Sıfır enerji tüketimli uzaktan eğitim platformunun fizibilite çalışması
Feasibility study of a zero-energy distance education platform
Yazar: NİHAL KILINÇ
Danışman: DOÇ. DR. GÜL NİHAL GÜĞÜL
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Uzaktan eğitim (UE) platformu dünyada uzun yıllardır üniversiteler tarafından kullanılmaktadır. 2019 yılının sonlarına doğru başlayan Covid-19 pandemi döneminde, UE sistemi yoğun bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Pandeminin bitmesine rağmen sağladığı imkânlar sebebi ile UE'nin kullanımı bazı alanlarda hala devam etmektedir. UE sisteminin kullanımının artması ile Bilgi Teknolojileri (BT) alt yapısına olan talep artmıştır. Bu talep Bilgi İşlem Merkezleri (BİM)'nde bulunan BT cihazlarının performansının arttırılması ihtiyacını doğurmuştur.
Literatür, pandemi döneminin etkileri hakkında birçok çalışma içermektedir. Ancak pandemi döneminin eğitim kurumlarının enerji tüketimine olan etkisini inceleyen az sayıda çalışma bulunmaktadır. Gerçekleştirilen bu çalışmalarda ise pandeminin eğitim kurumlarında bulunan BİM'in enerji talebine olan etkisini ve buna bağlı karbon ayak izinde (KAİ) olan değişimi inceleyen bir çalışmaya rastlanmamıştır. Pandeminin üniversitelerin enerji talebine etkisini inceleyen bu çalışmalarda BİM'in enerji tüketimi göz önüne alınmamış, sadece kampüsün toplu enerji tüketimi üzerinden analizlerini gerçekleştirmiştir. Buna ek olarak, literatürde pandemiden bağımsız olarak UE ile ilgili yapılan çalışmalar da mevcuttur. Bu çalışmalar UE'nin öğrenci başarısına olan etkisi, topluluk hissine olan etkisi ve memnuniyet analizi gibi konuları içermektedir. Yapılan literatür araştırmasında pandemi dönemi ve sonrasında UE platformunun kullanılmasındaki artışın BİM'in enerji talebine olan etkisini inceleyen bir çalışmaya literatürde rastlanmamıştır. Bu tez çalışması bu boşluğu doldurmak amacı ile gerçekleştirilmiştir. 
Bu çalışma, pandemi döneminde yükseköğretim kurumlarında UE'ye geçilmesi ile BİM'in enerji talebi, bu talebi karşılayacak yenilenebilir enerji sistemi (YES)'nin kapasite hesabı ve buna bağlı KAİ etkisinin analizini içermektedir. Çalışma kapsamında Konya - Selçuk Üniversitesi (SÜ) Teknoloji Fakültesi (TF)'nde öğrenim gören 230 lisans öğrencisine anket uygulanmıştır. Anket ile toplanan veri ile öğrencilerin pandemi dönemi ve öncesine ait barınma, ulaşım, ısınma ve elektrikli cihaz amaçlı enerji tüketim bilgileri temin edilmiştir. Elde edilen veriler ile örgün eğitim (ÖE), UE ve hibrit eğitim (HE) için enerji talebi karşılaştırılmıştır. Ayrıca Teknoloji Fakültesi'nde mikro ölçekli BİM oluşturulup, enerji tüketimi hesaplanmıştır. Son olarak da bu BİM'in enerji talebini karşılayacak YES'in kapasite hesabı yapılarak, sıfır enerji tüketimli UE platformunun fizibilitesi tamamlanmıştır. Yükseköğretim Kurumu kararı gereği, HE'de derslerin maksimum %40'ı UE platformu üzerinden yapılabilmektedir. ÖE ve UE için hesaplamalar tamamlandıktan sonra, ÖE'nin %60'ı ve UE'nin %40'ı alınarak HE'nin enerji talebi hesaplanmıştır. 
Yapılan hesaplamalar neticesinde ÖE, UE, HE'nin bir yıllık eğitim öğretim dönemi süresinde kişi başı enerji talebi sırasıyla 3.894 kWh/yıl-kişi, 65 kWh/yıl-kişi ve 3.848 kWh/ yıl-kişi olarak hesaplanmıştır. Bir yıllık eğitim öğretim dönemi süresinde kişi başı KAİ ise ÖE, UE, HE için sırasıyla 6.356 kg-CO2/yıl-kişi, 6,7 kg-CO2/yıl-kişi ve 6.295 kg-CO2/yıl-kişi olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak ÖE ve HE için elektrik tüketimi açısından çok büyük farklılıklar görülmediği ancak UE'de enerji tüketiminin ÖE'ye kıyasla % 99 azaldığı görülmüştür. Karbon emisyonları arasında ısınma ve ulaşımdan kaynaklanan emisyon değeri, ÖE için 98% ile en yüksek orana sahiptir. Ayrıca UE'nin, eğitime bağlı KAİ'yi %99,6 azaltabileceği görülmüştür. SÜ'de tamamen UE'ye geçilmesi durumunda kampüsün bütün ihtiyaçlarını karşılayacak BİM'in elektrik tüketimi 182.156,8 kWh/yıl olarak hesaplanmıştır. Bu talebin Konya'da 97 kW kapasiteli bir fotovoltaik (PV) tesis tarafından karşılanabileceği görülmüştür.

Abstract:
Distance education (DE) platform has been used by universities around the world for many years. During the Covid-19 pandemic period, started by the end of 2019, the DE system began to be used intensively. Even though the pandemic is over, the use of DE continues in some areas due to the opportunities it provides. With the increase in the utilization of the DE system, the demand for Information Technologies (IT) infrastructure has increased. This demand has generated the requirement of the increase in the performance of IT devices in Data Centers (DC).
Literature comprises many studies about the effects of the pandemic period. However, there are few studies that analyzes the impact of the pandemic period on the energy consumption of the educational institutions. In between the conducted studies, the impact of the pandemic on the energy demand of DC in educational institutions and the resulting fluctuation in the carbon footprint (CFP) has not been analyzed. In the studies examining the impact of the pandemic on the energy demand of universities, energy consumption of DC's was not taken into account and the analysis was conducted only based on the whole energy consumption of the campus. In addition, there are also studies some in the literature about DE which are not related to the pandemic. These studies include topics such as DE's impact on student success, the sense of community, and satisfaction. Therefore, in the conducted literature review a study examining the effect of the increase in the DC's energy demand with the utilization of the DE platform during and after the pandemic period has not been found. This thesis study was carried out with the aim of filling this gap.
This study includes the analysis of DC's energy demand with the transition to DE in higher education institutions during the pandemic period, the calculation of the capacity of the required renewable energy system (RES) to meet the demand of campus and the related CFP impact. Within the scope of the study, a survey was conducted to 230 undergraduate students studying at Konya - Selçuk University (SU) Faculty of Technology. With the data collected during the survey, students' energy consumption data for housing, transportation, heating and electrical appliances during and before the pandemic period were obtained. With the data obtained, the energy demand for formal education (FE), DE and hybrid education (HE) was compared. In addition, a micro-scale DC was created at the Faculty of Technology and energy consumption was calculated. Finally, the feasibility of the zero-energy consumption DE platform was completed by calculating the required capacity of RES to meet the energy demand of DC. According to the decision of Higher Education Institute, maximum 40% of the courses in HE can be done through the DE platform. After the calculations for FE and DE were completed, the energy demand of HE was calculated by taking 60% of FE and 40% of DE.
As a result of the calculations, energy demand of FE, DE and HE per capita during the one-year education period was calculated as 3.894 kWh/year-person, 65 kWh/year-person and 3.848 kWh/year-person, respectively. During the one-year education period, CFP per person was calculated as 6.356 kg-CO2/year-person, 6.7 kg-CO2/year-person and 6.295 kg-CO2/year-person for FE, DE and HE, respectively. As a result, no major differences between FE and HE was observed in terms of electricity consumption, however, energy consumption in DE decreased by 99% compared to FE. Among the carbon emissions, the emission caused from heating and transportation in FE has the highest share with 98%. It was also observed that DE will reduce education-related CFP by 99.6%.