ÖZEL EGE LİSESİ AKAN SUYUN ENERJİSİNİN ELEKTRİĞE DÖNÜŞÜMÜ HAZIRLAYAN ÖĞRENCİ: Bürge ÖZTÜRK DANIŞMAN ÖĞRETMEN: Melike GÜZEL İZMİR 2016
İÇİNDEKİLER 1.Proje özeti...2 2.Projenin amacı...2 3. Giriş...3-4 4.Yöntem...4-5 4.1. Prototipin hazırlanışı... 4 4.2. Düzeneğin çalıştırılması ve elektrik üretiminin gözlemlenmesi 5 5. Ulaşılan sonuçlar ve sonuçların değerlendirilmesi...5 6. Proje Bütçesi...6 7.Kaynaklar...6 1
Proje Adı: AKAN SUYUN ENERJİSİNİN ELEKTRİĞE DÖNÜŞÜMÜ 1. Proje Özeti Bu projemizde, gelişmekte olan ülkemizdeki enerji ihtiyacını göz önünde bulundurarak şehir şebekelerinde akan tesisat suyunun hareket enerjisinden elektrik enerjisi üretmeyi amaçladık. Enerji, maddelerin yapısında var olan çeşitli şekillerde açığa çıkan güçtür. Yaşantımızı devam ettirebilmemiz için enerji kaçınılmaz bir ihtiyaçtır. Elektrik enerjisi, ülkelerin kalkınmasında temel ve kaçınılmaz unsurdur. Yoksulluğun azaltılmasından, insan sağlığının en iyi seviyeye getirilmesine kadar, kalkınma için atılan her adımın güvenilir ve çağdaş olması; sürdürülebilir elektrik enerjisi temininin geliştirilmesini zorunlu hale getirmektedir. Ülkemizde enerji ihtiyacı genel olarak fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Bu yakıtların kullanımı ise çevreye zarar vermekle birlikte ülkemizi dışarıya bağımlı hale getirmektedir. Ayrıca bu kaynakların rezervleri sınırlı miktardadır. Bu nedenle alternatiflerinin bulunması bir zorunluluktur. Enerji kaynakları verimli ve akılcı kullanılırken gelecek nesiller için bu kaynaklardan tasarruf edilip çevrenin korunmasının önemi de günümüzde ön plana çıkmaktadır. Biz de, enerji tasarrufuna katkıda bulunmak için dinamo yardımıyla suyun hareket enerjisinden elektrik enerjisi elde ettik. Şehir şebekelerinde yüksek basınç altında akan tesisat suyunun hareket enerjisini, elektrik enerjisine çevirdiğimizi göstermek için bir prototip oluşturduk ve amaçlandığı gibi suyun hareket enerjisinden elektrik enerjisine çevirdik. Elde ettiğimiz enerji, bir pil ya da kondansatör yardımıyla depolanarak, su borularının geçtiği bölgelerde ihtiyaç halinde sokağın, hat üzerindeki evlerin aydınlatılmasında ya da daha fazla enerji isteyen durumlarda kullanılabilir. 2. Projenin Amacı Bu projemizde, hızla nüfusu artan ve gelişmekte olan ülkemizdeki enerji ihtiyacını göz önünde bulundurarak şehir şebekelerinde yüksek basınç altında akan tesisat suyunun hareket enerjisinden elektrik enerjisi üretmeyi amaçladık. Böylece bir yandan enerji tasarrufu yapmış bir yandan da su hatlarında akan suyun işlevlerini arttırıp enerji 2
dönüşümünden faydalanarak gelecek nesiller için gerekli olan kaynakların korunmasına katkıda bulunmuş olacağız. 3. Giriş Enerji, maddelerin yapısında var olan çeşitli şekillerde (yanma, düşme, sürtünme, hareket etme vb.) açığa çıkan güçtür. Fiziksel anlamda ise, hareket ettirici güç, iş yapabilme yeteneği ve kapasitesi olarak tanımlanır (1). Yaşantımızı devam ettirebilmemiz için enerji kaçınılmaz bir ihtiyaç olarak karşımıza çıkmaktadır. Güneş en temel enerji kaynağımız olmakla birlikte, Dünyamızda enerji ihtiyacımızı karşılayabileceğimiz birçok farklı kaynak bulunmaktadır. Doğada var olan enerji hiçbir zaman yok olamaz. Gerçekleşen olayları incelediğimizde var olan enerjinin tükenmeyip sadece bir türden diğer bir türe dönüştüğünü görürüz. Bu olay enerji dönüşümü olarak adlandırılır. Fosil yakıtlar, rüzgar enerjisi gibi bazı enerji kaynakları diğer enerji türlerine dönüştürülerek kullanılır ( 2 ). Elektrik enerjisi, ülkelerin kalkınmasında temel ve kaçınılmaz unsur olarak kabul edilmektedir. Dünya çapında yoksulluğun azaltılmasından, insan sağlığının en iyi seviyeye getirilmesine kadar, kalkınma için atılan her adımın güvenilir ve çağdaş olması; sürdürülebilir elektrik enerjisi temininin geliştirilmesini zorunlu hale getirmektedir. Dünya genelinde elektrik enerjisine olan talebin hızlı şekilde artması, enerji kaynaklarının çeşitlendirilmesini gerekli kılmaktadır. Birçok ülke gibi Türkiye de, hızlı nüfus artışı ile karşı karşıyadır. Bu artış sonucunda konutlarda ve sanayide enerji taleplerinde de ciddi bir artış görülmektedir. Ülkemizde bu enerji ihtiyacı genel olarak fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Bu yakıtların kullanımı ise çevreye zarar vermekle birlikte ülkemizi dışarıya bağımlı hale getirmektedir ( 3 ). Ayrıca bu kaynakların rezervleri sınırlı miktardadır ve bir gün tükeneceklerdir. Bu nedenle alternatiflerinin bulunması bir zorunluluktur. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı tüm insanlığın geleceğini güvence altına almak için yaşamsal bir öneme sahiptir. Karbondioksit gazının atmosferde yoğun olarak birikmesi, küresel ısınmaya yol açmaktadır. Meydana gelen sıcaklık artışı, dünya ikliminin değişmesine, kutuplardaki buzulların erimesine, deniz seviyelerinin yükselmesine ve neticede birçok verimli tarım topraklarının sular altında kalmasına neden olacaktır. Küresel ısı artışını önlemenin ilk 3
koşulu, fosil yakıt kullanımını azaltarak, enerji altyapısını yenilenebilir enerjileri kullanmaya uygun duruma getirmektir (Keleş ve Hamamcı, 2002, s.105). Enerji kaynaklarının verimli ve akılcı kullanılırken aynı zamanda gelecek nesiller için bu kaynaklardan tasarruf edilmesinin ve çevrenin korunmasının önemi günümüzde daha da ön plana çıkmaktadır. Aydınlatmada, ısıtmada ve makinelerin çalıştırılmasında kullanılan elektrik akımını elde etmenin yollarından biri dinamo ( elektrik motoru ) adı verilen makineleri kullanmaktır. Dinamolar mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirerek elektrik akımı üretirler ( 4 ). Biz de bu projemizde, enerji tasarrufuna katkıda bulunmak için dinamo yardımıyla suyun hareket enerjisinden elektrik enerjisi elde ettik. 4. Kullanılan Yöntem Şehir şebekelerinde yüksek basınç altında akan tesisat suyunun hareket enerjisini, elektrik enerjisine çevirdiğimizi göstermek için bir prototip oluşturduk. Sistemim plastik malzemeden yapılan türbin kısmının 3D tasarımı için Gediz Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği bölümünden destek alınmıştır.. 1.Aşama: Prototipin Hazırlanışı: Su şebekelerindeki boru içinde akan suyun simüle edileceği türbin kısmının tasarımı 3D printer kullanılarak yapılmıştır. Üretilen polilaktik asit ( PLA ) türbin parçaları montaj işlemi sırasında jeneratör olarak kullanılacak olan elektrik motoru türbin rotoruna bağlanmıştır. Sistemde üretilen elektrik enerjisini kullanmak üzere led lamba motor kutuplarına monte edilmiştir. Kompresör yardımıyla ise türbin içindeki sıvı akışı simüle edilmiştir. 4
2.Aşama: Düzeneğin Çalıştırılması ve Elektrik Üretiminin Gözlemlenmesi: Su şebekesindeki ana boru hatlarındaki su basıncı 8 bara kadar çıkabilmektedir. Bu proje de amacımız bu yüksek basınçlı suyun akış hareketinden elektrik üretmektir. Ancak sistemim prototipini hazırladığımız test ortamında bu basınçta su elde edip kullanmak zor olduğu için su yerine yüksek basınçlı hava kullanılması öngörülmüştür. Bu bağlamda basınçlı havayı elde etmek için kompresör kullanılmıştır. Kompresörün ürettiği yüksek basınçlı hava ( 8 bar ) türbin içinden geçirildi. Türbin içinden geçen hava burada bulunan rotor kanatçığına çarparak onun dönmesini sağladı. Dönen rotor miline bağlı olan elektrik motoru da elektrik üretmek için gerekli olan hareketi böylece milin dönme hareketinden almış oldu. Dönme hareketiyle birlikte elektrik motoru elektrik üretmeye başladı ve bunun sonucunda led lamba yandığını gözlemledik. 5. Ulaşılan Sonuçlar ve Sonuçların Değerlendirilmesi Su tesisatlarında akan suyu simüle etmek amacıyla kurduğumuz prototip düzenekten amaçlandığı gibi suyun hareket enerjisinden elektrik enerjisi elde edilmiştir. 5
Elde ettiğimiz enerji, bir pil ya da kondansatör yardımıyla depolanarak, su borularının geçtiği bölgelerde ihtiyaç halinde istenildiği zaman sokağın, hat üzerindeki evlerin aydınlatılmasında ya da daha fazla enerji isteyen durumlarda kullanılabilir. 6. Proje Bütçesi 3d Tasarım Hizmet Alımı 3d Printer Hizmet Alımı Komprosör (Kira) Elektrik Motoru Krokodil Koblo Led Projenin Toplam Bütçesi: 300 TL 7. Kaynaklar (1) http://www.ekoloji.biz/enerjinin-tanimi/ (2)Yürümezoğlu, K.Ayaz, S. ve Çökelez, A. (2009). İlköğretim İkinci Kademe Öğrencilerinin Enerji ve Enerji ile ilgili Kavramları Algılamaları, Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 3,2 (2009), 52-73. ( 3 ) http://w.uteg.org/makaleler/biyokutle_enerjisi_turkiye.pdf (4)http://www.msxlabs.org/forum/muhendislik-bilimleri/81339-dinamo-nedir-dinamo hakkinda.html#ixzz2jpiu5hl3 (5)http://www.fbe.anadolu.edu.tr/duyurular/enstituozel/tr/tez/tamtez/Y%C3%BCksek%20Li sans/mehmet_ercan_kaymak_tez_0774173648.pdf 6
7