Saflaştırma Teknolojileri…………………….. 616
10.2.1.1.1. Basınç Salınımlı Adsorpsiyon……………………. 616
10.2.1.1.2. Glikol Yıkama……………………………………. 617
10.2.1.1.3. Amin Yıkama…………………………………….. 617
10.3. Biyoyakıt Üretilen Hammaddeler…………………………. 617
10.3.1. Biyogaz ve Biyometan Hammaddeleri…………………... 618
10.3.1.1. Belediye Atıkları……………………………………… 619
10.3.1.2. Ürün İşleme Atıkları…………………………………. 620
10.3.1.3. Toplanabilir Kalıntılar……………………………….. 621
10.4. Biyogaz ve Biyometan Tüketimi…………………………... 621
10.5. Biyometan Üretimi ve Maliyeti……………………………. 624
10.6. Biyometanın Geleceği……………………………………… 628
10.6.1. Biyometan ve Gaz Altyapısının Geleceği………………... 632
11. DENİZ KÖKENLİ ENERJİLER……………………………… 637
11.1. Dalga Enerjisi………………………………………………. 638
11.1.1. Dalga Enerjisi Yoğunluğunun Hesaplanması………………. 640
11.1.2. Türkiye’de Dalga Enerjisi Potansiyeli……………………… 641
11.1.3. Dalga Enerjisinden Elektrik Üretimi……………………….. 642
11.1.4. Dalga Enerjisi Sistemleri……………………………………. 643
11.1.4.1. Kıyı Şeridi Uygulamaları………………………………… 644
11.1.4.1.1. Salınımlı Su Kolonu…………………………………. 645
11.1.4.1.2. Daralan Kanal Sistemi……………………………….. 645
11.1.4.1.3. Pendular……………………………………………… 645
11.1.4.2. Kıyıya Yakın Uygulamalar………………………………. 645
11.1.4.2.1. Osprey……………………………………………….. 645
11.1.4.2.2. Wosp 3500…………………………………………… 645
11.1.4.2. Kıyıdan UzakUygulamalar………………………………. 646
11.1.4.2.1. MacCabe Dalpa Pompası…………………………… 646
11.1.4.2.2. OPT Dalga Dönüştürücü…………………………….. 646
11.1.4.2.3. Pelamis………………………………………………. 646
11.1.4.3.4. Arşimet Dalga Salınımı……………………………… 646
11.1.5. Dalga Enerjisi Dönüştürücüleri…………………………….. 648
11.1.5.1. Noktasal Emiciler……………………………………….. 648
11.1.5.2. Dalga Zayıflatıcıları…………………………………….. 648
11.1.5.3. Salınımlı Su Kolonu…………………………………….. 648
11.1.5.4. Dökülme Aygıtları………………………………………. 649
11.1.5.5. Dalga Türbinleri…………………………………………. 649
11.1.6. Türkiye İçin Uygun Dalga Enerjisi Sistemleri……………… 650
11.1.7. Dalga Enerjisinin Yararları…………………………………. 651
11.1.8. Dalga Enerjisinin Uygulama Alanları……………………… 652
11.1.9. Dalga Enerjisinin Çevresel Etkileri…………………………. 652
11.2. Deniz Akıntıları Enerjisi……………………………………. 653
11.2.1. Gel-Git Akıntıları Enerjisi………………………………….. 654
11.2.1.1. Gel-Git Akımındaki Güç……………………………….. 655
11.2.1.2. Gel-Git Akımlarından Enerji Üretimi………………….. 655
11.2.1.2.1. Türbinler İle Gel-Gitlerden Elektrik Üretimi……… 656
11.2.1.2.2. Su Depolayarak Gel-Gitlerden Elektrik Üretimi…... 659
11.3. Suyun Sıcaklık Farkından Yararlanarak Enerji Üretimi…… 660
11.3.1. Kapalı Çevrim………………………………………………. 661
11.3.2. Açık Çevrim………………………………………………... 661
11.3.3. Hibrit Sistemler…………………………………………….. 661
KAYNAKLAR………………………………………………………. 662

Çerez Kullanımı