Dik ve eğimli güneş bacalarının teorik incelenmesi
Theoretical investigations on upright and inclined solar chimneys
Yazar: METE NEPTUN
Danışman: PROF. DR. METİN ÇOLAK
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Güneş bacasını oluşturan dört ana bölümden üçü, cam kollektör(sera), baca ve rüzgar türbini (yel değirmeni) aslında insanlar tarafından uzun zamanlardan beri bilinen ve kullanılan araç ve tesislerdir. 1930lu yıllarda ilk kez ortaya çıkarılan güneş bacası fikri 1982 yılında Almanya'nın Stuttgart kentindeki Prof. Dr. Jörg Schlaich tarafından İspanya'nın Manzanares yöresinde gerçekleştirildi. 7 yıl 50 kW bir maksimum güç ile çalışan bu tesis 1989 yılında bir fırtınada yıkıldıktan sonraki yıllarda günümüze kadar güneş bacası ile ilgili bazı sorunlar yenilememiştir. Prof. Schlaich'ın 2005 yılında Avustralya'da yapmayı tasarladığı devasa güneş bacası sorunların hala giderilememesi nedeni ile henüz gerçekleştirilememiştir. Bu çalışmada, büyük tesislerde boyutları ve maliyeti artan, teknik ve finansal sorunlar getiren bacanın bir dağa yaslanarak maliyetinin düşürülmesi ve güvenirliğinin arttırılması hedeflenmiştir. Bu oluışum içeriğinde, dağın eteklerine yerleştirilen ve sektörlere ayrılan kolektörün de eğimli olması, ısınan havanın bacaya yönlendirilmesini güçlendirmiştir. Düz alana kurulan sektörsüz kolektörlerdetürbülansa ve kayıplara neden olan çevre rüzgarlarının, sektörler sayesinde bacaya yönlendirilmesi ve akışkan hızına olumlu katkıda bulunması sağlanmıştır. Dikey bacalarda türbin sayısı sınırlı kaldığından rotor çapları çok büyük boyutlara ulaşırken, eğimli bacalı sistemde öngörülen 5 sektörün her birinin baca çıkışına birden fazla turbogeneratör yerleştirilerek türbin sayısının arttırılması ve böylece rotor çaplarının gerçekleştirilebilir seviyelere düşürülmesi mümkün olmuştur. Böylece baca maliyeti azaltılmış, güvenliği arttırılmıştır. Tez içeriğindeki simulasyon programı, her tür ve boyuttaki güneş bacası verilerini belirleyerek teknik ve finansal sonuçları hesaplayabilmektedir. Tez içeriğinde, belirtilen sorunların giderilmesi ile ilgili fikirler geliştirilmiş, verimi arttırma, maliyeti düşürme ve güneş bacası'nın güvenilir bir şekilde çalışabilmesi amacında gereken şartlar irdelenerek Türkiye coğrafi koşullarında en verimli olabilecek bir model sunulmuştur.

Abstract:
Solar Chimney consists of four parts, three of these parts are; Glass Collector (Greenhouse), Chimney and Wind Turbine (Wind Mill) in reality are known by humanity since centuries. The idea of Solar Chimney was established in 1930s, and was first constructed in Manzares Spain in 1982 by Professor Dr. Jörg Schlaich from Stutgart, Germany. This Solar Chimney has worked at 50 kW maximum capacity until destroyed by a storm in 1987. Since then, the problem of Solar Chimney could not have been overcome. Prof. Schlaich?s design of mega solar chimney, aimed to be constructed in 2005 at Australia, could not have been realized yet due to basic unresolved problems. In this study, technical and financial problems in mega designs, have been tried to be overcome by a novel design of lean against a mountain slope, which would enhance also the reliability of the Solar Chimney. In this design, inclined collector part, which is being divided into sectors, calculated to enhance the direction capacity of warmed air into the chimney. Solar Chimney on a flat area, in absence of divided sectors in collector parts, are predicted to cause turbulances which prevent the wind direction to chimney. Divided sectors are predicted to direct the wind onto the chimney and enhance the windvelocity. Number of turbines in perpendicular chimneys are in limited numbers and have large rotor diameters, whereas in inclined chimney system, that predicted to have five sectors and in each contain more than one turbine, creates the advantages high number of turbogenerators which smaller rotor diameters in construct able limits. Overall, chimney costs are lowered and reliability is increased. Simulation program in the thesis, capable of calculating of solar chimney technical and financial parameters in every type and dimention. In the contents of this thesis, models have been created and evaluated, in order to reach to low costs, high yields and reliability of the Solar Chimney system suitable for geographical conditions of Turkey.