ÖN SÖZ

Gelişmesi elzem, enerji, ısınma ve ulaşım sektöründe en büyük paya sahip petrol
ürünleri doğalgaz, motorin ve benzinin alternatifi olan biyokütle, gelecekte bunların yerini tutacaktır. Bu uygulamada ucuz, temiz ve birçok alanda kar sağlayan biyokütleyi tanıtmak ve diğer elektronik sistemlerle senkronize etmek hedeflenmiştir.

İÇİNDEKİLER

ÖN SÖZ

ŞEKİL LİSTESİ

TABLO LİSTESİ

ÖZET

1.GİRİŞ

1.1.Biyogaz

1.2.Biyodizel

1.3.Biyoetanol

1.4.Biyokütlenin Avantajları

1.5.Biyokütlenin Dezavantajları

1.6.Isı İkaz Sistemi

2.BİYOKÜTLE

2.1.Klasik Biyokütle

2.2.Modern Biyokütle

2.2.1.Mikrobiyal Biyokütle

3.BİYOKÜTLE’NİN ZARARLI OLMAMASININ SEBEBİ

4.ISI İKAZ SİSTEMİ

4.1.Can Kayıpları

4.2.Mali Kayıplar

4.3.Yangın Sürecinde Yoğun Duman ve Tehlikeli Gazların Ölüm Üzerinde Etkileri

4.4.Yangınlarla İlgili Elektrik Standartları

5.PROJENİN SOMUT HALİ

5.1.Biyokütle Tüpünün Yapısı ve Çalışma Prensibi (Biyokütle)

5.1.1.Malzeme Listesi

5.1.2.İşlem Basmakları

5.1.3.Uygulamanın Çizimi, Analizi ve Çalışma Prensibi

5.2.Isı Alarm Sistemi Yapısı ve Çalışma Prensibi (Isı Alarm)

5.2.1.Malzeme Listesi

5.2.2.İşlem Basamakları

5.2.3.Devrenin Çizimi, Analizi ve Çalışma Prensibi

5.3.Kullanılan Elemanların Tanınması

5.3.7.Bağlantı Klemensi

5.3.8.Ntc

5.3.9.Transistör (BJT)

5.3.10.Röle

6.KOMPLİKE SİSTEME BAKIŞ

6.1.Komplike Sistemde Amaçlanan

SONUÇLAR

KAYNAKLAR

ÖZGEÇMİŞ

ŞEKİL LİSTESİ

Şekil 2. 1 Biyokütle Kaynakları……………………………………………..…………..6

Şekil 2. 2 Çalılaşmış Ormanlar………………………..………………...………………8

Şekil 2. 3 2’lik Kesilmiş Kütleler……………………………………………………….9

Şekil 2. 4 Mikrobiyal Karbon Döngüsü……………………….…………………….…11

Şekil 3. 1 Biyokütle Emisyon-Temiz Hava Döngüsü………………….….…………...11

Şekil 4. 1 Merkezi Isı İkaz Sistemi…………………………………….….…………...13

Şekil 4. 2 Yanmış Bir Fabrika……………………………………………….……..…..14

Şekil 5. 1 Biyokütlenin Fermantesi………………………………………….……..…..16

Şekil 5. 2 Biyokütlenin Şeması………………………………….………………..……17

Şekil 5. 3 Isı İkaz Sistemi………………………………………….………………...…18

Şekil 5. 4 Isı İkaz Sistemi Devre Şeması……………………………….……….…..….19

Şekil 5. 5 Direnç………………………………………………….………………….....20

Şekil 5. 6 Diyot…………………………………………….…….……………....…..…21

Şekil 5. 7 Potansiyometre…………………………………….……………....….…..…22

Şekil 5. 8 Anahtar………….………………………………………………….….….....22

Şekil 5. 9 Buzzer……………………………………………...………...…..............….23

Şekil 5. 10 Led…………………………………………………….…………………....23

Şekil 5. 11 Bağlantı Klemensi……………………………………..…….…..…….…...24

Şekil 5. 12 Ntc…………………………………………………….………….……...…24

Şekil 5. 13 Transistör………………………………………………………………...…24

Şekil 5. 14 Röle…………………………………………………..……………….........25

Şekil 6. 1 Komplike Sistem……………………………………………....……….…....26

TABLO LİSTESİ

Tablo 1. 1 Biyogaz Elde Mamülleri İstatistikleri………………………………………..2

Tablo 1. 2 Dünya Biyodizel Hedefleri ve Üretim Karşılaştırması……………………....3

Tablo 1. 3 Ülkemizde Biyoetanol Üretimi Yapan Kurumlar……………………………3

Tablo 1. 4 Yangın İstatistikleri………………………………………………………….5

Tablo 2. 1 Ülkemizin Odunsu Biyokütle Potansiyeli….………………….…………….9

Tablo 3. 1 Ülkemizin 2010 Yılı Sera Gazı Salınımı……………………………….…..12

Tablo 4. 1 Ülkemizin Konut ve İş Yerlerinde Yangın Kayıpları (2000-2004)………...13

ÖZET

Bu çalışmada, ülkemizin en çok ithal ettiği yakıt olan petrolün, ucuz, temiz olan bir alternatifi biyokütle anlatılmış, ülkemizde hergün yüzlerce ton çıkan ve temizlenmesi gereken ülkemiz için maddi ve manevi gider olan çöpü bertaraf edebileceğimiz ve elektrik, ısı ve mekanik fayda sağlayabileceğimiz gösterilmiştir. Mini çalışmamızda ilk olarak Çöp Gazının (LDF) nasıl çıkarıldığı gösterilmiş, ikinci adımda çöp gazı yakılmış ve bundan ısı elde edilmiştir. Edilen edilen bu ısı pratikte mutfaklarımızda ve iklimlendirmede kullanılabilir, elektrik üretilebilir aynı zamanda ulaşımda da kullanılabilir. Üçüncü adımda elde edilen ısı enerjisi mutfakta kullanılmış ve olası hatalarda çıkacak yangınlar için tasarladığım Isı İkaz Sistemi ile senkronize edilmiştir. Mutfakta biyogazdan çıkabilecek herhangi bir yangında hâlihazırda bulunan Isı İkaz devreye girecektir ikaz verecektir.

Anahtar Sözcükler: Petrol, Biyokütle, Çöp Gazı, Yangın, Isı İkaz

1.GİRİŞ

Günümüzde petrol hem bir ülkenin kalkınması hem de uluslararası anlamda siyasi otorite kazanmasında büyük rol oynamaktadır. Ülkemiz enerji ihtiyacının %72’sini ithal kaynaklardan karşılamaktadır. Elde ettiğimiz elektrik enerjisinin ise yaklaşık 4/3 kadarını fosil diye tabir ettiğimiz çevreye zararlı kaynaklardan elde etmekteyiz. Petrolde bir fosil kaynaktır. Biyokütle bu konuda alternatif olabilir hatta ileri vadede fosil kaynakların yerini alabilir. Biyokütle ülkemizde bolca elde edilebilir. Coğrafyamızın üç tarafı denizlerle çevrilidir. Bitki örtüsü orman, maki, bozkırdır, tarıma uygundur. İstenirse planlamalarla yeni nesil modern biyokütle ormanları projelendirilebilir. Bununla beraber hem kalkınma sağlayarak dışa bağlılığımızı azaltabilir hem de yapılan bu projelendirmelerle bu konunun öncüleri olarak örnek teşkil edebiliriz. Biyokütlenin diğer yakıt türlerine göre emisyonu daha düşüktür. Sayısal verilerle 2013-2017 yılları arasında yakıtların karbondioksit salınım miktarını ifade etmek istediğimizde; Doğalgaz 499 ton Co₂, Fuel Oil 733 ton Co₂, Biyokütle 26 ton Co₂olduğunu görmekteyiz. [1]

Biyokütleyi çeşitli tepkimelere sokarak farklı yakıtlar elde ederiz. Bunları petrole benzetmek mümkündür. Genel anlamda biyokütle ikiye ayrılmaktadır.

1. Klasik Biyokütle

2. Modern Biyokütle

Pratikte ise üçe ayrılmaktadır.

1. Biyogaz (LDF) / Doğalgaz

2. Biyodizel / Motorin

3. Biyoetanol / Benzin

1.1.Biyogaz

Biyogaz çöpün bekletilmesi sonucu ortaya çıkan yakıt türüdür. Biyo temelli atıklar, bir arada istiflendiklerinde içlerinde bulunan Metan gazının sıkışmasıyla patlamalar meydana gelebilir. Bu atıkları depolama türüne göre sıralayabiliriz.

1. Depolama Çadırı

2. Depolama Çukuru

Depolama çadırlarına alındıklarında tepkimeye girmemesi için içerideki hava boşaltılır ve uygun sıcaklık olan 25-27 ^oC’ye ayarlanır ya da diğer türde gelen atıklar açılan daha önceden alt yüzeyi yalıtılmış ve gider yolları açılmış derin çukurlara istiflenir ve üzeri kille örtülür. Biyo temelli atıkların Co₂salınımlarının az olmasının temel sebepleri güneş enerjisi depolaması ve 0-15-60 günlük fermantasyonlarda içerisindeki bütün zararlı gazları bırakmasıdır. 60 günün sonunda biyokütle artık çürümeye, sıvılaşmaya ve yok olmaya başlayacaktır. Fermante sonucunda ortaya çıkan Landfil (LDF) gazı çok hassas depolama istemektedir. İçeride bulunan gaz havaya karıştığı zaman yüksek miktarda CH₄(metan)ve Co₂(kardondioksit)salınımı olacaktır. Bu sebepten dolayı sürecin güvenli bir şekilde işlemesi lazım ve en sonunda LDF gazını yakarak ısı enerjisini ve çok daha az miktarda Co₂ gazını açığa çıkarmak gerekmektedir.

Tablo 1. 1 Biyogaz Elde Mamülleri İstatistikleri

1.2.Biyodizel

Biyodizel yakıt türü kanola, ayçiçeği, soya, aspir gibi yağlı tohum bitkilerinin hammadde olarak kullanarak ortaya çıkan bitkisel ve hayvansal yağların bir katalizör eşliğinde metanol ya da etanol ile reaksiyonu sonucu meydana gelir.

Tablo 1. 2 Dünya Biyodizel Hedefleri ve Üretim Karşılaştırması

1.3.Biyoetanol

Biyoetanol yakıt türü mısır, buğday, şekerpancarı ve odunsular gibi şeker, selüloz, nişasta özlü bitkilerin fermantesi sonucu elde edilen ve benzinle karıştırılarak kullanılan, yakıtı temizleyen, performansını (oktan) arttıran bir yakıttır. Berrak, renksiz ve karakteristik bir kokuya sahiptir. Yüksek oktanlıdır. (113 oktan)

Tablo 1. 3 Ülkemizde Biyoetanol Üretimi Yapan Kurumlar

1.4.Biyokütlenin Avantajları

1. Hemen her yerde yetişir,

2. Üretimi ve çevrimi iyi bilinir,

3. Her ölçekte enerji verimi için uygundur,

4. Düşük ışık şiddetinde bile ortaya çıkabilir,

5. Depolanabilir,

6. 5-35^oC derecede kullanılabilir,

7. Sera etkisi oluşturmaz,

8. Asit yağmurlarına yol açmaz

9. Yenilenebilir enerjiye destek olur,

10. Doğa enerji kaynaklarının korunmasını sağlar,

11. Çevrenin korunmasını sağlar,

12. Petrol ithalatının azalmasını sağlar,

13. Enerji tarımının gelişmesini sağlar,

14. Sosyo-ekonomik yapıda denge sağlar, kırsal alanda istihdam sağlar,

15. Yerel iş imkanı sağlar,

16. Milli imalat sanayisinin gelişmesini sağlar,

17. Petrolle harmanlandığında oktan artmasını sağlar,

18. Biyodizel yağlamasından dolayı motoru korur.

19. Yanma noktası yüksek olduğu için taşınması ve depolanması kolay bir yakıttır, dizel ile aynı şartlarda depolanabilir ve dizelden daha temiz yanar.

20. Biyokütle bölgesel ve modern türde işletildiğinde, özellikle enerji ulaşımının zahmetli olduğu yerlerde kendine enerji sağlayan bölgeler oluşturmaktadır. Tarım işçiliğine ihtiyaç duyulduğunda kırsal alanda istihdam sağlayacak ve planlamaya yardımcı olacaktır.

1.5.Biyokütlenin Dezavantajları

1. Düşük çevrim verimine sahip olması,

2. Tarım alanları için rekabet oluşturması,

3. Ekosistem dengesini bozması,

4. Su içeriğinin fazla olması. [2]

1.6.Isı İkaz Sistemi

Yangın can ve mal kayıplarına yol açar. Her alanda yangınla alakalı eğitimler ve önemlemler/korumalar bulunmaktadır. Evimizde yemek yaparken bile aktif olarak gaz kullanmaktayız. Akıllı sistemlerle artık ev ve ofislerde de ısı alarm sistemleri bulunmaktadır. İstanbul İtfaiyesindeki verilere göre 2017 yılında toplam 16.933 itfai olay gerçekleşmiş olup bunun 5.762’si konut yangınıdır. [3] Sağlık ve güvenlik ülkemizde gelişmekte olup insanların talebini almaktadır. 2010 yılı dünya genelinde 3.164.060 itfai olay gerçekleşmiştir. [4] Bu sistemlerle yabancı ülkelere bakıldığında can ve mal kayıplarında çok yüksek oranda azalma görülmektedir. Oluşturulan ısı alarm sistemiyle istenilen analog değerlere (^oC = V) ayar yapabilir, hem ısı kontrolörü hem de yangın kontrolörü olarak kullanabilir. Piyasada gelişmekte olan ve biyokütle gibi farkında olunması gereken sistemler, herhangi bir konumda evinizdeki sistemin durumunu uyduyla haberleşerek size göstermektedir. Bu sistemlerin çıkışı sizin isteğiniz doğrultusunda valfe (doğalgaz kontrol), sigortaya (elektrik kontrol), alarm sistemine ya da hangi uygulamada kullanıyorsanız adapte olabilmektedir. Bu sistemler aynı zamanda ülkemizde gelişmekte olan ve İş Sağlığı ve İş Güvenliği duyarına katkı sağlayacak, Tablo x’de [5] görülmekte olan can kayıplarını azaltacaktır. Aynı zamanda 2011 yılında 69.227, 2013 yılında 191.389, 2016 yılında, 286.068 yaşanmıştır. Bu sistemler büyük hızda yükselen iş kazaları sayılarını ileri vadede düşürecek hem maddi kalkınma hem de manevi huzur sağlayacaktır.

Tablo 1. 4 Yangın İstatistikleri

2.BİYOKÜTLE

Şekil 2. 1 Biyokütle Kaynakları

Yapılan nüfus hesaplamalarına bakıldığında hızlı kalabalıklaşan dünyada enerji ihtiyacı giderek artmıştır. Sanayileşmeyle beraber insanlar daha çok enerjiye ihtiyaç duymuştur. Günümüze bakıldığında değerler kişi başına düşen enerji miktarı olarak ifade edilmektedir. Hal böyleyken enerjinin karşılanması kolay, maaliyeti düşük, ulaşılabilir, kesintisiz, ihtiyaç anında ulaşılabilir ve sağlıklı olması istenmektedir. Nufüs artışıyla beraber fosil kaynaklar tükenmeye dönmüş ve halihazırda bulunan fosil kaynaklar şimdilik ihtiyacı karşılasa da hem uzun vadede tükenecek hem de son yüzyılda 17 kat artan Co₂, SO₂ gibi zararlı gazların çoğalmasına yol açacaktır. Bu durum insanları yenilenebilir enerjiye itmiştir. Yenilenebilir enerji yaşam formları var olduğu sürece var olduğu için miadı söz konusu değildir. İleri vadede enerji kaynakları tükenecek ve asıl enerji kaynakları yenilebilir enerji kaynakları olacaktır. Aynı zamanda bu konuda fevri davrananlar büyük kalkınma sağlayacaktır.

Aslına bakıldığında biomass yani biyokütle canlı olan her şeyde vardır. Tam olarak biyokütle sözlükte “Biyokütle, yaşayan ya da yakın zamanda yaşamış canlılardan elde edilen fosilleşmemiş tüm biyolojik malzemenin genel adıdır.” [6] olarak geçmektedir. Özetlemek gerekirse, biyokütle çeşitli yollarla organik maddelerden ortaya çıkan enerjidir. Başka bir deyişle canlıların kökeni olarak meydana gelen biyokütle güneşten aldığı enerjiyi fotosentezleyerek bünyesinde depolar. Bir ya da birden çok türün oluşturduğu kültürün belirli zaman zarfında sahip olduğu kütleye verilen ad biyokütledir.

Biyokütle yenilenebilir enerji kaynaklarında çok önemli yere sahiptir. Hatta çevreye zararı olmayan tek yenilebilir enerji kaynağı diyebilmek mümkündür. Güneş enerjisi var olduğu sürece hemen her koşulda elde edilebildiği için ve bünyesinde güneş enerjisini depoladığı çok avantajlıdır. Bu ve bu gibi özelliklerinden süreçte kontrol dışı gelişen faktörler az olacak ve süreci sekteye uğratmayacaktır. Biyokütle diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre daha çok istihdam gerektiren aynı zamanda her kesimden insanın emek verebileceği bir türdür. Biyokütle köyden kente diye tabir ettiğimiz akımı durduracak aynı zamanda fonksiyonel ilişkiden paralel ilişkiye geçişi sağlayacak ve insanlar arası iletişimi kuvvetlendirecektir.

Biyokütle çok yeni bir tür gibi görünse de biyokütle en eski enerji türüdür. Milattan önce insanların ateşi bulmasıyla beraber biyokütle pratik olarak kullanılmaya başlamış ve yüzyıllardır biyokütle enerjisi ısı enerjisine dönüşmüştür.

Biyokütleden enerji üretimi konusunda, girdi kütle olarak, bitkiler, otlar, yosunlar, hayvan dışkıları, sanayi atıkları, evsel atıklar, gübre, denizde bulunan algler, özel yetiştirilen bitkiler, mısır, buğday, şeker pancarı, ayçiçeği, kanola, soya, aspir, bitkisel atıklar, odunlar, vb. şeyler kullanılır.

Günümüzde biyokütle çevrimi önce yanma yoluyla ısı enerjisine çevrilip sonrasında mekanik enerjiye çevrilip ardından elektrik üretilebilir. Tepkime yoluyla biyodizel elde edilebilir. Fermante yoluyla biyoetanol yahut tarımda kullanmak üzere gübre elde edilebilir.

Aynı zamanda biyokütlenin depolanması, enerjinin depolanması demektir. Bu da evlerde kullandığımı şebeke elektriğini (AC) depolamaya imkan sağlar. Hem en büyük sorun olan depolamayı çözmüş hem de arza göre enerji verilmiş olur. Bu da yüksek kalkınma sağlayacaktır.

Şu an için en düşük paya sahip olsa da sonraki yıllarda en çok kullanılan yenilenebilir enerji türü olacaktır. İlerleyen yıllarda fosil kaynaklı yakıt kalmayacağı için en çok kullanılacak enerji kaynağı biyokütle olacaktır.

2.1.Klasik Biyokütle

Şekil 2. 2 Çalılaşmış Ağaçlar

Klasik biyokütle en basit anlamıyla var olan ağaçların kesiminden ve hayvanların dışkısı diye tabir ettiğimiz tezeklerden elde edilir. Elde edilen bu kütleler için çevrim yöntemlerine başvurulup farkı enerji türlerine dönüştürülür. Türkiye ormanlık alanlarıyla klasik biyokütle için elverişli bir ülkedir. Klasik biyokütlede asli amaçlar, baltalık alanlarda çürümüş katkısı olmayan ağaçların yakılması bunun sonucunda hem yeni hem de temiz ormanlık alan elde edilmesi, enerji ihtiyaçlarının karşılanması ve istihdam sağlanmasıyla beraber ülke ekonomisine katkıda bulunmasıdır.

Ülkemizde IV. Beş Yıllık Kalkınma Planından elde edilen verilere göre enerji ormanı tesis edilebilecek 5 milyon hektarlık bir alan mevcuttur. Bunun neredeyse yarısı olan 2.4 milyon hektarlık alanı bozuk baltalık ormandır. Geriye kalan 2.6 milyon hektarlık alan sağlıklı orman alanıdır. Ülkemizde konuyla ilgili ilk 1978 yılında 5030 hektar alanda, 2008 yılına kadar 562.513 hektar alanda düzenleme yapılması planlanmıştır. İlk önce yakacak odun ihtiyacı olan senelik ortalama 28 milyon m3/yıl karşılanması ve kırsal alandaki hayvanları yem ihtiyacına cevap verilebilmesi için fayda sağlayacaktır.

Tablo 2. 1 Ülkemizin Odunsu Biyokütle Potansiyeli

Çalışmalar en çok bozuk meşe baltalıklarına odaklanmıştır. Giriş problemi olmayan, çalılaşmamış, ölmekte olan meşeler toprak seviyesinde kesilmektedir. Yapılan hesaplamalar sonucunda keşifte bulunan sağlıksız ağaçlar bölge köylüsüne yakması için verilecek yaprakları hayvanlara yem olacaktır. Kesim düzenine bağlanılmış verimli baltalık ormanlarında 20 yılda bir yenilenme yapılmaktadır. 2000 yılı verilerine göre, aktif 2.545.132 hektar alan verimli baltalık alanımız bulunmaktadır. Bu süreç; yenileme, tohum ekimi ve fidan dikimi olarak gerçekleştirilir. [7]

2.2.Modern Biyokütle

Şekil 2. 3 2’lik Kesilmiş Kütleler

Modern biyokütlede var olan ağaçları kesmek yerine bölgesel, verimli, planlı, uzmanlaşılmış ve sürekli kontrol altında tutulan enerji sahası söz konusudur. Burada girdi beş çeşit diyebiliriz. Enerji ormancılığı ürünleri, enerji tarımı, tarım işleyişindeki bitkisel ve hayvansal atıklar, kentsel atıklar ve tarıma dayalı endüstri atıkları olarak sıralanabilir. Bu uygulamanın var olduğu ülkelerde enerji ormancılığı sürecinde, en kısa vadede birim alandan en fazla çıktıyı alabilmek için makineli modern teknikler kullanılmaktadır. Toprak nadasa çekilmekte, örtü temizliği yapılmakta, yapılan incelemelere göre gübrelenmekte, su seviyesi yeterli değilse sulanmakta, genetik olarak yetiştirilmiş üstün özellikli çelik ve fidanlar makinelerle dikilmekte 3-5 yıllık tam verim süreleri boyunca hektarda 30-60 ton arası kuru ağırlıkta odun elde edilmektedir. Toplanan gövdeler 2 ya da 3 cm’lik kalaslandıktan sonra yakılmak üzere ısı tesisi adı verilen bölgelere taşınılır. Bu tesislerde gelen ikilik ya da üçlükler yakılır akabinde ısı enerjisi ya da elektrik enerjisi elde edilir.

Köylük yerlerde hasattan sonra kalan ve çürüyecek olan odunsu ürünler, dal, kabuk ve tepe parçaları, mobilya saniyisinde arta kalan kullanılmayacak yonga, talaş, kabuk gibi artıkların, gündelik yaşamda insanların kullanmadıkları odun ürünleri, bölgesel yerlerde kurulacak biyokütle santrallerinde toplanıp çevrime tabi tutulabilir. Böylelikle Finlandiya vb. bu konuda öncü ülkeler gibi, hem ülkemizin ihtiyacı olan enerji açığını kapatıp ithalatı durdumuş ve kalkınma kazanmış oluruz hem de temiz ve düzenli bir çevre elde etmiş oluruz. [8]

2.2.1.Mikrobiyal Biyokütle

Şekil 2. 4 Mikrobiyal Karbon Döngüsü

Mikrobiyal biyokütle bir bitkinin büyümesi için bitki-toprak ilişkisinde en önemli faktördür. Bu yüzden son zamanlarda yapılan testlerde toprak sağlığı ve kalitesi ölçülürken değerlendirilen hassas bir gösterge olarak karşımıza çıkmaktadır. Organik bileşiklerin biyojik aktif kısmını meydana getiren mikrobiyal biyokütlenin karbon, fosfor ve azotunun ölçülmesi ileri vadede torpak kalitesi ve verimliliğinde oluşacak değişim değerlerini en güzel şekilde meydana çıkarmaktadır. [9]

3.BİYOKÜTLE’NİN ZARARLI OLMAMASININ SEBEBİ

Şekil 3. 1 Biyokütle Emisyon-Temiz Hava Döngüsü

Organik maddeler olarak tanımladığımız bitkiler, odunsular, ağaçlar vb. canlılar, sentez yaparken aynı zamanda canlı türlerin yaşamını devam ettirmesi için gerekli olan oksijeni de atmosfere verirler. Böylelikle fotosentez sırasında atmosfere saldığı oksijen yanma esnasında ortaya çıkan karbondioksiti karşılayacaktır. Böylelikle devirdaim sağlayacak, karbondioksit salınımı yapmayacak ve sera etkisine sebep olmayacaktır. Bitkiler sadece besin kaynağı değil eş zamanlı tükenmez bir enerji kaynağıdır.

Bitkilerin yüzlerce milenyum yıl boyunca toprak altında durmasıyla meydana gelen fosil diye adlandırdığımız yakıtlar tanımladığımız biyokütle ile aynı özellikleri taşımalarına rağmen yer altında yüzyıllardır değişen sıcaklık ve basınçla farklılaşmışlardır. Bu kadar uzun sürede ortaya çıkan kütlenin kısa bir süre içinda yakılması ile havaya SO_2,Co₂ ve birçok zararlı gaz yayar ve karbondioksit dengesini bozar. Bu da sera gazı etkisiyle küresel ısınmaya yol açar. [10]

Tablo 3. 1 Ülkemizin 2010 Yılı Sera Gazı Salınımı

4.ISI İKAZ SİSTEMİ

Şekil 4. 1 Merkezi Isı İkaz Sistemi

Ateşin icadı kazaları da beraberinde getirmiştir. İlk çağlarda insanlar ateşi emre amade ısınma ve pişirme işlemleri için kullanmışlardır. Neolitik Çağ’da yani Cilali Taş Devri’nde tarımın başlaması ve yayılmasıyla beraber tarımla uğraşmışlar yeni bitkiler keşfetmişler bunun sonucunda kendi imkanları ile ev inşa etmek istemişlerdir. Bu süreçten biyokütle yayılmıştır. Aynı zamanda hem ateş evin içine girdiği için, hem de mağarada olduğu gibi yaşam alanında yalnızca taş bulunmadığı için risk etmenleri artmış insanların ısı ikaz sistemlerine ihtiyaçları başlamıştır.

Tablo 4. 1 Ülkemizin Konut ve İş Yerlerinde Yangın Kayıpları (2000-2004)

4.1.Can Kayıpları

2.Dünya Savaşı’ndan sonra kurulan istatistik kurumlarına göre her yıl binalarda meydana gelen yangınlar sebebiyle birçok insan yaralanmakta ya da hayatını kaybetmektedir. 21. yüzyıl başlarında dünya nüfusu 6.300.000.000 iken 7.000.000 ile 8.000.000 arası yangın haberi alınmış, 70.000-80.000 can kaybına ve 500.000-800.000 yaralanmaya neden olmuştur. Yangın sebebiyle yaşanan can kayıplarının %90’ına yaşadığımız binalarda çıkan yangınlar neden olmaktadır.

4.2.Mali Kayıplar

Şekil 4. 2 Yanmış Bir Fabrika

Avrupa bazlı bakıldığında İngiltere’de büyük çaplı 70 endüstriyel yangının maliyeti 275 milyon sterlindir.

Amerika’da yangından sebebiyle mülkiyetlerde 2001’de yaşanan kaybın bedeli toplamda 10 milyar doları geçmiştir.

Uluslararası Yangın ve Kurtarma Servisi Derneği’nin (CTIF) yaptığı açıklamada, “Çok ileri ülkelerde meydana gelen yangınların toplam ekonomik zararı yaklaşık olarak gayri safi yurtiçi hasılanın %1’ine tekabül etmektedir.” sözleri yer almaktadır.

4.3.Yangın Sürecinde Yoğun Duman ve Tehlikeli Gazların Ölüm Üzerinde Etkileri

Bunları şu şekilde anlamak mümkündür;

1. Opaktır: Opak ve yoğun siyah dumanlar yangın esnasında görme ve duyma yetilerini kısıtlar, yangın tahliyesinde oryantasyonu bozar.

2. Sıcaktır: Duman ve gazlar yangın esnasında sıcak oldukları için yanmayı iletirler.

3. Zehirlidir: Tahliye sürecinde solunan az miktar tehlikeli gaz bile bilinç kaybına ve nefes almakta zorluğa yol açar bu da tahliye etmekte zorluk çıkaracaktır.

4. Hareketlidir: Duman yangının yayılmasını ve çoğalmasını sağlar.

5. Çabuk Tutuşur: Karbon ve yanmamış partiküllerin meydana getirdiği duman yakıt görevi görür.

Yangından ölüm sebeplerinin en bilineni gaz ve duman sebebiyle meydana gelenlerdir. Bu tüm yangın sebepli ölümlerin %44’üne denk gelmektedir. Avrupa baz alındığında birlik ülkelerde yangın nedeniyle gaz ve dumandan her yıl 30.000 insanın yaşamı son bulmaktadır.

İsveç’in, İsveç Kurtarma Hizmetleri Ajansı (SRSA) yangın önleme ile ilgili bir açıklamasında şöyle bildiriyor: “1950’lerde yangının ortaya çıkmasından alevlenmeye kadar geçen süre 15 dakikaydı. 25 yıl önce bu süre 5 dakikaya düştü ve günümüzde ölümcül durumlar 3 dakikadan sonra ortaya çıkıyor.” [11]

Bu ve yukarıdaki veriler olayın ne kadar ciddi boyutlarda olduğunu ve Isı İkaz Sistemleri’ne hangi raddede ihtiyaç duyduğumuzu göstermektedir.

4.4.Yangınlarla İlgili Elektrik Standartları

- IEC 60331: Yangın şartları altında elektrik kabloları için deneyler

- EN 61184: Lamba duyları

- EN 61386: Boru sistemleri

- EN 62305: Yıldırım ve aşırı gerilimlerden korunma

- EN 81-73: Asansörler-Yapım ve montaj için güvenlik kuralları-Yolcu ve yük asansörleri için özel uygulamalar (Bölüm 73: Yangın anında asansörlerin davranışı)

- ISO 8258-12: Acil durum jeneratörleri

- 89/106/EEC: Yapı Malzemeleri (Temmuz 2013’te 305/ 2011 Yapı Malzemeleri Yönetmeliği ile değişecektir.)

- 97/23/EC: Basınçlı Kaplar

- 98/37/EC: Makine Emniyeti

- 90/396/EEC: Gaz Yakan Cihazlar

- 2006/95/EC: Alçak Gerilim Cihazları

- 2004/108/EC: Elektromanyetik Uyumluluk

- 94/9/EC: Patlayıcı Ortamlarda Kullanılan Donanım

- 95/16/EC: Asansörler [12]

5.PROJENİN SOMUT HALİ

5.1.Biyokütle Tüpünün Yapısı ve Çalışma Prensibi (Biyokütle)

Şekil 5. 1 Biyokütlenin Fermantesi

5.1.1.Malzeme Listesi

· 1x 5 Lt. Pet Şişe

· 1x Büyük Boy Balon

· 2x Büyük Boy Klips

· 1x Sıcak Silikon Tabancası

· 1x Silikon

· 1x Şırınga ve İğnesi

· 1x Serum Seti (Pnömatik Hortum ve Basınç Ayarcısı)

· Meyve ve Sebzeler

5.1.2.İşlem Basmakları

1. Gerekli elemanlar temin edilip, sağlamlıkları kontrol edilir.

2. Fermante şişesinin içine meyve ve sebzeler alını ve ağzı balonla kapatılır.

3. Şişenin üst kısmından şırıngayla hortum çıkartılır ve ucuna iğne baülanır.

4. Hortumda bulunan ayar kapatılır gazın havaya karışması önlenir.

5. Tam fermante süresi olan 15 gün beklenir ve bu süreçte aralıklarla bakılır.

6. Fermante sonucu ayar açılır ve iğnenin ucundan çıkan gaz çakmak yardımıyla ateşlenir.

5.1.3.Uygulamanın Çizimi, Analizi ve Çalışma Prensibi

Şekil 5. 2 Biyokütlenin Şeması

5 litrelik pet şişe alındıktan sonra üst köşesinden delik açılır. Şırınga uç kısmından kesilir ve açılan deliğe ucu dışarı bakacak şekilde yerleştirilir. Deliğin açıkta kalan yerleri sıcak silikon ile kapatılır gazın dışarı çıkması önlenir. Şırınganın ucunda bulunan yuvarlak kanala serum setinden çıkan hortum takılır ve hortuma kontrolü yapacak basınç ayarcısı takılır. Pet şişenin ağız kısmından meyve ve sebzeler bırakılır düzgün istiflenmesi için çalkalanır. Daha sonra balonun ağzı iyice açılır ve pet şişenin ağız kısmına geçirilir. Pet şişe ile balon arasındaki bölgede gaz kaçağı olmaması için klipsle sıkılır ve balonun ağzı şişenin ağzına iyice yapışır. Her ihtimale karşı bu bölgenin üzeri sıcak silikonla izole edilir. Uygun bölgeye bırakılır ve fermante için beklenir. Bu süreçte biyokütle kontrol edilir ve gün geçtikte daha fazla şişecektir. 15 gün tam fermante süresi sonunda balon şişmiş olacaktır. Hortum üzerinde bulunan ayarcıyla tahliye sağlanır. Hortum ucundaki iğneden çıkan biyogaz çakmak ile ateşlenir.

5.2.Isı Alarm Sistemi Yapısı ve Çalışma Prensibi (Isı Alarm)

Şekil 5. 3 Isı İkaz Sistemi

5.2.1.Malzeme Listesi

· 4x 100kΩ pot

· 2x BC237

· 1x Led

· 1x Buzzer

· 1x Ntc

· 1x 1N4007

· 1x 12v Röle

· 1x Anahtar

· 1x 9-12v Güç Kaynağı

· 1x Delikli Plaket

· Bağlantı Kablosu (Zil Teli)

· Bağlantı Klemensi

5.2.2.İşlem Basamakları

1. Devre elemanları temin edilip avometre ile sağlamlık kontrolleri yapılır.

2. Devre delikli plaket üzerine kurulup bağlantıları yapıldıktan sonra doğruluğu test edilir.

3. Anahtar kapatılıp devreye enerji verilir.

4. Potansiyometrenin değeri değiştirilerek devre hassas hale getirilir, istenilen değere ayarlanır.

5. Devrenin çalışması gözlemlenir.

5.2.3.Devrenin Çizimi, Analizi ve Çalışma Prensibi

Şekil 5. 4 Isı İkaz Sistemi Devre Şeması

Giriş klemenslerine 12v DC uyguladıktan sonra S anahtarı aktif edilir. 12v DC rölenin bobin ayakları olan A ve B ayakları enerjilenir. Aynı zamanda kontakların ortak ayağı (ucu) olan 1 numara da enerjilenir. Normalde kapalı kontak (3) üzerinden geçen akım 1kΩ’lık led koruma direnci üzerinden aktiflik ledi olan Y ledine gelir ve şaseye gider, devresini tamamlar ve aktiflik ledi yanar. B bobin ayağına bağlı olan BC237(1)’in kollektör ayağına akım gelir ve transistör hassas bir eleman olduğu için 1N4007 diyot ile tekrardan artı kanalına bağlanır ve devrenin koruması sağlanır. Burada koruma elemanı olarak diyot kullanılıyor olmasının sebebi diyotun tek yönlü akım geçiriyor olmasıdır. Seri bağlanmış iki tane 1kΩ (ohm)’luk led üzerinden BC237(1)’in beyzine akım gelir. Daha sonra emiter ayağından şaseye bağlanır ve devresini tamamlar. BC237(2)’in kollektörüne 1kΩ direnç üzerinden akım gelir. BC237(2)’nin beyz ayağına, 100kΩ pot’a seri 200Ω üzerinden akım gelir. Burada 100kΩ ayarlanabilir dirençtir ve hassaslığı kontrol ederiz. Bu 100kΩ direnç NTC’ye bağlanmış ve NTC’nin diğer ayağı şase edilmiştir.

Devre aktif edildikten aktiflik ledi yanar sonra pot ile istenilen aralık ayarlanır. NTC’ye ısı temas ettiğinde direnci düşecek ve iletken olacaktır. Bu durumda transistörler anahtarlama yapacak ve rölenin iki numaraları kontağı kapanacak üç numaralı kontağı açık kalacak yani kontaklar yer değiştirecektir. Bununla beraber iki numaralı ayağa bağlı 1kΩ led direnç üzerinden bağlı bulunan K ledi (buzzer) yanar ve alarm verir.

5.3.Kullanılan Elemanların Tanınması

5.3.1.Direnç

Şekil 5. 5 Direnç

Elektrik devresine gelirim uygulandığı zaman bir yük bağlıysa akım çekmektedir. Çekilen bu akımı sınırlamak için pasif devre elemanı olan direnç kullanılır. Dirençler iki çeşittir.

1. Sabit değere sahip dirençler

2. Değişen değere sahip dirençler (pot)

5.3.1.1.Karbon Karışımlı Dirençler

Toz karbonun dolgu ve reçineli tutkal ile karışımı sonucu elde edilen çeşididir.

5.3.1.2.Film Dirençler (İnce Tabakalı Dirençler)

Seramik çubuk üzerine elektrik akımına karşı zorluk gösteren bir madde ile kaplanması sonucu elde edilen çeşittir.

5.3.1.3. Tel Sarımlı Dirençler (Taş Dirençler)

Krom-nikel, nikel-gümüş, tungsten, manganin, konstantan maddelerinden meydana gelmiş kompozit tellerin ısıya dayanıklı porselen, bakalit, anyant gibi maddelerin üzerine sarılmasıyla yapılan dirençtir.

5.3.2.Diyot

Şekil 5. 6 Diyot

P ve N tipi iki yarı iletken maddenin birleşimiyle oluşan elemana diyot denir. Diyotlar temel olarak AC’yi DC’ye çevirmede kullanılır. Diyotlar iki çeşittir.

1. Doğrultmaç diyotları

2. Sinyal diyotları

Doğrultmaç diyotları AC/DC dönüşümde kullanılır. Sinyal diyotları ise frekans bazlı çalışan devrelerde sinyal ayırma görevi görür.

5.3.2.1.P-N Jonksiyon Diyotlar

5.3.2.2.N-P Jonksiyon Diyotlar

5.3.3.Potansiyometre

Şekil 5. 7 Potansiyometre

Dairesel olarak dönen bir mil yardımıyla direnç değeri değişen elemanlara potansiyometre denir. Halk arasında pot olarak telaffuz edilmektedir.

5.3.4.Anahtar

Şekil 5. 8 Anahtar

Elektrik devrelerinde açma-kapama işlemi yapan devre elemanıdır. Elektronikte sayısal mantık devrelerinde 1 ve 0 olarak adlandırılır. Devrenin bir noktada olan bağlantısını keser ya da birleştirir. Devre üzerinden geçen akıma göre birçok çeşidi vardır. Günümüzde işlemcileri oluşturan elemandır.

5.3.5.Buzzer

Şekil 5. 9 Buzzer

Üzerinden akım geçtiğinde iki metal levhanın birbirine vurması sonucunda ses çıkartan devre elamanıdır. Pratikte eski tip ev zillerine benzetilebilir.

5.3.6.Led

Şekil 5. 10 Led

Light Emmiting Diode, Solid State Lamp Işık Yayan Diyot. Flamanı bulunmayan ışık yayan lambalara verilen addır. Burada temel mantık elektronların enerji kaybetmesiyle ışıma ortaya çıkar şeklindedir. Çeşitli boyutlarda üretilir ve uygulamaya göre seçim yapılır. Düşük akım seviyelerinde çalışan bu eleman 2-20 mA arası akım çekmektedir. Her türlü sarsıntılara karşı dayanıklıdır. Bu yüzden çok tercih edilir. [13]

5.3.7.Bağlantı Klemensi

Şekil 5. 11 Bağlantı Klemensi

İki kabloyu demir bir kanal içinde vidalarla sıkıştırarak birbirine bağlayan elemana verilen addır.

5.3.8.Ntc

Şekil 5. 12 Ntc

Negatif ısı sayılı sensör olarak tanımlanabilir. Sıcaklıkla doğrusal olarak direnci azalan devre elemanıdır. Sıcaklık arttıkça üzerinden daha çok akım geçirir.

5.3.9.Transistör (BJT)

Şekil 5. 13 Transistör (BJT)

BJT yani Bipolar Junction Transistör, iki polarma yüzeyi bulunan transistörlere Elektronik sistemleri üst seviyeye taşıyan günümüz teknolojisinin jönüdür. 100.000’den fazla transistör vardır ve her geçen gün daha yeni transistörler çıkmaktadır. Transfer ve resistor kelimelerinin birleşimiyle ortaya çıkmıştır.

Transistör elektronik devrelerde aktif anahtarlama elemanı ya da akım kazıncı sağlamak için sinyal yükseltici (amplifier, amplifikatör) olarak kullanılmaktadır.

5.3.10.Röle

Şekil 5. 14 Röle

Röleler kullanıldıkları uygulamaya göre birçok çeşitte üretilirler

İçinde bobin bulunan ve manyetik mantıkla aktif anahtarlama yapan devre elemanına verilen addır. İçinde bulunan bobinin enerjilenmesiyle anahtarlama odasında manyetik alan oluşur. Oluşan bu manyetik alandan etkilenen kontaklar konum değiştirir. Normalde açık kontaklar, kapalı olurken normalde kapalı kontaklar açık olur ya da ortak uçlu iki konumlu anahtar mantığıyla çalışan bir röleyse A pozisyonundayken B pozisyonuna geçer ve B üzerinden akım geçip devreyi tamamlarken A ucuda akım bekleyeceği için devreyi tamamlayamaz. Dolayısıyla anahtarlamadan önce A anahtarı kapalıyken anahtarlama sonrasında B anahtarı kapalı olur.

6.KOMPLİKE SİSTEME BAKIŞ

Aşağıda Şekil 6. 1 ‘de sistemin son hali görülmektedir.

Şekil 6. 1 Komplike Sistem

6.1.Komplike Sistemde Amaçlanan

Bu sistemde amaçlanan sosyal duyar oluşturmaktır. Biyokütle tükenmekte olan petrol ürünlerinin alternatifi olduğu, çevre dostu tükenmez bir enerji kaynağı olduğu, ülke ekonomisi katkı sağlayacağı ve ileri vadede en çok kullanılacak enerji türü olacağı için kamunun öğrenmesi amaçlanmıştır. Aynı şekilde bu sistemlerin getireceği tehlikelerden korunmasının da mümkün olacağı gösterilmiştir.

SONUÇLAR

Bu çalışmada biyokütleden enerji üretimi ve ısı alarm sistemleri hakkında bilgi verilmiş olup görsel olarak anlaşılması için biyokütleden el tipi kullanılabilecek biyogaz üretilmiş ve maket bir mutfak içerisine doğalgaz şeklinde tesis edilmiştir. Bu mutfağa aynı zamanda bu sistemlerin tehlikesinden muhafaza edecek koruma sistemi olan ısı ikaz sistemi de adapte edilmiştir.

15 günlük tam fermante süresi dolan biyokütle depolama şişesinin içinde biyogaz biriktirmiştir. Bu biyogazın hortum üzerinde bulunan ayarcı sayesinde sirkülesi sağlanır. Debi kazanan akışkan dinamikken artık akışkan mekanik olmuştur. İğnenin ucuna gelen biyogaz çakma ile yakılır. Bundan sonraki süreçte risk etmenleri ortaya çıkacak ve oluşacak herhangi bir kaza durumunda mutfakta hâlihazırda bulunan ısı ikaz sistemi devreye girecektir. Dilenirse bu sistemin çıkışına alarmla paralel olarak selenoid valf bağlanabilir ve gaz koruması sağlanarak biyogaz kesilebilir. Yine istenirse bunlara paralel sigorta bağlanabilir elektrik koruması sağlanarak, elektrik kesilir.

Bu çalışmada biyokütlenin yakıt olarak kullanılabileceği ispatlanmış, çevrim sonucunda ulaşımda, iklimlendirmede, elektrik üretiminde, tarımda ve beslenmede kullanılabileceği anlatılmıştır. Aynı zamanda bu çalışmanın uygulama kısmında biyokütleden biyogaz üretip evlerimizde kullanabileceğimiz sonucuna ulaşılmıştır.

KAYNAKLAR

[1] Elektrik Mühendisleri Odası, “Türkiye’nin Elektrik Enerjisi Üretimi Kaynaklı Sera Gazı Emisyonunda Beklenen Değişimler ve Karbon Vergisi Uygulaması”

www.emo.org.tr/ekler/58a45a373b0c713_ek.pdf (1 Mayıs 2018)

[2] Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü, http://www.yegm.gov.tr/yenilenebilir/biyokutle.aspx (1 Mayıs 2018)

[3] İstanbul İtfaiyesi, “İstatistikler 2018” http://itfaiye.ibb.gov.tr/img/16742712018__9144250750.pdf (2 Mayıs 2018)

[4] Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 7(2), 96-105, 2017 (4 Mayıs 2018)

[5] Öçal, M. ve Çiçek, Ö. “Türkiye ve Avrupa Birliği’nde İş Kazası Verilerinin Karşılaştırma Analizi” (5 Mayıs 2018)

[6] Wikipedia, Biyokütle, https://tr.wikipedia.org/wiki/Biyokütle (5 Mayıs 2018)

[7] Tubitak, TTGV “Enerji Teknolojileri Politikası Çalışma Grubu Raporu” (5 Mayıs 2018)

[8] Karayılmaz, S. Saraçoğlu, N. Çabuk, Y. Kurt, R. “Biyokütlenin Türkiye’de Enerji Üretiminde Değerlendirilmesi” (6 Mayıs 2018)

[9] Bolat, İlyas, “Kayın, Göknar ve Göknar-Kayın Meşcerelerinde Üst Toprak ve Ölü Örtüdeki Mikrobiyal Biyokütle, Biyokütle, Karbon, Azot, Fosfor ve Mikrobiyal Solunumun Mevsimsel Değişimi” http://acikerisim.bartin.edu.tr:8080/xmlui/handle/11772/133 (6 Mayıs 2018)

[10] Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü, http://www.yegm.gov.tr/yenilenebilir/biyokutle.aspx (7 Mayıs 2018)

[11] CTIF, Yangın İstatikstik Merkezi, 2016 (7 Mayıs 2018)

[12] Elektrik Mühendisleri Odası, Günaydın, S. “Binalarda Elektrik Tesisatı, Yangın Güvenliği ve Standartlar” (9 Mayıs 2018)

[13] Özdemir, A. Meslek Yüksek Okulları İçin Analog Elektronik (10 Mayıs 2018)

[14] Gamze Derya Sancak, Lisans Bitirme Tezi, 2015, 3 fazlı Asenkron Motorun Sonlu Elemanlar Yönetimi ile Modellenmesi ve Veriminin İncelenmesi (1 Mayıs 2018)

[15] Bitime Projesi Kılavuzu, Plato Meslek Yüksek Okulu, Ayvansaray Üniversitesi (1 Mayıs 2018)

ÖZGEÇMİŞ

AD-SOYAD : Burak Yasin Çakır

DOĞUM TARİHİ : 07/11/1997

DOĞUM YERİ : İSTANBUL

LİSE : 2011-2012 Alibeyköy Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi, 2012-2015 Sultanahmet Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi

STAJ YAPTIĞI YERLER : Koza Elektromekanik Tesisat ve Enerji Sistemleri San. Tic. Ltd. Şti. (2 Dönem)

Prototip Biyokütle ile Isı İkaz Sistemi (Tez & Bitirme Ödevi)