Upload
others
View
17
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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 tara-
fından 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 ……………………………
iii
ÖNSÖZ
Tarih boyunca insanlar yaşamlarını kolaylaştırabilmek için sürekli bir arayış içinde
olmuşlardır. Bu durum insanları yaşam kalitesini yükseltmek, işlerini daha az zaman-
da, 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 enerjisi-
dir. Fakat dalga enerjisi dönüşüm sisteminin karışık yapısı, deniz koşulları ve yüksek
maliyetinden dolayı dalga enerjisinden elektrik üretimi henüz pek fazla yaygın değil-
dir. 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 enerji-
si elde etmeye karar verdik. Yapmış olduğumuz projenin ülkemiz için bu potansiye-
li 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
iv
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
2. Teorik Altyapı ……………………. 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
3. Tasarım ……………………. 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
3.3. Malzeme Listesi ve Maliyet Hesabı ……………………. 20
4. Simulasyon Çalışması …….……………… 21
v
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 ……………………. 30
Özgeçmiş
vi
ÖZET
Son yıllarda gittikçe önem kazanan yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi de dalga
enerjisidir. Deniz koşullarının düzensiz olması, yapım maliyetinin fazla olması ve karma-
şık 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 çarpmakta-
dır. 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 ver-
dik. Bunun için bir lineer jeneratör yaptık. Bu jeneratör pvc borudan ve etrafında sarılı bo-
binlerden oluşmaktadır. Jeneratörün içinden doğrusal olarak geçen neodyum mıknatısla
bobin uçlarından elektrik enerjisi elde ettik. Burada mıknatısın doğrusal hareketini gerçek-
leştirdiğimiz 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 endüklenmekte-
dir. Elde ettiğimiz alternatif gerilimi diyotlarla gerçekleştirdiğimiz tam dalga doğrultucu da
doğrulttuktan sonra regülatör devresiyle sabitleyerek kullanıma hazır hale getirdik. Çıkış-
tan aldığımız 5 voltluk gerilimle ledlerle yaptığımız devreye enerji verdik.
vii
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
1. GİRİŞ
Dünyada her geçen gün artan nüfus, gelişen teknoloji ile birlikte elektrik enerjisine du-
yulan ihtiyaç artmaktadır. Bu enerji ihtiyacını yenilenemeyen enerji kaynaklarıyla karşıla-
mak bir süre sonra mümkün olmayacaktır. Çünkü her şeyin bir sonu olduğu gibi bu kay-
nakların da bir sonu vardır. Bu nedenler göz önünde bulundurulduğunda yenilenebilir ener-
ji 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 oldu-
ğu ülkemiz için bu yüzdenin çok yüksek olduğu aşikardır [1].
Bilindiği gibi ülkemizin üç tarafı denizlerle çevrili olup dalga enerjisi potansiyeli yük-
sek 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 toplan-
tılarda 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 elekt-
rik enerjisi elde edilebilmektedir. Bizim bu projede kullandığımız yöntem dalganın doğru-
sal hareketini elektrik enerjisine çevirmektir. Sistemin temel mantığı buna dayanmakta-
dır. Fakat çalışmalarımızı yaparken kullanabileceğimiz bir dalga havuzu olmadığı için bu
doğrusal hareketi sağlayacak mekanik bir sistem tasarlanmıştır.
2
1.1. Literatür Çalışması
Dalga enerjisinden elektrik enerjisi üretimi son yıllarda bir çok ülkede farklı yöntemler-
le 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 boru-
nun 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 türbinler-
le elektrik enerjisi üretimi de yapılmaktadır. Bununla ilgili projeler hayata geçirilmiştir.
Norveç, İrlanda, İskoçya ve Portekiz gibi ülkelerde de dalga enerjisi santralleri kullanıl-
maktadır [3].
Gel-git enerji santralleri, akıntı enerji santralleri veya kıyıya kurulan sistemler gibi fark-
lı 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 kullanılabile-
cek 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 çarpmak-
tadır.
Her ne kadar bulunduğu bölgeye göre farklılık gösterse de ortalama günlük güneş ener-
jisi akışı metrekare başına 100W’ dır. İdeal şartlarda 1KW enerji üretimi için 10 metreka-
relik bir alan gerekmektedir. Rüzgar enerjisini kullanarak aynı miktarda enerji elde etmek
için 2 metrekare yer gereklidir.
3
Fakat dalga gücü için bu alan yalnızca 1 metrekaredir. Ayrıca okyanuslardaki bu gücün
sadece yüzde biri bugünkü dünya enerji ihtiyacının beş katından fazla olduğu hesap-
lanmıştır [4].
Dalga enerjisinden elektrik üretiminin bir çok avantajları bulunmaktadır. Güç kaynağı-
nın sonsuz olması, fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltması, temiz enerji sağlaması, istih-
dama katkısı, elektrik şebekesi olmayan uzak yerlere elektrik sağlanması, ekonomik ve
sosyal yararlar gibi bir çok faydaları bulunmaktadır. Bunun yanı sıra deniz dalgasının kul-
lanılmasında 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 projele-
rine 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 sistem-
leri, dalga enerjisinin düzgün olmayan özelliklerini gidermek için güç elektroniği eleman-
larına 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 ,
S , NO gibi) meydana gelir. Dalga enerjisinden elektrik üretiminde bu söz konusu değil-
dir. Fakat dalga enerjisi sistemini oluşturan parçaların üretiminde bu zararlı gazların emis-
yonu 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].
4
Bunun yanında bazı çevresel etkileri de mevcuttur. Kıyıya veya kıyıya yakın kurulan
sistemler, denizdeki canlılara zarar verebilir. Oluşabilecek gürültü canlıları rahatsız edebi-
lir. Deniz ulaşımını olumsuz yönde etkileyebilir. Bu tür problemler alınacak önlemlerle
belli seviyede giderilebilir [5].
2. TEORİK ALT YAPI
2.1. Sistemin Akış Diyagramı
Gerçekleştirdiğimiz sistemin akış diyagramı şekil-1’ de verilmektedir. Projede kul-
lanılan ana elemanlar ve izlenilen yol bu blok diyagramında görülmektedir. Buna göre li-
neer jeneratörden elde edilen alternatif gerilim tam dalga doğrultucuda doğrultulduktan
sonra regülatör devresiyle sabitlenmiş ve oluşturulan led sistemine enerji verilmiştir. Kul-
lanılan 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 dönüştü-
ren cihazlardır. Bir telin içindeki manyetik alan değiştirildiğinde telden akım aktığı görü-
lür. 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.
6
2.3. Tam Dalga Doğrultucu
Doğrultucular, girişlerine gelen alternatif gerilimi çıkışında doğru gerilime çeviren çe-
viricilerdir. Fakat burada elde edilen doğru gerilim düzgün olmayıp alternatif bileşenleri
vardır. Çıkışta oluşan doğru gerilimin, dalgalılığını en aza indirgemek amacıyla filtre dev-
releri kullanılmaktadır. Doğrultucular kontrolsüz ve kontrollü olmak üzere iki gruba ayrı-
lırlar. Kontrolsüz doğrultucular kontrolsüz yarıiletken güç elektroniği elemanları olan di-
yotların kullanılması ile yapılırken, kontrollü doğrultucular tristör IGBT ' ler gibi kontrollü
yarıiletken güç elektroniği elemanların kullanılması ile yapılmaktadır. Doğrultucu çıkışın-
da 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 denil-
mektedir.
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 üretil-
mektedir.
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 sabit-
leyerek yükümüzü beslemekteyiz. Regülatör devresi için MC34063A entegresini tercih
ettik. Bu entegre dc-dc çeviriciler için sıkça tercih edilen bir entegredir. Bu entegre ile çı-
kıştan sabit 5.3 volt alabilmekteyiz. Böylece ledlerden oluşturduğumuz yükümüze enerji
verebilmekteyiz.
3. TASARIM
Proje elektrik ve mekanik olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Dalganın doğrusal
hareketini sağlamak için mekanik sistem tasarlanmıştır. Diğer kısımlar elektriksel sistem-
den oluşmaktadır. Mekanik sistem kullanılarak elde edilen elektrik enerjisi gerekli devre-
lerle 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 sis-
tem yapımında kaynak demiri kullanılmıştır. Jeneratörün içinden geçen neodyum mıknatı-
sa 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 gerçekleş-
tiği 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 yapılmış-
tır. Mekanik sistemin uzunluğu 75 cm, genişliği ise 30 cm dir. Neodyum mıknatısın jenera-
tör içerisinde rahat ve düzgün hareket edebilmesi için jeneratörün girişine bir aparat takıla-
rak sabitlenmiştir. Sistem, kaynak yapılıp hazırlandıktan sonra mavi boyayla boyanmıştır.
Şekil-2 de ve şekil-3 de gerçekleştirilen sistemde mıknatısın iki farklı konumu görülmek-
tedir. Mekanik kısım bu şekilde tamamlanmıştır.
8
Şekil 2. Mekanik sistemden bir görüntü (mıknatıs jeneratörün sol ucunda)
Şekil 3. Mekanik sistemden bir görüntü (mıknatıs jeneratörün sağ ucunda)
9
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 olma-
sı 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 sa-
rımların 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 ge-
tirmektir. Böylece elde edilecek gerilim değeri artmaktadır. Sarım yapıldıktan sonra bobin-
lerin 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 edebil-
mesi için belli bir hava aralığı gerekmektedir. Fakat bu hava aralığı minimum olacak şe-
kilde tasarım yapılmıştır. Hava aralığının değeri yaklaşık 1mm dir.
10
Bu şekilde tasarım yapılmasının nedeni hava aralığının direncinin fazla olması ve
endüklenen gerilimi azaltacak yönde etki etmesidir. Jeneratörün yapılan çalışmalar sırasın-
da 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 mıkna-
tıslardan 4 - 5 kat daha kuvvetlidir. Güçlü manyetik enerji depolama yeteneğine sahiptir.
Kimyasal bileşimi NdFeB olan bu mıknatıs neodium, bor ve demir elementlerinden oluş-
maktadır. Günümüzde sürekli mıknatıslar arasında en yaygın olarak kullanılan mıknatıs
türüdür. Üstün manyetik özelliklere, yüksek enerji verimliliğine sahiptir. NdFeB mıknatı-
sın Curie sıcaklığı yaklaşık 310 dir.
Curie sıcaklığı, malzemenin ısıl devinim sebebiyle mıknatıslanmasının bozulduğu,
manyetik özelliğini kaybettiği ve malzemenin kullanılabileceği maksimum sıcaklık seviye-
sidir [6]. Tek parça halinde 10 cm lik mıknatıs piyasada bulamadığımız için 1.5 cm uzun-
luğunda 7 adet parçayı birleştirerek kullandık.
11
Bir devrede endüklenen emk, devreden geçen akının zamanla değişimi ile doğru orantı-
lıdır. Faraday’ ın endüksiyon yasasını formülüze edersek;
ɛ =
(1)
Bu denklemde devreden geçen manyetik akı olup şu şekilde ifade edilir;
= × (2)
Devrede N tane sarım sayısı olduğunu düşünürsek ve 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 yö-
nündedir [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 aralı-
ğının 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 bul-
mak mümkündür.
12
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 ve-
rimi 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 çe-
viricilerdir. Doğrultucular kontrolsüz ve kontrollü olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Kont-
rolsüz doğrultucular kontrolsüz yarıiletken güç elektroniği elemanları olan diyotların kul-
lanılması 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 dal-
gasını doğrultan doğrultuculara da yarım dalga doğrultucular denilmektedir.
Kontrolsüz doğrultucunun hem avantajları hem de birtakım dezavantajları vardır. Dev-
renin yapısının basit oluşu, kullanılan eleman sayısının az olması, dc gerilimdeki dalgalılı-
ğın kontrollü doğrultuculara göre daha az olması ve dolayısıyla filtre için daha küçük de-
ğerli 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.
13
Çıkış geriliminin kontrollü olmaması sebebiyle doğrultucunun çıkışına bağlı eviricinin
giriş gerilim aralığının geniş olması gerekir. Bunlar da pasif doğrultucunun dezavantajla-
rıdır.
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 yük-
seldikçe 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 ka-
todu 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.
14
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 devreler-
dendir. 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.
15
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
16
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 dü-
zensiz 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.
17
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 üze-
rine lehimlenerek yapılmıştır. Devre optimum yer kaplayacak şekilde tasarlanmıştır. Böy-
lece kullanımı rahat olacaktır.
Şekil 9. Regülatör devresinin bir görüntüsü
18
Regülatör devresi tasarlandıktan sonra bağlanacak yük için gerilimdeki dalgalanmaları
azaltmak amacıyla deneyler yapılmıştır. Regülatör devresi çıkışına bağlanan farklı değer-
lerde kondansatörlerle dalgalılık oranı incelenmiştir. İlk olarak 6.8mF kondansatör kulla-
nıldı. Fakat dalgalanmanın fazla olduğu görüldü. Daha sonra buna paralel bir 4.7mF kon-
dansatör bağlanmıştır. Dalgalılık gözle görünür şekilde azalmıştır. Son olarak bunlara para-
lel 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 kondansa-
törler tek bir bord üzerine yerleştirilmiştir. Son olarak oluşturulan toplam elektriksel devre
şekil-10’ da verilmektedir.
Şekil 10. Elektriksel devrenin son hali
19
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 yay-
dıkları ışığa dayanmaktadır. Bu ışığın dalga boyu kullanılan malzemeye göre değişmekte-
dir [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 hazırladı-
ğımız led sistemini besledik. Burada amaç üretilen enerjinin görsel olarak da görülmesidir.
Ledlerle hazırlanan KTÜ logosunda mavi renkli ledler kullanılmıştır. Plastik tabaka üzeri-
ne 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 gö-
rülmektedir.
Şekil 11. Ledlerden oluşan logonun bir görüntüsü
20
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
Bobin sarımları 11000 sarım, 0.35 50 TL 50 TL
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
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 göz-
lemlenmiştir. Bunun için 5.5 volttan büyük alternatif gerilim kaynakları bağlanıp çıkışa
bağlanan bir osiloskopla devrenin çalışıp çalışmadığı gözlemlenmiştir.
22
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 yak-
laşık 5.3 volt çıkış gerilimi gözlemlenmiştir. Normalde giriş gerilim tam sinuzoidal değil-
dir. Fakat simulasyon yaparken bunu göz ardı ettik. Amacımız devrenin işlevini görmekti.
5. DENEYSEL ÇALIŞMA
Projede mıknatısın doğrusal hareketini sağlayacak mekanik bir sistem ve jeneratörden
elde edilen gerilimin düzenlenmesi için gerekli elektriksel devrelerden daha önce bahset-
miştik. Kullanılan malzemelerin montajı daha ayrıntılı incelenirse sistemin fonksiyonları
daha iyi anlaşılabilecektir.
5.1. Mekanik Sistemin Montajı
Sistem jeneratörün sabitlendiği demir bir mekanizmadan oluşmaktadır. Boyutları önce-
den 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 bo-
binlerin bir ucundan girip diğer ucundan çıkmalıdır. Bu yüzden bu hesaplamalar göz önün-
de bulundurularak mıknatısın hareket edeceği uzunluk 36 cm lik bir alan olarak belirlen-
miştir. 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 içeri-
sindeyken bir akım akışı olmadığı gözlemlenmiştir. Bu hesaplamalar doğrultusunda doğru-
sal 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 mi-
nimum maliyette tasarım yapmak için pvc boru tercih edilmiştir. Pvc boru tornada işlenmiş
ve sarımın yapılacağı yer inceltildi. Ayrıca mıknatısın girip çıkması için optimum çap be-
lirlenmiştir.
24
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 op-
timum 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 birbi-
rine lehimlenerek sistemin montajı yapıldı.
6. SONUÇLAR
Yapmış olduğumuz projede özellikle ülkemiz için önemli olan enerji sıkıntısına bir çö-
züm oluşturabilmek amaçlanmıştır. Prototip olarak hazırladığımız sistem geliştirilebilir
olup enerji üretimi için maliyeti düşük ve kullanışlı olarak tasarlanmıştır. Dalga enerjisin-
den elektrik üretimi henüz dünyada da yeni yeni gelişim gösterdiği için projenin fikir aşa-
masında zorluklar yaşasak da optimum maliyetle üretim gerçekleştirdiğimizi düşünmekte-
yiz.
Projemiz de dalga enerjisini elektrik enerjisine çevirip kullanılabilir hale getirmeyi he-
defledik. 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 Trab-
zon 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 mali-
yeti düşürmemize neden olmuştur.
Amacımız elektriği üretip bu elektriği kullanılabilir şekle getirmekti. Yapmış olduğu-
muz sistemle elektrik üretip sabitleyerek bu amacımıza ulaştık. Her ne kadar şebeke geri-
limi elde etmek istesek de maddi olanaklar doğrultusunda daha düşük gerilimler elde ede-
bildik. Fakat sistemimiz geliştirilip kullanılabilirliği sağlandığında ülkemiz için faydalı
olacağını düşünmekteyiz. Özellikle kıyı kesimlerde, balıkçı barınaklarında veya buna ben-
zer 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 çevrilme-
siyle mıknatısın hareketi sağlanıp enerji üretilebilir. Ya da arabaların sıkça geçtiği yollarda
her araba geçtiğinde yolun altına kurulacak bir pedal sistemiyle enerji üretilebilir. Bu şe-
kilde 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 üretilebildi-
ğini 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 çalış-
ma yapmayı gerektirmektedir. Özellikle ülkemizin enerji bakımından dışa bağımlı olması
alternatif enerji kaynaklarının kullanımını zorunlu kılmaktadır. Dalga enerjisinden fayda-
lanan ülkeler bulunmaktadır ancak uygulanan projeler daha çok açık denizde kurulan pro-
jelerdir. 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 kullanıla-
bilir. Proje bu koşullar düşünülerek çok amaçlı tasarlanmıştır.
Bu proje rüzgâr ve fotovoltaik güneş enerjisi ile birleştirilerek daha güvenilir ve sürekli-
liği yüksek elektrik üretim istasyonu oluşturulabilir. Yaptığımız projede yenilenebilir enerji
kaynaklarıyla insanlara alternatif temiz enerji sağlanması amaçlanmaktadır. Üç tarafı de-
nizlerle çevrili ülkemiz için dalga enerjisinin çok önemli bir kaynak olduğunu düşünmek-
teyiz ve bu konuda çalışmalar yaparak bu kaynakları kullanılabilir hale getirmeye çalışma-
lıyız. Bir rüyam var diyen Martin Luther King gibi bizim de rüyalarımız olmalı; "Gün ge-
lecek 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 Çev-
resel 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.
EK-1: PROJENİN ÇALIŞMA TAKVİMİ
PROJE TAKVİMİ
1.H
AF
TA
24.0
9.2
012
2.H
AF
TA
01.1
0.2
012
3.H
FT
A
08.1
0.2
012
4. H
AF
TA
15.1
0.2
012
5. H
AF
TA
22.1
0.2
012
6.. H
AF
TA
29.1
0.2
012
7. H
AF
TA
05.1
1.2
012
8. H
AF
TA
12.1
1.2
012
9. H
AF
TA
19.1
1.2
012
10. H
AF
TA
26.1
1.2
012
11. H
AF
TA
03.1
2.2
012
12. H
AF
TA
10.1
2.2
012
13. H
AF
TA
17.1
2.2
012
14. H
AF
TA
24.1
2.2
012
15. H
AF
TA
31.1
2.2
012
16. H
AF
TA
07.0
1.2
013
17. H
AF
TA
14.0
1.2
013
18. H
AF
TA
21.0
1.2
013
19. H
AF
TA
28.0
1.2
013
20. H
AF
TA
04.0
2.2
013
1- Proje seçimi için araştırma ve karar verme X X X
2- Projede iş ve görev bölümünün yapılması
X
3- Proje ile ilgili kaynakların ve örneklerin araştı-rılması, veri toplanması
X
4- Projenin mekanik kısmının araştırılması X
5- Projenin elektriksel kısmının araştırılması
X
6- Projenin yapım maliyetinin araştırılması Projenin üç boyutlu çiziminin gerçekleştirilmesi
X X
7- Ara raporun hazırlanması ve teslim edilmesi
X
8- Proje ile ilgili araştırmaların sürdürülmesi
X X X
9- Final raporu hazırlanması X X
10- Projenin malzemelerinin nerelerden temin edileceğinin araştırılması
X X X X
11- Projenin gerçekleştirilmesi için gerekli malzemelerin alınması
X
12- Projenin gerçekleştirilmesi
13- Projenin uygulamalı olarak denenmesi, testlerin yapılması
EK-1: PROJENİN ÇALIŞMA TAKVİMİ
PROJE TAKVİMİ
21
.HA
FT
A
11
.02
.201
3
22
.HA
FT
A
18
.02
.201
3
23
.HA
FT
A
25
.02
.201
3
24
. H
AF
TA
04
.03
.201
3
25
. H
AF
TA
11
.03
.201
3
26
.. H
AF
TA
18
.03
.201
3
27
. H
AF
TA
25
.03
.201
3
28
. H
AF
TA
01
.04
.201
3
29
. H
AF
TA
08
.04
.201
3
30
. H
AF
TA
15
.04
.201
3
31
. H
AF
TA
22
.04
.201
3
32
. H
AF
TA
29
.04
.201
3-
24
.05
.201
3
1- Proje seçimi için araştırma ve karar verme
2- Projede iş ve görev bölümünün yapılması
3- Proje ile ilgili kaynakların ve örneklerin araştı-rılması,
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 X
malzemelerin alınması
12- Projenin gerçekleştirilmesi X X X X X
13- Projenin uygulamalı olarak denenmesi, testlerin yapılması ve sonuçlandırılması
X X X X 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 bilgile-
ri kullanma ve geliştirme imkanı bulduk. Ayrıca elektrik makineleri dersinden öğrendik-
lerimizi 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 gü-
venlik önlemi alınabilir. Sistemin mekanik yapısı sağlam yapılacak ve olası tehlikeler orta-
dan kaldırılacaktır. Ayrıca güç elektroniği devreleri de oldukça güvenilir seçilecek ve yer-
leştirilecektir. Küçük gerilimler üreteceğimiz için herhangi bir tehlikesi yoktur.
g) Sosyal ve Politik Sorunlar
Projenin politik bir sorunu bulunmamaktadır. Aksine geliştirildiğinde enerji üretimi artı-
rılarak ülkemizin yararına olacağı düşünülmektedir.
Projenin Adı Dalga Enerjisi Sistemi
Projedeki Öğrencilerin adları Sercan KENDİR - Yusuf Emin TATAR
Samet UZUN - Ahmet SALMAN
Tarih ve İmzalar 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 üniver-
sitenin son sınıfında lisans öğrenimine devam etmektedir.
Yusuf Emin TATAR, 17 Kasım 1990 tarihinde İstanbul’ da doğdu. İlköğretimini Mah-
mut Kemal İNAL İlköğretim Okulu’nda okudu. Lise’yi Pendik Lise’sinde okudu. 2009
yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühen-
disliği 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 Yar-
dım İlköğretim Okulu’nda okudu. Lise’yi Akçaabat Lise’sinde okudu. 2009 yılında Kara-
deniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölü-
münde lisans öğrenimine başladı. Halen aynı üniversitenin son sınıfında lisans öğrenimine
devam etmektedir.
Ahmet SALMAN, 7 Kasım 1987 tarihinde Ordu’nun Aybastı ilçesinde doğdu. İlköğre-
timini Atakent İlköğretim Okulu’nda okudu. Lise’yi Kabataş ilçesinde bulunan Kabataş
Lise’sinde okudu. 2007 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Fizik bölümünde lisans öğ-
renimine 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.