PROF. DR. ŞEBNEM ELÇİ ARAŞTIRMA GRUBU

visit site in English

Projenin Amacı

Projemizin temel amacı, baraj haznelerinde siyanobakteri büyümesinin kontrol altına alınmasıdır. Bu amaç doğrultusunda, enerjisini yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanan yapay bir karışımın kullanımı ile otonom bir sistem tasarlanması hedeflenmektedir. Böylece, baraj haznelerinde siyanobakteri büyümesini etkili bir şekilde önlemek ve kontrol etmek mümkün olacaktır. Bu sistem, sürekli ve doğal bir şekilde su kalitesini izleyebilecek ve gerektiğinde müdahil olacak şekilde tasarlandığından, baraj haznelerindeki su kalitesinin düzenli olarak kontrol altında tutulması amaçlanmaktadır.

Bu amaca ulaşmak için belirlenen hedefler şu şekildedir;

  • Su karışımını optimize etmek için hem hava difüzörü hem de su pompası kullanılacak ve her iki sistemin verimliliği ayrı ayrı deney sonuçlarına dayanarak değerlendirilecektir.

  • Su pompası ve hava difüzör sistemlerinin verimliliği, ANSYS FLUENT sayısal modeli kullanılarak en yüksek tasarımları belirlenerek modellendirilecektir.

  • Karışımın otonom (kendiliğinden) başlaması için ise sıcaklık/çözünmüş oksijen değerlerini ölçen ve karışımı belli bir eşik değeri geçildiğinde başlatan ardunio kontrollü bir sistem tasarlanacaktır.

  • Deney tankına, sıcaklık/çözünmüş oksijen değerleri ölçülerek belirlenen konsantrasyonlarda siyanobakteri aşılanacak. Bu aşamadan sonra, karışım verimliliğinin belirlenmesi için su kolonundaki sıcaklık değişimleri takip edilecektir. Seçilen karışım tasarımlarının mevcut siyanobakterinin giderilmesindeki verimliliği araştırılacaktır.

  • Deneysel ve sayısal sonuçlara dayanarak baraj haznelerindeki su kolonundaki siyanobakteri kontrolü ve oksijen seviyesinin artması için bir optimum tasarım önerisi sunulacaktır.

  • Çalışma sonuçlarına dayanarak, Tahtalı baraj gölü su alma yapısı için optimal yapay karışım sistemi Weber analizi yöntemiyle ölçeklendirilerek önerilecektir. Bu önerilen sistemin performansı, sayısal modelleme tekniği kullanılarak incelenecektir.

  • Projemizin nihai hedefi, enerjisini rüzgar enerjisi ile sağlayan, çözünmüş oksijen ve sıcaklık parametreleri tarafından yönetilen, baraj haznelerindeki siyanobakteriyel biokütlenin azaltılmasına yönelik optimize edilmiş bir yapay karışım sistemi tasarlamaktır. Bu hedefe ulaşmak için, yapay karışımın enerjisi için rüzgar türbini için optimum bir tasarım önerilecektir ve sonrasında sayısal modelleme yöntemi kullanılarak prototipin performansı incelenecektir.

 

SİYANOBAKTERİ NEDİR?

Siyanobakteri, su kolonlarındaki fotosentetik mikroorganizmalardan biridir. Güneş ışığı ve gazlar (özellikle karbondioksit) kullanarak organik molekülleri sentezler ve su kolonlarının doğal dengelerini bozar. Siyanobakterinin fazla miktarda üremesi su kalitesini bozar ve baraj haznelerinde su arıtma için zorunlu hale getirir.

  • Rezervuarlarda, havzalardan besin akışının birleştiği tropik sıcaklıklardan dolayı, çoğu zaman siyanobakteriler ve mavi-yeşil alglerin istilaları meydana gelir.

  • Dünya çapındaki ısınma ve sıcaklık değişiklikleri, tür kompozisyonlarını ciddi oranda değiştirebilir ve toksik fitoplanktonların büyümesine neden olabilir.

  • ​Siyanobakterilerin toksin üretme yeteneği, insan sağlığına zararlı sonuçlar doğurabilir.

cyanobacteria-2320776_1920

SİYANOBAKTERİLERİN BARAJ VE SU YAPILARINA ZARARLARI

  Su Pompalama Sistemlerinin Bozulması
     Siyanobakteriler, su pompalama sistemlerinin borularını   ve makine parçalarını tıkayabilir ve bozabilir.

Su Yoğunluğu Değişiklikleri
    Siyanobakterilerin çok miktarda üretimi, su yoğunluğunun      değişmesine neden olabilir ve bu da baraj ve su  yapılarının  yapısına zarar verebilir.

Kirlilik
Siyanobakteriler çok miktarda fitoplankton üretebilir ve su kaynaklarını kirli hale getirebilir.

Ekolojik Etkiler
Siyanobakteriler, diğer su canlılarını öldürebilir ve su ekosistemlerinin dengesini bozabilir.

Toksik Etkiler
Siyanobakteriler, toksik maddeler üretebilir ve bu toksik maddeler su kaynaklarının kalitesini düşürebilir ve hayvanları ve insanları etkileyebilir.

YENİLENEBİLİR ENERJİ NEDİR?

Yenilenebilir enerji kaynakları, sınırsız olarak bulunan veya kendini yenileyebilen doğal kaynaklardan elde edilen enerji kaynaklarıdır. Bu kaynaklar, fosil yakıtların aksine sürekli olarak yenilenebilirler ve çevre üzerindeki olumsuz etkileri daha azdır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında güneş, rüzgar, hidrolik, biokütle ve jeotermal enerji kaynakları bulunmaktadır.

 

   Rüzgar enerjisi, rüzgar türbinleri aracılığıyla rüzgarın kinetik enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesiyle elde edilir. Bu türbinler, döner kanatları ile rüzgarın hareket enerjisini mekanik enerjiye çevirir ve jeneratörler aracılığıyla elektrik enerjisi üretilir. Rüzgar enerjisi, yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır ve doğal kaynakları tüketmez veya atık üretmez.

 

   Rüzgar enerjisi, yenilenebilir enerji kaynakları arasında önemli bir yer tutar. Dünya genelinde birçok ülkede rüzgar enerjisi santralleri kurulmuştur ve bu santraller yüksek miktarda elektrik üretirler. Rüzgar enerjisi, fosil yakıtların kullanımını azaltarak çevre üzerindeki olumsuz etkileri en aza indirmeye yardımcı olur. Ayrıca, rüzgar enerjisi kaynakları, özellikle düşük enerji maliyetleri nedeniyle giderek daha popüler hale gelmektedir.

SAVONİUS RÜZGAR TÜRBİNİ

Türbinler genel olarak düşey eksenli ya da yatay eksenli olarak kategorize edilmektedir. Savonius rüzgar türbinleri düşey eksenli türbin kategorisinde yer almaktadır. Basitçe yatay iki plaka arasında konumlandırılmış ve merkezleri eksen boyunca birbirlerinden uzaklaştırılmış iki adet yarım silindir şeklindeki türbin kanatlarından oluşmaktadırlar. İlk kez 1922 yılında Finlandiyalı mühendis Sigurd Savonius tarafından icat edilmiş ve 1926 yılında patentlenmiştir.

Çalışma prensipleri oldukça basit olan Savonius türbinlerde gelen rüzgar türbinin iç bükey kanatlarında pozitif moment ve dış bükey kanatlarında negatif moment oluşturmaktadır. İç bükey kanatlarda oluşan moment aerodinamik etkiler nedeniyle dış bükey kanattan daha büyük olduğundan türbin radyal harekete başlamaktadır.

     Savonius türbinlerin avantajlarını şu şekilde sıralamak mümkündür.

  • Yüksek tork gerektiren uygulamalar için uygundur.

  • Düşük rüzgar hızlarında dahi çalışmaya başlayabilmektedir.

  • Üretimleri ve tasarımları kolaydır.

  • Rüzgarı her yönden karşıladığından türbini rüzgar yönüne döndürecek dümen sistemine ihtiyaç duymazlar.

  • Bakım maliyetleri düşüktür.

     Bununla birlikte rüzgar direncine ve sürtünmesine fazlaca maruz kaldıklarından verimleri düşüktür ve genellikle enerji üretmek için tercih edilmezler. Genellikle kırsal alanlarda su pompalamak amacıyla ya da benzer yüksek tork değerleri isteyen uygulamalarda kullanılmaktadırlar.