Piezoelektrik kristalleri yardımıyla rüzgar enerjisinden elektrik üretebilen bir sistem tasarımı /
Yazar: ERDİNÇ ÖDEMİŞ
Danışman: ÖĞR. GÖR. ÖMER KARABIYIK
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Mühendislik uygulamalarında kullanılan ve her geçen gün kullanım alanı artan piezoelektrik malzemeler, araştırma ve geliştirmeye oldukça uygun bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır. Yenilenebilir enerji türlerinden faydalanma imkânı sunan bu malzeme türü, mekanik gerilme altında elektrik üretebilir ve tersinir şekilde elektrik etkisi altında da mekanik tepkiler verebilmektedirler.

Bu tez çalışmasında, savonius türbini kullanarak ağırlık merkezi dönme ekseninde olmayan bir sistem ile rüzgâr bazlı mekanik titreşimlerden enerji üretmek amacıyla, türbin gövdesine davul tipi (Drum Harvester) piezoelektrik hasatçılar yerleştirilerek, farklı bir piezoelektrik enerji hasadı (PEH) düzeneğinin tasarımı ve imalatı yapılmıştır.

Alternatif enerji kaynaklarından olan piezoelektrik malzemeler kullanarak enerji dönüşüm sistem tasarımı, bir prototipinin imalatı, bu prototipin enerji çıktısı, verimi ve kullanılabilirlik açısından değerlendirmesi, literatürde yeralan bilgiler eşliğinde alternatif enerji kaynaklarının kullanımına farklı bir bakış açısı sunulması ve bu alandaki gelişmelere katkı sağlanması, çalışmanın asıl amaçlarını oluşturmaktadır.

Tasarımı ve imalatı yapılan sistem, rüzgâr tüneli testine tabii tutulmuş, 7 m/s'lik rüzgâr etkisindeyken iki saat boyunca aralıksız çalıştırılmıştır. Sistem dengeye ulaştıktan sonra yapılan ölçümlerde, 5 Volt 'luk anlık gerilim ve 1.16 W anlık güç çıkışı değerlerine ulaşılmıştır. Sistemin ortalama güç çıkışı ise 0.62 W olarak belirlenmiştir. Yapılan teorik hesaplamalara göre hasat sisteminin %8,5 verime sahip olduğu ortaya konmuştur.

Anahtar Kelimeler: Piezoelektrik, Enerji hasadı, Rüzgâr enerjisi

2019, 118 sayfa

Abstract:
Piezoelectric materials, which are used in engineering applications and whose usage area is increasing with each passing day, are quite suitable for research and development. This type of material, which provides the opportunity to benefit from renewable energy types, can generate electricity under mechanical stress and reversibly give mechanical reactions under the influence of electricity.

In this thesis, drum type (Drum Harvester) piezoelectric harvesters were placed in the turbine body to produce energy from wind based mechanical vibrations by using a savonius turbine with a system which is not in the center of gravity rotation, and a different piezoelectric energy harvesting (PEH) mechanism was designed and manufactured.

The main objectives of the study are to design an energy conversion system using piezoelectric materials which are one of the alternative energy sources, to manufacture a prototype, to evaluate the energy output, efficiency and usability of this prototype, to present a different perspective to the use of alternative energy sources with the information in the literature and to contribute to the developments in this field.

The system, which was designed and manufactured, was subjected to wind tunnel test and operated continuously for two hours under the effect of 7 m / s wind. After the system has reached equilibrium, 5 Volt instantaneous voltage and 1.16 W instantaneous power output values have been reached. The average power output of the system is 0.62 W. According to the theoretical calculations, it was found that the harvesting system had an efficiency of 8.5%.




Key Words: Piezoelectric, Energy harvester, Wind power

2019, 118 pages