Enerji Sistemleri Mühendisliği Anabilim Dalı



Fotovoltaik güç sistemlerine giriş, temel bileşenler ve işletim yöntemleri. Fotovoltaik hücre, modül ve panel çeşitleri ve özellikleri. Fotovoltaik güç sistemlerindeki Maksimum Güç Noktası Takip (MPPT) yöntemleri. Fotovoltaik güç dönüştürme yöntemleri. Tek başına ve şebeke destekli fotovoltaik elektrik üretim sistemleri. Fotovoltaik güç sistemlerinde kullanılan enerji depolama yöntemleri. Fotovoltaik güç sistemlerinin tasarımı ve bilgisayarla simülasyonu.
Temel Enerji Kaynakları. Enerji depolama yöntemleri. Alternatif enerji dönüşüm sistemlerinin tanıtımı. Elektrik enerjisi üretiminin çevresel etkileri; Güneş Pilleri ile elektrik üretimi; Güneş pilleri ve batarya entegrasyonu. Rüzgar enerji sistemleri. Biyokütle ile enerji üretimi. Küçük hidrolik santral uygulamaları. Yakıt pilleri ile enerji üretimi. Alternatif enerji dönüşüm sistemlerinin simülasyonu.
Sera Etkisi. Kyoto Protokolü. Yakıtlar ve Yanmanın Temel Esasları. İdeal Gaz Modeli. Genel Yanma Denklemleri. Teorik Yanma. Hava-Yakıt Oranı. Eksik Yanma. Termodinamiğin I. Kanunu-Enerji Balansı; Oluşum Entalpisi; Isıl Değerler; Adyabatik Alev Sıcaklığı; Yanma Verimi. Alternatif Yakıtlar. Yanma Ürünleri (HC, NOx, CO, CO2, PM vs.) ve Oluşumları. Yakıt Özelliklerinin Yanma ve Emisyonlara Etkisi. Emisyon Kontrol Teknikleri.
Ölçme sistemlerinin genel bileşenleri, ölçüm hataları ve hata analizi, deneysel verilerin istatistiksel analizi, regresyon analizi, sensörlerin genel çalışma ilkeleri, köprü devreleri, basınç-debi-sıcaklık- sıvı seviyesi- sıvı miktarı- gerilme-kuvvet-moment-güç-verim-hız-devir ölçümleri, baca gazı ve egzoz emisyon ölçüm sistemleri-maddelerin ısıl ve transport özelliklerinin ölçümü, data toplama sistemleri.
Hidrojenin teknik özellikleri ve bir enerji taşıyıcısı olarak enerji çevrim sistemlerindeki önemi. Suyun elektrolizi yoluyla elektrik enerjisinden hidrojen üretimi. Elektrolizer ve çeşitleri. Elektrolizer performans modeli. Hidrojenden elektrik üretimi ve yakıt pilleri. Yakıt pillerinin çeşitleri ve performans modeli. Hidrojen üretimi için yenilenebilir enerji kaynak örnekleri: Fotovoltaik güneş panelleri, rüzgar türbinli jeneratörler, su güçlü elektro-mekanik çevrim sistemleri. Yenilenebilir enerji –hidrojen sistemleri analizi ve modelleri. Çevrim verim analizleri.
Elektrikli araçların genel yapısı. Araçlarda kullanılan elektrikli güç kaynakları: elektrokimyasal bataryalar, Yakıt pilleri, Güneş panelleri. Kaynakların temel elektriksel çıkış karakteristikleri. Elektrikli motorlar ve performans karakteristikleri. Mekanik güç analizleri. Kaynak-motor sistemlerinin boşta ve farklı yüklerdeki performans modelleri. Güç-tork, güç- hız karakteristikleri ve testleri. Karma kaynaklı sistemlerin analizi. Güç yönetimi. Enerji çevrimi için verim analizleri.
Elektrik güç sistemlerinin yapısı ve temel problemleri. Elektrik Enerjisi Ağları kavramı .Akıllı Elektrik Enerjisi Ağları Kavramı. Elektriksel güç kontrolünün esasları, akıllı güç sistemlerinin genel kontrol sorunları ve çözümleri. Akıllı enerji sistemlerinde kullanılan güç elektroniği dönüştürücüleri ve kontrolü. Yüksek Teknolojili dönüştürücüler, çok seviyeli dönüştürücüler. Akıllı Ağların Kalite Sorunları. Akıllı enerji sistemlerinin şebekeye entegrasyonu.
Doğal kaynakların ülkemizdeki ve dünyamızdaki mevcut durumu, sürdürülebilirlik ve rekabet gücü açısından enerji optimizasyonun önem. Enerji üreteçlerinin tanımlanması,duman borulu buhar kazanları, su borulu buhar kazanları, yanma prensibleri, eksoz gazı bileşenleri ve analizi, buhar kazanlarında verime etki eden faktörler (hava fazlalık katsayısı, yanma oranı, duman gazı sıcaklığı, besleme suyu sıcaklıkları,vs) kondens ve kondens geri kazanım sistemleri, kazan blöfü (alt ve üst blöf) kazan otomasyon sistemleri (oksijen trim, yakıt ölcülmesi) Brülörler (gas ve sıvı yakıtlı), besleme suyunun hazırlanması, kimyasallar, ekonomizörler, rekuperatorler.
İklimlendirme ve soğutmanın temel prensipleri, nemli havanın özellikleri, teorik ve uygulamalı psikrometrik analiz, buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminin termodinamik analizi, soğutma ve ısıtma yüklerinin hesabı, soğutma sistemleri, iklimlendirme sistemleri, adsorbsiyonlu soğuma ve uygulamaları, taşıtlar için klima tasarımı ve uygulaması.
Modern taşımacılık tarihi ve çevresel etkileri. Araç aktarma ve fren sistemlerinin temelleri. Seri hibrit elektrikli aktarma organı tasarım prensipleri. Paralel hibrit elektrikli aktarma organı tasarımı. Seri-paralel hibrit aktarma organının tasarım ve kontrol metodolojisi. Plug-in hibrit elektrikli araçların tasarım ve kontrol prensipleri. Hafif hibrit elektrikli aktarma organının tasarımı. Güç kaynaklarının ve enerji depolama elemanlarının seçimi. Regeneratif frenlemenin esasları. Yakıt hücreleri. Yakıt hücreli hibrit elektrikli aktarma organı tasarımı
Biyokütle hakkında genel bilgiler, Biyokütle çevrim teknolojileri, Biyogaz tesislerinin yapısı, biyogaz tesislerinin üniteleri, biyogaz tesislerinin tasarım parametreleri, biyogaz tesislerinin işletme parametreleri
Ekonominin temel kavramları; Enerji projelerinin ekonomik analizi; Enerji projelerinin finansmanı; Enerji yatırımlarının toplumsal ve finansal analizi; Enerji yatırım planlaması, tarifelendirme ve fiyatlandırma; Enerji maliyet analizi; Enerji ticareti; Enerji politikasının analizi ve modellenmesi; Enerji ve ekonomik büyüme; Enerji piyasalarında düzenlemeler; Enerji ve sürdürülebilir büyüme. temiz teknolojilerle ilgili yasal tanımlar ve düzenlemeler, ABD ve Avrupa Birliği yaklaşımları, gelişmekte olan ülkeler, uluslararası eğilimler.
Rüzgar ve Rüzgar enerjisinin tanıtılması ve rüzgar potansiyelinin belirlenmesi, geçmişten bugüne çeşitli enerji dönüşüm sistemlerinin gözden geçirilmesi ve geleceği, yatay ve düşey eksenli sistemler, küçük ve büyük sistemler, rotor aerodinamiği, pala tasarımı, mekanik enerjiyi elektrik ve diğer enerjilere dönüştürme, ekonomisi ve maliyet analizleri, rüzgar enerjisinin endüstriyel uygulamaları ve kontrolü.
Temel Enerji Kaynakları. Modern enerji depolama gereksinimlerine giriş. Gelişmiş batarya teknolojileri; kurşun asit, VRLA, NaS, Li-Ion, NiCd, NiMh, flow batarya teknolojileri. Ultra-kapasitörler ve uygulamaları. Uçan tekerlek (Volan) ve uygulamaları. Hidrojen enerjisi ve hidrojen depolama sistemleri. Yakıt hücrelerinin analitik modellemesi. Yakıt hücre güvenliği; Yakıt hücresi termodinamiği ve enerji dengesi; Yakıt hücresi ve yakıt işlemci entegrasyonu. Akıllı şebeke enerji depolama uygulamaları. Isıl güneş enerji depolama sistemleri. Pompalanmış hidrolik enerji depolama sistemleri. Sıkıştırılmış hava enerji depolama sistemleri. Süper-iletken manyetik enerji depolama sistemleri.
Hava gemisi (Zeplin) kavramı, yapısı ve sınıfları. Hava gemisi dinamikleri: Kaldırma, ileri yönlü kuvvetler ve hava sürtünme dirençleri. Yükseklik- ağırlık taşıma, güç-hız ilişkileri. Elektrik motor-pervane sistemi dinamikleri. Motor –pervane uyumu. Fotovoltaik güneş modülleri (PV) ve tipleri. PV çıkış karakteristikleri ve performans modeli. PV-elektrik motor sistemleri ve performans modeli. Farklı ışınım ve sıcaklık altında sistemlerde itme gücü-hız ilişkileri için testler. Ek elektromekanik ekipmanlar: yönlendirme ve kontrol düzenekleri. Kullanım amacına göre PV boyutlandırılması ve aerodinamik şekiller. Örnek model uygulamaları.
Ulaşım ve Çevre Kirliliği. Motorlu Taşıtlarda Fosil Yakıtların Kullanımı. Fosil Yakıtların Elde Edilmesi (Rafineri İşlemi). Hidrokarbon Kimyası. Fosil Yakıtların Özellikleri. Sera Etkisi, Emisyon Kontrolü ve Standartları. İçten Yanmalı Motorların Temel Kavramları. İdeal Çevrimler. İdeal Çevrimlerin Isıl Verim ve Çevrim Parametreleri Açısından Karşılaştırılması. Gerçek Çevrim Diyagramları. Gerçek ve İdeal Çevrimlerin Karşılaştırılması. Motor Deneyleri. Motor Performans Parametreleri ve Emisyon Ölçümü. Taşıt Performans Parametreleri ve Emisyon Ölçümü. Motorlu Taşıtlarda Alternatif Yakıt Kullanımı ve Emisyonlara Etkisi. Hibrit Teknolojisi. Elektrikli Taşıtlar.
Termodinamiğin I. ve II. Kanunlarının özetlenmesi, ekserji kavramına giriş ve ekserjinin tanımlanması, kapalı sistemler için ekserji dengesi, akış ekserjisi, kontrol hacimleri için ekserji denge denklemi, ekserjetik verim, buharlı güç sistemlerinin analizi, gazlı güç sistemlerinin analizi, içten yanmalı motorlarda kullanılan Otto, Diesel ve karma çevrimlerin analizi, gaz türbini çevrimleri ve buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminin analizi, kimyasal reaksiyona giren karışımlar ve yanma, reaksiyona giren sistemlerin 1. Kanun Analizi, mutlak entropi ve Termodinamiğin Üçüncü Kanunu, kimyasal ekserji, reaksiyona giren sistemlerin ekserji analizi, ekserjetik verim.
Rüzgar türbininde enerji dönüşümü. Teorik maksimum mekanik enerji çevrim verimi. Rüzgar türbin çeşitleri. Rüzgar hızı–türbin mekanik güç dönüşüm katsayısı karakteristikleri. Generatörler ve performans karakteristikleri. Türbin–generatör sistemi performans modeli. Maksimum güç transferi. Adaptif sistemler. Sezonsal enerji ve verim analizleri. Deneysel çalışmalar.
Güç kalitesinin önemi, genel terimler ve kavramlar. Güç kalitesi problemlerinin genel sınıflandırması. Gerilim dalgalanmaları, gerilim azalmaları ve kesintileri, gerilim dengesizliği, frekans değişimi, harmonikler, altharmonikler, harmonik kaynakları ve fourier serileri. Güç kalitesi problemlerinin sisteme etkileri. Güç kalitesi problemlerini düzeltme ve elimine etme yöntemleri. Güç kalitesi standartları, izleme cihazları ve ölçümler; ekipman tipleri, standartlar ve düzenlemeler.
Isı transferi ve temel denklemler, kütle transfer işlemlerinin sınıflandırılması, süreklilik denklemi, akışkanlarda moleküler difüzyon , gazların difüzyon katsayısı, Sıvıların difüzyon katsayısı, laminer akışta kütle transfer katsayıları, türbülanslı akışta kütle transfer katsayıları, kütle transfer teorileri, ısı-kütle ve momentum transferi benzeşimleri, ısı transfer türleri ve uygulama lar ( fourier ısı iletim katsayısı, newton soğuma yasası, stefan-boltzmann yasası), sürekli rejimde iki boyutlu ısı transferi, NTU yöntemi ısı transfer hesapları.
Proseste enerji verimliliğinin önemi ve sürdürebilirlik, Enerji etüdü için yapılması gerekenler, Çeşitli endüstriel proseslerin tanımlanması (Şeker, lastik ve deri), Enerji taşıyıcı olarak buharın kullanılması ve özellikleri, Buhar üretiminde verimliliğin arttırılması, Isı geri kazanım sistemleri, Blöf’ün ısı geri kazanımında kullanılması, Kondens ve blöften atılan flash buharın hesaplanması ve kullanılması Kompakt ısı değiştiricilerin tanımlanmasi ve enerji tasarrufunda kullanılması, Birleşik enerji üretim sistemlerinin tanımlanması sınıflandırılması ve enerji tasarrufu açısından değerlendirilmesi
Enerji dönüşüm proseslerinin çevresel etkileri (giriş ve temel); Yenilenemeyen enerji kaynakları; Yenilenebilir enerji kaynakları; Yoğun enerji kullanan endüstriler ve talep edilen teknolojiler; Enerji üretiminde çevreye uyumlu teknolojiler; Çevre yönetim araçları; Çevre sistem analizi; Binalarda enerji kullanımı; Enerji ve ulaşım sistemi; Ulaşım sistemlerinden kaynaklanan kirlenme; Enerji korunumu ve enerji verimliliği;
AC/DC Doğrultucular, DC/DC Kıyıcılar, Anahtarlamalı DC Güç Kaynakları, Güç Elektroniği Dönüştürücülerinin/Sistemlerin Modellenmesi, DC/AC Eviriciler, DC/AC Eviriciler ve KGK Sistemleri, Resonant Dönüştürücüler, ZVS, and ZCS, Güç Elektroniğinde İleri Konular
Güneş enerjisinin diğer enerji kaynakları ile karşılaştırılması; Güneş ve güneş ışınımına ilişkin kavramların tanımı; Güneşin konumuyla ilgili güneş açıları; Güneş ışınımına ilişkin verilerin analizi ve hesaplamalar; Aydınlatma sistemleri; Güneşin ışıksal ve ısısal etkisinin kontrolü; Güneş enerjisinden yararlanmada akıllı bina kavramı ve akıllı bina kabuğu sistemleri; Güneş enerjili ısıtma ve soğutma sistemlerinin dizaynı; Güneş enerjisi özel uygulamaları
Güneş enerjisi ve uygulamaları. Rüzgar enerjisi, kullanım alanları ve teknolojisi. Jeotermal enerji, kullanım alanları ve teknolojisi. Hidrolik enerji ve uygulamaları. Biokütle enerji ve uygulamaları. Deniz kökenli enerjiler. Isı pompaları. Yakıt hücreleri. Enerji sistemlerindeki teknolojik gelişmeler. Yenilenebilir enerji güç santralleri. Fosil yakıtlar ile yenilenebilir enerji kaynaklarının kombine kullanımı. Kojenerasyon tesisleri. 
Temiz teknolojilere olan gereksinim, temiz teknolojilerin gelişimini etkileyen faktörler ve düzenlemeler: geri kazanım ve yeniden kullanım, çevresel denetimler, pazarlama, biyolojik bozunabilirlik, Katı atık kaynakları ve içerikleri, atık oluşumu ve toplama sıklığı, atıkların kaynağında biriktirilmesi, ayrılması ve işlenmesi, atıkların toplanması, atık minimizasyonu, tehlikeli atık ve atıksu kontrol ve arıtımı, standartlar; arıtma çamuru, depolama yöntemleri, yok edilme yöntemleri, biyoenerji geri kazanım teknolojileri ve maliyet.
Merkezi ve dağıtımlı kontrol sistemleri, Gözetleyici Kontrol ve Veri İletişim (SCADA) sistemleri, Enerji Sistemleri Santral Otomasyonu, Rüzgar ve Güneş Santral Otomasyonu; Bina Enerji Otomasyonu; Enerji Otomasyonu ile Enerji Tasarrufu; Motor hız kontrol sistemleri; Kontrol ve iletişim-kontrol ağları; PLC’lerde kullanan ardışık ve yapısal programlama komutları, Matematik işlem komutları, Bellek denetim komutları (taşı, doldur, tablo), Analog I/O Denetimi, PID denetim komutları, Veri ağları ile haberleşme ve kesme komutları, Hızlı sayıcı komutları.