II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

<strong>II</strong>. <strong>İLERİ</strong> <strong>TEKNOLOJİLER</strong><br />

<strong>ÇALIŞTAYI</strong> (<strong>İTÇ</strong> <strong>2011</strong>)<br />

BİLDİRİ KİTABI<br />

Editör<br />

M. Oktay ALNIAK<br />

Prof. Dr. Yük. Müh.<br />

İSTANBUL

---

İleri Teknolojiler Çalıştayı (<strong>İTÇ</strong><strong>2011</strong>) Bildiri Kitabı<br />

1. Basım Mayıs 2012<br />

ISBN: 978-605-86900-0-4<br />

<strong>İTÇ</strong> <strong>2011</strong> Proje Müellifi ve Editör: Prof. Dr. Yük. Müh. M. Oktay ALNIAK<br />

Teknik Koordinasyon Kurulu: Aylin Çelik TURAN (Başkan)<br />

Mehmet Sıtkı SAYGILI, Seda GÖKÇE<br />

Turan Atakan KİRACI<br />

Teknik Koordinatör: Aylin ÇELİK TURAN<br />

Kapak Tasarımı: Papatya&Kelebek Tasarım<br />

Kitabın Basımı: NET Kır. Tan. ve Matbaa San. Tic. Ltd.<br />

(Sertifika No: 13723)<br />

© Prof. Dr. Yük. Müh. M. Oktay ALNIAK<br />

Abide-i Hürriyet Tepesi, Merkez Mah. Darülaceze Cad. No: 2 34381 Şişli/İstanbul<br />

Bahçeşehir Üniversitesi 0212 381 06 66 - 0533 711 53 12<br />

Bu çalıştayın hazırlıkları ve Bildiri Kitabı, Çalıştay Başkanı Prof. Dr.<br />

Yük. Müh. M. Oktay Alnıak editörlüğünde hazırlanmıştır. Bu kitabın telif<br />

hakkı Prof. Dr. M. Oktay Alnıak’a aittir. Çalıştay Başkanı Prof. Dr. M.<br />

Oktay Alnıak’ın yazılı izni olmadan kitabın basımı, yayımı ve çoğaltılması<br />

yapılamaz. Kitabın içinden bir bölümü alınamaz ve ticari amaçla kullanılamaz.<br />

<strong>II</strong>

---

BİLGİ NOTU VE TEŞEKKÜR<br />

Bahçeşehir Üniversitesi, Kocaeli Üniversitesi, İstanbul Kültür Üniversitesi ve Gebze<br />

Yüksek Teknoloji Enstitüsü Rektörlükleri ve Bilge Adamlar Stratejik Araştırmalar<br />

Merkezi (BİLGESAM) tarafından organize edilen, <strong>II</strong>. İleri Teknolojiler Çalıştayı<br />

(<strong>İTÇ</strong> <strong>2011</strong>) 09.12.<strong>2011</strong> tarihinde yapılmıştır.<br />

Bahçeşehir Üniversitesi Mesleki Teknik Eğitimi Geliştirme Merkezi (METGEM)<br />

ve Meslek Yüksek Okulu’nda gerçekleştirilen <strong>II</strong>. İleri Teknolojiler Çalıştayı’nda<br />

yeni teknolojiler görüşülmüştür. Çalıştayın ilgi alanları olarak enerji, malzeme,<br />

teknoloji yönetimi seçilmiştir. Çalıştaya bildirileriyle katılan Atılım Üniversitesi,<br />

Mevlana Üniversitesi, İstanbul Teknik Üniversitesi ve Bahçeşehir Üniversitesi<br />

Rektörleriyle genç bilim insanları ve sanayiciler faaliyetin ilgi odağı olmuşlardır.<br />

Çalıştayın Başkanlığı Prof. Dr. Yük. Müh. M. Oktay ALNIAK tarafından yapılmıştır.<br />

Rektörler Paneli’nde üniversiteler arası projelerde işbirliği fikri öne çıkmış ve<br />

başarılan yeni projeler rektörlerce açıklanmıştır. Çalıştay sanayicilerin ve öğretim<br />

üyelerinin bildirileriyle sürdürülmüştür.<br />

Faaliyet 6 aylık bir çalışmayı gerektirmiş faaliyetin yönetiminde, bilim ve teknik<br />

kurularda sekreterya hizmetinde deneyimli bir heyet görev almıştır.<br />

Plazma Teknolojisi, Dil ve İleri Teknoloji İlişkisi, Hidrojen ve Nükleer Enerji Panelleri’<br />

ne yoğun katılım gözlenmiştir. Çalıştaya; Milli Eğitim Bakanlığı’ndan,<br />

Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı’ndan ve Enerji Bakanlığı’ndan, Sanayi ve<br />

Mühendis Odalarından, Üniversitelerden katılım sağlanmıştır.<br />

Çalıştayın ev sahipliği Bahçeşehir Üniversitesi tarafından yapılmıştır. Saat 09:30’da<br />

başlayan çalışmalar saat 19:30’da tamamlanmıştır. Üniversitelerimizde yapılan<br />

araştırma projeleri ilgi ile izlenmiş ve katılımcılar için sanayici-üniversite işbirliği<br />

imkanı ve teşvikleri sağlanmıştır.<br />

Bu faaliyetlere 2005 yılından itibaren sağladıkları bilimsel ve kurumsal katkı nedeniyle<br />

Onur Ödülleri Merasimi yapılmıştır. <strong>İTÇ</strong> <strong>2011</strong> Yönetim Kurulu’nca ödüllendirilen<br />

personel <strong>İTÇ</strong> <strong>2011</strong> Yönetim Kurulu’nca seçilmiştir. Çalıştayın Türkiye’de<br />

ve dünyadaki gelişmeleri takip edebilmek açısından faydalı bir etkinlik olduğu<br />

değerlendirilmiştir. Bu faaliyetin sonucunda üniversiteler arasında ve sanayinin<br />

katkısıyla somut işbirliği projeleri beklenmektedir.<br />

Çalıştaya 150 bilim insanı, 50 sanayici ve 50 öğrencinin katılımıyla bilimsel bir<br />

dayanışma gerçekleştirilmiştir. Çalıştayda 28 üniversiteden 53 bildiri müzakere<br />

edilmiştir. Faaliyetlerin programı ve belgeleri katılımcılara verilmiş, Bildiri Kitabı<br />

ve CD’lerin bütün üniversitelere ve ilgili kurumlara gönderilmesi planlanmıştır.<br />

Çalıştayı düzenleyen Bahçeşehir Üniversitesi, Kocaeli Üniversitesi, İstanbul Kültür<br />

Üniversitesi ve Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Rektörlüklerinin ve BİLGESAM’ın<br />

destekleri sağlanmıştır. Aynı zamanda TÜBİTAK’ın, UNİDO-ICHET’in ve<br />

METGEM’in bilimsel ve kurumsal desteği çalıştayın gerçekleştirilmesine katkı<br />

<strong>II</strong>I

---

sağlamıştır. Çalıştaya katılan Atılım Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Abdürrahim<br />

ÖZGENOĞLU, Mevlana Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Bahattin ADAM, İstanbul<br />

Teknik Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Muhammed ŞAHİN ve Bahçeşehir Üniversitesi<br />

Rektörü Prof. Dr. Şenay YALÇIN’ın açılışta ve Rektörler Paneli’nde yapmış oldukları<br />

konuşmalar ve bilimsel bildiriler çalıştayda değerli bir bilgi platformu oluşturmuştur.<br />

BİLGESAM’ın idari ve teknik konularda göstermiş olduğu ilgi ve faaliyetin<br />

organizasyonda görev alması faaliyetin organizasyonunda ve duyurulmasında dinamik<br />

bir etki sağlamıştır. Sanayicilerin vermiş olduklar teknolojik desteğin ve bilimsel<br />

katkının ilgi ile karşılandığının kaydedilmesinde fayda görülmektedir.<br />

Bilişim faaliyetlerinde, posta ve kargo işlerinde Inter Global Cargo Tic. Şti. , idari ve<br />

teknik faaliyetlerde Anadolu Plazma Teknolojileri ve Akademi Endüstri Makineleri<br />

Tic. Şti’nin katkıları kaydedilmiştir. Gerçekleştirilen bu kongrenin diğer faydası genç<br />

bilim insanlarının konuya ve teknolojiye göstermiş oldukları ilgi ile yaptıkları çalışmaların<br />

açıklanabildiği teknolojik bir platform sağlamış olmalarıdır. Faaliyetlerin 06 -<br />

07 Aralık 2012 tarihlerinde uluslararası düzeyde planlanması not edilmiştir.<br />

Faaliyet 6 aylık bir periyotta www. itc<strong>2011</strong>.org.tr sitesinden yayımlanmış, yazışmalar<br />

itc<strong>2011</strong>@itc<strong>2011</strong>.org.tr ve itc@itc<strong>2011</strong>.org.tr adreslerinden gerçekleştirilmiştir.<br />

Bu faaliyetlerin kurumsal olarak sürdürülmesi faydalı görülmüştür.<br />

Faaliyetin organizasyonuna bizatihi katkı sağlayan Bahçeşehir Ünv.’nden Genel<br />

Koordinatör Aylin ÇELİK TURAN’a, <strong>Bilgesam</strong> Bşk. Doç. Dr. Atilla<br />

SANDIKLI’ya ve <strong>Bilgesam</strong> Personeline, <strong>İTÇ</strong><strong>2011</strong> Genel Kurul Üyelerine, Kocaeli<br />

Ünv.’nden Rektör Yrd. Prof. Dr. Hasret ÇOMAK’a, Doç. Dr. Nalan TEKİN’E,<br />

GYTE’nden Nanoteknoloji Enst. Md. Prof. Dr. Ali ATA’ya ve Yük. Müh. Ali<br />

Murat SOYDAN’a, İstanbul Kültür Ünv.’nden Rektör Yrd. Prof. Dr. Çetin<br />

BOLCAL ve Yrd. Doç. Dr. Gürsel HACIBEKİROĞLU’na, Bahçeşehir Ünv.’nden<br />

MYO. Md. ve METGEM Bşk. Azize GÖKMEN’e, görevli personele, Bilim Kurulu<br />

Bşk. Prof. Dr. Ali GÜNGÖR’e, çalıştaya bildirili katılımları nedeniyle Atılım Üniversitesi<br />

Rektörü Prof. Dr. Abdürrahim ÖZGENOĞLU’na, Mevlana Üniversitesi<br />

Rektörü Prof. Dr. Bahattin ADAM’a, İstanbul Teknik Üniversitesi Rektörü Prof.<br />

Dr. Muhammed ŞAHİN’e, Bahçeşehir Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Şenay<br />

YALÇIN’a, Çalışmaya bilimsel değer sağlayan; Değerli Bilim İnsanlarına, Bildirili<br />

Katılımcılara, Sponsorlara; TÜBİTAK Bşk.lığına, Gazi Ünv. Teknoparkı Anadolu<br />

Plazma Teknolojileri Direktörü Prof. Dr. Beycan İBRAHİMOĞLU’na, UNİDO-<br />

ICHET Direktörlüğü’ne, İnter Global Kargo Tic. Şti.’ne, Akademi Endüstri Ürünleri<br />

Tic. Şti.’ne, izleyicilere ve özellikle görevli ve değerli öğrencilerimize teşekkürlerimi<br />

ve saygılarımı sunarım.<br />

Bu faaliyetlerin Çalıştay Bilgi Notu ile kaydedilmesinde ve teşekkürün arzında<br />

fayda görülmüştür. Bilgilerinize sunarım.<br />

Saygılarımla.<br />

<strong>İTÇ</strong> <strong>2011</strong> Başkanı<br />

Prof. Dr. Yük. Müh. M. Oktay ALNIAK<br />

27.12.<strong>2011</strong><br />

IV

---

İÇİNDEKİLER<br />

Bilgi Notu ve Teşekkür <strong>II</strong>I<br />

Önsöz X<strong>II</strong>I<br />

Program XIV<br />

KONGRE AÇILIŞ KONUŞMALARI XV<br />

M. Oktay ALNIAK XVI<br />

Azize GÖKMEN XX<br />

Doç. Dr. Atilla SANDIKLI XXI<br />

Prof. Dr. Beycan İBRAHİMOĞLU XX<strong>II</strong>I<br />

Prof. Dr. Şenay YALÇIN XXV<br />

SÖZLÜ BİLDİRİLER<br />

PANEL I. SANAYİ VE TEKNOLOJİ YÖNETİMİ, <strong>İLERİ</strong><br />

TEKNOLOJİ UYGULAMALARI<br />

29<br />

SANAYİDE STRATEJİK PLANLAMA VE <strong>İLERİ</strong> TEKNOLOJİ<br />

Zühtü BAKIR - Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı Sanayi Genel Md. Yrd.<br />

31<br />

ODTÜ-BİLTİR MERKEZİ TAŞIT GÜVENLİĞİ BİRİMİ HASARSIZ 37<br />

ÇARPIŞMA TEST LABORATUVARI’NDA YENİ GELİŞMELER<br />

Prof. Dr. Mustafa İlhan GÖKLER - ODTÜ-BİLTİR Merkezi Başkanı<br />

KÜBİK BOR NİTRÜR (CBN) KAPLAMALAR 39<br />

Prof. Dr. Bilgin KAFTANOĞLU 1 , Halil CESUR 2 , Nihan DÖKMETAŞ 3<br />

1 Boren Bor Kaplama Yetkinlik Merkezi, 2 Metal Şekillendirme Mükemmeliyet<br />

Merkezi, 3 Atılım Üniversitesi<br />

ATILIM ÜNİVERSİTESİNDE <strong>İLERİ</strong> NÜKLEER ENERJİ ALANINDA 41<br />

YÜRÜTÜLEN ÇALIŞMALAR<br />

Prof. Dr. Sümer ŞAHİN - Atılım Üniversitesi<br />

PANEL <strong>II</strong>. ÜNİVERSİTELER VE <strong>İLERİ</strong> TEKNOLOJİ 43<br />

UYGULAMALARI<br />

<strong>İLERİ</strong> TEKNOLOJİ Mİ? YENİ TEKNOLOJİ Mİ? 45<br />

Prof. Dr. Bahattin ADAM - Mevlana Üniversitesi Rektörü<br />

ATILIM ÜNİVERSİTESİ BÜNYESİNDE YÜRÜTÜLEN <strong>İLERİ</strong> 47<br />

TEKNOLOJİ ÇALIŞMALARINDAN BİR KESİT VE AVRUPA<br />

UZAKTAN RADYO LABORATUVARI (ERRL) UYGULAMALARI<br />

Prof. Dr. Abdurrahim ÖZGENOĞLU - Atılım Üniversitesi Rektörü<br />

V

---

TEKNOLOJİ <strong>ÇALIŞTAYI</strong> VE İSTANBUL TEKNİK 49<br />

ÜNİVERSİTESİ PROJELERİ<br />

Prof. Dr. Muhammed ŞAHİN - İstanbul Teknik Üniversitesi Rektörü<br />

TEKNOLOJİ <strong>ÇALIŞTAYI</strong> VE BAHÇEŞEHİR ÜNİVERSİTESİ PROJELERİ 53<br />

Prof. Dr. Şenay YALÇIN - Bahçeşehir Üniversitesi Rektörü<br />

PANEL <strong>II</strong>I. HİDROJEN ENERJİSİ VE STRATEJİSİ 57<br />

FROM FUNDAMENTAL TO APPLIED ELECTROCHEMISTRY 59<br />

ELECTROCHEMICALLY NANO-COATED SELECTIVE SURFACES<br />

Prof. Dr. Figen KADIRGAN - Selektif Teknoloji San. Tic. Ltd.<br />

NİĞDE ÜNİVERSİTESİNDE KATI OKSİT YAKIT PİLİ VE PEM 71<br />

ELEKTROLİZÖRLER KONULARINDA SON GELİŞMELER<br />

Mahmut D. MAT ve Yüksel KAPLAN - Niğde Üniversitesi<br />

HİDROJEN SÜLFÜRDEN ELEKTROLİZ YÖNTEMİ İLE HİDROJEN 81<br />

ÜRETİM TEKNOLOJİSİNİN İNCELENMESİ<br />

Orhan ÖZCAN, Ramiz Gültekin AKAY, Ayşe Nilgün AKIN - Kocaeli Üniversitesi<br />

SÜREKLİ HİDROJEN ÇEVRİMİ AMACI İLE NaBH4 KULLANIMI 89<br />

OLASI SORUNLAR VE ÇÖZÜM YÖNTEMLERİ<br />

Metin GÜRÜ ve Çetin ÇAKANYILDIRIM - Gazi Üniversitesi<br />

PANEL IV. SANAYİ, EĞİTİM, BİLİM VE TEKNOLOJİ 107<br />

PERSPEKTİFİ<br />

TEKNOGİRİŞİM SERMAYESİ DESTEĞİ PROGRAMI 109<br />

Adnan Selçuk ERGİNÖZ - Bilim Teknoloji ve Sanayi Bakanlığı, Teknogirişim<br />

Şube Müdürü<br />

ÜNİVERSİTE-SANAYİ İŞBİRLİĞİ İÇİN BİR TEKNOLOJİ 117<br />

PLATFORMU: MANUFUTURE-TR BİR ULUSLARARASI KONGRE,<br />

UMTIK VE TEKNOPARKTA ÇOK ORTAKLI BİR FİRMA: ODAGEM A.Ş.<br />

Prof. Dr. S. Engin KILIC - Orta Doğu Teknik Üniversitesi<br />

EĞİTİM ORTAMINA YENİLEŞİMCİ BİR TAHTA TASARIMI 123<br />

Tunay ALKAN - MEB Mesleki ve Teknik Eğitim Genel Müdürlüğü<br />

ENERJİ SEKTÖRÜNÜN GÖRÜNÜMÜ 135<br />

Ergün AKALAN - Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı, Enerji İşleri<br />

Genel Müdürlüğü, Proje Daire Başkanı<br />

PANEL V. NÜKLEER ENERJİDE <strong>İLERİ</strong> <strong>TEKNOLOJİLER</strong> 143<br />

EYLEMSİZLİKLE TUTUKLAMA FÜZYONU 145<br />

Bilge ÖZGENER - İstanbul Teknik Üniversitesi<br />

VI

---

BACA GAZINDAKİ GİZLİ ISIYI KULLANAN KANATLI-PLAKALI 157<br />

KOMPAKT ISI DEĞİŞTİRİCİSİNİN TASARIMI VE PROTOTİP İMALATI<br />

Kemal ALTINIŞIK, Dilek Nur ÖZEN, Ali H. ABDULKARİM<br />

Selçuk Üniversitesi<br />

HİDROJEN ENERJİSİ HAKKINDA DÜŞÜNCELER 163<br />

M. Oktay ALNIAK - Bahçeşehir Üniversitesi<br />

YENİ NESİL NÜKLEER REAKTÖRLER VE HİDROJEN 171<br />

ÜRETİMİNDE KULLANIMI<br />

Prof. Dr. H. Mehmet ŞAHİN - Gazi Üniversitesi<br />

YAKIT PİLLERİ TEKNOLOJ<strong>İLERİ</strong><br />

KATI OKSİT YAKIT PİLLERİNDE (KOYP) SIZDIRMAZLIĞIN 175<br />

PERFORMANSA ETKİSİNİN İNCELENMESİ<br />

Tuğrul Y. ERTUĞRUL, Ahmet BAKAL, Selahattin ÇELİK, Mahmut D. MAT<br />

Niğde Üniversitesi<br />

KATI OKSİT YAKIT PİLLERİ REDOKS MODELLEMESİ 183<br />

Bora TİMURKUTLUK 1 ve Mahmut D. MAT 2<br />

1 Niğde Üniversitesi, 2 Vestel Savunma Sanayi<br />

KATOT ÜRETİM PARAMETRELERİN KATI OKSİT YAKIT PİLİ 195<br />

OKSİJEN İNDİRGENME MEKANİZMASINA OLAN ETKİSİ<br />

Çiğdem TİMURKUTLUK 1 , Bora TİMURKUTLUK 1,2 , Meysun İBRAHİM 1,3 ,<br />

Mahmut D. MAT 1 - 1 Niğde Üniversitesi, 2 Vestel Savunma Sanayi, 3 Niğde Üniversitesi<br />

PEM (Proton Exchange Membrane) ELEKTROLİZÖR HÜCRESİNDE 207<br />

İKİ FAZLI AKIŞIN NÖTRON GÖRÜNTÜLENME YÖNTEMİYLE<br />

İNCELENMESİ<br />

Ömer F. SELAMET 1,2 , Uğur PAŞAOĞULLARI 1 , Daniel S. HUSSEY 3 , David L.<br />

JACOBSON 3 , M. Caner ACAR 2 , Yüksel KAPLAN 2 , Mahmut D. MAT 2<br />

1 University of Connecticut, 2 Niğde Üniversitesi, 3 National Institute of Standards and<br />

Technology<br />

YAKIT PİLİ TEKNOLOJİSİ, TÜBİTAK MARMARA ARAŞTIRMA 225<br />

MERKEZİ ENERJİ ENSTİTÜSÜ YAKIT PİLİ ÇALIŞMALARI VE<br />

BORHİDRÜRLÜ YAKIT PİLLİ ARAÇ<br />

Çiğdem KARADAĞ, Osman OKUR, Dr. Doç. Dr. Fatma Gül BOYACI SAN, Gamze<br />

BEHMENYAR, Tansel ŞENER, Fatih GENÇ, Dr. Emin OKUMUŞ, İsmail BİCAN,<br />

Dr. Evren GÜNEN - TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi Enerji Enstitüsü<br />

KATI OKSİT YAKIT PİLLERİNDE (KOYP) KULLANILAN 237<br />

İNTERKONNEKTÖRLERİN KAPLANMASININ PERFORMANS<br />

VE ÖMRE ETKİSİ<br />

Fatma AYDIN ve Mahmut D. MAT - Niğde Üniversitesi<br />

V<strong>II</strong>

---

KATI OKSİT YAKIT PİLLERİ İÇİN KONTAK MALZEMESİ 245<br />

GELİŞTİRİLMESİ<br />

Abdullah MAT, Yüksel. KAPLAN, Mahmut. D. MAT, Çiğdem TİMURKUTLUK,<br />

Bora TİMURKUTLUK - Niğde Üniversitesi<br />

KATI OKSİT YAKIT PİLLERİ İÇİN SIZDIRMAZLIK MALZEMESİ 253<br />

GELİŞTİRİLMESİ<br />

Ahmet BAKALl, Mahmut D. MAT - Niğde Üniversitesi<br />

KATI OKSİT YAKIT HÜCRESİNDE SICAKLIK DAĞILIMINA 261<br />

OPERASYON ŞARTLARININ ETKİSİ<br />

Selahattin ÇELİK, Bora TİMURKUTLUK, Mahmut D. MAT - Niğde Üniversitesi<br />

ALTERNATİF ENERJİLER VE MAKİNE<br />

TEKNOLOJ<strong>İLERİ</strong> UYGULAMALARI<br />

OPTİK TEKNOLOJİSİNİN ÖLÇÜM TEKNİKLERİ VE KONTROL 279<br />

SİSTEMLERİ ALANINDAKİ UYGULAMALARI<br />

Ferit ARTKIN - Kocaeli Üniversitesi Gebze Meslek Yüksekokulu<br />

ÜRETİMDE KALİTE ARTIŞINA BAĞLI REKABET GÜCÜNÜ 285<br />

ARTTIRMAK İÇİN TEZGAHLARININ TEKNOLOJİK GÜCÜNÜ<br />

KULLANMAK<br />

Dr. Müh. Erdal GAMSIZ - TİAD Yönetim Kurulu Başkanı<br />

TAKIM TEZGAHLARI SEKTÖRÜNÜN GELECEĞİ VE TEKNİK 291<br />

EĞİTİMİN ÖNEMİ<br />

Mak. Yük. Müh. Hayrettin KAĞNICI - TİAD Yönetim Kurulu Üyesi<br />

PEYNİR ALTI SUYUNDAN TEK KADEMELİ VE İKİ KADEMELİ 297<br />

AR-GE DENEY SİSTEMİNDE BİYOGAZ ÜRETİMİ<br />

E. TAŞDEMİRCİ 1 , K .S. YİĞİT 1 , M. GÜNDÜZ 2 , G. ŞERİT 2<br />

1 Kocaeli Üniversitesi, 2 İZAYDAŞ Atık ve Artıkları Arıtma Yakma ve<br />

Değerlendirme AŞ<br />

ULAŞTIRMA SEKTÖRÜNDE ALTERNATİF YAKIT SİSTEMLERİ 307<br />

M. Faruk. SERİNCAN, M. Süha. YAZICI & Mustafa. HATİPOGLU<br />

Uluslararası Hidrojen Enerji Teknolojileri Merkezi (ICHET)<br />

ENERJİ’DE GELİŞMELER - FIRSATLAR 315<br />

M. Ünal AZAKLIOĞULLARI, Çetin BOLCAL - İstanbul Kültür Üniversitesi<br />

YENİLENEBİLİR ENERJİ TEKNOLOJ<strong>İLERİ</strong> 321<br />

Yrd. Doç. Dr. Bekir YELMEN 1 , Prof. Dr. Serdar ÖZTEKİN 2 ,<br />

Dr. M. Tarık ÇAKIR 3 - 1 Aksaray Üniversitesi, 2 Çukurova Üniversitesi, 3 Sağlık<br />

Bakanlığı İnşaat ve Onarım Daire Başkanlığı<br />

V<strong>II</strong>I

---

RÜZGAR ENERJİSİ ÜRETİM SİSTEMLERİNİN ÇEVRESEL ETK<strong>İLERİ</strong> 333<br />

Yrd. Doç. Dr. Bekir YELMEN 1 , Prof. Dr. Serdar ÖZTEKİN 2 ,<br />

Dr. M. Tarık ÇAKIR 3 - 1 Aksaray Üniversitesi, 2 Çukurova Üniversitesi, 3 Sağlık<br />

Bakanlığı İnşaat ve Onarım Daire Başkanlığı<br />

ENERJİ EKONOMİSİ UYGULAMALARININ TEMİZ ENERJİ 343<br />

EVİ ÖRNEĞİ<br />

Yrd. Doç. Dr. Bekir YELMEN 1 , Prof. Dr. Serdar ÖZTEKİN 2 ,<br />

Dr. M. Tarık ÇAKIR 3 - 1 Aksaray Üniversitesi, 2 Çukurova Üniversitesi, 3 Sağlık<br />

Bakanlığı İnşaat ve Onarım Daire Başkanlığı<br />

TÜRKİYE’DE RÜZGAR ENERJİSİ UYGULAMALARININ GELİŞİMİ 355<br />

Yrd. Doç. Dr. Bekir YELMEN 1 , Prof. Dr. Serdar ÖZTEKİN 2 ,<br />

Dr. M. Tarık ÇAKIR 3 - 1 Aksaray Üniversitesi, 2 Çukurova Üniversitesi, 3 Sağlık<br />

Bakanlığı İnşaat ve Onarım Daire Başkanlığı<br />

TARİHSEL PERSPEKTİFTEN İNOVASYON VE TEKNOLOJİ: 369<br />

GÜNÜMÜZDE ÇİN ÖRNEĞİ<br />

Cengiz EKİN, Mehmet YÜKSEL<br />

ÜRETİM SEKTÖRÜNDEKİ FİRMALAR İÇİN SÜRDÜRÜLEBİLİR 381<br />

ÜRETİM ÇERÇEVESİ<br />

M. Ural ULUER 1 , Gözde GÖK 1 , Yrd. Doç. Dr. H. Özgür ÜNVER 3 ,<br />

Prof. Dr. S. Engin KILIÇ 1 - 1 Orta Doğu Teknik Üniversitesi, 2 TOBB-ETU<br />

KATMA DEĞERİ YÜKSEK ÜRÜNLERİN KOBİ’LER TARAFINDAN 391<br />

ÜRETİLMESİ İÇİN OPERASYONEL SANAL FABRİKA SİSTEMİNİN<br />

GELİŞTİRİLMESİ<br />

B. Lotfi SADİGH 1 , Yrd. Doç. Dr. H. Ö. ÜNVER 2 , Prof. Dr. S. E. KILIÇ 1<br />

1 Orta Doğu Teknik Üniversitesi, 2 TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi<br />

SANAYİ AR-GE PROJELERİ DEĞERLENDİRME VE DESTEK 403<br />

UZMAN SİSTEM YAZILIMI “E-PRODES”<br />

Dr. Yük. Müh. Çetin KARAKAYA<br />

MALZEME UYGULAMALARI<br />

VE <strong>İLERİ</strong> <strong>TEKNOLOJİLER</strong><br />

FONKSİYONEL YORULMA SONRASINDA ŞEKİL BELLEKLİ 419<br />

NİTİ ALAŞIMININ MİKROYAPISAL KARAKTERİZASYONU<br />

Tuna ARIN - Karadeniz Teknik Üniversitesi<br />

POLİVİNİL BORAT/POLİ(METİL METAKRİLAT) KARIŞIMIN 435<br />

HAZIRLANMASI, NANOFİBER OLUŞUMU VE KARAKTERİZASYONU<br />

Havva DİNÇ, Özcan KOYSUREN, Mustafa KARAMAN - Selçuk Üniversitesi<br />

YÜKSEK BASINÇ PEM ELEKTROLİZÖRLERİNDE SIZDIRMAZLIK 443<br />

İÇİN HÜCRE DİZAYNI GELİŞTİRİLMESİ<br />

M. Caner ACAR, Mahmut D. MAT, Ö. Faruk SELAMET, Adem ÇİÇEK<br />

Niğde Üniversitesi<br />

IX

---

MİKROALAŞIMLI ÇELİKLERDE GERİNME KATKILI ÇÖKELTİ 451<br />

OLUŞUMU<br />

Ersoy ERİŞİR - Kocaeli Üniversitesi<br />

ERİYİK SAVURMA DÖKÜM YÖNTEMİ İLE ÜRETİLMİŞ 461<br />

BİR HADDE MERDANESİNİN MİKROYAPI VE ABRASİF AŞINMA<br />

DAVRANIŞININ ARAŞTIRILMASI<br />

Onur BİRBAŞAR 1,2 , Ş. Hakan ATAPEK 1 , Enbiya TÜREDİ 1 , Muzaffer ZEREN 1<br />

1 Kocaeli Üniversitesi, 2 Assan Alüminyum<br />

NİOBYUM İLE ALAŞIMLANDIRILMIŞ YÜKSEK HIZ TAKIM 469<br />

ÇELİKLERİNDE FARKLI METALOGRAFİK TEKNİKLER İLE<br />

KARBÜR FAZLARININ BELİRLENMESİ<br />

Serap GÜMÜŞ, Ş. Hakan ATAPEK, Şeyda POLAT, Ersoy ERİŞİR<br />

Kocaeli Üniversitesi<br />

ESR YÖNTEMİ İLE ÜRETİLMİŞ SICAK İŞ TAKIM 481<br />

TAKIM ÇELİKLERİNİN ISIL İŞLEMİ VE MİKROYAPISAL<br />

KARAKTERİZASYONU<br />

Şeyda POLAT, Ş. Hakan ATAPEK, Gülşah AKTAŞ - Kocaeli Üniversitesi<br />

SU VERİLMİŞ VE TEMPERLENMİŞ ÇELİKLERİN BALİSTİK DARBE 491<br />

KIRILMASI ÜZERİNE BİR ANALİZ VE BENZETİM ÇALIŞMASI<br />

Ş. Hakan ATAPEK - Kocaeli Üniversitesi<br />

SIVI FAZ SİNTERLENMİŞ SiC ESASLI BİR TELESKOP 503<br />

YANSITICISININ KARAKTERİZASYONU VE PROSES<br />

ŞARTLARININ OPTİMİZASYONU<br />

Enbiya TÜREDİ 1,2 , Frank KERN 1 , Rainer GADOW 1<br />

1 2<br />

Universitaet Stuttgart, Kocaeli Üniversitesi<br />

BİR TELESKOP YANSITICISININ SLİP DÖKÜM İLE 511<br />

“NEAR NET-SHAPE” ÜRETİMİ İÇİN PROSES GELİŞTİRME<br />

Enbiya TÜREDİ 1,2 , Frank KERN 1 , Rainer GADOW 1<br />

1 2<br />

Universitaet Stuttgart, Kocaeli Üniversitesi<br />

EĞİTİM/DİL ve BİLGİ TEKNOLOJ<strong>İLERİ</strong><br />

EĞİTİM VE <strong>İLERİ</strong> <strong>TEKNOLOJİLER</strong> 521<br />

Prof. Dr. M. Oktay ALNIAK 1 , Aylin Çelik TURAN 1 , Dr. Pelin BOLAT 2<br />

1 Bahçeşehir Üniversitesi, 2 İstanbul Teknik Üniversitesi<br />

<strong>İLERİ</strong> TEKNOLOJİ OKURYAZARLIĞI 529<br />

S. Seda ERCAN - Bahçeşehir Üniversitesi<br />

<strong>İLERİ</strong> TEKNOLOJ<strong>İLERİ</strong>N SUNDUĞU ARAÇLAR VE ÖĞRENME 533<br />

Turgut TURUNÇ (MSc in TESOL) - Bahçeşehir Üniversitesi<br />

X

---

CRITERION: ONLINE YAZMA DEĞERLENDİRME PROGRAMI 545<br />

PİLOT ÇALIŞMASI<br />

Nazlı ÖZTÜRK (M.A. in ELT) - Tuba Eylül ALTUNAY (M.A. in Adult Education)<br />

TEKNOLOJİ ÇAĞINDA İNGİLİZCENİN ÖNEMİ 551<br />

Ayşegül ÖZDEMİR - Bahçeşehir Üniversitesi<br />

AKDENİZ’DEKİ YETKİ ALANLARI 557<br />

Murat YILDIRIM 1 , Prof. Dr. Hasret ÇOMAK 2<br />

1 Kocaeli Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, 2 Kocaeli Üniversitesi Rektör Yrd.<br />

GIDA BİLİMİNDE SON <strong>TEKNOLOJİLER</strong> 581<br />

Prof. Dr. Erdoğan KÜÇÜKÖNER, Dr. Erkan KARACABEY<br />

Süleyman Demirel Üniversitesi<br />

ERGENLERİN SİBER AKRAN ZORBALIĞINA BAKIŞ 595<br />

AÇISININ İNCELENMESİ<br />

Seda Gökçe TURAN - Bahçeşehir Üniversitesi<br />

P3HT ve P3HT+PCBM FİLMLERİN OPTİK ÖZELLİKLERİNİN 609<br />

KARŞILAŞTIRILMASI<br />

Derya MALKOÇ, Sinem SİPAHİOĞLU, Kadir ESMER, Engin BAŞARAN<br />

Marmara Üniversitesi<br />

MOBİL TELEFON İÇİN J2ME İLE ÖĞRENCİ BİLGİ SİSTEMİ WEB 615<br />

SERVİS UYGULAMASI GELİŞTİRME<br />

Gürel YILDIZ, Adnan KAVAK - Kocaeli Üniversitesi<br />

STOK YÖNETİMİ SÜRECİNDE RADYO FREKANSI İLE 619<br />

TANIMLAMA (RFID) TEKNOLOJİSİNİN KULLANIMI<br />

Mehmet Sıtkı SAYGILI, Cem KARTAL, Elif BAYRAM - Bahçeşehir Üniversitesi<br />

ESTABLISMENT of A WIND & PV DRIVEN REVERSE OSMOSIS 623<br />

DESALINATION PLANT IN GYTE<br />

Fatih AL 1 , Ali Murat SOYDAN 1 , Ali ATA 1 , Nadir DİZGE 1 , Bülent KESKİNLER 1 ,<br />

İsmail KOYUNCU 2 - 1 Gebze Institute of Technology, 2 Istanbul Technical University<br />

Yazar Dizini 629<br />

XI

---

Hayatta en hakiki mürşit ilimdir.<br />

Gazi Mustafa Kemal ATATÜRK<br />

X<strong>II</strong>

---

ÖNSÖZ<br />

Bu çalışmalardan bir sonuç alabilecek miyiz? Uygarlık yarışında olacak mıyız?<br />

İnsanlığın evrimiyle ve deneyim ile sabittir. Çalışan kazanır. İşleriniz ters giderse,<br />

moraliniz bozulmuşsa veya başarıyı özlüyorsanız kitap okuyunuz, laboratuvarlarda<br />

geceleyiniz. Okurken tebessüm etmenizi dilerim. Çünkü, faydalı bir iş yapıyorsunuz…<br />

Bu tip çalışmalarda sabır ve tevazu esastır. Hayatı bizlerden daha anlamlı<br />

idrak etmiş çok değerlerimiz vardır… “Çok zeki ve değerli olanlar, hayatta çok<br />

başarılı olur” diye bir kural yoktur. Başarılı olabilmek çalışmaya, yeteneğe, kararlılığa<br />

ve kısmete bağlıdır. Siz düzgün ve çalışkan olunuz. Biliniz ki faydalı her faaliyetiniz<br />

sizi yüceltecektir. İşsizlik, hastalık, sevgisizlik, güvensizlik, insanı mutsuz<br />

eder. Refah, huzur, sevgi, güven ferdi ve toplumu mutlu eder. Birey için özgürlük,<br />

eğitimli toplum için demokrasi önemlidir. Üniversiteler topluma hizmet için en<br />

önemli mekanizmalardan birisidir. İmkanı ve gücü olanların çalışması, adil olması<br />

ve bilgi üretmesi, bilgiyi bölüşmesi faydalı olur. Bilgi insanlık içindir… Kültürümüze<br />

ve değerlerimize saygı duyalım. Türkiye için sağlam ekonomi, kuvvetli aile<br />

bağları ve eğitim önemlidir. Görevimiz insanlığa özen göstermek, ilim ve bilim<br />

üretmek ve bilgiyi uygulamaya dönüştürmektir. Siz bilim insanları ve sanayicilerimiz,<br />

değerli gençler çok önemlisiniz… “Sevdiğiniz bir yer var mı?” denilirse,<br />

“Memleketimiz, insanımız” diyoruz. Türkiye çok güzeldir. Baksanıza çevremize!<br />

Memleketin değeri çalışmakla ve uygarlık yarışında bulunmakla artar. Görevimiz<br />

çok çalışmak, gençlerin önünü açmak ve onları bilim yolunda çalışmaya teşvik<br />

etmektir. Bu sebep ile bu çalıştay yapılıyor. Sonuçları güzel olacaktır.<br />

Çalışıyorsunuz…<br />

Saygılarımla.<br />

Çalıştay Başkanı<br />

Prof. Dr. Yük. Müh. M. Oktay ALNIAK<br />

Şişli / İSTANBUL<br />

27.12.<strong>2011</strong><br />

X<strong>II</strong>I

---

08.30-09.30 Kayıt<br />

PROGRAM<br />

09.30-10.30 Açılış Töreni ve Protokol Konuşmaları<br />

Prof. Dr. M. Oktay ALNIAK (Bahçeşehir Ünv. Çalıştay Başkanı)<br />

Azize GÖKMEN (Bahçeşehir Ünv. MYO. Md. ve METGEM Bşk.)<br />

Doç. Dr. Atilla SANDIKLI (<strong>Bilgesam</strong> Bşk.)<br />

Prof. Dr. Beycan İBRAHİMOĞLU (Gazi Ünv.)<br />

Prof. Dr. Bahattin ADAM (Mevlana Ünv. Rektörü)<br />

Prof. Dr. Abdürrahim ÖZGENOĞLU (Atılım Ünv. Rektörü)<br />

Prof. Dr. Şenay YALÇIN (Bahçeşehir Ünv. Rektörü)<br />

10.30-10.45 Ara<br />

10.45-11.45 Panel I<br />

11.45-12.00 Ara<br />

12.00-13.00 Panel <strong>II</strong><br />

13.00-14:00 Öğle Yemeği<br />

14.00-15.00 Panel <strong>II</strong>I, IV, V (3 ayrı salonda paralel)<br />

15.00-15.15 Ara<br />

15.15-16.00 I. Oturum (4 ayrı salonda paralel)<br />

16.00-16.45 Ara<br />

16.45-17.00 <strong>II</strong>. Oturum (4 ayrı salonda paralel)<br />

17.00-17.15 Ara<br />

17.15-18.15 <strong>II</strong>I. Oturum (4 ayrı salonda paralel)<br />

XIV

---

AÇIŞ KONUŞMALARI<br />

KONGRE AÇILIŞ KONUŞMALARI<br />

M. Oktay ALNIAK<br />

Prof. Dr. Yük. Müh.<br />

<strong>İTÇ</strong><strong>2011</strong> Başkanı<br />

oalniak@bahcesehir.edu.tr<br />

Sayın Konuklar, Değerli Meslektaşlarım, Sevgili Gençler;<br />

<strong>II</strong>. İleri Teknoloji Çalıştayına hoş geldiniz.<br />

Uygarlıkla ilgili bir emek olan bu faaliyete gösterdiğiniz ilgiye teşekkür ederim.<br />

Derin sevgi ve saygılarımı sunarım.<br />

Bu faaliyete değerli gençlerin ve sanayicilerin, sayın öğretim üyelerinin, dekanların<br />

ve rektörlerin katılımını takdir ve saygı ile değerlendiriyorum.<br />

Bu toplantılardan nasıl faydalar bekleyebiliriz, niçin bu emeği veriyoruz?<br />

AMAÇ:<br />

4691 sayılı “Teknoloji Bölgeleri Geliştirme” kanunu amaçları doğrultusunda buluş<br />

yapmak isteyen bilim insanlarının önü açılmış, Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı<br />

bu kanunla bilim insanlarını yeni buluşlar için teşvik etmeye başlamıştır. Üniversite<br />

öğretim üyelerine tekno-parklarda şirket kurmaları kurumlarınca önerilmektedir.<br />

Devlet anladığımız kadarıyla bilim ve teknikte öğretim üyelerine “bilgi üretin<br />

ve bilgiyi ticarileştirin” müsaadesi veriyor… Bu gelişme Türkiye’de stratejik bir<br />

değişimdir. Bilim insanlarının çalışmalarının bundan böyle enstitülerin araştırma<br />

platformlarından sanayideki atölyelere, fabrikalara yönlendirilmesi beklenmektedir.<br />

Türkiye’nin değişik üniversitelerinden bilim insanları bu çalıştayda buluşup, bilgi<br />

ve becerilerini bir araya getiriyorlar. Türkiye’de sosyal ve ekonomik konularda<br />

kurulmuş olan araştırma merkezlerinin teknik konularda derinleşmesinde fayda<br />

vardır. Çalıştay Genel Kurulumuz değerlidir. <strong>İTÇ</strong><strong>2011</strong> Genel Kurulu, Türkiye’de<br />

kalkınmaya, gelişmeye, buluş yapmaya gönül vermiş işadamlarının ve bilim insanlarının<br />

işbirliği ve desteğiyle çalışmalarını sürdürmeyi amaçlamıştır.<br />

GÖREV:<br />

Bu çalıştaylarda;<br />

Bilim ve ileri teknoloji alanlarında sürdürmekte olduğumuz faaliyetler, değerli<br />

bilim insanlarının birbirini tanımasını sağlıyor.<br />

XV

---

İşbirliği imkanları gelişiyor.<br />

Çalıştaylarda çalışma sürecinde, değişik teknik konulardaki son gelişmeler müzakere<br />

ediliyor.<br />

Güçlü bir bilim platformu oluşturuluyor.<br />

Teknolojide karşılaşılan sorunların çözümüne katkı sağlamak ve insanlığa daha<br />

güzel teknolojik imkanlar sunmak imkanı sağlanıyor.<br />

Genç bilim insanları bu çalıştaylarda teşvik ediliyor.<br />

Yeni buluşların yapılması, sanayi ile işbirliği yapılması ve somut faydalı sonuçların<br />

alınması sağlanıyor.<br />

Bilginin yaratılması ve işbirliği projelerinde kullanılması platformu sağlanıyor.<br />

İleri Teknolojiler Çalıştayı Yönetim Kurulu’nun, çalışmaları gelecek yıllarda ulusal<br />

ve uluslararası boyutlarda sürdürmesi faydalı olacaktır. Bu bir ihtiyaçtır. Küresel<br />

dünyanın dışında yaşam mümkün değildir.<br />

BİLİM İŞBİRLİĞİ ALT YAPISI:<br />

2004 yılından beri bu faaliyetlerin içindeyiz. Her yıl önemli faaliyetler gerçekleştirdik.<br />

Önemli bir kültür ve işbirliği alt yapısı oluşturduk. Daha da önemlisi, biz bu<br />

çalışmalarımızda sevgi, saygı ve güven ortamı tesis ettik. Biz birbirimizi seviyoruz<br />

ve birbirimize güveniyoruz. Kendi bilim alanlarındaki ve teknolojik platformlardaki<br />

en iyiler bugün bu çalıştaya teşrif ettiler. Bu çalışmalara iki yıl önceden karar verilir.<br />

Profesyonel bir ekiple çalışılır. Bizler iyi niyetle ve “bilim insanlık içindir”<br />

felsefesiyle ve amatör bir ekiple çalışıyoruz.<br />

Kısa sürede bu tip toplantıları planlayabiliyoruz, işbirliği alt yapımız on yıldır devam<br />

ediyor.<br />

İLGİ ALANLARI:<br />

Malzeme, geleneksel enerjiler, yenilenebilir enerjiler, hidrojen enerjisi, teknolojik<br />

ve stratejik araştırmalar, eğitim, iletişim ve bilgi teknolojileri, proje üretimi ve<br />

yönetimi.<br />

BİLİM FAALİYETLERİ:<br />

2004-2007 yılları arasında Elimsan Bilimsel Araştırma Grubu “EBAR”<br />

TOPLANTILARI, SAKARYA<br />

2006 yılında Türkiye’de Enerji ve Kalkınma Sempozyumu, BAHÇEŞEHİR<br />

ÜNİVERSİTESİ-TASAM, İSTANBUL<br />

XVI

---

2006, 2007 yıllarında Ulusal ve Uluslararası Hidrojen Enerjisi Kongreleri,<br />

BAHÇEŞEHİR ÜNV, EBAR, UNİDO-İCHET, LÜTFİ KIRDAR, İSTANBUL<br />

2007, 2008 yıllarında Türkiye’de Fen Lisesi Öğretmenleri Hidrojen Eğitimi seminerleri,<br />

BAHÇEŞEHİR ÜNİVERSİTESİ, İSTANBUL<br />

2008 yılında ITC Group Toplantısı, EBAR, DİVAN OTEL, İSTANBUL<br />

2009 yılında Ulusal Hidrojen Enerjisi Kongresi, KOCAELİ ÜNV., BAHÇEŞEHİR<br />

ÜNV., GYTE. KOCAELİ<br />

2010 yılında I. İleri Teknolojiler Çalıştayı, BAHÇEŞEHİR ÜNV., KOCAELİ<br />

ÜNV., GYTE. KOCAELİ<br />

<strong>2011</strong> yılında <strong>II</strong>. İleri Teknolojiler Çalıştayı, BAHÇEŞEHİR ÜNV., KOCAELİ<br />

ÜNV., İSTANBUL KÜLTÜR ÜNV., GYTE., MECİDİYEKÖY, İSTANBUL.<br />

faaliyetlerini gerçekleştirdik. Bugün, 09.12.<strong>2011</strong> yılın suna geldik! <strong>2011</strong> yılını<br />

faydalı bir etkinlik ile tamamlıyoruz. Bu çalışmamızın sonucunu hep beraber göreceğiz…<br />

AÇIKLAMALAR:<br />

Biz bilgiyi bölüşüyoruz. Şimdiye kadar bir şey elde ettik mi? Evet…<br />

Gerçekleştirilen “Yüksek Basınç Kompozit Hidrojen Tüpleri İmalatı”, “Led Aydınlatma<br />

Teknolojileri”, “Yakıt Pilleri İmalatı”, yeni planladığımız “ALKAR” ve<br />

“TASAMER” Projelerimiz bu çalışmalarımızın bir sonucudur.<br />

Bilim insanlarımızla sekiz yıldır toplantılar yaparak yeni teknolojiler üretmeyi<br />

planlıyoruz.<br />

Ülkenin ihtiyacı olan konularda teknolojik bilgi alış verişi yapılıyor.<br />

Bu çalışmalardan yeni projelerin ortaya çıkması amaçlanıyor.<br />

Bu grup, ulusal ve uluslararası platformlarda teknolojik işbirliğini araştırıyor.<br />

Bu grupta bilim insanlarının keşif yapmaları teşvik ediliyor.<br />

Kendilerini bilime, ülkeye ve insanlığa adamış araştırmacılar gruba katkı sağlıyor.<br />

Dünyadaki yenilikler ve ileri teknolojiler takip ediliyor.<br />

Bilim insanları yeni teknolojilerin üretimi için bilgi ve birikimlerini ortaya koyuyorlar.<br />

Uygun platformlarda bilimsel ve teknolojik projeler üretiliyor.<br />

Bunları başaranlar bizim bilim insanlarımız, bizim değerlerimiz teşvik ediliyor.<br />

XV<strong>II</strong>

---

Uluslar Arası Teknoloji İşbirliği Grubu bu birliği ve teşviki sağlıyor.<br />

İleri Teknolojiler Çalıştayı Genel Kurulu; ülkede üretilen teknolojilerin insanlığın<br />

yararına kullanımını sağlayacak ulusal ve uluslararası işbirliği projelerini hayata<br />

geçiriyor…<br />

Uluslararası platformlarda teknolojik işbirliğini tesis etmeyi ve işbirliğinin olumlu<br />

sonuçlarını toplumun yararına sunmayı görev olarak benimsiyoruz.<br />

TEMENNİLER:<br />

Bu bilim insanları bizim insanlarımız... Çalışacak ve uygarlık yolunda hak ettiğimiz<br />

yeri alacağız. Bu organizasyonda hepimiz, teknoloji üretmeyi, bilimsel araştırma<br />

yapmayı planlıyor, ekmeğini yediğimiz bu toprağa ve bizi yetiştiren topluma olumlu,<br />

yararlı hizmetler vermek istiyoruz. Bu çalışmalar, muhtelif projelerle ürünlerini<br />

vermeye başlamıştır.<br />

Değerli genç bilim insanlarını ve onların ustalarını bünyesinde toplayan, bugüne<br />

dek Üniversitelerimiz, TÜBİTAK, BİLGESAM, UNIDO-ICHET, EBAR,<br />

METGEM desteği ile ilime, bilime ve insanlığa hizmet için çalışmalar yapan bu<br />

grubun faaliyetlerinin devam etmesini dilerim.<br />

SONUÇLAR:<br />

Bizler, ilim ve iş dünyasının, ülkemizde yararlı bir şeyler yapılabilmesi amacıyla el<br />

ele vermesinin yararına inanıyoruz.<br />

Her şeyi Devletten beklemek dinamik toplumları statik yapar. Değerli bilim insanlarının,<br />

değerli iş dünyasıyla organizasyonlarla buluşmaları somut faydalar sağlar.<br />

Bizim çalışmalarımız bizi değil, toplumumuzu zengin yapacak ve biz bu toplumun<br />

saygın bilim insanları olacağız. Üstün zekalarınızdan, önemli becerilerinizden ve<br />

işbirliğinizden kaynaklanan katma değerlerle, bu ülkenin ve bu dünyanın insanlarına,<br />

onların yaşamlarını kolaylaştırıcı, standartlarını yükseltici, güvenliklerini artırıcı<br />

ürünler vermenizi diliyoruz. Bilim insanlarından da beklenen budur…<br />

<strong>İTÇ</strong> çalışmaları; toplumsal refahı artırıcı bilimsel araştırmaların ve çalışmaların<br />

yapılmasına, yeni teknolojilerin keşfine yöneliktir. Kendi teknolojisini üreten toplumlar;<br />

medeni toplumlardır. Bu toplumlar zengindir ve güvencelidir. Bölgemizde<br />

ve ülkemizde güvenceli olabilmenin şartı; ilime, bilime, yeni teknolojilere sahip<br />

çıkmak ve bu uğurda çalışanları samimi olarak desteklemektir.<br />

TEŞEKKÜR:<br />

Bu duygularla çalışmalara katkı sağlayan çok değerli bilim insanlarına ve iş dünyasına<br />

sevgi ve takdirlerimi sunarım.<br />

XV<strong>II</strong>I

---

Faaliyeti kurumsal olarak organize eden ve katkı sağlayan Kocaeli Üniversitesi,<br />

İstanbul Kültür Üniversitesi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü ve Bahçeşehir<br />

Üniversitesi Rektörlüklerine ve Bilge Adamlar Stratejik Araştırma Merkezi Başkanlığı’na<br />

(BİLGESAM),<br />

Her faaliyetimize destek sağlayan TÜBİTAK’a, UNIDO-ICHET’e, METGEM’e<br />

<strong>İTÇ</strong><strong>2011</strong> faaliyetine sponsor olarak destek sağlayan Anadolu Plazma, İnter Global<br />

Kargo, Akademi Endüstri Makineleri firmalarına,<br />

Sayın konuk Rektörlerimize,<br />

Bahçeşehir Üniversitesi Rektörlüğüne ve çalışanlarına, Rektör Prof. Dr. Şenay<br />

YALÇIN’a, Mütevelli Heyetine ve Mütevelli Heyeti Başkanı Enver YÜCEL’e<br />

teşekkürlerimi sunarım.<br />

SONSÖZ:<br />

Kendi insanımız ve imkanlarımızla bilime, ülkeye, insanlığa hizmet edelim…<br />

Saygılarımla. 09.12.<strong>2011</strong><br />

XIX

---

AÇIŞ KONUŞMALARI<br />

Azize GÖKMEN<br />

Bahçeşehir Üniversitesi Meslek Yüksekokulu Müdürü ve<br />

Mesleki Teknik Eğitimi Geliştirme Merkezi (METGEM) Başkanı<br />

Sayın Katılımcılar,<br />

Değerli Öğrenciler,<br />

Bugün dünyada ülkeler, ekonomik ve sosyal açıdan gelişmek için teknolojik yatırımlar<br />

yapmakta ve yeni teknolojileri kullanmaktadır. İleri teknolojiler artık sadece<br />

üretim süreçlerinde değil; iletişim, sağlık, eğitim vb. konularda toplumun hizmetinde<br />

kullanılmaktadır. Bahçeşehir Üniversitesi Meslek Yüksekokulu ve Mesleki<br />

Teknik Eğitimi Geliştirme Merkezi (METGEM); eğitimde okul sanayi işbirliğini<br />

sağlayan ve teknolojik uygulamalara önem veren bir kurumdur. Bu açıdan<br />

METGEM; iş piyasasının beklenti ve ihtiyaçlarına uygun, nitelikli ve stratejik<br />

işgücünü yetiştirmeye yönelik model geliştirmek üzere kurulmuş bir merkezdir.<br />

METGEM’in geliştirdiği strateji ve modeller, Meslek Yüksekokulunda uygulamaya<br />

geçirilmektedir. Eğitim alanında olduğu gibi teknoloji uygulamaları alanında da<br />

gelişmek mecburiyetindeyiz.<br />

Yeni ve ileri teknolojilerin piyasaya sunulması, işverenin çalışanlarından beklentilerini<br />

de değiştirmektedir. İş dünyası, alanındaki gelişmeleri takip eden, yeniliklere<br />

açık, yeniliklere hızlı adapte olan ve ileri teknolojileri kullanabilen stratejik işgücünün<br />

yetiştirilmesini talep etmektedir. Bunun için meslek yüksekokulları öğrenci<br />

yetiştirirken; iş piyasası ihtiyaç analizlerine uygun olarak hayat boyu öğrenme ilke<br />

ve araçlarını kullanması, eğitim müfredatlarını ulusal meslek standartlarına uygun<br />

olarak düzenlemesi ve mesleki eğitim alanında ulusal ve uluslararası projelerin<br />

parçası olması gerekmektedir.<br />

Bu sene ikincisi gerçekleştirilen İleri Teknoloji Çalıştayı’nda sizlerle beraber olmaktan<br />

mutluluk duyuyorum. Çalıştay sonucunun ülkemiz açısından başarılı sonuçlar<br />

getirmesini dilerim.<br />

Saygılarımı sunarım.<br />

XX

---

<strong>İLERİ</strong> <strong>TEKNOLOJİLER</strong> STRATEJİSİ<br />

Doç. Dr. Atilla SANDIKLI<br />

BİLGESAM Başkanı<br />

Bilim ve teknikteki ilerlemeler teknolojide büyük değişimlere yol açtığı gibi aynı<br />

zamanda toplumların sosyo-ekonomik yapılarında ve uluslararası siyasi düzende de<br />

önemli değişimlere neden olmaktadır. Geçmişte, teknolojinin üretim sürecindeki<br />

kritik rolünü kavrayan ülkeler bugün gelişmiş ülke konumundadır. Sanayi devriminde<br />

gerekli teknik atılımları gerçekleştiremeyen devletlerse hala ekonomik<br />

problemlerle mücadele etmekte, ileri teknolojilere odaklanan gelişmiş ülkelerin terk<br />

ettiği üretim sistemleriyle zaman kaybetmektedir.<br />

19. yüzyıldan itibaren, buhar teknolojilerinin ve elektrik enerjisinin kullanımı mal<br />

ve hizmet üretiminde muazzam gelişmeleri beraberinde getirmiş, milletlerarası güç<br />

dengelerinde önemli rol oynamıştı. 20. yüzyılın özellikle ikinci yarısında etkisi<br />

hissedilen enformasyon devrimiyle de, teknolojideki sıçramaların uluslararası ilişkiler<br />

üzerindeki tesirinin artık çok daha hızlı geliştiği görülmüştür. Mikroelektronik<br />

sistemler, bilgisayar ve telekomünikasyon teknolojileri ile nükleer enerji teknolojilerindeki<br />

gelişmelerden elde edilen siyasi ve ekonomik faydalar ülkelerin uluslararası<br />

arenadaki yerini belirlemiştir. Bilgi çağında provası yaşanan “teknolojinin<br />

aktörleri geliştirme ve dönüştürme sürecinin” yakın gelecekte daha hızlı ve çarpıcı<br />

bir şekilde gerçekleşeceği beklenmektedir.<br />

Bu nedenle, stratejik önemi ve katma değeri yüksek ileri teknolojili ürünler ülkeler<br />

arası rekabette temel bağımsız değişken olmaya devam edecektir. Nanoteknoloji,<br />

biyoteknoloji, hidrojen ve nükleer enerji teknolojileri Türkiye’nin odaklanması<br />

gereken ileri teknolojiler olarak öne çıkmaktadır. Son yıllarda pek çok ülkede bu<br />

teknolojiler alanında dev yatırımlar yapılmaktadır. Türkiye de bu dört kritik alanda<br />

(nanoteknoloji, biyoteknoloji, hidrojen ve nükleer enerji teknolojileri) dünya ölçeğinde<br />

söz sahibi olabilmek için sıra dışı bir çaba sarf etmelidir. Başlatılan çalışmalar<br />

genişletilerek ve çeşitlendirilerek sürdürülmeli, gelecek perspektifiyle oluşturulan<br />

projeler devlet politikası niteliğine kavuşturulmalıdır.<br />

Nanoteknolojinin, bilişim teknolojilerini takip eden yeni bir teknolojik devrim<br />

sürecine yol açtığı gözlemlenmektedir. Nanoteknolojinin üretim teknolojilerinde<br />

sağladığı katma değer, mikroelektronik ve bilgisayar teknolojileri gibi<br />

miktroteknolojilerin sağladığı katma değerin yaklaşık 100 katıdır. Yüksek katma<br />

değere sahip oluşundan dolayı, nanoteknoloji yakın gelecekte pazar yarışına dönüşecek<br />

ve uluslararası ticari dengeler üzerinde belirleyici olmaya başlayacaktır.<br />

XXI

---

2015’e kadar nanoteknoloji ürünlerinin pazar payının küresel üretimin %18’ini<br />

oluşturacağı hesaplanmaktadır. Türkiye, nanomalzemelerin olağanüstü özelliklerinin<br />

kullanılmasına imkân tanıyan bu teknolojiye sahip olmalıdır. Uluslararası piyasalarda<br />

ve iç pazardaki yüksek katma değerli ürün taleplerini karşılamayı hedeflemeli<br />

ve özellikle güvenlik alanında nanoteknolojinin yol açacağı tehditleri<br />

yönetebilecek kabiliyeti edinmelidir.<br />

Türkiye’nin, ileri teknolojiler stratejisi kapsamında atılım yapması gereken diğer bir<br />

alan biyoteknolojidir. Modern biyoteknolojinin özellikle sağlık, tarım ve gıda sektörlerinde<br />

geldiği seviye, Türkiye’nin araştırma-geliştirme faaliyetlerine olan ihtiyacını<br />

ortaya koymaktadır. Tıpta, nanoparçacıkların ve nanotüplerin kullanılmaya<br />

başlanması nanobiyoteknoloji sahasının geleceğin tedavi yöntemlerine kaynaklık<br />

edeceğini göstermektedir. Diğer taraftan konvansiyonel ilaçların yerini almakta<br />

olan biyoteknolojik ilaçların pazar payı hızla büyümektedir. Tarımda<br />

biyoteknolojinin uygulama alanlarının genişlemesi ise gıda üretiminde verimliliği<br />

artırdığı gibi genetiği değiştirilmiş organizmalar gibi yeni tehdit alanları doğurmaktadır.<br />

Türkiye, biyoteknoloji dinamiğinden kaynaklanan fırsatları değerlendirmeli,<br />

tehditleri yönetebilmeli ve bu alanda rekabet gücü kazanmalıdır.<br />

Türkiye’nin gelişmiş ülkelerdeki teknolojik sıçramalara paralel hareket etmesi gereken<br />

ileri teknolojilerden birisi de hidrojen teknolojileridir. Hidrojen teknolojileri sürdürülebilir,<br />

çevre dostu ve verimli bir enerji sistemi oluşturulmasına imkân tanıdığı için, bu<br />

alandaki bilimsel ilerlemenin ekonomik faydasının oldukça yüksek olacağı beklenmektedir.<br />

Dünyadaki fosil yakıt rezervlerinin azalmasıyla alternatif enerji kaynaklarına<br />

olan talebin artacağı ve gelecekte hidrojen enerjisinin yaygın biçimde kullanılacağı<br />

öngörülmektedir. Hidrojen teknolojileri enerji üretimi dışında petrol rafinerileri, metalürji<br />

ve elektronik gibi endüstride pek çok alanda kullanılabilmektedir.<br />

İleri teknolojiler içinde uluslararası siyasi düzeni derinden etkileyen en kritik başlık<br />

olarak nükleer teknolojiler öne çıkmaktadır. Nükleer teknolojilerde üstünlüğü elinde<br />

bulunduran ülkeler bugün aynı zamanda dünyadaki en güçlü ülkeler durumundadır.<br />

Türkiye gibi stratejik dengelerin çok hızlı değişebildiği bir bölgede bulunan bir<br />

ülke için nükleer teknolojiye sahip olmak zorunludur. Nükleer teknolojinin elde<br />

edilmesi ayrıca Türkiye’de üst düzey bir bilim ve teknik kabiliyetinin gelişmesine<br />

ve yaygınlaşmasına imkân tanıyacaktır. Türkiye’nin nükleer santrallerle elektrik<br />

üretebilme yeteneğine kavuşması enerjide kaynak çeşitliliği sağlayacak, doğalgaza<br />

olan bağımlılığını azaltabilecektir. Nükleer enerji teknolojisinde ilerleme aynı zamanda<br />

Türkiye’nin sahip olduğu uranyum ve toryum kaynaklarını değerlendirebilmesini<br />

mümkün kılabilecektir.<br />

Özetlemek gerekirse, Türkiye ileri teknolojiler stratejisini nanoteknoloji,<br />

biyoteknoloji, hidrojen ve nükleer teknolojilerine odaklanarak yürütmelidir. Bu dört<br />

kilit teknolojide ilerleme hedefi devlet politikası olarak sürdürülmelidir.<br />

XX<strong>II</strong>

---

PLAZMA YAKIT PİLLERİ<br />

Prof. Dr. Beycan İBRAHİMOĞLU<br />

Gazi Üniversitesi<br />

Günümüzde çok sayıda yakıt pilleri geliştirilmiştir. Yakıt pilleri Hidrojen (H2) ve<br />

Oksijen (O2) gazlarının kimyasal enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmektedir.<br />

Örneğin KOYP”de gazların iyonlaşması prosesi, elektro katalitik süreç olup katalizörlerin<br />

(anot ve katot) yüzeyinde (700-1000 o C) sıcaklıkta gerçekleşmektedir. Bir<br />

başka deyişle oksijen bir dış devre aracılığıyla sağlanan elektronlar ile reaksiyona<br />

girerek oksijen iyonları (O-2) formuna dönüşür. Negatif yüke sahip bu iyonlar,<br />

elektrolitten geçerek pozitif elektroda doğru hareket etmektedirler. Bu sırada, anoda<br />

hidrojen ve karbon monoksit beslenmektedir. Anoda ulaşan oksijen iyonları, hidrojen<br />

ve karbon monoksit ile reaksiyona girerek su ve karbondioksit oluşturur ve<br />

serbest elektronlar açığa çıkar.<br />

CO + O-2 → CO2 + 2e-2 anot tepkimesi<br />

H2 + O-2 → H2O + 2e-2<br />

O2 (g) + 4e- → 2 O-2 katot tepkimesi<br />

Denklemden göründüğü gibi yakıt pilinin çalışması için oksijenin iyonlaşma prosesi<br />

gerekmektedir. Tüm yakıt pillerinde bu proses katalizör yardımıyla farklı sıcaklıklarda<br />

oluşmaktadır.<br />

Güneş, yıldızlar vb plazma halindeki iyonlaşmış gazdır. Bir başka sözle plazma<br />

iyonlaşmış gaz topluluğudur ve doğada katalizörsüz bir süreçtir. İyonlaşma prosesi<br />

maddenin plazma halı için karakterdir.<br />

PLAZMA- kısman veya tamamen iyonlaşmış gazdır. İyonlar-elektrik yüklü<br />

partiküllerdir. Katı, sıvı ve gaz halindeki maddeleri Termik, Elektromanyetik, Elektro<br />

ark, Elektrokimyasal, Lazer ve diğer yöntemlerle katalizörsüz olarak plazma<br />

karakterli iyonlaştırılması mümkündür.<br />

Atmosfer basıncında havanın iyonlaşması prosesi yapılmış ve oksijenden negatif<br />

iyonlar oluşmakta ve yüklü hisseciklerin miktarı değişmediği tespit edilmiştir. [1,2,3]<br />

℮ + O2 + N2 (O2) →O2 + N2 (O2)<br />

℮ + O2 →O- +O<br />

plazma prosesin başlanmasından 10 -107c sonra tedriçle elektronlar negatif yüklü<br />

iyonlara dönüşmektedirler.<br />

XX<strong>II</strong>I

---

Tarafımızdan geliştirilen deney düzeneğinde yapılan çalışmalar, yakıt pillerinde<br />

yeni bir yöntem olarak gazların plazma haline dönüştürülmesi ve plazma haline<br />

dönüştürülmüş gazın yakıt pillinde kullanılmasının mümkün olduğunu ortaya koymuştur.<br />

KOYP iyonlaşmış gaz kullanılması için pilin iç kısmında yalıtkan (seramik gibi)<br />

malzemeden plazma odası yapılmıştır. Plazma odasında plazma oluşturularak<br />

membrana verilmesi gerekmektedir.<br />

Deney düzeneğinin çalışma prensibi.<br />

Deney düzeneği Şekil 1 kuvarstan yapılmış Hidrojen odasından (1) ve plazma odasından<br />

(6) yapılmıştır. Hidrojenin sızdırılmaması ve membranın kırılmaması amacıyla<br />

conta (5) kullanılmıştır. Düzeneğin çalışması için hidrojen odasına (1) hidrojen<br />

gazı verilmektedir. Kuvarstan yapılmış plazma odasında (6) yerleştirilmiş<br />

elektrotlara güç kaynağından DC elektrik enerjisi verilerek hava pompasından<br />

verilen hava iyonlaşarak membranın (3) yüzeyine verilmektedir. Membranın (3)<br />

yüzeyine yerleştirilmiş delikli akım toplayıcıdan (2) gecen iyonlar membranın<br />

yüzeyine (3) ulaşarak seramik membranın diğer yüzeyine geçerek hidrojen atomlarıyla<br />

görüşmektedir. Bu zaman akım toplayıcıların (2) yardımıyla membranın (3)<br />

yüzeyinde toplanan elektronlar dış devreni tamamlayarak elektrik enerjisi olduğunu<br />

göstermektedirler. Hidrojen gazı, hidrojen odasının giriş borusundan verilmekle<br />

odanın alt kısminde monte edilmiş membranın bir yüzeyinde katalizörle görüşmektedir.<br />

Fazla hidrojen çıkış borusundan dışarı atılmaktadır.<br />

Kaynaklar<br />

1. Hidrojen odası.<br />

2. Akım toplayıcılar<br />

3. Membran<br />

4. Yalıtkan conta<br />

5. Conta<br />

6. Plazma odası<br />

Şekil 1. Plazma yakıt pilin şeması.<br />

1. The Physics of Plasmas,T.J.Boyd, J.J.Sanderson<br />

2. The Physics of Plasmas, Richard Fitzpatrick,Professor of Physics, The University of<br />

Texas at Austin.<br />

3. N. Koroll, А. Trayvelipis. Plazmanэn цzellikleri. - М., Мир, 1975.<br />

XXIV

---

AÇIŞ KONUŞMALARI<br />

Prof. Dr. Şenay YALÇIN<br />

Bahçeşehir Üniversitesi Rektörü<br />

Sayın Rektörler, Değerli Akademisyenler ve Sanayiciler, Bakanlıklarımızın ve<br />

Basınımızın Saygın Temsilcileri, Kıymetli Katılımcılar, Sevgili Öğrenciler ve<br />

üzerimde çok büyük emeği olan doktora hocam, hocaların hocası , Prof. Dr. Sümer<br />

Şahin;<br />

Ülkemizin seçkin Üniversiteleri ve Bilge Adamlar Stratejik Araştırma Merkezi<br />

(BİLGESAM) ile beraber Bahçeşehir Üniversitesi’nin ev sahipliğinde düzenlediğimiz<br />

“<strong>İTÇ</strong> <strong>2011</strong> İleri Teknolojiler Çalıştayı’na” hoş geldiniz.<br />

Başta TÜBİTAK olmak üzere çalıştayımıza katkı sağlayan tüm kurum ve kuruluşlara<br />

ve katılımlarınızla bu çalıştayı onurlandıran siz değerli konuklara teşekkürlerimi<br />

sunarak sözlerime başlamak istiyorum.<br />

Dünya genelinde bilgi akışı ve teknoloji son derece büyük bir hızla ilerlemektedir.<br />

Bu durum , teknolojinin doğru ve verimli bir şekilde kullanımını giderek daha da<br />

önemli bir hale getirmektedir. Burada unutulmaması gereken en önemli husus teknolojinin<br />

bir amaç değil araç olduğudur. Teknoloji hizmet ettiği kişilerin, kurumların,<br />

ülkelerin amaçlarına ulaşmadaki en büyük yardımcı unsurlardan birisidir.<br />

Teknoloji, özveri ile yapılan bilimsel araştırmalar ve teorik çalışmalarla uygulayıcıların<br />

karşı karşıya kaldıkları problemler arasında bir köprüdür. Teknoloji hayatı<br />

kolaylaştırma sanatıdır.<br />

Eskiden, ülkelerin büyüklükleri; doğal kaynakları, yüzölçümleri, nüfusları ya da<br />

ordularının gücü ile değerlendirilirken şimdi artık ülkelerin gücü, yetiştirdikleri<br />

yaratıcı beyinler, iyi yetişmiş insan kaynakları ve ürettikleri katma değeri yüksek<br />

teknolojiler ile ölçülüyor.<br />

Son yıllarda yaşanan global krizler politik, ekonomik ve sosyolojik açılardan tüm<br />

dünya için önemli bir değişim süreci oluşturmakta, yapılan çalışmalar, 2012 ve<br />

2013 yıllarının Avrupa Birliği başta olmak üzere bütün dünyada sıkıntılı geçeceğini<br />

ortaya koymaktadır. Tüm bu yaşananlar bazı çevrelerce yeni bir çağa geçiş süreci<br />

olarak da nitelendirilmektedir. İşte tam bu noktada karşımıza son dönemlerde yükselen<br />

değerler olarak belli başlı bazı olgular çıkmaktadır. Bunların arasında en<br />

önemlisi ülke kalkınmasının itici gücünü oluşturan ve teknoloji ile desteklenmiş<br />

girişimcilik, günümüze damgasını vuruyor. Sadece İstanbul’da son bir hafta içinde<br />

gerçekleştirilen üç adet uluslararası girişimcilik temalı etkinlikler bunun bir kanıtı<br />

olsa gerek. Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler sıralamasındaki ilk 20 ülkeye bakarsak,<br />

hepsinin de aynı zamanda en çok girişimciye sahip ülkeler olduğunu görürüz.<br />

XXV

---

İnsan kaynağını kullanmanın en kapsamlı ve fonksiyonel şekillerinden biri olan<br />

“Girişimcilik” dünyada olduğu kadar ülkemizde de önem kazanmakta, kurumsallaşan<br />

girişimci şirketlerin sayısı hızla artmaktadır. Öyle ki girişimciliğin kurumsallaştığı<br />

ilk 24 ülke sıralamasında Türkiye, 9 uncu sırada yer almakta ve geleceğe<br />

dönük ümit vadetmektedir. Türkiye artık kabına sığmayan, yabancıların diktiği<br />

ceket üzerine dar gelen bir ülke olarak, gerek stratejik konumu gerekse son dönemlerde<br />

gerçekleştirdiği önemli ekonomik gelişmelerle yakın gelecekte gelişmiş<br />

ülkeler arasında ilk 10’da yer almayı hedefliyor. Bu hedefe ulaşmada; teknolojik<br />

gelişimin yanı sıra, girimciliğin desteklenmesinin ve gençlerimizin eğitim kurumlarımızda<br />

birer vizyoner olarak yetiştirilmelerinin çok önemli katkılar sağlayacağı<br />

şüphesizdir. Bu çalıştayın önemi de ülkemizin girişimcilerine yol göstermek, onları<br />

cesaretlendirmek ve know-how oluşturma noktasında ortaya çıkıyor. Bir sonraki<br />

çalıştayın önemli temalarından birisinin teknoloji-girişimcilik ilişkisi olarak belirlenmesini<br />

önemsiyor ve öneriyorum.<br />

Değerli katılımcılar,<br />

Bu güzel ülkenin varlık içinde yokluk çekmesine daha fazla dayanacak lüksü yoktur<br />

ve artık kendi teknolojisini özgün olarak üretmesi bir ihtiyaç değil zorunluluk<br />

haline gelmiştir. Bu noktada herkesin bildiği bir iki tespiti sizlerle paylaşmak isterim.<br />

2010 yılında 185 milyar $ olan ithalatımızın 40 milyar $’ı sanayinin ana girdisi<br />

olan enerji kalemini oluştururken, <strong>2011</strong> yılında bu rakam şimdiden 45 milyar $’ı<br />

geçmiş durumdadır. Otomobil üretiminde kaportalarda kullanılan sacın hiçbir parçası<br />

yerli değil çünkü biz o nitelikte sac üretemiyoruz. Acı ama gerçek budur.<br />

Diğer taraftan teknolojik gelişmeleri takip etmek ve önümüzdeki birkaç yıl içinde<br />

nelerin gerçekleşeceğini kestirmek adeta imkansız hale gelmiş bulunmaktadır.<br />

Bilim insanları her yıl, önceki 10 yıl içinde gerçekleşen keşif ve icatlara eşdeğer<br />

çalışmalara imza atmaya başladı. Örneğin son zamanların tartışma konusu olan ve<br />

karbon temelli yakıt kullanan araçlara alternatif olarak önerilen elektrikli araba<br />

teknolojileri daha yaygınlaşmadan bunlara alternatif yeni teknolojiler ortaya çıktı.<br />

Bir taraftan elektrikli araçlarda kablolu şarj teknikleri ile ilgili altyapı yapılırken ve<br />

sistemler kurulurken diğer taraftan kablosuz şarj sistemlerinin uygulamaya konulduğunu<br />

görüyoruz. Bu değişim hızıyla baş edebilmek için iyi eğitim almış yaratıcı<br />

Ar-Ge yapabilecek, sonuçlarından teknoloji üretecek beyinlere ve bu teknolojiyi<br />

amaçlarımıza ulaşmada kullanabilecek yönetim becerilerine sahip insan kaynağına<br />

olan ihtiyacın her zamankinden daha fazla olarak karşımızda durmakta olduğunu ve<br />

bize daha çok sorumluluklar düştüğünü takdirlerinize sunuyorum.<br />

Yapılan araştırmalara göre bir ülkede bilgi tabanlı yatırım yapılabilmesi için, bir<br />

başka değişle özgün proje ve patentlerle yatırımların yapılabilmesi için üniversitelileşme<br />

oranının %50’leri geçmesi gerekiyor. Ülke olarak bu orandan henüz uzaktayız.<br />

Avrupa Birliği’nin <strong>2011</strong> yılı Eğitim Raporu’na göre Türkiye’de yüksek<br />

XXVI

---

öğrenim görmüş kişilerin genel nüfusa oranı %14,7 iken bu oran Avrupa Birliğinde<br />

%40’ları geçiyor. ABD’de yapılan bir çalışmada ise milli gelir artışında aynı<br />

oranda yapılan iyileştirme baz alındığında fiziki sermayenin %15, teknoloji ve<br />

yönetim becerilerinin %20, eğitim seviyesinin ise %23 payı olduğu ortaya konulmuştur.<br />

Bu da gösteriyor ki her şeyden önemli olan insana yapılan ve olumlu<br />

sonuçları nesiller boyu devam edecek doğru yatırımlardır.<br />

Son olarak, ben buradaki değerli rektörlerimize ve seçkin akademisyen arkadaşlarımıza<br />

bir öneri getiriyorum: Günümüzde artık bilgiye ulaşmak en kolay şey. Asıl<br />

önemli olan bilgiden yeni bilgiler üretmek ve bunları uygulama alanına aktarmaktır.<br />

Hepimiz bu amaç doğrultusunda, başta ülkemiz insanları olmak üzere, tüm insanlığa<br />

hizmet edecek gençleri en iyi şekilde yetiştirme peşindeyiz. Diyorum ki diğer<br />

üniversitelere de örnek oluşturmak adına, geliniz güç birliği yapalım, ortak projelere<br />

imza atalım. Çalışmaya, ilerlemeye istekli gençlerimize yeni ufuklar açalım,<br />

imkanlarımızı paylaşalım. Aklımızı kullanalım, tecrübelerimizden karşılıklı faydalanmayı<br />

bilelim. Birlik ve beraberlik içinde tek yumruk olalım. Bu toprağı vatan<br />

kılanların ruh mimarları yolu çizmiş: “Bir olalım, diri olalım, iri olalım.”<br />

Bu duygu ve düşüncelerle başta değerli hocalarım Prof. Dr. Oktay ALNIAK ve<br />

BİLGESAM başkanı Doç. Dr. Atilla SANDIKLI olmak üzere çalıştayın hazırlanmasında<br />

emeği geçen herkese bilimsel ve kurumsal destekleri nedeniyle tekrar<br />

teşekkür eder, hepinize saygılarımı sunarım.<br />

XXV<strong>II</strong>

---

XXV<strong>II</strong>I

---

SÖZLÜ BİLDİRİLER<br />

PANEL I<br />

SANAYİ VE TEKNOLOJİ YÖNETİMİ,<br />

<strong>İLERİ</strong> TEKNOLOJİ UYGULAMALARI<br />

29

---

SANAYİDE STRATEJİK PLANLAMA VE <strong>İLERİ</strong> TEKNOLOJİ<br />

Zühtü BAKIR<br />

Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı<br />

Sanayi Genel Md. Yrd.<br />

Türkiye ekonomisi, 2001 krizinin ardından uygulanan yapısal reformlar sonucunda<br />

sağlanan makroekonomik istikrarla beraber bu dönemde dünyadaki en başarılı ekonomik<br />

büyüme performanslarından birini sergilemiştir. Türkiye, hızla dünya ekonomisinin<br />

ve AB’nin önemli bir parçası haline gelmeye başlamıştır.<br />

Türkiye imalat sanayi, 2001 sonrası yeni ekonomik iklime bağlı olarak hızlı bir<br />

gelişme süreci içine girmiştir. Sağlanmış olan istikrar ortamı, AB ve Gümrük Birliği’nin<br />

etkisiyle de birleşince, üretim ve dış ticaret yapısında da önemli bir dönüşüm<br />

yaşanmaya başlamıştır.<br />

Bir yanda Doğu Asya ekonomilerinin hızla gelişmesi, diğer yanda AB’nin rekabetçi<br />

konumunu sürdürmesi, Türkiye’nin coğrafi konumunu giderek daha önemli hale<br />

getirmektedir. Türkiye, AB’deki tüketim kalıplarıyla büyük ölçüde uyum gösteren,<br />

büyük ve genç bir pazara sahip olmanın yanında, bölgesindeki ülkelerle kıyaslandığında,<br />

dinamik bir sanayi ve hizmetler altyapısına sahiptir. Bu konumu, Türkiye’ye,<br />

küresel yatırımcılar için önemli bir cazibe merkezi özelliği de kazandırmaktadır.<br />

Türkiye’nin, bölgesindeki ülkelerin de küresel ekonomiye eklemlenmesinde önemli<br />

bir rol üstlenme potansiyeline sahip olması, Türk sanayisi için önümüzdeki dönemde<br />

çok sayıda yeni fırsatı da beraberinde getirecektir. Son dönemde, başta AB merkezli<br />

şirketler olmak üzere birçok küresel şirket, bölgesel operasyonları için Türkiye’yi<br />

bir üs ve yatırım merkezi olarak konumlandırmaktadır. Önümüzdeki dönemde,<br />

bu eğilimin doğru stratejiler sayesinde güçlenmesi, hem Türkiye’nin hem de<br />

AB’nin rekabet gücüne önemli bir katkı yapabilecektir.<br />

Türk imalat sanayinin alt sektörler bazındaki yapısında, 1996’dan itibaren önemli<br />

bir niteliksel dönüşüm yaşandığı görülmektedir. Toplam imalat sanayi ihracatı içinde<br />

otomotiv, makine, beyaz eşya, elektronik, petrol ürünleri ve lastik-plastik sektörlerinin<br />

payında kayda değer bir artış görülmektedir. Öte yandan, giyim eşyası,<br />

tekstil ürünleri gıda ürünlerinin payı, 1996’dan itibaren azalma göstermiştir. Özellikle<br />

Çin ve Hindistan’daki üreticilerin yükselttiği uluslararası rekabet baskıları<br />

sonucunda, geleneksel emek yoğun faaliyetlerin, ihracat içindeki payı azalırken, bu<br />

sektörlerde daha yüksek katma değerli, yenilikçi üretim yapılarına geçme baskısı<br />

hissedilir olmuştur. Ayrıca, küresel ekonomide hızla yaşanmakta olan emtia fiyatlarındaki<br />

değişimin, Türkiye’de imalat sanayisinin ihracat ve üretim yapısını da etkilemesi<br />

beklenmektedir.<br />

Uzun dönemli bir perspektiften bakıldığında, Türkiye’nin küresel ekonomiyle bağını<br />

kuran öncü sektörün imalat sanayi olduğu görülmektedir. Türkiye’nin toplam<br />

31

---

32<br />

ihracatı içinde imalat sanayi ürünlerinin payı, 1980’deki yüzde 37 düzeyinden,<br />

2010’da yüzde 92,6’ya ulaşmıştır.<br />

İmalat sanayindeki bu gelişim hepimizi cesaretlendirmiş, küresel gelişmeler ve<br />

ülkemizin potansiyeli de göz önünde bulundurularak Türkiye sanayisi için uygulanacak<br />

stratejinin uzun dönemli vizyonu “Orta ve yüksek teknolojili ürünlerde,<br />

Avrasya’nın üretim üssü olmak” olarak belirlenmiştir.<br />

Sanayinin yapısal dönüşümünün gerçekleştirilmesine katkı sağlamak ve yönlendirmek<br />

amacıyla gerek Orta Vadeli Programlarda, gerek Yıllık Programlarda öncelikli<br />

olarak stratejik planlama yaklaşımı benimsenmiştir. Bu yaklaşım çerçevesinde,<br />

Bakanlığımız tarafından hazırlanan Türkiye Sanayi Stratejisi Belgesi <strong>2011</strong>-2014<br />

(AB Üyeliğine Doğru) 7 Aralık 2010 tarih ve 2010/38 sayılı Yüksek Planlama Kurulu<br />

kararıyla onaylanmıştır. Öte yandan, Avrupa Birliği ile yürütülen üyelik müzakereleri<br />

çerçevesinde “20. Fasıl İşletme ve Sanayi Politikası” kapanış kriterinin<br />

yerine getirilmesini teminen “Türkiye Sanayi Stratejisi Belgesi”nin İngilizce tercümesi<br />

Avrupa Komisyonu’na iletilmiştir. Türkiye Sanayi Stratejisi Belgesi’nin hazırlık<br />

sürecinin her aşamasında, kamu ve özel sektör temsilcilerinin görüşlerine<br />

başvurulmuş, katılımcı bir yaklaşım benimsenmiştir.<br />

Avrupa Birliği’nin sanayi politikası hazırlarken kullandığı çerçeve, Türkiye için<br />

strateji belirleme sürecine gerek içerik gerekse metodoloji açısından önemli katkılar<br />

sunmuştur.<br />

<strong>2011</strong>-2014 yıllarını kapsayan Türkiye Sanayi Stratejisi’nin genel amacı, “Türk<br />

Sanayisinin rekabet edebilirliğinin ve verimliliğinin yükseltilerek, dünya ihracatından<br />

daha fazla pay alan, ağırlıklı olarak yüksek katma değerli ve ileri<br />

teknolojili ürünlerin üretildiği, nitelikli işgücüne sahip ve aynı zamanda çevreye<br />

ve topluma duyarlı bir sanayi yapısına dönüşümü hızlandırmak” olarak<br />

belirlenmiştir.<br />

Bu vizyona ve genel amaca yönelik olarak ise;<br />

• Orta ve yüksek teknolojili sektörlerin üretim ve ihracat içindeki payının<br />

artırılması<br />

• Düşük teknolojili sektörlerde katma değeri yüksek ürünlere geçişin<br />

sağlanması<br />

• Becerilerini sürekli geliştirebilen şirketlerin ekonomideki ağırlığının<br />

artırılması<br />

şeklinde üç temel stratejik hedef tespit edilmiştir.<br />

Sanayi Stratejisi, belirlenmiş uzun vadeli vizyon, genel amaç ve stratejik hedefler<br />

doğrultusunda sanayinin ve sektörlerin rekabet gücünü artırmak üzere; yapısal dönüşümü<br />

yönlendirmeye ve desteklemeye katkı verecek, AB’deki sanayi politikası<br />

yaklaşımlarıyla uyumlu, Türk sanayisinin güçlü ve zayıf yönleri ile sahip olduğu<br />

fırsatlar ve karşı karşıya kaldığı tehditler sonucu oluşturulan bir politika çerçevesini<br />

içermektedir. Bu politika çerçevesi, yatay ve sektörel politikalar olmak üzere iki<br />

temel üzerine oturmaktadır.

---

Yatay sanayi politikası alanları, sanayi faaliyetlerinin genelindeki verimlilik artışlarını<br />

sürekli olarak artırmak amacıyla, piyasaların etkin işleyişini sağlamaya, yatırım<br />

ve iş yapma ortamını firmalar için geliştirmeye ve cazip hale getirmeye yönelik<br />

çerçeve unsurları içermektedir. Bu kapsamda, tüm firmaların rekabet gücünü etkileyen<br />

ve farklı kurumlar arasında koordinasyon gereğini ön plana çıkartan, işgücünün<br />

niteliğini yükseltecek, finansmana erişimi kolaylaştıracak, yenilikçilik kapasitesini<br />

geliştirecek, girdi maliyetlerini düşürecek, çevreye duyarlılığı artıracak yatay<br />

politikalar uygulanmaktadır.<br />

Önümüzdeki dönemde rekabet gücü politikalarının merkezinde yenilikçilik ve teknolojik<br />

altyapının iyileştirilmesi yer almaktadır. Bu geçiş için Araştırma ve Geliştirme<br />

(Ar-Ge) ve yenilikçilik faaliyetlerinin geliştirilmesi temel oluşturmaktadır.<br />

Bu doğrultuda Firmaların Teknolojik Gelişimi yatay sanayi politikası alanına<br />

yönelik olarak Sanayi Stratejisi Belgesinde 20 eylem öngörülmüştür.<br />

- Özel sektör ve kamu sektörü tarafından yürütülen Ar-Ge faaliyetlerinin artırılması<br />

desteklenecek, ileri teknoloji gerektiren nanoteknoloji, biyoteknoloji,<br />

vb. alanlarında kapasite oluşturma çalışmalarına ağırlık verilecektir.<br />

- Sınai mülkiyet hakları konusunda, bilinçlendirme, teşvik sistemi ve yeni ürünlerin<br />

korunmasına yönelik çeşitli faaliyetler gerçekleştirilecek, yöresel özellikleriyle<br />

öne çıkan ürünlerin korunması amacıyla ülkemizde coğrafi işaret<br />

korumasına konu olabilecek ürünlerin tespiti yapılacak ve tescille korunmasına<br />

ilişkin faaliyetler yürütülecektir.<br />

- Ar-Ge Merkezlerinin kurulması, izlenmesi ve desteklenmesi ile Teknogirişim<br />

sermayesi desteğinin verilmesi sağlanacak, Sanayi Tezleri Programı kapsamında<br />

yenilik ve Ar-Ge Projeleri desteklenecek, Teknolojik Ar-Ge Patent<br />

Destek, Teknolojik Ar-Ge Yatırım Destek, Teknolojik Ar-Ge Tanıtım ve Pazarlama<br />

Destek Programları açıklanacak ve uygulanacaktır.<br />

- Teknoloji Geliştirme Bölgeleri (TGB) güçlendirilerek sayıları artırılacak,<br />

Teknoloji Transfer Ofisleri yaygınlaştırılacak ve araştırma sonuçlarının ticarileştirilmesinde<br />

etkinlik sağlanacaktır.<br />

Sanayi Stratejisinin hayata geçirilebilmesi için <strong>2011</strong> yılı içerisinde uygulama, izleme<br />

ve koordinasyon mekanizmaları oluşturulmuştur. Bilim, Sanayi ve Teknoloji<br />

Bakanlığı Müsteşarı’nın başkanlığında ilgili tüm paydaşların katılımıyla bir İzleme<br />

ve Yönlendirme Komitesi kurulmuş, yatay sanayi politika alanlarına yönelik sekiz<br />

adet Girişim oluşturulmuştur. Girişimler arasında koordinasyon sağlamak üzere ise<br />

Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı Sanayi Genel Müdürü’nün başkanlığında<br />

İzleme ve Değerlendirme Kurulu oluşturulmuştur. Söz konusu kurul, komite ve<br />

Girişimler düzenli olarak toplanmakta, 6 aylık dönemler halinde belgeye yönelik<br />

olarak Uygulama, İzleme ve Değerlendirme Raporu hazırlanmaktadır.<br />

Sanayi Stratejisi çatısı altında sektörlere yönelik stratejik plan çalışmaları da Bakanlığımız<br />

tarafından yürütülmektedir. Bu kapsamda otomotiv ve makine sektörlerine<br />

yönelik stratejik planlar uygulamaya girmiştir. Demir-çelik ve demir dışı metaller,<br />

kimya, elektrik elektronik, seramik, tekstil, deri ve hazır giyim sektörle-<br />

33

---

34<br />

rine yönelik sektörel stratejilerin ise kısa zaman içerisinde uygulamaya girmesi<br />

planlanmaktadır.<br />

Otomotiv sektörü, tüm sanayileşmiş ülkelerde ekonominin lokomotif sektörlerinden<br />

biridir. Ülkemizde de yarattığı katma değer, istihdam, üretim ve ihracat gibi<br />

temel ekonomik göstergeler bakımından ve ekonomi açısından sürükleyici bir etkiye<br />

sahiptir. Aynı zamanda gayri safi yurtiçi hâsıla, net döviz girdisi, yatırımlar, dışa<br />

açıklılık ve rekabet edebilirlik gibi konularda ülkemiz için hayati öneme sahiptir.<br />

Bugün gelinen noktada Türk otomotiv sanayine baktığımızda, yüksek kalitede ve<br />

verimlilikte üretim yapabilme bilgi ve kabiliyetine sahip olan bir sanayinin varlığı<br />

görülmektedir. Bunun bir sonucu olarak gelişmiş pazarlara yüksek miktarda ihracat<br />

gerçekleştirilmektedir. Aynı zamanda yarım asırlık bir deneyim, nitelikli işgücü ve<br />

rekabetçi işgücü maliyeti de otomotiv sanayimizin artı değerleridir.<br />

Dünya otomotiv sanayine bakıldığında ise, teknoloji sahipliğinin küresel rekabette<br />

önemli bir güç olduğunun anlaşılması ile Ar-Ge’ye yapılan yatırımların arttığı görülmektedir.<br />

Bu nedenle, küresel otomotiv sanayi firmaları üretim tesislerini ucuz<br />

işgücünün bulunduğu az gelişmiş ülkelere kaydırırken, kendi bünyelerinde teknoloji<br />

yönetimi, tasarım ve Ar-Ge konularında uzmanlaşmaya gitmektedirler. Buradan<br />

anlaşılıyor ki gelecek yıllarda teknolojiden kaynaklı bir küresel rekabet yaşanacaktır.<br />

Bunun sonucu olarak kendi teknolojisini üretemeyen firmaların birleşerek küresel<br />

ölçek yakalamaya çalışacağı ve dolayısıyla dünya otomotiv sektörüne hâkim az<br />

miktarda firmanın ayakta kalacağı öngörülebilir.<br />

Bu çerçevede, otomotiv sanayi bakımından ülkemizin gelecekteki yerini belirleyebilmesi<br />

açısından günümüzde atılacak stratejik adımlar büyük önem taşımaktadır.<br />

Diğer bir değişle, ülkemizin 2023 Vizyonu kapsamında teknoloji üretebilen bir<br />

konuma gelebilmek için mevcut durum üzerinde yapılacak analize göre geleceğe<br />

dair bir yol haritası çizilmelidir.<br />

Otomotiv sanayimizin mevcut durumu incelendiğinde; motor aksamları üretimi<br />

konusunda gerekli teknolojik bilgiye sahip olmakla birlikte 2023 yılına gelindiğinde,<br />

bir aracın bütün aksamları konusunda teknoloji geliştirebilme ve yeni teknolojiler<br />

üretebilme konumunda olmamız gerekmektedir.<br />

İstenen gelecek hedeflerine ulaşmakta yan sanayinin önemi büyüktür. Yan sanayiden<br />

temin edilen parçalarda Ar-Ge çalışmaları ile elde edilecek ileri teknoloji, yüksek<br />

bir rekabet gücü sağlayacaktır. Bu noktada, ana sanayi ile yan sanayinin tasarım,<br />

tasarım doğrulama, üretim teknolojileri ve Ar-Ge konularında beraber proje<br />

geliştirmeleri hayati önem taşımaktadır.<br />

Bu kapsamda, otomotiv sektörünün sürdürülebilir küresel rekabet gücünü artırmak<br />

ve ileri teknoloji kullanımının ağırlıklı olduğu katma değeri yüksek bir yapıya dönüşümünü<br />

sağlamak amacıyla hazırlanan Türkiye Otomotiv Sektörü Strateji<br />

Belgesi ve Eylem Planı kapsamında, ülkemizin Ar-Ge altyapısını iyileştirmek gibi<br />

bir hedef belirlenmiş ve bu hedef dâhilinde aşağıdaki 5 eyleme yer verilmiştir.

---

1. Tasarım doğrulama, dayanım, yol ve araç testleri yapılması için test merkezleri<br />

ve rüzgâr tüneli kurulacak ve mevcut test merkezleri sanayinin ihtiyaçları<br />

doğrultusunda geliştirilecektir.<br />

2. Otomotiv alanında yetkinliği olan üniversitelerin ve meslek liselerinin laboratuar<br />

alt yapıları üniversite-sanayi işbirliği çerçevesinde geliştirilecek ve<br />

desteklenecektir.<br />

3. Otomotiv sanayiye verilecek AR-GE desteklerinin mevcut etkinliğinin değerlendirilmesi<br />

ile bu desteklerin çeşitlendirilmesi ve geliştirilmesi yönünde bir<br />

çalışma yapılacak; çalışma sonucu tespit edilen destekler uygulanacaktır.<br />

4. AR-GE projelerinde “Ulusal Odak Projeleri” ile rekabet öncesi işbirliği<br />

projeleri öncelikle desteklenecektir.<br />

5. KOBİ niteliğindeki şirketlerin rekabet gücünün geliştirilmesi ile AR-GE altyapısının<br />

kurulması için işletmelere bilgi, danışmanlık ve destek sağlanacaktır.<br />

Söz konusu eylemlerin sorumlu ve ilgili kuruluşları, eylem planı içerisinde belirlenmiş<br />

olup, bu eylemlerin 2014 tarihine kadar hayata geçirilmesi planlanmaktadır.<br />

Sonuç olarak 2023 yılında dünyanın 10 büyük ekonomisinden biri olmayı hedefleyen<br />

ülkemizin sanayisinde kritik bir konuma sahip otomotiv sanayi; geçmişten gelen<br />

üretim kalitesini, nitelikli ve girişimci işgücü ile yoğurarak geleceğe taşıyacak<br />

ve kendi teknolojisini üretebilme seviyesine ulaşacak yetkinliktedir.<br />

Ekonomik ve siyasi anlamda sürekli bir değişim ve yeniden yapılanma süreci içinde<br />

olan dünyada, gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde makina sektörünün özel bir<br />

konumu vardır. Makina sektörü olmadan sanayileşmeden bahsetmek söz konusu<br />

değildir. Bir ülkenin dengeli ve istikrarlı sanayi ve ekonomiye sahip olabilmesi<br />

güçlü makina sanayinin varlığı ile mümkün olmaktadır. Ekonomik kalkınma açısından<br />

çok önemli olan sektörün üretim ve istihdam büyüklükleri sanayileşmenin temel<br />

göstergeleri arasında yer almaktadır.<br />

Türk Makina Sektörü, hâlihazırda yaşanan küreselleşme sürecinde üretim, pazarlama,<br />

ihracat, ticaret alanlarında dünya ile entegrasyonunu büyük ölçüde tamamlamış<br />

bir sektördür. Sektör bu alanlardaki yeterliliğini gelişmiş ve gelişmekte olan<br />

pazarların tamamına yakınına yaptığı ihracat ile kanıtlamıştır. Sektör gayri safi<br />

yurtiçi hâsıla, imalat sanayi üretimindeki payı, ihracat, istihdam, rekabet edebilirlik,<br />

yatırımlar, dışa açıklılık ve makroekonomik büyüklükler açısından ülkemizdeki en<br />

önemli sektörlerden biridir.<br />

Diğer tüm sektörlere sağladığı temel girdiler göz önünde bulundurulduğunda yaşanan<br />

ve yaşanacak olan küresel kırılganlıklardan makina sektörünün olumsuz etkilenmemesi<br />

mümkün değildir. Sektörün küresel rekabet ortamında ayakta kalabilmesi<br />

ve büyümesini sürdürebilmesi açısından sektörde rekabet halinde olunan ülkelerin<br />

makina sektörüne sağladıkları desteklerin ülkemiz makina sektörüne de sağlanması<br />

gerekmektedir.<br />

35

---

36<br />

Bu doğrultuda, Makina Sektöründe Teknoloji Üretim Üssü Olmak vizyonu benimsenerek,<br />

makina sektörünün geliştirilmesi ve yüksek teknolojili ürünlerin imal<br />

edilmesinin sağlanması amacıyla Bakanlığımızca “Türkiye Makine Sektörü Strateji<br />

Belgesi ve Eylem Planı <strong>2011</strong>-2014” hazırlanmış ve söz konusu belge 2 Mayıs<br />

<strong>2011</strong> tarihli ve <strong>2011</strong>/10 sayılı Yüksek Planlama Kurulu Kararı ile kabul edilmiştir.<br />

Makine Sektörü Stratejisi kapsamında belirlenmiş olan bu vizyon ve genel amaca<br />

yönelik olarak ise beş temel stratejik hedef tespit edilmiştir:<br />

Hedef 1- “Katma Değeri” ve “Marka Değeri” yüksek makina sanayine dönüşümü<br />

sağlayıcı hukuki düzenlemeleri ve yapısal tedbirleri hayata geçirmek.<br />

Hedef 2- Yurtiçi ve yurtdışında sürdürülebilir büyümeyi ve ölçek ekonomisinin<br />

avantajlarını yakalamak amacıyla sektöre yönelik sağlıklı finansal çözümler<br />

sağlamak.<br />

Hedef 3- Sürdürülebilir, yetkinliğini kazanmış, yüksek performansa sahip, teknoloji<br />

odaklı, öğrenmeye ve değişime açık her düzeyde insan kaynağı sağlamak.<br />

Hedef 4- Türk Makina Sektörünün kalite, güven ve teknoloji unsurlarını ön plana<br />

çıkaran, yurt içinde ve dışında etkin bir tanıtım yapmak ve ihracatı arttırmak.<br />

Hedef 5- Global düzeyde rekabet edebilen, katma değerleri yüksek ürünler üretebilmek<br />

için Ar-Ge ve inovasyon yapmak.<br />

Ülkemizde halen istenilen düzeye ulaşmamış olan Ar-Ge faaliyetlerinin makine<br />

sektöründeki paydaşlarıyla ele alınarak değerlendirilmesi büyük önem taşımaktadır.<br />

Ar-Ge faaliyetlerinin arttırılması ve geliştirilmesini temin etmek amacıyla, Makine<br />

Sektörü Stratejisinde 5. Hedef kapsamında 5 ayrı eylem bulunmaktadır:<br />

1. AR-GE destekleri tanıtılacak ve kolaylaştırılacak; KOBİ’ler için yeni AR-GE<br />

ve inovasyon destek mekanizmaları geliştirilecektir.<br />

2. Ortak AR-GE merkezleri ile AR-GE ve inovasyon teknoloji transfer merkezleri<br />

kurulacaktır.<br />

3. Kamu koordinasyonunda “Ulusal Odak Projeleri” oluşturulacak ve desteklenecektir.<br />

4. Ar-Ge ve inovasyonda geliştirilen ürünlere mevzuat ve belgelendirme konularında<br />

destek olunacaktır.<br />

5. Ar-Ge ve inovasyon sonucu ortaya çıkan teknolojinin ticarileşmesi konusunda<br />

destek sistemi oluşturulacaktır.<br />

Eylemlerin her biri için belirlenmiş olan ilgili ve sorumlu kuruluşlar, Bakanlığımız<br />

çatısı altında düzenlenmekte olan Hedef Çalışma Grubu toplantılarında bir araya<br />

gelerek söz konusu eylemlere yönelik olarak alınabilecek tedbirler masaya yatırılacaktır.<br />

Stratejilerden istenilen etkinliğin sağlanabilmesi maksadıyla alınmış olan tedbirler<br />

ve kurulmuş olan mekanizmalar sayesinde, stratejilerde bulunan tüm eylemlerin<br />

oluşan yeni şartlara adapte olacak biçimde, Yönlendirme Kurulu vasıtasıyla<br />

güncellenmesi mümkün kılınmıştır.

---

ODTÜ-BİLTİR MERKEZİ TAŞIT GÜVENLİĞİ BİRİMİ HASARSIZ<br />

ÇARPIŞMA TEST LABORATUVARI’NDA YENİ GELİŞMELER<br />

Sunum Özeti<br />

Prof. Dr. Mustafa İlhan GÖKLER<br />

ODTÜ-BİLTİR Merkezi Başkanı<br />

Otomotiv Sektörüne yönelik Türkiye'nin ilk “Hasarsız Çarpışma Test Laboratuvarı”<br />

olarak 2009 yılı Ocak ayında hizmete açılan “ODTÜ-BİLTİR Merkezi Taşıt Güvenliği<br />

Birimi Hasarsız Çarpışma Test Laboratuvarı” ile ilgili bilgiler, 30 Nisan<br />

2010 tarihinde düzenlenen “İleri Teknolojiler Çalıştayı ve Sergisi” <strong>İTÇ</strong>2010 faaliyetleri<br />

çerçevesinde sunulmuştu. Bu sunumda da laboratuvardaki yeni gelişmeler<br />

<strong>İTÇ</strong><strong>2011</strong> katılımcıları ile paylaşılacaktır.<br />

Laboratuvar, kapasitesine yeni test sistemleri eklemeyi ve dünya standartlarında test<br />

hizmetleri sunmayı hedeflemiştir. TS EN ISO/IEC 17025:2010 Standardına göre<br />

ECE R 14, ECE R 16, 77/541/AT, ECE R 17, ECE R 80, 74/408/AT, ECE R 44,<br />

FMVSS 213, TS/EN 1789 direktif ve regülasyonları çerçevesinde uygulanan emniyet<br />

kemeri, emniyet kemeri bağlantıları ve tertibatı, taşıt koltukları, koltuk bağlantıları<br />

ve koltuk başlıkları, çocuk koltukları ve çocuk kısıtlama sistemleri, yol ambulansları<br />

ve cihazları için hasarsız çarpışma testlerini (dinamik testleri) içeren<br />

kapsamda TÜRKAK Türk Akreditasyon Kurumu tarafından yapılan denetim sonucunda<br />

14 Kasım <strong>2011</strong> tarihi itibariyle laboratuvar akredite edilmiştir.<br />

Laboratuvarın kapasitesini artıracak yeni test mankenleri ve yeni test sistemleri de<br />

<strong>2011</strong> yılı içinde eklenmiştir. Daha önce laboratuvarda bulunan yetişkin test mankenlerine<br />

ek olarak <strong>2011</strong> yılında bebek ve çocuk test mankenleri alınmış ve taşıt<br />

araçlarında kullanılan bebek ve çocuk koltuklarının, hasarsız çarpışma test sisteminde<br />

testlerinin yapılması olanaklı hale getirilmiştir.<br />

Yeni test sistemleri olarak “Linear Impactor” test sistemleri ve “Statik Emniyet<br />

Kemeri Ankraj Test Düzeneği” <strong>2011</strong> Aralık ayında hizmete sunulmuş olacaktır.<br />

“Linear Impactor” test sistemleri ile yaya güvenliği ve araç içinde sürücü/yolcu<br />

güvenliği için testler yapılabilmektedir. “Linear Impactor” test sistemleri ile araç<br />

içinde ve dışında belirlenen bölgelere kafa formu ve vücut bloğu fırlatılması gibi<br />

testler yapılabilecektir.<br />

Diğer test sistemi ise 5 taşıt koltuğu için eş zamanlı olarak statik çekme testlerini<br />

gerçekleştirebilecek olan “Statik Emniyet Kemeri Ankraj Test Düzeneği”dir. Sistem<br />

10 adet hidrolik silindir yardımı ile koltuklar ve emniyet kemerleri üzerinde<br />

çekme kuvvetleri uygulayabilecektir. Daha az sayıdaki koltuklarla da testler yapılabilecektir.<br />

37

---

KÜBİK BOR NİTRÜR (CBN) KAPLAMALAR<br />

Prof. Dr. Bilgin KAFTANOĞLU 1 , Halil CESUR 2 , Nihan DÖKMETAŞ 3<br />

1 Boren Bor Kaplama Yetkinlik Merkezi, 2 Metal Şekillendirme Mükemmeliyet Merkezi,<br />

3 Atılım Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İmalat Mühendisliği Bölümü<br />

Kübik bor nitrür (c-BN) sahip olduğu üstün mekanik ve kimyasal özelliklerinden<br />

dolayı önemli bir kaplama malzemesi olarak kesici uç uygulamalarında kullanılmaya<br />

başlanmıştır. Yüksek sertlik, düşük sürtünme katsayısı, iyi ısıl iletkenlik, yüksek<br />

elektrik ve aşınma direnci ve yüksek sıcaklıklarda kimyasal kararlılığı göze çarpan<br />

özellikleri olarak sayılabilir. Kübik bor nitrür elmastan sonra bilinen en sert malzemedir.<br />

Ayrıca, yüksek sıcaklıklarda oksijen ve demirli malzemelere karşı gösterdiği<br />

kimyasal kararlılığı, elmasa göre daha üstün bir özelliktir. Bor nitrür, kaplamalarda<br />

genellikle iki farklı fazda oluşur. Bunlar hekzagonal bor nitrür (h-BN) ve kübik bor<br />

nitrürdür (c-BN). Hekzagonal bor nitrür yumuşak, düşük sürtünme katsayısına sahip,<br />

düşük ve yüksek sıcaklıklarda yağlayıcı özelliğe sahip, yalıtkan ve ısıl iletkenliğe<br />

sahip bir malzeme olarak bilinir. Katı yağlayıcı olarak metal şekillendirme<br />

kalıplarında ve metal şekillendirme işlemlerinde yüksek sıcaklık ortamında yaygın<br />

olarak kullanılmaktadır. Hekzagonal fazın aksine, kübik bor nitrür gösterdiği yüksek<br />

sertlik ve yukarıda belirtilen üstün özellikleri sayesinde kesici takımlar için<br />

kaplama malzemesi olarak tercih edilmektedir. Bu özelliklerinden dolayı kübik bor<br />

nitrürün kuru kesme, yüksek hızda kesme ve sert malzemelerin işlenmesi gibi kesici<br />

takım uygulamalarında kullanımı son yıllarda artış göstermiştir. Bugün piyasada<br />

sinterlenmiş kübik bor nitrür kesici takımlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak<br />

sinterlenmiş c-BN uçların en büyük olumsuzluğu yüksek maliyetleri, düşük<br />

süneklik özelliği ve farklı kesici uç geometrilerinde üretim zorluluğudur. Bu yüzden,<br />

bor nitrürün ince ve kalın filmler halinde büyütülmesi ihtiyacı sadece metal<br />

kesme için değil aynı zamanda koruyucu kaplama, optik kaplama ve elektriksel<br />

iletken katmanlar için ortaya çıkmıştır. Bunun sonucunda da, son yıllarda birçok<br />

araştırmacı kübik fazda bor nitrür sentezleyebilmek için çalışmalar yapmışlardır.<br />

Kaplama yöntemleri arasında, saçtırma tekniği -bir Fiziksel Buharlaştırma Yöntemiyle<br />

Büyütme (FBYB) işlemi- düşük sıcaklıkta gerçekleşmesi, çok ince kaplamalar<br />

elde edebilme imkânı ve keskin köşelerde ve karmaşık geometriler üzerinde<br />

büyütülme yapılabildiği için daha çok tercih edilmektedir.<br />

Bu çalışmada, bor nitrür filmler Silikon ve yüksek hız çeliği üzerinde radyo frekanslı<br />

magnetron saçtırma tekniği ile büyütülmüştür. Özellikle c-BN filmlerin çelik<br />

üzerinde oluşturularak kesici takım uygulamalarında kullanılması ve yüksek sertlik<br />

için en yüksek kübik orana sahip bor nitrür kaplamanın elde edilmesi amaçlanmıştır.<br />

Büyütme sürecine etki eden iki ana parametrenin, sıcaklık ve alt malzeme voltajı,<br />

etkisi sabit gaz oranında araştırılmışıtr. Elde edilen filmlerin nitelendirilmesi için<br />

39

---

40<br />

Fourier transform kızılötesi spektroskopisi (FTIR), X-Ray fotoelektron<br />

spektroskopisi (XPS) ve Taramalı elektron spektroskopisi (SEM) teknikleri kullanılmıştır.<br />

Ayrıca, kalınlık, sürtünme katsayısı, aşınma ve yapışkanlık gibi mekanik<br />

özelliklerinin ölçümleri de kalotest, tribometre, profilmetre ve çizik (scratch) test ve<br />

nano sertlik cihazları kullanılarak yapılmıştır.<br />

Tasarımı ve imalatı yerli olarak yapılan bu sistem ile sanayi kuruluşlarından gelen<br />

kesici takımlar, kalıplar ve makina parçaları c-BN ile kaplanmıştır. Sonuçlar, bu<br />

parçaların aşınma direncinin ve sertliğinin arttığını göstermekte ve bir katma değer<br />

yaratarak imalatta verim artışını sağlamaktadır.<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

ATILIM ÜNİVERSİTESİNDE <strong>İLERİ</strong> NÜKLEER ENERJİ<br />

ALANINDA YÜRÜTÜLEN ÇALIŞMALAR<br />

Prof. Dr. Sümer ŞAHİN<br />

Makina Mühendisliği Bölümü, Mühendislik Fakültesi, Atılım Üniversitesi<br />

ATILIM Üniversitesinde İleri Nükleer Enerji Alanında Yürütülen Araştırmalarımızı<br />

şöylece sınıflandırabiliriz:<br />

Uzay Atom Reaktörleri (Termiyonik Reaktörler ve Füzyon İtici Roketi)<br />

Termiyonik enerji dönüşümü, yüksek sıcaklıktaki (Tem=1800-2000 o K) bir emmetör<br />

(katot) metal (genelde Mo, W, Re) yüzeyinden neşrolan serbest elektronların daha<br />

düşük sıcaklıktaki (Tem=1800-2000 o K) bir kolektör (anot) metal (genelde Nb) yüzeyi<br />

tarafından tutulması esasına dayanan bir direkt enerji dönüşümüdür.<br />

Fisyon Reaktörleri (CANDU Reaktörleri)<br />

CANDU reaktörlerinde, hafif su reaktörlerinden çıkan nükleer yakıt atıklarının<br />

toryumla karıştırılarak kullanılması etraflıca incelenmektedir.<br />

Füzyon Teknolojisi<br />

Füzyon reaktörlerinde enerji üretimi, trityum üretimi ve malzeme yıpranmaları<br />

etraflıca incelenmektedir.<br />

Füzyon-Fisyon (Hibrid) Reaktörler<br />

Füzyon-Fisyon (hibrid) reaktörlerde enerji üretimi, trityum üretimi, nükleer yakıt<br />

üretimi ve malzeme yıpranmaları etraflıca incelenmektedir.<br />

Radyasyon Zırhlanması<br />

Hızlı reaktörlerde ve uzay atom reaktörlerindeki radyasyon zırhlanması problemleri<br />

incelenmektedir.<br />

Hızlandırıcı Temelli Hızlı Nötron Reaktörleri<br />

Bir Proton hızlandırıcısında, yüksek enerjilere kadar hızlandırılmış bir proton demeti<br />

(600 MeV-1 GeV) ağır bir metal hedefe meselâ kurşuna çarpar. Bu çarpışmaların<br />

hedef çekirdeklerde yol açtığı “yontmalar” (spallation) sonucunda, hedefe<br />

yerleştirilmiş metal kaynaktan çok sayıda nötron açığa çıkar. Açığa çıkan nötronların<br />

enerji tayfı iki kısımdan oluşur. Alışıldık fisyon tayfı ve hızlandırıcıdan çıkan<br />

proton enerjisine kadar uzanan yüksek enerji kuyruğu. Yontma kaynağı ile metal<br />

karışımından oluşan hedef kaynak, “kritik altı” çalışan reaktör kalbinin merkezinde<br />

yer alır ve sıvı kurşun-bizmut karışımıyla soğutulur. Bu hızlı çalışan reaktörler yeni<br />

teknolojilerin ufkunu açar.<br />

41

---

PANEL <strong>II</strong><br />

ÜNİVERSİTELER VE <strong>İLERİ</strong> TEKNOLOJİ<br />

UYGULAMALARI<br />

43

---

<strong>İLERİ</strong> TEKNOLOJİ Mİ? YENİ TEKNOLOJİ Mİ?<br />

Prof. Dr. Bahattin ADAM<br />

Mevlana Üniversitesi Rektörü<br />

19. yüzyılın başından itibaren sanayi devrimini başlatan günümüzün gelişmiş ülkeleri<br />

bu devrimi gerçekleştirene kadar işçi haklarından, işçi sağlığından, enerji maliyetlerinden<br />

ve çevre sorunlarından pek bahsetmiyorlardı. Hatta kurdukları sistem ile<br />

gelişmemiş ya da az gelişmiş ülkelerin nitelikli insan gücü, ham madde ve enerji<br />

kaynakları kendilerine akıyordu. Yıllarca kendilerine hiçbir kural koymadan bu<br />

kaynakları hoyratça kullandılar. Ama artık kaynaklar kurudu, yolun sonu gözüktü,<br />

insanlar bilinçlendi ve en önemlisi gelişmekte olan ülkeler sınıfından saydıkları<br />

ülkeler biz de varız dediler.<br />

İşte bu ülkelerden biri olan ve sanayi devriminde gerekli teknik atılımları gerçekleştiremeyen<br />

ülkemize bu tarihi dönemeçte önemli bir fırsat doğdu. Türkiye gelmiş<br />

ülkelerin terk ettiği üretim sistemleriyle zaman kaybetmek yerine yeni teknolojilere<br />

odaklanmalıdır.<br />

Burada önemli olan teknolojinin ileri olmasından ziyade çevreci ve insani olması ve<br />

maliyetleri düşürmesidir. Mutlaka ileri teknoloji olması gerekmez.<br />

Adına ne dersek diyelim dünyanın odaklandığı;<br />

• Yeni malzemeler (Nanoteknoloji)<br />

• Yeni enerji kaynakları (Hidrojen, Nükleer)<br />

• Biyoteknoloji<br />

• Enformasyon teknolojileri ve yazılım<br />

• Uzay teknolojileri<br />

• Esnek imalat sistemleri, otomasyon ve robotik sistemler ve benzeri<br />

konularda baş döndürücü gelişmeler olurken bizler ülke olarak, bu ülkenin üniversiteleri<br />

ve yatırımcıları olarak buna seyirci kalamayız. Zira stratejik önemi ve katma<br />

değeri yüksek bu teknolojiler ülkeler arası rekabette temel bağımsız değişkenler<br />

olmaya devam edecektir. Son yıllarda bir çok ülkede bu yeni teknolojilere dev yatırımlar<br />

yapılmaktadır. Türkiye de bu stratejik alanların her birinde dünya ölçeğinde<br />

söz sahibi olabilmek için sıra dışı bir çaba sarf etmelidir. Başlatılan çalışmalar genişletilerek<br />

ve çeşitlendirilerek sürdürülmeli, gelecek perspektifiyle oluşturulan<br />

projeler devlet politikası niteliğine kavuşturulmalıdır.<br />

Özellikle sürdürülebilir, çevre dostu ve verimli enerji sistemleri, güvenlik, sağlık,<br />

tarım ve gıda sektörlerinde insanlığın hizmetine sunulan, ülkelerin rekabet gücünü<br />

artıran, ekonomik ve siyasal olarak güçlü bir şekilde ayakta kalmasına katkı veren<br />

45

---

46<br />

bu teknolojiler için araştırma-geliştirme faaliyetlerine olan ihtiyaç ortada iken Üniversite-sanayi<br />

işbirliğinin hala istenilen seviyede ve verimlilikte olmamasını düşündürücüdür.<br />

Umarım bu ve buna benzer toplantılar doğru hedefler koymamıza, araştırmageliştirme<br />

kaynaklarını verimli kullanmamıza ve sonuca götürecek üniversite sanayi<br />

işbirliklerine vesile olur ve böylece teknoloji devrimini izleyen olarak kalmayız.<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

ATILIM ÜNİVERSİTESİ BÜNYESİNDE YÜRÜTÜLEN <strong>İLERİ</strong><br />

TEKNOLOJİ ÇALIŞMALARINDAN BİR KESİT VE AVRUPA<br />

UZAKTAN RADYO LABORATUVARI (ERRL) UYGULAMALARI<br />

Özet<br />

Prof. Dr. Abdurrahim ÖZGENOĞLU<br />

Atılım Üniversitesi Rektörü<br />

Ülkemizin kalkınmasında teknolojinin önemine inanan Atılım Üniversitesinde,<br />

birçoğu BTYK’nın belirlediği “Stratejik Teknoloji Alanları”na giren 13 adet mühendislik<br />

bölümü bulunmaktadır. Bu sunumda, söz konusu bölümlerde ve araştırma<br />

merkezlerinde yürütülen, biyorobotlar, elektrokromik polimerler gibi bazı ileri teknoloji<br />

araştırmalarından kısaca söz edildikten sonra, Radyo Haberleşmesi kapsamında<br />

Atılım Üniversitesi’nde kurulmuş olan bir laboratuvarın Internet ortamından,<br />

uzaktan erişim imkânı sağlanarak tüm kullanıcılara açılmasını sağlayan Avrupa<br />

Uzaktan Radyo Laboratuvarı (ERRL) anlatılmaktadır. ERRL * , ileri teknoloji ürünü<br />

cihazlara internet ile uzaktan erişim sağlayarak, Enformasyon ve Haberleşme Teknolojileri<br />

(ICT) sektörünün radyo haberleşmesi alanındaki teknisyen ve mühendislerden<br />

oluşan bir gruba teorik, özellikle de pratik radyo haberleşmesi eğitimi vermeyi<br />

hedeflemektedir. Uluslararası bir laboratuvar olan ERRL, kullanıcılarına istedikleri<br />

yerden, istedikleri anda(yedi gün/24 saat) RF, mikrodalga ve haberleşme ile<br />

ilgili derslere ulaşabilme, web-tabanlı deneyleri gerçekleştirme imkânı sunmaktadır.<br />

Elektrik-Elektronik alanında daha önce gerçekleştirilmiş olan uzaktan laboratuvar<br />

uygulamalarına nispeten ERRL, daha geniş kapsamlı olması, daha özelleşmiş ve<br />

çeşitlenmiş amaçlara hizmet vermesi, ilk defa Radyo Frekansı (RF) ve haberleşmesi<br />

alanında gerçekleştirilmesi nedeniyle farklı bir uygulamadır.<br />

* ERRL Avrupa Birliği tarafından Leonardo Da Vinci programı kapsamında<br />

desteklenen bir “uzaktan laboratuvar eğitimi” projesidir.<br />

47

---

TEKNOLOJİ <strong>ÇALIŞTAYI</strong> VE<br />

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ PROJELERİ<br />

Prof. Dr. Muhammed ŞAHİN<br />

İstanbul Teknik Üniversitesi Rektörü<br />

Değerli Konuklar;<br />

İleri Teknoloji çalışmalarını teşvik etmek amacıyla düzenlenen <strong>II</strong>. İleri Teknolojiler<br />

Çalıştayı’na hepiniz hoşgeldiniz. Ülkemizin önde gelen teknoloji araştırma merkezleri<br />

olan üniversitelerce ileri teknolojilerin tartışılacağı bir ortamın yaratılmasından<br />

dolayı duyduğum memnuniyeti dile getirerek sözlerime başlamak istiyorum. Burada<br />

hepimizi ortak bir çatı altında biraraya getiren bu çalıştayın, Ülkemizde ve dünyada<br />

gerçekleşen teknolojik inovasyon faaliyetlerinin değerlendirilmesinin yanında,<br />

teknoloji üreten kurumlar arasında bilgi paylaşımını da sağlayacağına inanıyorum.<br />

Çok uzun yıllardır hayatımızın ayrılmaz bir parçası olan teknoloji artık hepimizin<br />

vazgeçilmeziyken, Dünya pazarından daha fazla pay almak isteyen Ülkemiz için<br />

ileri teknoloji çalışmaları; ekonomi geliştirme aracı olarak hayatidir. Hepinizin de<br />

yakından bildiği gibi günümüzde her alanda mevcut rekabet ortamında piyasaya<br />

katma değeri yüksek yeni ürünler sunan ülkeler; bu alanda alt yapısı eksik diğer<br />

ülkelere ürün ve teknolojilerini satarak büyümektedir. Geleceği oluşturan ileri teknoloji<br />

alt yapılı ve katma değeri yüksek ürünlerin oluşturduğu pazara ülkemizin de<br />

girebilmesi ve söz konusu ürünlerin ticaretinde pay sahibi olabilmesi için biz üniversitelerin<br />

üzerine büyük görevler düşmektedir.<br />

Değerli Konuklar,<br />

Son yıllarda teknolojinin yaşadığı değişim ve dönüşüme, sahip olduğumuz sorumluluk<br />

gereği İTÜ olarak katkıda bulunmaya çalıştık. Yapılan her çalışmanın altındaki<br />

en büyük neden tabii ki insanlık adına faydalı şeyler üretmekti. Ülkemiz için<br />

değişimin ve yeniliğin öncüsü olmak adına birçok AR-GE çalışmaları yürüttük,<br />

projeler geliştirdik.<br />

Ülkemizin söz konusu rekabet ortamında söz sahibi olabilmesi için “Bir Dünya<br />

Üniversitesi” olarak çalışmak gerekirdi. Amacımız ileri teknoloji çalışmalarının<br />

nabzını tutarak, bu alandaki yeni çalışmaları ülkemizde de gerçekleştirmek olduğu<br />

kadar “Bir Dünya Üniversitesi” olarak bize ait projelerle uluslararası AR-GE çalışmalarında<br />

gündem oluşturmaktı.<br />

İleri teknolojiler alanında Ülkemizin hak ettiği yerde olması gerektiği inancıyla İTÜ<br />

olarak öncelikle beklentiyi tespit etmeye çalıştık. Yüksek profilli iş gücü ihtiyacı,<br />

daha efektif bir Üniversite-Sanayi İşbirliği, global ölçekte teknolojik rekabet üzerine<br />

gitmemiz gereken konulardı. Biz klasik bir eğitim anlayışındaki üniversite yapısının<br />

üstünde, rekabetçi ekonomi için katma değer yaratan bir kurum olma misyonuyla<br />

49

---

50<br />

yapılan tüm çalışmalarımız için yol haritamızı çizdik. Stratejilerimizi ve gelişme<br />

modellerimizi bunun üzerine kurduk. Ülkemizin itici gücü olan “yeni ve katma<br />

değeri yüksek bilgiyi üretmek, bu bilgiyi üretime dönüştürmek” için çabaladık.<br />

2001 yılında DPT’den destek alarak sanayiciye doktoralı uzman yetiştirmek üzere<br />

İleri Teknolojiler Anabilim Dalı altında Fen Bilimleri ve Bilişim Enstitümüzde 6<br />

farklı program açtık. Sanayiye yüksek profilli iş gücü oluşumu için bir adım daha<br />

attık.<br />

Ulusal kalkınmaya daha çok katkı yapabilmek için başta iş çevresi olmak üzere<br />

toplumun çeşitli kesimleriyle köprüler kurmaya üniversite-sanayi işbirliğini farklı<br />

boyutlara taşımaya gayret ettik. Bu anlamda İTÜ olarak ciddi çabalar sarf ettik.<br />

Sanayinin AR-GE’sini Üniversiteye taşıdık. Mevcut Teknokentimizin kapasitesini 4<br />

katına çıkaracak yatırımlar yaptık.<br />

TÜBİSAD ile ortak gerçekleştireceğimiz Dijital Türkiye Üssü Projesi için çalışmalara<br />

başladık. Bilgisayar ve Bilişim Fakültemizin yanında yer alacak ve ulusal ve<br />

uluslararası en büyük bilişim şirketlerinin AR-GE departmanlarının yerleşeceği<br />

yeni merkezi, Dijital Türkiye Üssü olarak faaliyete geçireceğiz. İleri teknolojinin en<br />

önemli alt başlıklarından biri olan bilişim için büyük şirketler yaptıkları tüm AR-<br />

GE faaliyetlerini akademisyenlerimizin danışmanlığında İTÜ’de yürütecekler. Yapılan<br />

çalışmaların oluşturacağı sinerji ortamı ise hızlı gelişimi sağlayacak.<br />

Yine ileri teknolojinin alt başlıklarından biri olan enerji için ise, sektörünün önemli<br />

temsilcileriyle Enerji Teknokentini kurmak için anlaşmamızı gerçekleştirdik. Bildiğiniz<br />

gibi son yıllarda ülkemizde uçak, havacılık ve uzay sanayinde yürütülen projelere<br />

paralel olarak mühendislik çalışmalarında ve ileri teknoloji yatırımlarında<br />

artış gözlenmektedir. İTÜ olarak, Hava-Uzay-Ulaşım ile ilgili de işbirliği araştırmalarımız<br />

sürerken Üniversitemizde yer alan Rotorlu Araçlar Teknoloji ve Araştırma<br />

Merkezi’nde, (ROTAM) önemli projeler yürütülerek ülkemize katkılar sağlanmaktadır.<br />

Türkiye’nin ilk helikopteri “ARIKOPTER” ve insansız helikopter<br />

yapılmakta ve bu alanda uzman kişiler bu projeler aracılığıyla yetişmektedir. Ülkemizin<br />

uçak, havacılık ve uzay sektöründe elde ettiği ve edeceği gelişmelere sanayi<br />

yatırımlarının yönlendirilmesi, üniversite-sanayi işbirliğinde yürütülen projelerin<br />

artırılması son derece önemlidir.<br />

Geleceğin teknolojilerinde nano teknoloji önemli bir rolü bulunduğu bilinciyle yine<br />

DPT desteğiyle Nano Teknoloji Merkezi’ni kurduk. Ulusal Yüksek Başarımlı Hesaplama<br />

Merkezi (UYBHM), Membran Teknolojileri, Mekatronik Eğitim ve Araştırma<br />

Merkezi, Adnan Tekin Yüksek Teknoloji Seramik ve Kompozitleri Araştırma<br />

Merkezi, Rekolte Tahmin ve Kuraklık İzleme Sistemi, R/F Karışık İşaret Araştırma<br />

Merkezi ileri teknoloji alanında ülkemizi hedeflenen seviyeye çıkartmak için aralıksız<br />

olarak çalışmaktadır. Bu tür çalışmaların, sanayicilerle daha rahat buluşması için<br />

de Teknokentimizin bünyesinde Teknoloji Transfer Ofisi kurma çalışmalarını son

---

aşamaya getirdik. AR-GE çalışmaları neticesinde ortaya çıkan ürünlerin sanayide<br />

üretilme süreci için kurduğumuz ofis, akademik bilginin bilimsel değerinin yansımasını<br />

sağlayacak.<br />

Değerli Konuklar,<br />

Üniversitelerimizin Saygıdeğer Temsilcileri,<br />

Dikkatinizi çekmek isterim ki, ileri teknoloji için yapılan tüm bu çalışmalar özünde<br />

iki temel amaca hizmet etmektedir. Birincisi insanlığa fayda sağlanması, yaşam<br />

kalitesini artırması ise ikinci hedef ülkemizin ileri teknoloji alanında dışa bağımlı<br />

değil ihtiyaçlarını kendisi sağlayabilen ve bu alanda söz sahibi olan bir pozisyona<br />

gelmesi içindir. Bu nedenle bugün burada gerçekleşen çalıştayın son derece önemli<br />

olduğunu vurgulamak isterim. İleri teknolojilerde sorunlarımızın belirlenmesine ve<br />

çözüm önerilerinin oluşturulmasına, bu alanda yapılan çalışmaların derinleştirilmesine<br />

öncülük edecek olan bu Çalıştayın bizi hedeflerimize yaklaştıracağı inancındayım.<br />

Tüm katılımcı ve konuşmacılara katkılarından ötürü teşekkür ediyor, organizasyon<br />

komitesine herkesin huzurunda saygılar sunuyorum.<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı<br />

51

---

TEKNOLOJİ <strong>ÇALIŞTAYI</strong> VE BAHÇEŞEHİR<br />

ÜNİVERSİTESİ PROJELERİ<br />

Prof. Dr. Şenay YALÇIN<br />

Bahçeşehir Üniversitesi Rektörü<br />

Sayın Rektörler,<br />

Değerli Öğretim Üyeleri ve Sanayiciler,<br />

Değerli Bakanlık Temsilcileri,<br />

Kıymetli Katılımcılar,<br />

Sevgili Öğrenciler,<br />

“<strong>İTÇ</strong> <strong>2011</strong> İleri Teknolojiler Çalıştayı’na” hoş geldiniz.<br />

<strong>II</strong>. İleri Teknolojiler Çalıştayı’nı beraberce düzenlediğimiz; Kocaeli Üniversitesi,<br />

Gazi Üniversitesi, Kültür Üniversitesi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Rektörlükleri’ne<br />

ve Bilge Adamlar Stratejik Araştırma Merkezi (BİLGESAM) Başkanlığı’na<br />

teşekkür ederim.<br />

Bu faaliyetlerimiz el birliği ile olduğunda daha değerli oluyor. Katılım artıyor, değerli<br />

akademisyenlerin çalışmaları beklenen faydayı sağlıyor.<br />

Çalıştay’a katkı sağlayan; UNIDO-ICHET'e TÜBİTAK’a, Gazi Üniversitesi<br />

Teknoparkı’na, Anadolu Plazma Teknoloji Merkezi’ne, AKADEMİ Endüstri Ürünleri<br />

A.Ş.’ye, ABK Teknik A.Ş.’ye, İnter Global Kargo’ya, ARAS Gemi Kurtarma<br />

A.Ş.’ye teşekkür ederim. Faaliyete katkılarını takdirle değerlendiriyorum.<br />

Bu faaliyetin organizasyonunda görev alan değerli akademisyenlere, METGEM<br />

Başkanlığına ve MYO. Müdürlüğüne, Anadolu’dan uzaklardan gelen misafirlerimize,<br />

Kocaeli’nden, Gebze’den, İstanbul’dan katılım sağlayan değerli öğrencilerimize<br />

ve Akademisyenlere, Değerli Sanayicilerimize,Değerli Bürokratlarımıza, Sayın<br />

Genel Müdürlerimize, Başkanlarımıza hoş geldiniz der, teşekkürlerimi ve takdirlerimi<br />

sunarım.<br />

Sayın Mütevelli Heyeti Başkanı Enver Yücel’e bilimsel faaliyetlerimize verdiği<br />

destek nedeniyle ayrıca teşekkür ederim.<br />

İleri teknoloji uygarlık demektir. Uygarlık yolunda gelişme sağlamak amacıyla<br />

birlikte düzenlediğiniz bu güzel etkinlik için sizleri tebrik ederim.<br />

Bugün teşrifinizle mutlu olduk. Bahçeşehir Üniversitesi kuruluşunun 13. yılındadır.<br />

Şu an için 6 Fakülte, Fen Bilimleri ve Sosyal Bilimler Enstitüleri, Meslek Yüksekokulu<br />

ile toplam 13600 öğrencinin öğrenim gördüğü bir kurumdur. 180’den fazla<br />

uluslararası kuruluşla ortak çalışmalar yapan ve bir dünya üniversitesi olma azminde<br />

çalışan bir kurumuz. Cumhuriyetimizin 100. Kuruluş yılında, 2023’de dünyanın<br />

en iyi üniversiteleri arasında yer almayı hedefleyen bir vizyonumuz vardır… Bu<br />

hedefimizi gerçekleştirmek için çalışmalarımızın hızını artırmamız ve yeni buluşlar<br />

53

---

54<br />

yapmamız, gerektiğinin farkındayız. Bu gayretin, rekabet nedeniyle bütün dünyada<br />

devam ettiğini söyleyebiliriz. Yarışı bırakan medeniyette geri kalır… Bütün Üniversitelerimiz<br />

ülkemizin kalkınmasında önemli gayretler içindedir. Gelişmiş ülkeler<br />

ile olan mesafeyi kapatmak için tatlı bir rekabet içinde daha çok çalışmak, katma<br />

değer sağlamak ve yeni bir şeyler keşfetmek gerekiyor…<br />

Çalışma azmimiz sadece bir üniversite olarak koyduğumuz hedefle sınırlı değildir.<br />

Türkiye’nin çağdaş medeniyetler arasındaki uygarlık yarışında geri kalmaması için<br />

bilim ve teknoloji alanında araştırma, geliştirme çalışmaları yaparak yeni ve ileri<br />

teknolojileri toplumun kullanımına sunmamız gerekmektedir. Somut başarılar hem<br />

katma değer sağlar, hem de milletin morali yükseltir. Onun için yapılan araştırmalarda<br />

yorulmadan, bıkmadan faydalı sonuçlar alma yolunda kararlı olmak gerekir.<br />

Ayrıca, çalışınca başarılacağına inanmak önemli bir moral değerdir. Görevimiz<br />

yaptığımız işin hakkını vermek ve işimize saygılı olmaktır.<br />

Sanayisi ve ekonomisi güçlü olan gelişmiş ülkeler; kaynak paylaşımında, üretimde<br />

yeni teknolojileri kullanmada, üretilen malları ve hizmetleri pazara sunmada yoğun<br />

bir rekabet içindedir. Sonuç olarak gelişmemiş ve gelişmekte olan ülkelere göre<br />

avantajlı yapılarıyla dünya piyasasına hakimdirler. Dünya sanayisine ve ekonomisine<br />

küresel avantajlarını kullanarak yön vermektedirler.<br />

Dünyanın bu rekabetçi yapısında yer almak ve diğer ülkelerle yarışmak için bizim<br />

de gelişmeleri güncel olarak takip etmemiz gerekmektedir. Gelişmek ve ilerlemek<br />

için sadece en yeni teknolojiyi kullanmak yetmemektedir. Araştırma geliştirme<br />

faaliyetleriyle teknolojiyi üretebilmek ve geliştirebilmek daha önemli ve değerdir.<br />

Bazı teknolojilerin ömürleri gün ile ölçülüyor. Yarın olduğunda, bugünkü teknoloji<br />

eskimiş oluyor… Uygarlığın gelişim ve değişim hızı yüksektir. Bu hıza ayak uydurmanın<br />

birinci şartı teknolojiyi takip etmek ve teknoloji üretmektir. Nasıl olacak?<br />

Tabii ki, planlı ve azimli çalışmakla olacaktır...<br />

Türkiye Cumhuriyeti’nin toprakları stratejik bir bölgede bulunmaktadır. Bir yandan<br />

Balkanlara, bir yandan Kafkaslara, bir yandan da Ortadoğu’ya sınırdaştır. Bunun<br />

yanı sıra, Türkiye toprakları sanayileşmiş batı ile enerji kaynaklarının bulunduğu<br />

Orta Doğu ve Hazar arasında yer alır. Bu konum, Türkiye’ye önem ve avantaj kazandırmaktadır.<br />

Herkesin gözü bu memlekettedir…<br />

Türkiye, bulunduğu coğrafi konum itibariyle önemli bir güce sahiptir. Çok büyük<br />

potansiyel arz eden; başta Rusya Federasyonu pazarı olmak üzere, komşu ülkeler<br />

pazarlarına yakın olmamız büyük bir avantaj olarak değerlendirilmektedir. Bağımsız<br />

Devletler Topluluğu ülkelerinin sahip olduğu enerji kaynaklarına yakınlığımız da<br />

önemli bir avantajdır. Zengin Ortadoğu ülkelerinin pazarlarında, bugüne kadar ciddi<br />

bir pay alamamış olmamıza rağmen, bu pazarların potansiyeli büyüktür. Türkiye’nin<br />

bu zengin pazarlarda kendi geliştirdiği teknoloji ile ürettiği yeni ürünlerle yer alması<br />

gerekmektedir. Elektronik ve savunma sanayii sektöründe firmalarımızın başarılı<br />

teşebbüsleri ümit vermektedir.

---

Teknolojik gelişme ve ilerleme, ülke sanayisinin büyümesi demektir. Büyüyen bir<br />

sanayi toplumumuza yeni istihdam alanlarının açılmasını sağlar. Türkiye’de istihdam<br />

konusu araştırıldığında; ülke genelinde işgücüne katılım oranı <strong>2011</strong> yılı Haziran<br />

- Temmuz - Ağustos dönemi için %51.2 olarak ölçülmüştür. Kent-Kırsal ayrımına<br />

baktığımızda kentsel bölgelerde işgücüne katılım oranı %48,3, kırsal yerlerde<br />

ise %57,7 olmuştur.<br />

Ülke genelinde işsizlik oranı ise %9,1 seviyesindedir. Genel işsizlik oranlarına bakıldığında,<br />

genç nüfusun daha kırılgan olduğu görülmektedir. Ülke genelinde %9.1<br />

olan işsizlik oranı, genç nüfusta %18,3’e yükselmektedir. Kentlerde genç işsizlik<br />

oranı %22,3’tür. Ülkemizde önemli sorun işsizliktir. Bu rakamlar moral bozar…<br />

Üniversiteler olarak mutlaka bir şeyler yapılması gerekir. Bu çalıştayları önemsiyoruz.<br />

Her çalıştay sonrası yeni projeler gündeme geliyor. İşsizlik sorununun çözümü<br />

daha çok çalışmak, daha çok üretmek, güven ve istihdam sağlamaktır.<br />

Biz bilgi üretiyoruz ve bu bilginin uygulamaya dönüştürmek için gayret gösteriyoruz.<br />

Günümüzü ve geleceği yönetmek önemli beceri gerektiriyor. Akıllı yönetim,<br />

tasarruflu yönetim ve ileri teknolojiler kullanarak yönetim daha iyi ve verimli olur.<br />

Genç neslin yüksek iş gücü potansiyeli bilimle birleşirse verim yükselir. Daha kaliteli<br />

ve hızlı üretim sağlanır. Emeğin karşılığı hakça alınır. Memlekette daha çok<br />

mutluluk ve huzur sağlanır… Türkiye bu sorunu Üniversite-Sanayi işbirliği ile aşabilir.<br />

Bir üniversitenin görevi öğrencilere sadece bilgi aktarmak değildir. Aynı zamanda<br />

onları hayata hazırlamaktır. Biz bu sorumluluğu duyuyoruz… Mezunlarımızın<br />

geleceğinin olması gerekir. İşi ve geleceği olmayan üniversite mezunu önemli<br />

sorun olur!<br />

İşletmelerin görevi yalnızca ürün ve hizmetleri üretmekle sınırlı değildir. Aynı zamanda<br />

toplumda oluşan sorunlara çözümler bulmak ve yatırım yapmak bir görevdir.<br />

İşletmelerin toplum yararı için yerine getirmesi gereken bu yükümlülükler,<br />

sosyal sorumluluk olarak adlandırılmaktadır. Toplumların değişen ve gelişen yapısı<br />

kurumların farklı alanlardaki sorumluluklarını her geçen gün artırmakta ve kurumları<br />

daha fazla konuda sorumluluk taşımaya zorlamaktadır. Sonuç olarak; bilimsel<br />

araştırmaların başarıya ulaşabilmesi ve ülkemize yarar sağlayabilmesi için araştırma<br />

yapanların teşvik edilmesi gerekir. Akademisyenlerimizi çalışmalarında yalnız bırakmayacağız!<br />

Bu amaçla buradayız…<br />

Bugün sizlerle birlikte “İleri Teknolojiler Çalıştayı”na ev sahipliği yapmaktan<br />

mutluluk duyuyorum. Dilerim ki önümüzdeki sene “2012 Uluslararası İleri Teknolojiler<br />

Konferansı”nın açılışını da hep birlikte gerçekleştiririz. İçinde yaşadığımız<br />

toplumu geliştirmek ve dünyaya yön verebilmek için yapılan çalışmalarda ortak<br />

görüş bildirmeli, yol gösterici olmalı, karşılaştığımız engellere birlikte çözüm önerileri<br />

geliştirmeliyiz. Sonuçta ülke olarak hedeflerimize ulaşmak için birlikte hareket<br />

etmeliyiz. Bilim Dünyası olarak amacımız Ülkemize ve İnsanlığa hizmettir…<br />

Faaliyetin hazırlanmasında emeği geçen bütün arkadaşlarıma, değerli katılımcılara,<br />

kıymetli misafirlerimize teşrifleri, bilimsel ve kurumsal destekleri nedeniyle tekrar<br />

teşekkür eder ve saygılarımı sunarım.<br />

55

---

PANEL <strong>II</strong>I<br />

HİDROJEN ENERJİSİ ve STRATEJİSİ<br />

57

---

FROM FUNDAMENTAL TO APPLIED<br />

ELECTROCHEMISTRY ELECTROCHEMICALLY<br />

NANO-COATED SELECTIVE SURFACES<br />

Prof. Dr. Figen KADIRGAN<br />

Selektif Teknoloji San. Tic. Ltd.<br />

Outline<br />

� Introduction<br />

� Fundamental Outlook of Solar Thermal conversion<br />

� Preparation of Nano layers using electrochemistry<br />

� Testing and accreditation of the selective surfaces<br />

� Life Cycle Analysis of the production<br />

Introduction<br />

� Solar energy seems to be one of the attractive and promising alternative energy<br />

sources for Turkey. Turkey is fortunate because it has about 2640 hours<br />

of sunshine annually and the total annual solar radiation (on a south oriented<br />

area, tilted 45 o ) is about 1460 kW/m 2 in most of the regions.<br />

� Flat plate solar collectors have been extensively used mainly in the southern<br />

and western regions of Turkey for Domestic Hot Water (DHW) since 1975.<br />

The absorber plates of these conventional collectors are painted with matt<br />

black paint, which has a very poor absorption/emission ratio. Furthermore,<br />

the black paint cracks and fades with time losing its characteristic and hence<br />

reducing the lifetime of the collectors.<br />

� The survey on the solar collector market, indicated that there is a tremendous<br />

need for high efficiency solar collectors to supply DHW. The development<br />

of high efficiency solar collectors will provide more energy saving and<br />

wider applicability .<br />

Fundamental Outlook of Solar Thermal conversion<br />

High efficiency collectors must have selective and protective coatings on absorber<br />

plates. An efficient coating is defined as having a high absorbance α over the solar<br />

spectrum (∼0.3-2 μm), but in addition, having a low emittance (ε) to reduce thermal<br />

radiative heat losses.<br />

The type of coating proves significant as a criterion that determines the quality of<br />

the absorber sheet. For this coating to perform efficiently under solar radiation, its<br />

radiation properties should be as required.<br />

59

---

60<br />

Spectral relations between an idealized selective absorber, solar energy (AM 1.5) and blackbody<br />

spectra<br />

The ideal values of absorptivity and emissivity are respectively 100% and 0%.<br />

However, in practice these values cannot be reached. Therefore, it is in the best<br />

interest to get closest possible values to the ideal ones.<br />

Classification of Nanostructured Materials<br />

Atom clusters and filaments are defined<br />

as zero modulation dimensionality and<br />

can have any aspect ratio from 1 to ∞<br />

Layers in the nanometer thickness<br />

range consisting of ultra fine grains are<br />

two-dimensionally modulated<br />

Multilayered materials with layer thickness<br />

in the nanometer range are classified as<br />

one-dimensionally modulated<br />

The last class is that consisting of threedimensionally<br />

modulated microstructures<br />

or nanophase materials<br />

Methods to Synthesize Nano Layer Materials-Electrodeposition<br />

3D nanostructure crystallites can be prepared using electrodeposition method by<br />

utilizing the interference of one ion with the deposition of the other.<br />

Electrodeposition yields grain sizes in the nanometer range when the electrodeposition<br />

variables (e.g., bath composition, pH, temperature, current density, etc.) are

---

chosen such that nucleation of new grains is favoured rather than growth of existing<br />

grains.<br />

This was achieved by using high deposition rates, formation of appropriate complexes<br />

in the bath, addition of suitable surface-active elements to reduce surface<br />

diffusion of ad-atoms, etc.<br />

The process requires low initial capital investment and provides high production<br />

rates with few shape and size limitations.<br />

Innovation<br />

Electrochemical processes are well-known form, prior art documents by discontinuous<br />

electrochemical batch process.<br />

In this invention, Roll-to Roll Electrochemical coating is used as a process. Engineering<br />

parameters are quite different from discontinuous process, we need to control<br />

flow rate of the substrate and electrolyte, tension, distance of the roll etc.<br />

Preparation of Nano Layers Using Electrochemistry<br />

The coating process is produced by electroplating, solar energy absorbing chromium<br />

free nickel based film under constant current in different stages. Such materials<br />

have a large absorptivity in the visible and near infrared range and have little<br />

emissivity in the infrared range (α~ 95-97, ε ~ 6-8) with the α / ε values between 12<br />

and 16. Copper sheets are used as substrate, but the similar process is applicable<br />

with some modifications over Aluminium and/or Steel substrates.<br />

Nano Layers by Electrochemistry<br />

Electrochemical deposition of the thin and nano scale films may provide different<br />

colour observation depending to the thickness of the dielectric layer (from dark blue<br />

marine to dark brown).<br />

Spectral Properties of Selective Surface<br />

Re<br />

fle<br />

ct<br />

an<br />

ce<br />

1,0<br />

0,9<br />

0,8<br />

0,7<br />

0,6<br />

0,5<br />

0,4<br />

0,3<br />

0,2<br />

0,1<br />

0,0<br />

hem. Reflectance α AM1.5 = 0.951, ε 373K = 0.079<br />

dif. Reflectance<br />

1 10<br />

Wavelength in µm<br />

61

---

62<br />

Additional Protection - Silane Treated Black Surfaces<br />

Nickel based films are treated with silane by sol-gel technique.<br />

Hydrophobic silane shows a considerable inhibition capacity.<br />

The surface obtained, approximately self-cleaning upon exposure to rain, or running<br />

water, in that drops of water on the surface become substantially a sphere and solid<br />

particles on the surface are removed from the surface together with the drops of<br />

water rolling of the surface.<br />

The sol-gel treated films keep the same α and ε values of non-treated films<br />

Corrosion behaviour of the protective selective surfaces is measured by taking the<br />

cathodic and anodic polarization curves in 1% NaCl solution at 80 o C.<br />

Corrosion measurements and Tafel analysis were carried out using Voltalab Impedans<br />

Spectroscopy.<br />

Corrosion rate, polarisation resistances of protective films with and without silan<br />

coating is calculated.<br />

The process is protected under PCT patent that will be published in May 2012.<br />

This coating was very stable under thermal implication and humid conditions therefore<br />

it protects the metal surfaces against corrosion.<br />

icorr(µA.cm 2 ) Rp (kΩ) Corrosion rate (µm/year)<br />

Protective Film 145 2.74 170<br />

Silan Coated Film 13.6 4.02 90<br />

Figure. SEM of the first layer<br />

As-plated Heat-treated<br />

Absorption (α) 97.50 96.46<br />

Emission (ε) 8.50 6.50

---

Testing and Accreditation of The Selective Surfaces<br />

Qualification test of Solar Absorber coating durability is tested by SPF.<br />

63

---

The renewable energy sources are often presented as clean sources, not considering<br />

the environmental impacts related to their manufacture. The production of renewable<br />

plants, like every production process, entails a consumption of energy and raw<br />

materials as well as the release of pollutants. Furthermore, the impacts related to<br />

some life cycle phases (as maintenance or installation) are neglected.<br />

The need to strengthen the “green market” has been successively confirmed in another<br />

official document named “the green paper on Integrated Product Policy -<br />

IPP”. Once the product is put on the market, there is relatively little that can be<br />

done to improve its environmental characteristics. The IPP approach seeks to reduce<br />

the environmental impacts occurring throughout the entire life cycle of the<br />

product since the early stage of the product design and development. For IPP to be<br />

effective, LCA represents an important support tool and the best framework for<br />

assessing the potential environmental impact of the products currently available.<br />

Life Cycle Analysis of The Production<br />

A life-cycle assessment (LCA, also known as life-cycle analysis, ecobalance, and<br />

cradle-to-grave analysis) is a technique to assess environmental impacts associated<br />

with all the stages of a product's life from-cradle-to-grave (i.e., from raw material<br />

extraction through materials processing, manufacture, distribution, use, repair and<br />

maintenance, and disposal or recycling). LCA’s can help avoid a narrow outlook on<br />

environmental concerns by:<br />

� Compiling an inventory of relevant energy and material inputs and environmental<br />

releases<br />

� Evaluating the potential impacts associated with identified inputs and<br />

releases<br />

� Interpreting the results to help you make a more informed decision.<br />

Here; we have studied the energy and the environmental performances of the<br />

SELEKTIF surface.<br />

To obtain reliable results, data is collected and managed following international<br />

ISO 14040 and 14044 standard procedures.<br />

The aim is to trace the SELEKTİF’s eco-profile that synthesises the main energy<br />

and environmental impacts related to the whole product’s life cycle. The following<br />

phases have been investigated: production and deliver of the energy and the raw<br />

materials, production process, installation, disposal and transports occurring during<br />

65

---

66<br />

each step. The analysis is carried out on the basis of data directly collected in<br />

SELEKTİF TEKNOLOJİ Co. Inc. Ltd. The work is realised in collaboration with<br />

Marmara University Engineering Faculty.<br />

Selective surface is made of electrochemically treated and coated copper sheet<br />

(thickness:0.001 m, width: 1 m). A copper roll is treated to obtain solar selectivity<br />

in a continuous system. 1m per minute is assumed as flow rate. 4400 hours per year<br />

is assumed as system production time for 250.000 m 2 selective surface production.<br />

All the treatment baths are made of polypropylen.<br />

The direct mean power consumption during production process ( 18 kW for pretreatment<br />

of the surface, 28 kW for coating and 7 kW for nano coating, thermal<br />

treatments and rolling) was 50 kW . A building of 300 m 2 with two floor is assumed<br />

for factory plant<br />

10% of the product is accepted as wastes. Wastes will be delivered to a company<br />

that take care about disposal. 95% of the selective surface would be recycled in<br />

their end-life.<br />

All the calculation is realized using Sima Pro LCA programmes.<br />

The energy analysis concerns with the energy flows occurring during life cycle of<br />

the product.<br />

2.23E3 kg<br />

Nickel, 99.5%, at<br />

plant/GLO U<br />

5.27%<br />

5.07E4 MJ<br />

Electricity, high<br />

voltage, production<br />

UCTE, at grid/UCTE<br />

1.98%<br />

5.25E4 MJ<br />

Electricity,<br />

production mix<br />

UCTE/UCTE U<br />

2.03%<br />

Percentage of Total Energy Requirement from Cradle to Gate<br />

0.05 p<br />

2 Katli 300 m2<br />

Fabrika<br />

2.21%<br />

7.55E4 MJ<br />

Electricity,<br />

hydropower, at<br />

run-of-river power<br />

1.02%<br />

5.14E4 MJ<br />

Heavy fuel oil,<br />

burned in industrial<br />

furnace 1MW,<br />

0.873%<br />

1.66E3 kg<br />

Heavy fuel oil, at<br />

regional<br />

storage/RER U<br />

1.11%<br />

1.7E3 kg<br />

Heavy fuel oil, at<br />

refinery/RER U<br />

1.11%<br />

1 p<br />

200000 m2 Yuzey<br />

100%<br />

2.24E5 kg<br />

Copper sheet<br />

production of<br />

0.1mm thickness<br />

60.1%<br />

2.24E5 kg<br />

Copper sheet,<br />

technology mix,<br />

consumption mix, at<br />

51%<br />

1 p<br />

Yuzey Temizleme<br />

Elektrik Enerjisi<br />

10.7%<br />

1 p<br />

Ni Islemleri Elektrik<br />

Enerjisi<br />

16.6%<br />

1.1E6 MJ<br />

Electricity mix, AC,<br />

consumption mix, at<br />

consumer, 1kV -<br />

41%<br />

1 p<br />

Son Yuzey Islemleri<br />

Elektrik Enerjisi<br />

1.18%<br />

1 p<br />

Kurutma Elektrik<br />

Enerjisi<br />

1.78%<br />

1 p<br />

Sarma Elektrik<br />

Enerjisi<br />

1.78%

---

2.23E3 kg<br />

Nickel, 99.5%, at<br />

plant/GLO U<br />

5.26%<br />

5.07E4 MJ<br />

Electricity, high<br />

voltage, production<br />

UCTE, at grid/UCTE<br />

1.98%<br />

5.25E4 MJ<br />

Electricity,<br />

production mix<br />

UCTE/UCTE U<br />

2.03%<br />

5.87E3 kg<br />

Portland calcareous<br />

cement, at<br />

plant/CH U<br />

4.22E3 kg CO2 eq<br />

8.99E3 kg<br />

Clinker, at plant/CH<br />

U<br />

8.1E3 kg CO2 eq<br />

2.48E4 MJ<br />

Diesel, burned in<br />

building<br />

machine/GLO U<br />

2.26E3 kg CO2 eq<br />

Percentage of Total Energy Requirement from Cradle to Grave<br />

0.05 p<br />

2 Katli 300 m2<br />

Fabrika<br />

2.2%<br />

1 p<br />

YDD of 200000m2<br />

Yuzey<br />

100%<br />

1 p<br />

200000 m2 Yuzey<br />

99.9%<br />

2.24E5 kg<br />

Copper sheet<br />

production of 0.1mm<br />

thickness from<br />

60%<br />

2.24E5 kg<br />

Copper sheet,<br />

technology mix,<br />

consumption mix, at<br />

51%<br />

1 p<br />

Yuzey Temizleme<br />

Elektrik Enerjisi<br />

10.6%<br />

1 p<br />

Ni Islemleri Elektrik<br />

Enerjisi<br />

16.6%<br />

1.1E6 MJ<br />

Electricity mix, AC,<br />

consumption mix, at<br />

consumer, 1kV -<br />

40.9%<br />

1 p<br />

Son Yuzey Islemleri<br />

Elektrik Enerjisi<br />

1.18%<br />

1 p<br />

Kurutma Elektrik<br />

Enerjisi<br />

Percentage of Greenhouse Gases Emission from Cradle to Grave<br />

1.91E4 MJ<br />

Electricity, medium<br />

voltage, production<br />

UCTE, at grid/UCTE<br />

2.8E3 kg CO2 eq<br />

5.07E4 MJ<br />

Electricity, high<br />

voltage, production<br />

UCTE, at grid/UCTE<br />

7.26E3 kg CO2 eq<br />

5.25E4 MJ<br />

Electricity,<br />

production mix<br />

UCTE/UCTE U<br />

7.41E3 kg CO2 eq<br />

1.2E4 MJ<br />

Electricity,<br />

production mix<br />

DE/DE U<br />

2.2E3 kg CO2 eq<br />

4.07E4 MJ<br />

Natural gas,<br />

burned in industrial<br />

furnace<br />

2.77E3 kg CO2 eq<br />

1 p<br />

YDD of 200000m2<br />

Yuzey<br />

6.49E4 kg CO2 eq<br />

1 p<br />

200000 m2 Yuzey<br />

6.42E4 kg CO2 eq<br />

2.23E3 kg<br />

Nickel, 99.5%, at<br />

plant/GLO U<br />

2.41E4 kg CO2 eq<br />

5.14E4 MJ<br />

Heavy fuel oil,<br />

burned in industrial<br />

furnace 1MW,<br />

4.62E3 kg CO2 eq<br />

1.8E3 kg<br />

Sodium carbonate<br />

from ammonium<br />

chloride production,<br />

1.89E3 kg CO2 eq<br />

3E4 kg<br />

Concrete block, at<br />

plant/DE U<br />

3.63E3 kg CO2 eq<br />

12.9 m3<br />

Concrete, normal,<br />

at plant/CH U<br />

3.37E3 kg CO2 eq<br />

4.8E3 kg<br />

Portland cement,<br />

strength class Z<br />

42.5, at plant/CH U<br />

3.94E3 kg CO2 eq<br />

0.05 p<br />

2 Katli 300 m2<br />

Fabrika<br />

1.32E4 kg CO2 eq<br />

3.22E3 kg<br />

Pig iron, at<br />

plant/GLO U<br />

4.86E3 kg CO2 eq<br />

8.08E3 kg<br />

Brick, at plant/RER<br />

U<br />

1.92E3 kg CO2 eq<br />

1.77%<br />

2.24E5 kg<br />

Copper sheet<br />

production of<br />

0.1mm thickness<br />

1.51E4 kg CO2 eq<br />

2.24E5 kg<br />

Copper sheet,<br />

technology mix,<br />

consumption mix, at<br />

1.24E4 kg CO2 eq<br />

1 p<br />

Yuzey Temizleme<br />

Elektrik Enerjisi<br />

3.2E3 kg CO2 eq<br />

67<br />

1 p<br />

Sarma Elektrik<br />

Enerjisi<br />

1.77%<br />

1 p<br />

Ni Islemleri Elektrik<br />

Enerjisi<br />

4.98E3 kg CO2 eq<br />

1.1E6 MJ<br />

Electricity mix, AC,<br />

consumption mix,<br />

at consumer, 1kV -<br />

1.23E4 kg CO2 eq

---

68<br />

According to the cumulative energy demand calculations resulting from Sima Pro,<br />

overall energy required for Selektif production is 39,25 MJ/m 2 . The annual average<br />

total insolation duration in Turkey is 2640 hours (7,2 hours/day) (EIE data)<br />

Average annual solar radiation is 1311 kWh/m²-year (3,6 kWh/m²-day). It means:<br />

3.6 x 3600 = 12960 kJ/m² with 80% efficiency, 10368 kJ/m² may obtained with<br />

solar collector having selective absorber.<br />

Energy payback-time can be defined as the time necessary for solar absorber to<br />

collect the energy equivalent to that used to produce it . So: 39250/10368=3.8 days<br />

Greenhouse gases emission from cradle to grave is:<br />

64900 kg CO2/200000 m 2 = 0,325 kg / m 2<br />

The study focused on the calculation of energy and CO2 payback time shows the<br />

great nvironmental convenience of this technology.<br />

We could also conclude that energy directly used during the production process and<br />

installation is only 15% of the overall consumption, another 6% is consumed for<br />

transports during the LC phases.<br />

The remaining percentage is employed for theproduction of the raw materials used<br />

as process inputs.<br />

Consequently, recycling of the raw materials is very important.<br />

References<br />

F.KADIRGAN, M.SÖHMEN, I.E. TÜRE, S.SÜZER, J.WETHERILT, A. YAZAR, Renewable<br />

Energy, 10 (1997) 203.<br />

S.SUZER, F.KADIRGAN, M.SOHMEN, J. WETHERILT, E. TURE, Solar Energy and<br />

Materials, 52 (1998) 55.<br />

F. KADIRGAN, H. METE SOHMEN, Recent Advances in Solar Energy Technology, MRC,<br />

1997, 27.<br />

S. SUZER, F. KADIRGAN, Recent Advances in Solar Energy Technology, MRC, 1997, 35.

---

F. KADIRGAN, M. SOHMEN, Solar Energy Materials and Solar Cells, 56 (1999) 183.<br />

F. KADIRGAN, M. SOHMEN, Renewable Energy, 16 (4) (1998) 2304.<br />

F. KADIRGAN, E. WACKERGALD, M. SOHMEN, T. J. of Chem. 23 (4), (1999), 381.<br />

F. Kadırgan, M. Sohmen, T. Journal of Chem. 23 (4), (1999) 345 49.<br />

F. Kadirgan, International Journal of Photoenergy, 84891(2006) 1-5.<br />

F. Kadirgan, M. Söhmen, J. Wetherilt, E. Türe, Turkish Patent Institute), Patent No:960015.<br />

F. Kadırgan, Patent, PCT/TR2003/000081, WO 2005/042805.<br />

F. Kadırgan, Turkish Patent Institute, 2006/02074.<br />

F. Kadırgan, PCT, 2010, submitted.<br />

F. Kadırgan, Electrochemically Prepared Thin Films Solar Cells.<br />

Ed. H. Nalwa, "Handbook of Advanced Electronic and Photonic Materials" Academic Press,<br />

Volume 10, Chap:6, 2000.<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı<br />

69

---

NİĞDE ÜNİVERSİTESİNDE KATI OKSİT YAKIT PİLİ VE PEM<br />

ELEKTROLİZÖRLER KONULARINDA SON GELİŞMELER<br />

Mahmut D. MAT ve Yüksel KAPLAN<br />

Niğde Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü<br />

Hidrojen Teknolojileri Araştırma Grubu<br />

Niğde Üniversitesinde hidrojen teknolojilerinde çalışmalar temel olarak katı oksit<br />

yakıt pilleri ve PEM elektrolizörler konularında yoğunlaşmıştır. Ülkemizin önde<br />

gelen sanayi kuruluşlarından Vestel Savunma Sanayi ile birlikte elektrolit destekli<br />

katı oksit yakıt pili hücresi üretilmiş ve bu hücreler kullanılarak ilk prototiplerin<br />

testine başlanmıştır. Katı oksit yakıt pillerinde karşılaşılan bir çok sorun (anot tarafında<br />

indirgenme yükseltgenme sonucu mikro yapının deforme olması, yüksek sıcaklıklarda<br />

sızdırmazlık ve sızdırmazlık elemanlarında ısıtma soğutma çevrimlerinde<br />

meydana gelen problemler, çalışma sırasında meydana gelen sıcaklık gradyenti<br />

vb) konularında aynı zamanda daha yüksek performanslı ve daha düşük sıcaklıklarda<br />

çalışabilen hücreler konularında yoğun araştırmalar devam etmektedir.<br />

Yüksek basınçlarda (50 bar) %80 üzerinde verimle çalışabilen PEM elektrolizör<br />

hücreleri ve stakları geliştirilmiş ve ömür testlerine devam edilmektedir. PEM<br />

elektrolizör içinde meydana gelen iki fazlı akış ileri görüntüleme teknikleri kullanılarak<br />

analiz edilmiştir<br />

Anahtar Sözcükler: Hidrojen Teknolojileri, Katı Oksit Yakıt Pili, PEM Elektrolizörleri<br />

1. Giriş<br />

Fosil yakıt kaynaklarının sınırlı ülkelerde yer alması ve bu yakıtların kullanımının<br />

çevresel zararları özellikle petrol fakiri ülkelerde daha verimli enerji dönüşüm teknolojilerine<br />

ve yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgiyi artırmıştır. Hidrojen<br />

teknolojileri bu konuda hem dünya için hem de petrol fakiri ülkeler için bu enerji<br />

sorunlarına çözüm için önemli bir alternatif sunmaktadır. Son yıllarda hidrojen<br />

teknolojileri konularında yoğun AR-GE çalışmaları olmasına rağmen henüz ticarileşen<br />

çok az ürün bulunmaktadır. Hem ülkemizin petrol fakiri olması hem de yeni<br />

teknoloji ürünlerinin yüksek katma değerleri hidrojen teknolojilerini ülkemiz için<br />

ayrı bir önem kazandırmaktadır.<br />

Niğde Üniversitesi 2005 yılından itibaren Katı Oksit Yakıt Pilleri ve PEM<br />

elektrolizörler konusunda ülkemizin önde gelen sanayi kuruşları ile beraber uygun<br />

AR-GE çalışmaları sürdürmektedir[1,4].<br />

Katı oksit yakıt pilleri konusunda halen Niğde Üniversitesi laboratuarlarında yapılan<br />

çalışmalar;<br />

71

---

72<br />

� Katı oksit yakıt pili hücresi anot ve katot mikro yapı optimizasyonları<br />

� Hücre boyutlarının büyütülmesi, hücre kalınlığının inceltilmesi ve mukavemetinin<br />

artırılması<br />

� Katı oksit yakıt pili yığınlarında sızdırmazlık malzemelerinin araştırılması<br />

ve sızdırmazlık için stak dizaynı<br />

� Hücre içindeki hızlı performans düşüşlerinin nedenlerinin araştırılması<br />

ve hücre ömrünü artırmak için mikroyapı iyileştirilmesi<br />

� Hücre içinde sıcaklık gradyentinden kaynaklanan gerilmeleri önlemek için<br />

stağın çalışması sırasında sıcaklık dağılımının ölçülmesi<br />

� Anot bölgesinde performans düşüşünün nedenlerinin araştırılması için<br />

mikroyapı modellemesi<br />

� İnterkonnektörlerde paslanmanın ve krom buharlaşmasının önlenmesi için<br />

interkonnektörlerin kaplanması<br />

� Daha iyi akım toplama stratejilerinin ve akım toplama malzemelerinin<br />

geliştirilmesi<br />

PEM elektrolizörleri konularında yapılan çalışmalar;<br />

� Yüksek basınçlarda çalışan PEM elektrolizör yığınlarının geliştirilmesi<br />

� Yüksek basınçta sızdırmazlık için yeni hücre dizaynı geliştirilmesi ve<br />

sızdırmazlık stratejileri<br />

� PEM elektrolizörlerde akış görüntüleme ve matematiksel modelleme<br />

Bu çalışmada yukarıda katı oksit yakıt pilleri ve PEM elektrolizörleri için yukarıda<br />

maddeler halinde verilen konulardaki gelişmeler özetlenmiştir.<br />

2. Katı Oksit Yakıt Pilleri<br />

Katı oksit yakıt pilleri yüksek enerji dönüşüm verimleri, hidrojen dışında<br />

biyoyakıtlar, sıvı alkoller gibi birçok yakıtı kullanabilmeleri, PEM yakıt pilleri gibi<br />

pahalı katalizörlere ihtiyaç duymamaları ile dikkat çekmektedir. Fakat ticarileşmesi<br />

öncesi çözülmesi gereken birçok grup yoğun çalışmalar sürdürmektedir. Katı oksit<br />

yakıt pilleri konusunda yapılan çalışmalar ve elde edilen sonuçlar bölümle halinde<br />

özetlenmiştir.<br />

2.1. Mikroyapı Optimizasyonu<br />

Tipik bir katı oksit yakıt pili hücresi tabakaları Şekil 1’de verilmiştir. KOYP hücresi<br />

sadece O -2 iyonlarının geçmesine izin veren yoğun elektrolit, oksijenin indirgendiği<br />

katot ve elektrolitten gelen O -2 iyonları ile H2 ve CO elektrokimyasal reaksiyon<br />

sonuncu elektron su buharı ve karbondioksit ürettiği anot tabakalarından oluşmaktadır.<br />

Hem anot hem de katot tabakası elektrokimyasal reaksiyon bölgesini genişletmek<br />

ve elektron transferini iyileştirmek için fonksiyonel tabaka ve akım toplama

---

tabakası olmak üzere iki ayrı tabakadan oluşmaktadır[1]. Her bir tabakanın katalizör/iyonik<br />

iletken miktarlarının, sinterleme sıcaklıklarının, kalınlıklarının ve gözeneklilik<br />

miktarlarının optimize edilmesi gerekmektedir. Şekil 2’de KOYP hücresi<br />

mikroyapı optimizasyon çalışmalarından bir örnek verilmiştir. Bu çalışmada katot<br />

tarafı sinterleme sıcaklığının performansa etkisi araştırılmıştır. Şekilde görüldüğü<br />

gibi çok yüksek ve çok düşük sinterleme sıcaklıkları gaz transferi için gözeneklerin<br />

azalmasına ve elektron/iyon transferi için katı yapı oluşmadığı için performansı<br />

olumsuz olarak etkilemektedir.<br />

(a) (b) (c)<br />

Şekil 1. Katı oksit yakıt pili hücresi (a) katot (b) anot (c) kesit görünüşü<br />

Şekil 2. Katot sinterleme sıcaklığının performansa etkisi<br />

2.2. Hücre Boyutlarının Büyültülmesi<br />

KOYP hücresinde hücre başına üretilebilecek güç hücre aktif yüzey alanı ile orantılıdır.<br />

Hücre boyutları ne kadar artırılırsa hücre başına daha fazla güç üretilebilmektedir.<br />

Fakat KOYP hücrelerinin ince, kırılgan seramik olması hücre boyutları<br />

büyüdükçe imalatı zorlaştırmakta ayrıca hücrelerin kesme gerilmelerine karşı zayıf<br />

73

---

74<br />

direnci ve akım toplamanın zorlaşması nedeniyle hücre boyutları büyüdükçe elektriksel<br />

kontak zorlaşmakta ve hücre boyutları büyüdükçe üretilen güç yoğunluğu<br />

(W/cm 2 ) düşmektedir. Şekil 3’de 16 cm 2 , 50 cm 2 ve 81 cm 2 yüzey alanına sahip<br />

hücrelerin ürettikleri güç ve güç yoğunlukları karşılaştırılmıştır. Görüldüğü gibi<br />

hücre boyutları 16 cm 2 81 cm 2 çıkartılınca hücre başına üretilen güç 8 Watt’tan 30<br />

Watt’a çıkarken güç yoğunluğu 550 mW/cm 2 ’den 320 mW/cm 2 ’ye düşmektedir.<br />

2.3. KOYP Yığınlarında Sızdırmazlık ve Sızdırmazlık Malzemeleri<br />

Katı oksit yakıt pillerinin çok yüksek sıcaklıkta çalışması, aynı zamanda sızdırmazlık<br />

malzemesinin hücreler arası elektriksel yalıtım sağlama zorunluluğu nedeniyle<br />

kullanılabilecek sızdırmazlık malzemesi oldukça sınırlıdır. KOYP’de genel olarak<br />

mika esaslı cam esaslı sızdırmazlık malzemeleri kullanılmaktadır. Mika esaslı sızdırmazlık<br />

malzemesi elektrolit ve interkonnektöre yapışmadığı, kullanım kolaylığı<br />

ve ucuzluğu ile tercih edilmesine rağmen sızdırmazlık için çok yüksek baskı kuvvetlerine<br />

ihtiyaç duyulması ve öz suyunu kaybetmesi nedeniyle deforme olması ve<br />

ıslatma ve soğutma çevrimine toleransının zayıf olması gibi nedenlerle kullanımı<br />

azdır. Cam seramik malzemeler hem elektrolit hem de interkonnektör malzemeleri<br />

ile kimyasal reaksiyona girerek sızdırmaz bir bağlantı oluşturmaktadır. Cam seramik<br />

malzemelerin özellikleri içine katılan katkı malzemeleri ile modifiye edilebilmektedir.<br />

Katı oksit yakıt pillerinde daha uzun ömürlü ve daha kolay kullanılabilecek<br />

cam seramik malzeme üzerinde yoğun çalışmalar devam etmektedir.<br />

Şekil 3. KOYP hücre yüzey alanının performansa etkisi<br />

2.4. Anot Destekli KOYP Geliştirilmesi<br />

KOYP hücresinde elektrolit kalınlığı azaldıkça iyonik iletkenliğe karşı direnç azalmakta<br />

ve performans artmaktadır. Seramik yapının kırılganlığı nedeniyle elektrolit<br />

destekli yakıt hücresinde kalınlık 100 mikronun altına düşürülememektedir. Taşıyıcı<br />

olarak elektrolit yerine anot tabakası seçilirse elektrolit kalınlığı 10 mikron ve<br />

daha altına indirilebilmektedir. Anot destekli hücrenin özellikle elektrolit ile anot<br />

arasındaki ısıl genleşme farkı nedeniyle imalatı oldukça zordur. Genel olarak ısıl

---

genleşme farkı hücrenin eğilmesine çoğu zaman kırılmasına neden olabilmektedir.<br />

Ayrıca hücre içindeki eğim artıkça akım toplamak amacıyla yakıt pili yığını yapmak<br />

zorlaşmaktadır. Bu çalışmada anot destek tabakası ve elektrolit tabakalarının<br />

ısıl genleşme katsayılarını birbirine yaklaştırmak ve eğimi azaltmak için birçok<br />

farklı alternatif test edilmiştir. Şekil 4’te anot destek tabakaları ve elektrolitin<br />

sinterleme sırasında boyut değişimi ve boyut değişiminin türevi verilmiştir. Şekilde<br />

görüldüğü gibi boyut değişimini türevi hücrenin beraber sinterlenme davranışını<br />

daha iyi açıklamaktadır.<br />

Lineer shrinkage<br />

Lineer<br />

shrinkage rate<br />

0,05<br />

0,00<br />

‐0,05900<br />

1000 1100 1200 1300<br />

‐0,10<br />

‐0,15<br />

‐0,20<br />

‐0,25<br />

5,0E‐04<br />

0,0E+00<br />

‐5,0E‐04<br />

‐1,0E‐03<br />

‐1,5E‐03900<br />

1000 1100 1200 1300<br />

‐2,0E‐03<br />

‐2,5E‐03<br />

‐3,0E‐03<br />

‐3,5E‐03<br />

‐4,0E‐03<br />

Temperature<br />

Anot Destek<br />

Elektrolit<br />

NiO<br />

Şekil 4. Anot destekli KOYP malzemelerinin sinterlenme davranışları (a) ε=dl/Lo b) dε/dt<br />

2.5. İnterkonnektörlerin Kaplanması<br />

Temperature<br />

(a)<br />

Interkönnektörler KOYP akım toplama ve iletme görevi yerine getirirken aynı zamanda<br />

üzerinde bulundurdukları kanallara yakıt ve hava dağıtım görevi yerine getirmektedir.<br />

İnterkonnektör stak içinde iki hücreyi birbirinden ayırmakta ayrıca<br />

stağa destek sağlamaktadır. Katı oksit yakıt pillerinin çok yüksek sıcaklıklarda çalışması<br />

kullanılabilecek interkönnektör malzemesini kısıtlamaktadır. Yüksek elektrik<br />

iletkenlik ve işlenebilme kolaylığı nedeniyle metalik interkonnektör kullanılmak<br />

istenmektedir. Fakat KOYP çalışma sıcaklığında sadece özel alaşımlar kullanılabilmektedir.<br />

Bu durum KOYP sistem maliyetini önemli ölçüde artırmaktadır. Her<br />

ne kadar özel alaşımlar kullanılsa da KOYP çalışma ortamında interkonnektör malzemesi<br />

zamanla paslanmakta ve elektrik iletkenliği zayıflamaktadır. Ayrıca metal<br />

alaşımı içinde bulunan Cr yüksek çalışma sıcaklığında buharlaşmakta ve hücre içine<br />

75<br />

Anot Destek<br />

Elektrolit<br />

NiO

---

76<br />

yayınarak elektrolit malzemesi ile iyonik iletkenliği olmayan arafazların oluşmasına<br />

neden olmaktadır.<br />

Literatürde interkönnektörlerde paslanmayı azaltmak ve krom buharınının yayınanmasını<br />

önlemek için bir çok çalışma yapılmaktadır[5]. Bu amaçla interkonnektör<br />

malzemesi içine çalışma sırasında iletken oksit oluşumu için katkı malzemeleri<br />

(genellikle Mn) katılmakta veya iletken oksitlerle kaplanmaktadır. Bu çalışmada<br />

ticari interkonnektör malzemesi Crofer APU22 malzemesi birçok oksit seramiklerle<br />

kaplanmıştır. Kaplanmış ve kaplanmamış interkonnektörle tekli stak 100 saat çalıştırılmış<br />

ve performans kaybı kaydedilmiştir. Çalışma sonuçları kaplanmayan stakta<br />

performans zamanla lineer bir şekilde düşerken kaplanan stakta belli bir ön düşüşten<br />

sonra performans düşüşünün azaldığı tespit edilmiştir (Şekil 5).<br />

Şekil 5. Yüzey kaplamasının hücre ömrüne etkisi<br />

Şekil 6. Paralel ve ters akışın sıcaklık dağılımına etkisi<br />

2.6. Stak İçindeki Sıcaklık Dağılımının İncelenmesi<br />

Stak içinde homnojen olmayan elektktrokimyasal reaksiyonlar, homojen olmayan<br />

yakıt ve hava dağılımı, yakıt ve havatanın stağa giriş sıcaklıkları ve sınır şartlarına<br />

bağlı olarak sıcaklık gradyentleri meydana gelmektedir. Ayrıca stağın ısıtılması

---

soğutulması ve dinamik yükleme koşullarında da stak içinde önemli sıcaklık<br />

gradyentleri oluşmaktadır. Sıcaklık gradyenti stak elemanlarının ısıl genleşme nedeniyle<br />

stak içinde ısıl gerilmelerin meydana gelmesine neden olmaktadır[6].<br />

KOYP hücresinin çok ince ve kırılgan olması nedeniyle ısıl gerilmeler hücre içersinde<br />

çatlaklara ekstrem durumlarda kırılmalara neden olmaktadır. Ayrıca kırılma<br />

veya çatlama olmasa bile gerilmelerin sürekli tekrar etmesi halinde malzeme yorulması<br />

meydana gelmektedir.<br />

Stak içinde gerilmeleri en aza indirmek için çalışma koşullarına bağlı olarak stak<br />

içinde sıcaklık dağılımının bilinmesi gerekmektedir. Bu amaçla hem deneysel hem<br />

de teorik bir çalışma başlatılmıştır. Deneysel çalışmada stak içinde bir çok yere<br />

termoelemanlar yerleştirilerek çalışma koşullarına bağlı olarak sıcaklık dağılımı<br />

ölçülmüştür. Şekil 5’te akış koşullarına bağlı stak içinde ölçülen sıcaklık dağılımı<br />

verilmiştir. Şekilde de görüldüğü gibi akış koşullarına bağlı olarak stak içinde önemli<br />

ölçüde sıcaklık gradyenti meydana gelmektedir.<br />

Teorik programda ise KOYP içinde akış, ısı ve kütle transferi ve elektrokimyasal<br />

olayları temsil eden bir matematiksel model geliştirilmiş ve model sayısal olarak<br />

çözülmüştür. Sayısal çözümlerin en düşük sıcaklık gradyenti veren çalışma koşullarının<br />

belirlenmesine önemli katkıda bulunması beklenmektedir.<br />

2.7. Katı Oksit Yakıt Pilinde Zaman ve Isıl Çevrime Bağlı Performans Düşmesi<br />

Katı Oksit yakıt pilinde anot tarafında NiO ve elektrolit karışımı kompozit kullanılmaktadır.<br />

NiO hidrojen ve karbon monoksit’in oksijen ile elektrokimysal reaksiyonunda<br />

katalizör görevi gerçekleştirirken elektrolit katkısıda üçlü faz bölgesini<br />

genişletmekte ve performansı artırmaktadır. Katalizor fazı üretim sırasında NiO<br />

olarak imal edilmesine rağmen katı oksit yakıt pili çalışma sıcaklığında hidrojen ile<br />

birleşerek metalik Nikel (Ni) haline dönüşmektedir. NiO-Ni dönüşümü sırasında<br />

%40’lık bir hacim değişmesi azalması meydan gelmektedir. Yakıt pili soğutulurken<br />

veya herhangi bir şekilde anot tarafına oksijen verilirse metalik nikel tekrar NiO’de<br />

dönüşmektedir[7,8]. Bu dönüşüm sırasında %56’lık bir hacim artışı meydana gelmektedir.<br />

Redoks adı verilen bu dönüşüm sırasındaki hacim değişimleri anodun<br />

gözenekli yapısına zarar vermekte ve anot bağlantıları zarar görmekte veya kırılmaktadır.<br />

Bu durum yakıt pilinde ciddi performans kayıplarına neden olmaktadır.<br />

Şekil 7’deki deneyde anot tarafına sadece hidrojen verilmesi yarımşar saat aralıklarla<br />

durdurulmuştur. Şekilde de görüldüğü gibi yarım saat sonra yakıt piline tekrar<br />

hidrojen verildikten sonra %10’a yakın bir performans düşüşü görülmüştür. Deney<br />

aynı şekilde 4 defa tekrarlanmış güç hemen hemen her açıp kapamada düşmesi<br />

rağmen ikinci açıp kapamadan sonra düşüşün daha az olduğu görülmüştür. Redoks<br />

nedeniyle performans düşüşünü azaltmak için bir çok metot önerilmektedir. Bu<br />

çalışma dada anot mikro yapısının iyileştirilmesi, elektrolit miktarının artırılması vb<br />

gibi birçok metot test edilmiştir.<br />

77

---

78<br />

Şekil 7. Açma kapamanın KOYP performansına etkisi<br />

3. Yüksek Basınçta Çalışan Elektrolizörlerde Sızdırmazlık Stratejileri<br />

PEM elektrolizörler suyu parçalayarak yüksek saflıkta hidrojen ve oksijen üretebilmeleri<br />

ve doğru akımla çalışmaları nedeniyle güneş enerjisini elektrik enerjisine<br />

çeviren güneş gözelerine (PV) direk olarak bağlanabilmeleri nedeniyle ucuz ve<br />

yenilenebilir enerji kaynağına imkan tanıdığı için son yıllarda büyü önem kazanmıştır.<br />

Bir çok çalışma güneş enerjisi, PV, PEM elektrolizörü, PEM yakıt pili sisteminin<br />

fizibilitesini araştırmaktadır.<br />

PEM eletrolizörü ile direk olarak hidrojen üretmek mümkün olmasına karşın üretilen<br />

hidrojen düşük basınçta olduğu için hidrojeni depolayabilmek için ayrıca bir<br />

kompresöre ihtiyaç duyulmaktadır. Fakat ideal gaz kanununa göre ekstra bir kompresöre<br />

ihtiyaç duyulmadan da istenilen basınçlara çıkmak mümkün olmaktadır[4].<br />

Bu çalışmada yüksek basınçta çalışan PEM elektrolizöründe sızdırmazlık için birçok<br />

dizayn geliştirilmiş ve test edilmiştir. Geliştirilen her dizaynda eşit basınç dağılımının<br />

sağlanması için basınç plakası ile test yapılmıştır. Yüksek basınçlarda sadece<br />

teflon sızdırmazlık elemanı yerine sızdırmazlık elemanının metal çerçeve içine<br />

yerleştirilmesi ve sızdırmazlık elemanının basma yüzeyinin arttırılmasının sızdırmazlığı<br />

iyileştirdiği tespit edilmiştir.<br />

Şekil 8. PEM elektrolizör stağı ve hücreler arası basınç dağılımı

---

3.1. PEM elektrolizörlerde Görüntüleme Çalışmaları<br />

PEM elektrolizörlerde sıvı formdaki su hidrojen ve oksijen molekülleri olmak üzere<br />

gaz faza dönüşmektedir. Sıvı fazdan gaz faz dönüşümü önemli bir hacim değişikliğini<br />

beraberinde getirmektedir. PEM elektolizörlerde performans büyük oranda<br />

katalitik yüzeylerin etkin bir şekilde kullanımı ve etkin akım dağıtım stratejisi ile<br />

belirlenmektedir. Katalitik yüzeyde oluşan gaz fazın etkin bir şekilde yüzeyden<br />

uzaklaştırılması ve taze suyun yüzeye ulaştırılması gerekmektedir. PEM<br />

elektrolizörlerde performans artışı için iki faz davranışlarının ve faz dağılımının<br />

detaylı olarak incelenmesi gerekmektedir.<br />

PEM elektrolizör hücreleri nötron görüntüleme yöntemiyle incelenmiş ve su-gaz<br />

fazlarının aktif alan boyunca dağılımı görüntülenmiştir. Gaz kabarcıklarının davranışları,<br />

çekirdeklenmeleri, kabarcıkların büyümesi ve yerlerinden ayrılmasına dair<br />

bilgiler edinilmiştir. Gaz kabarcıklarının bulundukları ızgara gözeneğine göre iki<br />

farklı mekanizma ile çekirdeklendiği, büyüdüğü ve yerlerinden ayrıldıkları tespit<br />

edilmiştir.<br />

4. Sonuçlar<br />

Katı oksit yakıt pilleri yüksek dönüşüm verimleri ve bir çok yakıtı başarı ile kullanabilmesi<br />

nedeniyle son yıllarda en çok dikkat çeken yakıt pillerinden biridir. Ayrıca<br />

diğer yakıt pilleri gibi çok saf hidrojene ihtiyaç duymaması ayrıca diğer yakıt<br />

pillerinde zehirleyici etki yapan karbon monoksiti yakıt olarak kullanması katı oksit<br />

yakıt pili için ülkemizde bir çok uygulama alanı açmaktadır. Örneğin fosil kaynağa<br />

bağlı olmayan biyo yakıtlar katı oksit yakıt pillerinde başarı ile kullanılabilmektedir.<br />

Ayrıca özellikle linyit kömürünün gazlaştırılması ile elde edilen sentez gaz katı<br />

oksit yakıt pillerinde başarı ile kullanılabilmektedir. Bu durum yakın bir gelecekte<br />

katı oksit yakıt pilini stratejik bir enerji dönüşüm cihazı haline getireceği öngörülmektedir.<br />

Katı oksit yakıt pilinin diğer enerji dönüşüm cihazları ile rekabet edebilir<br />

hale gelmesi için yukarıda özetlenen problemler konusunda daha kapsamlı araştırmalara<br />

ihtiyaç duyulmaktadır.<br />

PEM elektrolizörleri direk olarak güneş enerjisinden elektrik üreten PV’lerle entegre<br />

edilerek ülkemiz gibi güneş enerjisi olarak zengin olan ülkemizde ucuz ve yenilenebilir<br />

bir enerji döngüsü oluşturulabilir. Bu çalışma ile gerçekleştirilen PEM<br />

elektrolizörü herhangi bir ekstra kompresöre gerek duymadan üretilen hidrojeni<br />

direk olarak yüksek basınçta depolamaya imkan vermektedir. Bu aşamadan sonra<br />

güneş enerjisi pem elektrolizörü ve pem yakıt pilinden oluşan yenilenebilir enerji<br />

döngülerinin fizibilite analizleri yapılmalı ve ülkemizde prototip santraller kurulmalıdır.<br />

79

---

80<br />

Kaynakça<br />

[1] Timurkutluk, C., Timurkutluk, B., Mat, M.D., Kaplan, Y., Ibrahimoğlu, B., Pamuk, I.,<br />

Effect of Nano Ion Conductor Infiltration on the Performance of Anode Supported Solid<br />

Oxide Fuel Cells, ECS Trans. 25 (2), 559,2009.<br />

[2] Çelik, S., Mat, MD, “Measurement and estimation of species distribution in a direct<br />

methanol fuel cell”, International Journal of Hydrogen Energy, 2010, V35, pp.2151-2159<br />

[3] Timurkutluk B., Timurkutluk C, Mat MD, Kaplan Y., “Anode-supported solid oxide fuel<br />

cells with ion conductor infiltration” International Journal of Energy Research, Vol,<br />

35,pp.1048-1055, <strong>2011</strong>.<br />

[4] Selamet O F., Becerikli F., Mat M D. and Kaplan Y., Development and testing of a<br />

highly efficient proton exchange membrane (PEM) electrolyzer stack, International<br />

Journal of Hydrogen Energy, 36, 11480, <strong>2011</strong>.<br />

[5] Simner SP, Anderson MD, Xia G.G., Yangi Pederson ZL, and Stevenson JW., SOFC<br />

Performance with Fe-Cr-Mn Alloy Interconnect, Journal of The Electrochemical Society,<br />

152 (4) A740-A745 (2005).<br />

[6] Wang Y., Yoshiba F., Watanabe T., Wang S., Numerical analysis of electrochemical<br />

characteristics and heat/species transport for planar porous-electrode-supported SOFC,<br />

Journal of Power Sources 170 (2007) 101-110.<br />

[7] Sarantaridis D., Chater R.J., Atkinson A., Changes in physical and mechanical properties<br />

of SOFC Ni–YSZ composites caused by redox cycling, Journal of The Electrochemical<br />

Society 155, B467–B472, (2008).<br />

[8] Pihlatie M., Kaiser A., Larsen, P.H., Mogensen M., Dimensional behavior of Ni–YSZ<br />

composites during redox cycling, Journal of The Electrochemical Society 156, B322–<br />

B329, (2009).

---

HİDROJEN SÜLFÜRDEN ELEKTROLİZ YÖNTEMİ<br />

İLE HİDROJEN ÜRETİM TEKNOLOJİSİNİN İNCELENMESİ<br />

Orhan ÖZCAN 1 , Ramiz Gültekin AKAY 1 , Ayşe Nilgün AKIN 1,2<br />

1<br />

Kocaeli Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü<br />

2<br />

Kocaeli Üniversitesi, Alternatif Yakıtlar Araştırma Geliştirme ve Uyg. Birimi<br />

Özet<br />

Son yıllarda enerji taşıyıcısı olarak hidrojen, yakıt olarak kullanıldığı yakıt hücresi<br />

sistemlerinin de gelişmesi ve yaygınlaşması ile fosil yakıtların dezavantajları da göz<br />

önüne alındığında büyük önem kazanmıştır. Başlıca üretim yöntemi hidrokarbonların<br />

reforming reaksiyonu olan hidrojen üretiminde, alternatif kaynaklardan biri de<br />

hidrojen sülfürdür. Hidrojen Sülfür (H2S), ham petrolde, doğal gazda, volkanik<br />

gazlarda ve termal kaynaklarda doğal olarak bulunduğu gibi aynı zamanda gıda,<br />

deri, kağıt ve kimya endüstrilerinde çeşitli proseslerde üretilmektedir. Ayrıca Karadeniz,<br />

Dünyadaki en büyük H2S kaynaklarından biridir. Karadeniz’in oksijensiz<br />

sularında bakteriler tarafından üretilen H2S rezervinin 4,6 milyar ton olduğu bildirilmiştir.<br />

Hidrojen Sülfür’den hidrojen üretim süreçlerinde H2S’in elektrolizi kaynaklarda<br />

çok tartışılan yöntemlerden biridir. Bu çalışmada H2S’den hidrojen üretimi<br />

için kullanılan elektroliz yöntemine ilişkin literatürde yer alan bilgilerin derlemesi<br />

yapılmış ve son yıllardaki teknolojik gelişmeler incelenmiştir.<br />

1. Giriş<br />

Küresel ısınmanın etkilerini daha kuvvetli hissetmeye başladığımız, dünyadaki<br />

özellikle Ortadoğu’daki belirsizliklerin ve gelişmekte olan ülkelerin enerji talebinin<br />

de artmasıyla günümüzde fosil yakıtlara alternatif olarak hidrojen önemli bir enerji<br />

taşıyıcısı olarak ön plana çıkmıştır. Bunun başlıca sebeplerinden biri yenilenebilir<br />

olsun veya olmasın birçok kaynaktan çeşitli proseslerle üretilebilir olması ve hidrojeni<br />

kullanarak elektrik enerjisi üretecek sistemlerin (yakıt hücresi çeşitlerinin)<br />

her geçen gün daha da gelişmesi ve ticarileşmesidir.<br />

Teknolojisi yerleşmiş başlıca üretim yöntemleri fosil yakıtların buhar<br />

reformasyonu, kısmi oksidasyon, doğal gazın termal olarak parçalanması, kömür<br />

gazlaştırılması ve suyun elektrolizi olarak sıralanabilir. Bunlar içinde en oturmuş<br />

olan teknoloji hidrokarbonların buhar reformasyonudur. Bugün ABD’de kullanılan<br />

hidrojenin %95’i buhar-metan reformasyonu ile üretilmektedir. Bunun yanında Ar-<br />

Ge safhalarında olan yüksek sıcaklıkta buhar elektrolizi, termokimyasal su ayrışması,<br />

fotokataliz yöntemi ile suyun ayrıştırılması, plazma yöntemi ile suyun ayrıştırılması<br />

gibi pek çok yeni yöntem çalışılmaktadır.<br />

81

---

82<br />

Hidrojeni sudan veya hidrokarbonlardan ayırırken hangi yöntem kullanılırsa kullanılsın<br />

temel problem yöntemin ekonomik ve temiz olmasıdır. Amerikan Enerji Bakanlığı<br />

2002 yılında 2010 için koyduğu vergisiz 1,5$/gge maliyet hedefini 2005<br />

yılında 2015 için 2-3$/gge’ye yükseltmiştir. Burada gge (galon gasoline equivalent)<br />

1 galon benzin eşdeğerini ifade etmekte ve 1 kilogram hidrojen yaklaşık olarak<br />

1 galon benzine eşdeğer enerji taşıdığından zaman zaman kg da kullanılmaktadır.<br />

2002’de belirlenen maliyet hedefi doğalgaz reformasyonu temel alınarak oluşturulurken<br />

2005’te konulan hedef üretim metodundan bağımsız olarak tanımlanmıştır.<br />

2005’te konulan 2-3 $/kg güncel hedefi Amerikan Ulusal Bilimler Akademisinin<br />

(NAS) yakıt verimlilik faktörleri ve Enerji Bilgi İdaresi’nin (EIA) 2015 için belirlediği<br />

“high A” benzin fiyat projeksiyonu temel alınarak oluşturulmuştur[1].<br />

Elbette bu kararda Amerikan ekonomisinin dışarıdan sınırlı petrol arzına bağımlılığı<br />

ve dünyadaki talep artışı dolayısıyla petrol fiyatlarının yükselmesi rol oynamıştır.<br />

Ülkemiz için de durum enerji bağımlılığı ve güvenliği açısından pek farklı değil<br />

hatta daha da kritiktir. Bu nedenle hidrojen üretim teknolojileri üzerine çalışmaların<br />

önemi artmaktadır.<br />

Düşük maliyetli ve temiz hidrojen üretim yöntemlerinden biri de yenilenebilir enerji<br />

desteği ile de kullanılabilecek olan elektrolizdir. Son yapılan bağımsız araştırmalara<br />

göre günümüzde bu yolla üretilen hidrojenin maliyeti sıkıştırma, depolama ve dağıtım<br />

dahil merkezi olmayan (distributed) sistemler için 4,90-5,70$/kg iken, sıkıştırma,<br />

depolama, dağıtım hariç merkezi sistemler için 2,70-3,50$/kg arasında değişmektedir.<br />

Bu rakamlarla hedef rakamlar arasında çok büyük bir fark olmaması elektroliz<br />

sistemlerinin araştırma çalışmaları açısında umut vermektedir. Son yıllarda suyun<br />

elektrolizinde elektrolizör verimleri %70’lerden %90’lara çıkmıştır [2,3].<br />

Su (H2O) yerine hidrojen sülfürün (H2S) elektrolizi ise maliyet hedeflerine daha<br />

kolay ulaşılabilmesine olanak sağlayabilir. Bunun ilk ve en önemli sebebi normal<br />

şartlarda su için serbest oluşum enerjisi 237,1 kj/mol iken hidrojen sülfür için 33.4<br />

kj/mol olması yani hidrojen sülfürün elektrolizi için gereken enerjinin çok daha az<br />

olmasıdır. Diğer bir etken ise Hidrojen sülfürün elektrolizi sonucu elde edilecek<br />

kükürdün de katma değeridir.<br />

Hidrojen Sülfür (H2S), ham petrolde, doğal gazda, volkanik gazlarda ve termal<br />

kaynaklarda doğal olarak bulunduğu gibi aynı zamanda gıda, deri, kağıt ve kimya<br />

endüstrilerinde çeşitli proseslerde üretilmektedir. Ayrıca Karadeniz, Dünyadaki en<br />

büyük H2S kaynaklarından biridir. Karadeniz’in oksijensiz sularında bakteriler tarafından<br />

üretilen H2S rezervinin 4,6 milyar ton olduğu bildirilmiştir[4]. Endüstride<br />

proseslerde oluşan hidrojen sülfürü gidermek için bir kısmi oxidasyon yöntemi olan<br />

Claus prosesi kullanılmaktadır. H2S, hidrojen ve kükürt elementlerinin birleşmesinden<br />

oluşan renksiz, yanıcı ve bozulmuş yumurta kokusuna sahip zehirli bir maddedir.

---

Çevre kirliliği açısından da sorun oluşturan Karadeniz’deki H2S in ekonomik açıdan<br />

değerli ürünlere dönüştürülmesi süreçleri bu açıdan da önem kazanmıştır.<br />

Hidrojen Sülfür’den hidrojen üretim süreçlerinde genellikle H2S den hidrojen üretim<br />

yöntemleri ayrışma (decomposition) ve metan reformasyonu olarak başlıca iki<br />

kısımda belirtilmektedir[5,6]. Bu yöntemlerin çoğu elektrik enerjisine gereksinim<br />

duyduğundan ticarileşmeleri ancak ucuz elektrik enerjisinin yenilenebilir kaynaklardan<br />

elde edilmesi ile mümkün olacaktır. Ayrışma yöntemlerinin içerisinde de<br />

hidrojen sülfürün elektrokimyasal yöntemle ayrışması çok tartışılan yöntemlerden<br />

biridir.<br />

Temelde suyun elektrolizinde kullanılan teknolojiler hidrojen sülfür için de kullanılabileceğinden<br />

öncelikle bunların incelenmesinde fayda vardır. Suyun elektrolizinde<br />

kullanılan yöntemler genel olarak 3 başlıkta toplanabilir. Bunlar alkalin elektrolitli<br />

sistemler, katı polimer elektrolitli sistemler ve yüksek sıcaklık sistemleri (katı<br />

seramik elektrolitli) sistemlerdir.<br />

Hidrojen sülfür elektrolizinde ise çoğunlukla alkalin metal tuzu çözeltilerinin absorban<br />

olarak kullanıldığı ve genelde dolaylı elektroliz olarak adlandırılan sistemler<br />

çalışılmaktadır. Dolayısıyla hidrojen sülfürün elektrolizi için yöntemler doğrudan<br />

elektroliz, dolaylı elektroliz ve yüksek sıcaklıkta elektroliz olmak üzere 3 başlıkta<br />

incelenebilir[7]. Son yıllarda H2S’in elektrolizi için yapılan araştırmalar gelişen<br />

yakıt hücresi teknolojisine paralel olarak katı elektrolit kullanılan sistemler üzerine<br />

yoğunlaşmıştır[8].<br />

Bu çalışmada H2S’den hidrojen üretimi için kullanılan elektroliz yöntemine ilişkin<br />

literatürde yer alan bilgilerin derlemesi yapılmış ve son yıllardaki teknolojik gelişmeler<br />

incelenmiştir.<br />

2. Doğrudan Elektroliz Yöntemi<br />

Teorik olarak yakıt hücresinde hidrojen ve oksijenin birleşerek elektrik enerjisi, su<br />

ve ısı çıkan sistemin tam tersine yani elektrik enerjisi verilerek suyun hidrojen ve<br />

oksijene ayrıştığı elektroliz yöntemine doğrudan elektroliz denir. Yakıt hücrelerinde<br />

olduğu gibi iyonları ileterek devreyi tamamlayacak elektrolitin çeşidine göre isimlendirilirler.<br />

Asit veya alkali içeren ortamlarda gerçekleştirilir[7]. Alkali<br />

elektrolizörlerde potasyum hidroksit (KOH) veya sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi<br />

elektrolit olarak kullanılmaktadır. Uzun yıllardır ticari olarak kullanılmaktadır<br />

çünkü ilk yatırım maliyetleri diğer sistemlere göre daha düşüktür. Tipik olarak 100-<br />

150 o C’de çalışırlar. Korozif olmaları dezavantajlarıdır.<br />

Katot (-): 2H2O + 2e - → 2OH - + H2<br />

Anot (+): 2OH- → H2O + 2e - + ½ O2<br />

83

---

84<br />

Asidik elektrolitli sistemlerde ise katı polimer elektrolitler tercih edilmekte ve PEM<br />

(polymer electrolyte membane) elektrolizörler olarak bilinmektedirler. Son yıllarda<br />

daha kompakt ve yüksek verimli olmaları, bakım maliyetlerinin az olması ve uzun<br />

ömürlü olmaları sebebiyle katı polimer membranlar daha fazla tercih edilmektedir.<br />

Tipik çalışma sıcaklıkları 80-100 o C arasıdır.<br />

Katot (-): 2H + + 2e - → H2<br />

Anot (+): H2O → ½ O2+2H + + 2e -<br />

Anot, katot ve membran malzemeleri ile elektroliz koşulları, örneğin pH, sıcaklık,<br />

akım yoğunluğu vs gibi, verimi etkileyen başlıca nedenlerdir. Suyun elektrolizi<br />

yoluyla hidrojeni sudan ayrıştırmak için gerekli enerji hidrojen-oksijen bağ enerjisi<br />

ile orantılıdır. H-S bağının parçalanması için gereken enerji suyun elektrolizine<br />

göre çok daha düşüktür. H-O bağ enerjisi 463 kj/mol iken H-S bağ enerjisi 368<br />

kj/mol değerindedir[9]. Ancak uzun elektroliz süresi, yüksek elektrik enerjisi maliyeti,<br />

kükürt oluşumunun elektrotları etkisizleştirmesi ve oluşan kükürdün uzaklaştırılması<br />

gibi problemler çözüm beklemektedir.<br />

Endüstride hidrojen sülfürün potansiyelinden faydalanarak ekşi gazdan bir kimyasal-elektrokimyasal<br />

tesis kurularak yüksek kalitede hidrojen ve kükürt elde etmek<br />

için yapılan ve önerilen ilk çalışmalardan biri Petrov ve Srinivasan’ın çalışmasıdır<br />

[10]. Bu çalışmada Hidrojen sülfür düşük sıcaklıkta sodyum hidroksit ile çekilerek<br />

ve pH’ı 14 civarında tutmak için daha çok NaOH eklenerek anotta sülfür iyonlarının<br />

oksidasyonu sağlanmaktadır. Hidrojen katotta yine NaOH elektrolit yardımıyla<br />

üretilmekte ve anot katot bölümleri birbirinden bir Nafion TR membran ile ayrılmaktadır.<br />

Oluşan sodyum polisülfür ayrı bir bölüme alınmakta ve içinden yüksek<br />

H2S (10-15 %hacim) içeren ekşi gaz geçirilerek kristalin kükürt elde edilmektedir.<br />

Çalışma sonuçlarına göre düşük voltajda (Ehücre=1.0 V) ve yüksek akım yoğunluğunda<br />

(i=300 mA/cm 2 ) çok yüksek saflıkta hidrojen ve kükürt elde edilmektedir.<br />

Aynı yakıt hücresi geliştirme çalışmalarında olduğu gibi elektroliz hücrelerinde de<br />

verim ve maliyeti düşürmek için öncelikle elektrolit, elektrot ve katalizör malzemelerini<br />

geliştirmek gerekmektedir. Eğer katı elektrolit kullanılıyorsa elektrolit<br />

malzemesi daha da önem kazanmaktadır. Katı elektrolitin temel iki görevi vardır:<br />

Anot ve katottaki gaz veya sıvı için geçirgen olmaması ve oluşan iyonları diğer<br />

tarafa iletebilmesi. Ayrıca katı elektrolit’in iyon iletkenliğinin etkin olduğu ve dayanımının<br />

yeterli olduğu sıcaklık aralığı da aynı zamanda kinetik parametreleri de<br />

etkilediğinden çok önemlidir.<br />

Hidrojen sülfür elektrolizi için geliştirilen yeni bir katı elektrolit sezyum hidrojen<br />

sülfattır (CsHSO4). 9,5 and 11,5 Å aralığında mikro gözenek çapına sahip üretilen<br />

malzemenin 150 o C’de çalışacak sistem için yeterli H2S geçirimsizliğine sahip olduğu<br />

bildirilmiştir (maks. Geçirgenlik: 0,09 Barrer (6,75 × 10−19 m 2 s−1 Pa−1))

---

[11]. Saf H2S beslenen ve 135 kPa, 150 o C’de çalışan bir elektrolizör sistemi için<br />

geliştirilen yeni bir RuO2-CoSO2 anot oksidayon katalizör malzemesinin bu koşullar<br />

için yüksek stabilite ve elektrokimyasal performans sağladığı bildirilmiştir<br />

(0,019 A/cm 2 ) [12]. Mbah ve arkadaşlarının bu çalışmasında yakıttan yararlanma<br />

(fuel utilization), kükürt toleransı ve bölgesel akım yoğunluğu (exchange current<br />

density) gibi elektrokimyasal parametrelerin benzer sistemlere oranla geliştirildiği<br />

ifade edilmektedir.<br />

3. Dolaylı Elektroliz Yöntemi<br />

Dolaylı elektroliz yönteminde, elektrokimyasal ortamın, yükseltgen maddenin,<br />

seçimi anahtar kriterdir, çünkü her bir elektrokimyasal ortam kendine özgü özelliklere<br />

sahiptir. Yöntem uygulanılan elektrokimyasal ortamda aynı anda iki reaksiyonun<br />

oluşmasını içermektedir. Reaksiyonlardan biri ortamda yer alan yükseltgen<br />

sayesinde absorplanan H2S’in elementel kükürde ve H+ iyonlarına ayrışmasını,<br />

böylelikle katı kükürt parçacıklarının yerçekiminin etkisi ile ortamdan uzaklaştırılmasını,<br />

diğer reaksiyon ise yülseltgen maddenin elektrokimyasal reaksiyonla<br />

yükseltgenerek eski formuna dönerken H+ iyonlarının hidrojen gazına indirgenmesini<br />

sağlamaktadır. Fe 3+ /Fe 2+ ,Co 3+ /Co 2+ , V 5+ /V 3+ en çok kullanılan yükseltgen maddelerdir.<br />

Kalina ve Maas [13,14], H2S’ten elementel kükürt ve hidrojen üretmek için iki<br />

benzer dolaylı elektrokimyasal yöntemini karşılaştırmışlardır. Bu yöntemlerin birinde<br />

pH’ı 0-1 aralığında olan asidik çözeltide çözülebilen tri - iyodür (I3 - )<br />

yükseltgeni, diğer yöntemde ise pH’ı 13-14 aralığında olan bazik çözeltide çözülebilen<br />

iyodat (IO3 - ) kullanılmıştır. Bazik sistemde yüksek akım yoğunluğuna ve yüksek<br />

akım verimine ulaşılmıştır ama bazik sistemde kullanılan 4,9 V, asidik sistemde<br />

kullanılan 2,1 V’a göre çok yüksektir. Asidik sistemde ise %90’ı geçen bir reaksiyon<br />

verimine ulaşılmasına rağmen, üretilen kükürdün geri kazanımı ve saflaştırılması<br />

çok zor olmaktadır.<br />

Demir bileşikleri ve demir klorür içeren dolaylı elektrokimyasal prosesler de incelenmiştir.<br />

Olson [15], demir şelat’ın H2S ile birlikte kükürt ve hidrojen üretmek<br />

için tepkimeye girdiği, daha sonra da şelatın geri kazanıldığı bir elektrokimyasal<br />

proses tanımlamıştır. Mizuta ve ark. ise [16] H2S’in demir klorür (FeCl3) sulu çözeltisinde<br />

absorpsiyonu ve daha sonrada FeCl2 sulu çözeltisinin elektrolizinden<br />

oluşan hibrid bir proses geliştirmişlerdir. Bu proses fazla miktarda hidroklorik asit<br />

(HCl) kullanılan güçlü asidik bir ortamda gerçekleşir. 100 mA/cm 2 akım yoğunluğu,<br />

0,7 V düşük elektroliz voltajı ve 70 ºC’de H2S absorpsiyonu %100’e kadar ulaşmaktadır.<br />

Ancak yapışkan özellikteki kükürdün geri kazanımı çok güçtür.<br />

Huang ve arkadaşları [17] dolaylı elektroliz ile H2S’i hidrojen ve kükürde dönüştürmek<br />

için elektrokimyasal ortam olarak asidik sulu vanadyum dioksit<br />

[(VO2) + /(VO) 2+ ] çözeltisi kullanmışlardır. [(VO2) + /(VO) 2+ ] çifti kararlıdır ve çalışma<br />

85

---

86<br />

koşulları altında oksitlenmiş ve indirgenmiş türlerin her ikisi içinde yüksek çözünürlülüğe<br />

sahiptir. Bu proses kimyasal absorpsiyon ve elektrokimyasal dönüşüm<br />

üniteleri olmak üzere iki temel üniteden oluşur. Absorpsiyon reaktöründe, asidik<br />

çözeltideki vanadyum dioksit (VO2) + hidrojen sülfürü elementel kükürde<br />

yükseltger, kükürt ise süzme ile ayrılır. Elektrokimyasal dönüşüm ünitesinde ise<br />

oksijenin serbest kalması için gereken potansiyelin altında bir potansiyelde VO2 +<br />

tekrar üretilir ve aynı anda proton (H + ) iyonları da hidrojen gazına indirgenir.<br />

4. Yüksek Sıcaklıkta Elektroliz Yöntemi<br />

Suyun elektrolizinin daha verimli, ekonomik ve temiz olması için son yıllarda öne<br />

çıkan çalışma alanlarından biri de yüksek sıcaklıkta çalışan katı oksit elektroliz<br />

hücreleridir (SOEC: Solid oxide electrolytic cells). Katı oksit yakıt pilleri (SOFC:<br />

Solid oxide fuel cells) sistemlerindeki gelişmeler bu hücrelerin gelişimini de olumlu<br />

yönde etkilemiştir. Son yıllarda bu sistemlerle fosil yakıtların reformasyonu ile elde<br />

edilen hidrojen maliyeti seviyesinde maliyetler rapor edilmiştir (0,02-0,03 € per<br />

kWh. [18]. Yüksek sıcaklık termodinamik açıdan gereken enerjinin miktarını azaltarak<br />

sistem verimlileştirir. Buna en uygun kaynaklar nükleer enerji santralleri veya<br />

yoğunlaştırılmış güneş enerjisi santralleridir. Alkalin elektrolitli sistemler de yüksek<br />

sıcaklıkta çalışılmasına rağmen, ağırlıkla katı elektrolitli (SOEC) sistemler<br />

korozyon ve dayanım açısından öne çıkmaktadır. Elektrolit olarak YSZ(yttria<br />

stabilized zirconia) gibi seramik temelli malzemeler kullanılır. Elektrolitten geçen<br />

iyon bu sefer negatif yüklü oksijen iyonudur. Bu malzemenin etkin iyonik iletkenliğe<br />

ulaşması ancak yüksek sıcaklıklarda mümkün olduğundan genellikle 500-800 ºC<br />

aralığında çalışır ve bu nedenle yüksek sıcaklık elektrolizörleri olarak da bilinirler.<br />

Literatürde 1000 ºC’ye kadar sıcaklıklarda çalışmalar vardır. Bu sıcaklıklarda temel<br />

problem kullanılan malzemelerin termal dayanımı olmaktadır. Verimlidirler fakat<br />

ilk yatırım maliyetleri yüksektir.<br />

Literatürde hidrojen sülfürün doğrudan yakıt olarak kullanıldığı katı oksit yakıt<br />

hücreleri üzerine yapılan çalışmalar bulunmaktadır [19,20]. Liu ve arkadaşlarının<br />

[20] yaptığı çalışmada H2S, Pt/(ZrO2)0.92(Y2O3)0.08/Pt konfigurasyonundaki hücre<br />

atmosferik basınçta ve 750-800 ºC aralığında incelenmiş, %5 H2S beslenen sistemde<br />

başlangıçta 100 mA/cm 2 akım yoğunluğuna ve 15,4 mW/cm 2 güç yoğunluğuna<br />

ulaşılmasına rağmen Pt elektrodun kükürt zehirlenmesi ile performansın hızla düştüğü<br />

görülmüştür. Hidrojen sülfürün doğrudan yakıt piline beslenmesi durumunda<br />

bu beklenen bir durumdur. Lu ve arkadaşları [19] ise hidrojen sülfürü katı oksit<br />

yakıt hücresi sisteminin yüksek sıcaklığından yararlanarak entegre bir sistemde<br />

metan yardımıyla reforme ederek önce hidrojen üretmiş sonra bu hidrojeni sisteme<br />

yollamışlardır. Elde ettikleri toplam sistem verimi %65’tir. Araştırmacıların da<br />

söylediği gibi yüksek sıcaklıkta katı oksit yakıt hücreleri hidrojen sülfür ile entegre<br />

edilebilirse çok verimli sonuçlar elde edilebilir.

---

5. Sonuç<br />

Araştırmalar elektrolizörlerin yatırım maliyetlerini düşürmek ve verimliliklerini<br />

geliştirmek üzerine yoğunlaşmıştır. Elektrolizörlerin içine sıkıştırma sistemlerinin<br />

entegre edilmesi de hidrojenin depolanırken gerekli maliyetleri düşüreceğinden bu<br />

yönde çalışmalar da yapılmaktadır. Elektroliz sistemlerinin en büyük avantajı üretimin<br />

yapılacağı bölgedeki enerji potansiyeli ile entegre edilebilme esnekliğidir.<br />

Nükleer enerji santrali, ya da güneş enerjisi santralleri olan yerlerde buna uygun<br />

yüksek sıcaklıkta çalışan katı oksit elektrolizör sistemleri, rüzgar türbinleri bulunan<br />

ve altyapıya düzenli elektrik sağlayamayan bölgelerde PEM elektrolizörleri entegre<br />

edilerek hidrojen üretimi maliyetleri optimize edilebilir.<br />

Hidrojen sülfür elektrolizi ise bugüne kadar çokça çalışılan su elektrolizine göre<br />

daha çok Ar-Ge faaliyetine ihtiyaç duymaktadır. Literatürde hidrojen sülfür elektrolizi<br />

ile ilgili yayın sayısı çok azdır. Suyun elektrolizi ile arasındaki en önemli fark<br />

kullanılacak yönteme göre saf ya da bileşik halinde çıkacak olan sülfürün ayrıştırılması<br />

ve hidrojen sülfürün elektrolize nasıl gireceğidir. Bu hidrojen sülfürün kaynağına<br />

bağlıdır. Örneğin Karadeniz dip sularından çekilecek olan hidrojen sülfür<br />

absorblanarak ya da adsorplanarak tutulabilir ve daha sonra çözelti içinde sisteme<br />

girebilir. Böyle durumlarda dolaylı elektroliz yöntemleri ön plana çıkmaktadır.<br />

Suyun elektrolizi için geliştirilen en verimli yöntemlerin hidrojen sülfüre adapte<br />

edilmesi için yeni çalışmalara ihtiyaç vardır.<br />

Kaynakça<br />

1. U.S. DOE, EERE, “DOE Announces New Hydrogen Cost Goal”, Retrieved November 1,<br />

<strong>2011</strong> from http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/ news_cost_goal.html<br />

2. U.S., DOE, EERE, NREL, “Hydrogen Pathways: Cost, Well-to-Wheels Energy Use, and<br />

Emissions for the Current Technology Status of Seven Hydrogen Production, Delivery,<br />

and Distribution Scenarios”, Retrieved November 1, <strong>2011</strong> from<br />

http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/46612.pdf<br />

3. U.S., DOE, EERE, NREL, “Current (2009) State-of-the-Art Hydrogen Production Cost<br />

Estimate Using Water Electrolysis”, http://www.hydrogen.energy.gov/ pdfs/46676.pdf<br />

4. Petrov K., Baykara S.Z., Ebrasu D., Gulin M., Veziroglu A., “An assessment of electrolytic<br />

hydrogen production from H2S in Black Sea waters”, International Journal of Hydrogen<br />

Energy, 36 (<strong>2011</strong>) 8936-8942<br />

5. Baykara,S.Z., Kale,A., Veziroğlu,T.N., “Possibilities for Hydrogen Production from H2S in Black Sea”. Proceedings International Hydrogen Energy Congress and Exhibition<br />

(IHEC). Istanbul, Turkey, 13-15 July 2005<br />

6. Huang, C., Raissi, A.T., “Liquid hydrogen production via hydrogen sulfide methane<br />

reformation”, Journal of Power Sources, 175 (2008) 464–472<br />

87

---

88<br />

7. Haklıdır, M., Tut, F.S., Kapkın, Ş., “Possibilities of Production and Storage of Hydrogen<br />

in Black Sea”, Proceedings World Hydrogen Energy Congress (WHEC), Lyon, 13-16<br />

June 2006<br />

8. Mbah, J., Srinivasan, S., Krakow, B., Wolan, J., Goswami, Y., Stefanakos, E., Appathurai,N.,<br />

“Effect of RuO2-CoS2 anode nanostructured on performance of H2S electrolytic<br />

splitting system”, International Journal of Hydrogen Energy, 35 (2010) 10094-<br />

10101<br />

9. L. Pauling, General Chemistry, W. H. Freeman and Co., San Francisco, 1970.<br />

10. Petrov K, Srinivasan S, 1996, “Low temperature removal of hydrogen sulfide from sour<br />

gas and its utilization for hydrogen and sulfur production”, International Journal Hydrogen<br />

Energy, 21: 163-169.<br />

11. Mbah, J., Krakow, B., Stefanakos, E., Wolan, J.T. “A study on H2S permeability of<br />

CsHSO4 membranes”, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 34, Issue 5,<br />

March 2009, Pages 2460-2466<br />

12. Mbah, J., Srinivasan, S., Krakow, B., Wolan, Goswami, Y., Stefanakos, E., Appathurai,<br />

N., “Effect of RuO2–CoS2 anode nanostructured on performance of H2S electrolytic<br />

splitting system”, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 35, Issue 19, October<br />

2010, Pages 10094-10101<br />

13. Kalina, D. W.; Maas, E. T. Indirect hydrogen sulfide conversion; I. An acidic electrochemical<br />

process. Int. J. Hydrogen Energy 1985, 10 (3), 157–162.<br />

14. Kalina, D. W.; Maas, E. T. Indirect hydrogen sulfide conversion; <strong>II</strong>. An basic electrochemical<br />

process. Int. J. Hydrogen Energy 1985, 10 (3), 163–167.<br />

15. Olson, D. C. Method of removing hydrogen sulfide from gases utilizing a polyvalent<br />

metal chelate solution and electrolytically regenerating the solution. U.S. Patent<br />

4,443,423, 1984.<br />

16. Mizuta, S.; Kondo, W.; Fujii, K. Hydrogen production from hydrogen sulfide by the Fe-<br />

Cl hybrid process. Ind. Eng. Chem. Res. 1991, 30 (7), 1601–1608.<br />

17. Huang,H., Yu,Y., Chung, K.H., Energy Fuels 23 (2009) 4420–4425<br />

18. Anne Hauch, Sune Dalgaard Ebbesen, Søren Højgaard Jensen and Mogens Mogensen,<br />

“Highly efficient high temperature electrolysis”, J. Mater. Chem., 2008, 18, 2331-2340<br />

19. Yixin Lu, Laura Schaefer, “A solid oxide fuel cell system fed with hydrogen sulfide and<br />

natural gas, Journal of Power Sources 135 (2004) 184–191<br />

20. M. Liu, P. He, J.L. Luo, A.R. Sanger, K.T. Chuang, “Performance of a solid oxide fuel<br />

cell utilizing hydrogen sulfide as fuel”, Journal of Power Sources 94 (2001), 20-25.

---

SÜREKLİ HİDROJEN ÇEVRİMİ AMACI İLE NaBH4 KULLANIMI:<br />

OLASI SORUNLAR VE ÇÖZÜM YÖNTEMLERİ<br />

Özet<br />

Metin GÜRÜ ve Çetin ÇAKANYILDIRIM<br />

Gazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü<br />

Bu makalede NaBH4 üretimine ilişkin kullanılmakta olan yöntemlerin kısa bir özeti<br />

verilmiştir. Ayrıca bu üretim yolları, kullanım şartları, oluşan atıklar ve atıkların<br />

geri kazanımı dikkate alınarak, hidrojen enerjisinin muhtemel kullanımına ilişkin<br />

teknik sorunlar ve olası çözümler irdelenmiştir. Kolemanit ve boraks gibi ülkemizdeki<br />

mevcut kaynakların makul sıcaklıklarda, bazı temel kimyasallar ile işlenerek<br />

NaBH4’ün sentezlenmesi konusuna değinilmiştir. Bu hidrojen taşır kimyasalın kullanımına<br />

ait bir dönüşüm şeması önerilmiş ve bu çevrim esnasındaki gerekli kimyasal<br />

eklemelerinin yeri ve zamanlaması konusunda önerilerde bulunulmuştur. Ayrıca<br />

hidrojen üretimi sırasında oluşan NaBO2 atığının geri kazanımı amacıyla metaborat<br />

yapısındaki oksijeni tutan ve bünyesindeki hidrojeni ortama veren, hidrojen sağlayıcı<br />

kimyasal yapılar üzerinde durulmuştur. NaBH4 üretimin için ıslak ve kuru süreçler<br />

ve boraks kullanımı ile tek basamakta üretimin nasıl gerçekleştirilebileceği<br />

tartışılmıştır. Önerilen sistemde hidrojenin serbest kalmasını sağlayan katalizör ve<br />

özellikleri oldukça önemlidir. Zira katalizörün özellikleri tepkime için gerekli olan<br />

su miktarını ve dolayısı ile sistemin ağırlığını ve gerçekleştirilebilirlik şansını etkilemektedir.<br />

Dehidrojenasyon esnasında katalizörün davranışı; sıcaklık, konsantrasyonlar<br />

ve yan ürün oluşumları dikkate alınarak açıklanmaya çalışılmıştır.<br />

1. Hidrojen çevriminde NaBH4’ün önemi<br />

Azalan gaz, petrol ve kömür gibi doğal kaynaklar ve bu kaynakların hızla yükselen<br />

tüketim oranları temiz ve geri kazanılabilir enerji kaynaklarını önemli kılmaktadır.<br />

Diğer yandan fosil kaynakların kullanımı, yüksek karbon ve kükürt içermelerinden<br />

dolayı yasaklanmaktadır. Bu yasaklar yeteri kadar etkili olamadığı ve yüksek miktarda<br />

CO2, SOx ve NOx salınımı devam ettiği için; asit yağmurları, ozon tabakasının<br />

delinmesi ve iklim değişiklikleri gibi olaylar vuku bulmaktadır. Temiz ve yeniden<br />

kazanılabilir enerji kaynaklarının kullanımı yukarıda sayılan sorunların önüne geçebilir.<br />

Bu maksatla hidrojenin enerji kaynağı olarak kullanımı en uygun çözüm<br />

olarak kabul görmektedir. Yakıt hücreleri sürekli bir hidrojen kaynağı ile beslendiklerinde<br />

etkin bir şekilde enerji üretebilmektedirler fakat bu sistemlere hidrojen<br />

sağlayabilecek kimyasal yapıların geliştirilmesi gereklidir. Bu sebeple, bilim insanları<br />

yenilenebilir ve uygulanabilir enerji taşıyıcı sistemleri araştırılmasına önem<br />

vermektedirler[1]. Gerçekleştirilen araştırmaların genel olarak ortak amacı çevre<br />

dostu, kirlilik oluşturmayan, yüksek verimle diğer formlara kolayca çevrilebilir<br />

enerji içeren hidrojenin eldesi ve depolanması üzerine yoğunlaşmıştır.<br />

89

---

90<br />

Çevre dostu, temiz ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip hidrojen ve depolanma<br />

teknikleri bilim insanlarının araştırmaları için cazip bir alandır. Hidrojen enerjisinin<br />

gelecekte kullanılabilirliği ekonomik üretim ve depolama yöntemlerinin geliştirilmesine<br />

bağlıdır. Hidrojenin depolanması maksadı ile; basınçlı kaplar, sıvılaştırma,<br />

fiziksel veya kimyasal adsorpsiyon tercih edilen yöntemlerdir [2,3]. Depolanan<br />

hidrojenin sisteme olan oranının %10 ve üzerinde olması ise aranan bir gerekliliktir.<br />

Metal borhidrürler (MB) hidrojeni katı halde depolayan kimyasallardır. Yapılarındaki<br />

hidrojen termal veya katalitik yollar ile kazanılabilir. İdeal olarak termal yöntemler<br />

%10 verimle çalışıyor gibi görünse de uygulamada bu oran %1’e düşebilmektedir.<br />

Katalitik uygulamalar ise sistemde kullanılan suyun hidrojeninin de açığa<br />

çıkması bakımından avantajlıdır [4,5]. Bazı MB’ler ve özellikleri Çizelge 1’de<br />

verilmiştir.<br />

Çizelge 1. Bazı MB’lerin özellikleri<br />

Özellik LiBH4 NaBH4 KBH4 RbBH4 CsBH4<br />

Erime noktası, K 541 778 858 - -<br />

Bozunma sıcaklığı, K 548 673 773-857 873 873<br />

Yoğunluk, g/cm 3<br />

0,66 1,07 1,18 1,71 2,40<br />

H2, % (kütlece) 18,51 10,66 7,47 4,02 2,73<br />

Moleküler ağirlik, g/mol 21,78 37,83 53,94 100,31 147,75<br />

Reaktif indeks - 1,55 1,49 1,49 1,50<br />

Kristal enerjisi, kJ/mol 792,0 697,5 657,0 648,0 630,1<br />

ΔH˚, kJ/mol -184 -183 -243 -246 -264<br />

ΔS˚298, kJ/mol -128,7 -126,3 -161,0 -179,0 -192,0<br />

MB’ler güvenli saklama özellikleri ve kapasiteleri bakımından en iyi hidrojen depolama<br />

yöntemidirler. Gelecekte önemi daha da artacak olan bu kimyasalların üretim<br />

ve yakıt hücreleri ile kullanımına ilişkin çalışmaların hız kesmemesi gerekmektedir.<br />

İstenilen ürün özelliklerine göre ıslak veya kuru yöntemler kullanılarak MB üretmek<br />

mümkündür. Şekil 1’de verilen çevre dostu bir hidrojen dönüşüm sistemi bu<br />

kapsamda incelenmelidir. Şekil 1’de görülen süreç madencilik yolu ile topraktan<br />

çıkartılan bor bileşiklerinin H2SO4 ve metanol gibi temel kimyasallar ile işlenmesi<br />

ile başlamakta ve ticari öneme haiz NaBH4 üretimi gerçekleştirilebilmektedir. Şekil<br />

3’de ise kuru yöntem ile yapılan üretimin temel basamakları görülmektedir. Bu<br />

metot ile hem metal metaboratların geri kazanımı [6,7] gerçekleştirilebileceği gibi<br />

elementlerinden yola çıkarak da MB sentezi de olasıdır [8]. Sodyumdan yola çıkarak<br />

NaBH4 üretiminde elementin yumuşaklığı sorunlara neden olsa da B2O3 kullanımı<br />

ile bu teknik sorun aşılabilmektedir.

---

Na2B4O7<br />

CaB3O4(OH)3H2O<br />

Şekil 1. Hidrojen dönüşüm sistemi<br />

Hidrojen üretimi için sodyum borhidrür (NaBH4) hidrolizinin etkinliği bilimsel<br />

çevrelerde kabul edilmektedir. Normal şartlar altında 1 g hidrojen 2,5 L hidrojen<br />

sağlayabilmektedir. Tepkime NaOH veya KOH ile yüksek pH değerlerine eriştirilen<br />

ortamda gerçekleştirilmektedir. KOH kullanımı KBH4 oluşumuna neden olacağı<br />

için verimi azaltabilmektedir. Genel olarak tepkimelerde kütlece %1-30 NaBH4<br />

kullanılmaktadır. Kullanılan miktarlar reaktanlar ve ürünlerin çözünürlükleri dikkate<br />

alınarak belirlenmelidir.<br />

Birçok avantaja sahip olan NaBH4 kullanımının yaygınlaşabilmesi için aşağıdaki<br />

sorunlar çözüm beklemektedir:<br />

� Üretim fiyatı uygun seviyeye çekilmeli<br />

� Oluşan yan ürünlerin geri kazanımı sağlanmalı<br />

� Kullanılan katalizörlerin özelliklerinin ve kullanım ömürlerinin geliştirilmeli<br />

� Büyük ölçekteki sistemlerde oluşan ısı uzaklaştırılmalı [9].<br />

2. Sodyum borohidrat üretim teknikleri<br />

2.1. Boraks tepkimeleri<br />

H3BO3<br />

H2SO4 B(OCH3)3<br />

CH3OH<br />

NaOHH 2O<br />

Boraks hidratları şeklinde doğada bulunur. Aşağıda görüldüğü gibi 90 ºC’de<br />

sülfürük asit ile tepkiye girmesi sonucu boric aside çevrilir.<br />

2CaO. 3B2O3. 5H2O + 2H2SO4 +6 H2O → 2 (CaSO4. 2H2O) + 6H3BO3 (1)<br />

Filtrasyon ve kristallendirme ile H3BO3 saflaştırılır. Boraks bünyesindeki su metal<br />

borhidrür üretiminde sorunlara neden olacağı için bir dizi işlemle uzaklaştırılması<br />

gerekir:<br />

¼ Na2B4O7.10H2O + ½ NaOH + 5/4 H2O � NaBO2.4H2O (2)<br />

NaBO2.4H2O � NaBO2 + 4H2O [270 ºC] (3)<br />

NaH<br />

MgH2<br />

NaBO2<br />

H2O<br />

NaBH4, katalizör<br />

91

---

92<br />

2.2. Trimetil Borat Tepkimeleri<br />

Trimetil borat B(OCH3)3 ıslak yöntemle metal borhidrür üretiminde kullanılan zayıf<br />

bir Lewis asitidir. Genellikle metil alkolün %70’lik azeotropu olarak piyasada bulunur.<br />

%99 saflıkta trimetil borat elde etmek olasıdır fakat bileşiğin kararlılığı düşüktür.<br />

Saf haldeki yoğunluğu 0.915 g/ml olan trimetil boratın azeotrop saflığı yoğunluk<br />

tayini veya titrimetrik metodlar ile bulunabilir.<br />

Trimetil borat boric asit ile metal alkolün 65˚C’de su tutucu kimyasallar (CaCl2,<br />

LiCl vb) varlığında, esterifikasyon tepkimesi ile üretilebilir. Üretim esnasında oluşan<br />

ürünün sürekli olarak ortamdan çekilmesi verimi arttırır. Ayrıca boraks ile üretimi<br />

de mümkündür ve aşağıdaki denklemde verilmiştir [11]. Bunun yanısıra,<br />

trimetil borat metanol yerine; 1,1-dimetiloksiklohezan veya 2,5-dimetiloksi, 2,5dimetil,<br />

1,4-dioksan kulanılarak da üretilebilir [12].<br />

B(OH)3 + 3CH3OH � B(OCH3)3 + 3H2O (4)<br />

Na2B4O7.10H2O + 2H2SO4 + 16CH3OH � 4[B(OCH3)3CH3OH] + 2NaHSO4<br />

+ 17H2O (5)<br />

2.3. NaBH4 Tepkimeleri<br />

Sodyum borhidrür çoğu kimyasal işlemde indirgen olarak kullanılır ve iyi bir hidrojen<br />

saklama ortamıdır [13]. Sodyum hidrür ile trimetil boratın otoklav içinde ve<br />

inert gaz altında gerçekleştirilen tepkimesi ticari üretim şeklidir ve bu yöntem<br />

Rohm-Hass tepkimesi olarak adlandırılır:<br />

4NaH + B(OCH3)3 � NaBH4 + 3NaOCH3<br />

(6)<br />

Tepkime 225-275 ˚C arasında gerçekleştirilir. Büyük ölçeklerdeki üretimde oluşan<br />

ısının ortamdan uzaklaştırılması gerekmektedir [14]. Ürün amonyak ve etilen<br />

diamin gibi çözücüler ile yıkanarak saflaştırılır. Dieter glikoller içinde NaBH4 çözünürlüğü<br />

sıcaklıkla büyük sapmalar göstererek saflaştırma işlemine uygun koşullar<br />

sağlasada, NaBH4 bu çözücülerde kararlı değildir. Zira Na atomu eterdeki oksijenin<br />

bağlanması için oldukça caziptir. NaBH4 üretiminde diğer bir yöntem ise silisyum<br />

dioksit ile boraksın aşağıdaki şekilde tepkimeye girmesidir;<br />

Na2B4O7 + 16Na + 8H2 + 7SiO2 � 4NaBH4 + 7Na2SiO3<br />

Tepkime 7’deki sodyum eksikliği giderilmelidir. Bu maksatla Na2CO3 kullanılması<br />

uygundur çünkü bu bileşik olası diğer sodyum kaynakları (NaOH, Na2O) gibi oksijen<br />

ve hidrür içermemektedir. Bu tepkime 3 atm basınç altında ve 450-500˚C sıcaklıkta<br />

yürütülür. Ürün amonyak ile saflaştırılır [15]. Bu yöntemlerin dışında sodium<br />

ve diboran, dietil eter içinde 24 saatte, veya sodyum hidroksit ve diboran kullanılarak<br />

aşağıda gösterilen şekillerde NaBH4 sentezlenmesi mümkündür [16].<br />

2Na + 2B2H6 � NaBH4 + NaB3H8<br />

(8)<br />

4NaOH + 2B2H6 � 3NaBH4 + NaBO2 + 2H2O (9)<br />

(7)

---

3. NaBH4’ün Hidrolizi ve Hidrojen Taşıyıcı Olarak Kullanılması<br />

Sodyum borhidrurden hidrojen üretiminde termal ve katalitik yöntemlerden faydalanılabilir.<br />

Hidrojen salınımı yakıt bünyesindeki protonların sudaki oksijen ile yer<br />

değiştirmesini içeren kimyasal bir süreç olduğu için katalitik yöntem daha fazla ilgi<br />

görmektedir. Bu süreçler aşağıdaki bölümlere detaylandırılmıştır.<br />

3.1. Termal Dehidrojenasyon<br />

MBH4 yapısındaki hidrojen sıcaklığın arttırılması ile uzaklaştırılabilir. Burada dikkat<br />

edilmesi gereken nokta uygulanan sıcaklığın erime noktasından yüksek olmamasıdır.<br />

MBH4’lerin (M=Li, Na and K) 1 atm hidrojen basıncı altında 10 ˚C min -1<br />

ısıtma hızı ile verdiği DSC profilleri aşağıdaki şekilde verilmiştir. Na ve K<br />

borhidrürler 497 ˚C and 607 ˚C’de birer noktada pik verirken, LiBH4 107 ˚C’de<br />

yapısal değişikliği ve 277 ˚C’de ise erimeyi ifade eden iki pik vermetedir [17].<br />

Fakat LiBH4 için hidrojen salınım sıcaklığı 340 and 500 ˚C olarak verilmektedir [18].<br />

Bu yüzden termal desorpsiyon sıcaklığının düşürülmesi gerekmektedir. Bu maksatla<br />

bazı yardımcı kimyasallar kullanılmaktadır. Metal borhidrürün katyonunu<br />

daha yüksek elektronegativiteye sahip yüksek valans katyonlu SiO2, Mg, Li ve Cu<br />

gibi yardımcı kimyasallar ile değiştirmek desorpsiyon sıcaklığını düşürmeye yardımcı<br />

olmaktadır.<br />

Şekil 2. Bazı MBH4’lerin (M=Li, Na, and K) DSC profilleri (0.1 MPa hidrojen altında ve 10 ˚C/min<br />

sıcaklık artış hızında) [17]<br />

3.2. Katalitik dehidrojenasyon<br />

NaBH4 hidrolizi katalizörle başarılı bir şekilde gerçekleştirilmekte ve suyun bünyesindeki<br />

hidrojen de kazanılabilmektedir [19,20]:<br />

NaBH4 + (2+x)H2O → 4H2 + NaBO2 . xH2O (10)<br />

İlk olarak Schlesinger ve arkadaşları (1953) NaBH4’ün katalitik hidrolizini gerçekleştirmişlerdir.<br />

Bu işlem için homojen veya heterojen katalizörler kullanılabilir<br />

[21]. Çalışmalar çoğunlukla sürecin kontrolünü kolaylaştıran heterojen katalizörler<br />

93

---

94<br />

üzerinedir. Keçeli ve Özkar [22] tarafından rutenyum (<strong>II</strong>I) asetilasetonat kullanımını<br />

önerilmiştir. Homojen katalizörler vasıtası ile sürekli ve kolayca hidrojen üretimi<br />

sağlansa da tepkimenin istenilen anda durdurulması mümkün olmamaktadır [23].<br />

3.2.1. Alkalin Hidroliz Çözeltisi<br />

NaOH hidroliz tepkimesinin aniden oluşmasını engellemek için ortama eklenmektedir.<br />

Tepkime ortamına göre kütlece %5-15 aralığında NaOH ortama eklenebilir.<br />

Ortamdaki NaOH, pH değerini 12-14 aralığına yükseltmektedir. Fazla kullanımın<br />

verimi düşürdüğünü belirten çalışmalar [24] Ru içeren katalizörler için mevcuttur.<br />

Bu kaybın nedeni suyun etkinliğinin azalması ve [25,26] ve aktif sitelerin BH4 -<br />

yerine OH - ile kaplanması olarak açıklanmıştır [27]. Diğer taraftan bazı çalışmalar<br />

ise NaOH varlığının tepkime üzerinde sıfırıncı dereceden etkiye sahip olduğunu ve<br />

hatta aktif alanların tazelenmesini sağlayarak B(OH)4 - adsorpsiyonunu kolaylaştırdığı<br />

izah etmektedir [28]. Genel olarak NaOH miktarını 3-5% aralığında tutmak<br />

hidrojen salınımını kontrol için yeterlidir [29,30].<br />

3.2.2. Hidroliz İçin Su Gereksinimi<br />

Sistem ağırlığının %95’ini su oluşturduğu için kullanım miktarı önemlidir. Su miktarının<br />

azaltılması uygulamanın yaygınlaşmasını ve küçük hidrojen motorlarının<br />

üretilmesini sağlayacaktır. 2015 yılına kadar, otomobillerde hidrojen kullanımı için<br />

en fazla su kullanımının (tepkime 10’daki x değeri) limiti Birleşik Devletler Enerji<br />

Bölümü (DOE) tarafından 0,84 olarak tanımlanmıştır. Bu değere erişmek için su<br />

miktarının 15 kat azaltılması gerekmektedir. Ancak bu sayede üreticiler 132 kg’dan<br />

hafif ve 300 mil yolu 8 kg hidrojenle kat edebilen bir motor üretebilirler. Su miktarını<br />

azaltmak için buhar kullananımı üzerinde çalışmalar yapılmıştır. Sistemin dezavantajı<br />

NaBO2.H2O tarafından yakıtın kaplanması ve buharın derinlere ilerleyememesidir<br />

[31]. Çalışmaların istenilen sonuçları vermemesi araçlarda hidrojen<br />

enerjisi kullanımı ihtimalini oldukça azaltmaktadır [32].<br />

Tepkime 3’de NaBO2.4H2O’deki suyun uzaklaştırılması açıklanmıştır. Metaborat<br />

içindeki suyun azalması, yani az su ile hidrolizin gerçekleştirilmesi bu süreci kolaylaştıracaktır.<br />

Fakat bu noktada NaBH4 ve NaBO2 nin 100 g su içerisindeki 55 ve<br />

28 g ile sınırlı olan çözünürlükleri büyük bir problemdir. Üstelik bu iki madde ortamda<br />

iken birbirlerinin çözünürlükleri üzerinde olumsuz etkileri vardır.<br />

1 mol BH4 − is hidrolizlendiğinde, 1 mol B(OH)4 − oluşmakta ve 2 mol su BO2 −<br />

iyonları tarafından tutulmakta ve suyun etkinliği azalmaktadır. Sonuç olarak, yüksek<br />

miktarda yakıt içeren sistemlerde hidrojen üretimi NaBH4 ve H2O konsantrasyonlarına<br />

bağlıdır [23]. NaBH4 miktarı enerji yoğunluğunu en üst düzeye çıkartacak<br />

kadar arttırılırken oluşan istenmeyen ürünlerin ortamda çökeceği ve sıvı fazın dolaşımında<br />

sorunlar oluşturacağı unutulmamalıdır. Teorik olarak azalan su miktarı ile<br />

aşağıdaki tepkimeler gerçekleşir [23]:

---

NaBH4 + 6H2O → 4H2 + NaBO2.4H2O (veya NaB(OH)4.2H2O) ↓,<br />

H˚ = -272.4 kJ mol −1 NaBH4<br />

NaBH4 + 4H2O → 4H2 + NaBO2.2H2O (veya NaB(OH)4) ↓,<br />

ΔH◦ = −250.1 kJ mol −1 NaBH4<br />

3.2.3. Katalizör Hazırlanışı ve Hidroliz Tepkimesine Tesiri<br />

3d geçiş elementleri uygun fiyatları ve farklı değerlikleri nedeni ile katalizör üretiminde<br />

sıklıkla kullanılırlar. Bu elementler kullanımları öncesinde NaBH4 ile metal<br />

borürlere (özellikle, Co-B ve Ni-B) indirgenirler. Kompozit katalizör üretimi gerektiğinde<br />

ek malzemeler ve yüzey aktif maddelerden faydalanılır. Filtrasyon, süzme<br />

ve kurutma işlemleri ile üretim tamamlanır. Son aşamada katalizörün etanol ile<br />

yıkanması kurumayı kolaylaştırır ve yüksek sıcaklıklarda karşılaşılan oksitlenme,<br />

sinterleşme gibi etkileri azaltır. Katalizörün indirgenmesi hidroliz esnasında da<br />

sağlanabilir. Bu durumda ilk hidrolizlerin yavaş olması kaçınılmazdır. Katalizörün<br />

inert ortamda saklanması ve taze olarak kullanımı daha verimli sonuçlar alınmasını<br />

sağlar.<br />

Katalizörlerin verimleri üzerinde yüzey alanın etkisi oldukça fazladır. Uygun gözenek<br />

çapı, yüzey alanı ve katalizör yapılanması (core-shell, alloy vb) üretim yöntemleri<br />

ile yakından alakalıdır. Patel ve arkadaşları (2009) hızlı indirgeme ile parçacıkların<br />

oluşumu için yeterli süre tanınmamasının 30-40 nm boyutunda Co-P-B<br />

katalizörlerin elde edilmesini sağladığını rapor etmişlerdir. Bu katalizörler ile yaklaşık<br />

4000 ml min -1 g -1 , hızda hidrojen üretimi başarılmıştır [28]. Chen ve arkadaşları<br />

(2009) kütlece 10 -2 % NaBH4 konsantrasyonunun polimer destekli Ru katalizörü<br />

üretimi için en iyi koşul olduğunu ve 1.5-2.0 ml/min titrasyon hızında uniform ve<br />

kusursuz Ru nanopartiküllerinin oluştuğunu bildirmişlerdir [33]. Aktif karbon, γ-<br />

Al2O3 ve silika alkali çözelti içinde şekillerini koruyabilen desteklerdir. 3d geçiş<br />

elementlerinin tuzlarının birlikte kullanımıyla sentezlenen katalizörlerin üstün özelliklere<br />

sahip olmasını sağlamaktadır. PtRu-LiCoO2 katalizörünün etkinliği Ru-<br />

LiCoO2 veya Pt-LiCoO2 katalizörünün iki katıdır [29]. Zhang ve ark. Ru/karbon<br />

katalizörünün kinetiği üzerine çalışmışlardır. Düşük sıcaklıklarda sıfırıncı, yüksek<br />

sıcaklıklarda birinci derecede yürüyen tepkime bir dizi adsorpsiyon-desorpsiyon<br />

süreci içerdiği için Langmuir-Hinshelwood modeli ile açıklanmıştır [30]. Tepkime<br />

sıcaklığı ve NaBH4 konsantrasyonu tepkime kinetiğini etkileyebilmektedir. Bu sebeple<br />

tepkime hızının tespitine yönelik çalışmalar sıcaklığa ve konsantrasyona göre<br />

farklılık gösterenler olarak iki grupta toplanabilir. Sentezlenen Co-P-B katalizörü<br />

NaBH4 konsantrasyonu 0.075 to 0.25 M aralığında iken sıfırıncı, konsantrasyon<br />

0.05 M’dan az iken birinci derece kinetiğe uymaktadır [28].<br />

95<br />

(11)<br />

(12)

---

96<br />

3.2.4. Destekli Katalizörler<br />

Hidrojen üretimi petrol ve doğal gaz kullanılarak; buhar-metan, buhar-oksijen veya<br />

oto-termal yöntemler ile yapılabilmektedir. Fakat bu sistemlerin boyutları oldukça<br />

büyüktür ve ufak cihazlarda kullanım şansı yoktur. Bu teknolojilere göre NaBH4<br />

vasıtası ile hidrojen üretimi daha çevreci, güvenli, kontrol edilebilirdir. Alkali ortamda<br />

NaBH4 hidrolizi karbon, karbon siyahı ve alümina destekli platin katalizörü<br />

ile incelenmiştir. Geniş yüzey alanı sebebi ile 8.5 L/min.g Pt hızında hidrojen<br />

salınımı gerçekleştirilmiştir. 2 nm boyutundaki katalizörler ile üretilen kütlece 6%<br />

Pt içeren katalizörün en başarılı sonucu verdiği ve bu boyuta erişebilmek için<br />

kalsinasyon sıcaklığının 300˚C olması gerektiği anlatılmıştır [34].<br />

Farklı bir çalışmada, Co, Ni, Ru, Pt ve Pt/Ru’dan sentezlenen katalizörler aktif karbon<br />

ve γ-Al2O3 üzerinde desteklenmiştir. γ-Al2O3’nın gözenek çapı difüzyon direncine<br />

neden olmayacak kadar büyük olmasından dolayı, 1 g Co/γ-Al2O3 katalizörü 330<br />

dakikada boyunca yakıt hücresini 220 mL/min akış hızında hidrojenle besleyebilmiştir<br />

[35]. Ingersoll ve ark. 0 ˚C’de başarı ile üretim yapabilecek Ni-Co-B üzerinde<br />

çalışmışlar ve NaOH miktarının kütlece %15’i aştığı durumlarda verimin düştüğünü<br />

kaydetmişlerdir. Ayrıca artan NaBH4 miktarının aşırı NaBO2 oluşumuna neden olduğu<br />

ve verim üzerinde olumlu etkisinin olmadığında ve kullanılan yakıt miktarının Ni-<br />

Co içeren katalizörler için iyi ayarlanması gerektiğini belirtmişlerdir [24].<br />

3.2.5. Manyetik Katalizör Kullanımı<br />

Ni, soy metal olmayan fakat katalizör olarak kullanılabilen ve ferromagnetik doğasından<br />

ötürü manyetik ayrıştırıcı olarak kullanılabilen bir elementtir. Liu ve arkadaşları<br />

(2009), kısıtlı magnetic özelliklere sahip Ru ile Ni’i kullanarak güçlü manyetik<br />

özelliklere sahip bir katalizör üretmişlerdir. Üretilen katalizör manyetik tesirler<br />

ile tepkime sonrasında oluşan NaBO2’dan kolayca ayrılmıştır [27]. Üzerinde<br />

değişiklik yapılmış ticari Co katalizör ile Oronzio ve ark. Yakıt hücresi güç jeneratörü<br />

kurmuşlardır. Tasarlanan manyetik sistemin 25 mL/min akış hızında hidrojen<br />

üretebildiği ve %90 hidrojen verimliliği sağladığı görülmüştür. Katalizörün kararlılığı<br />

ve aktifliğinin mobil hidrojen generatörlerinde uygulanabilecek derecede uygun<br />

olduğundan bahsedilmiştir [9].<br />

3.2.6. Co-Ni Katalizörü Tepkime Mekanizması<br />

Co-Ni-B katalizörü Co-B ve Ni-B’ün NaBH4 ile indirgenmesi ile sentezlenebilir.<br />

Co-Ni-B’ün gösterdiği verim tek başına kullanıldığında Ni-B veya Co-B’ün gösterdiğinden<br />

daha iyidir çünkü tepkime esnasında Co ve Ni arasında elektro-sinerjitik<br />

etkileşim meydana gelmektedir. Bu sayede tepkimenin aktivasyon energisi 34<br />

kJ/mol’e kadar inebilmektedir. Olayın daha iyi anlaşılabilmesi için gerçekleşen<br />

olayın basamakları söyle özetlenebilir: ilk olarak, BH4 − iyonu Co veya Ni yüzeyine<br />

kimyasal olarak bağlanır. Bu esnada BH4 − iyonundan bir hidrojen Ni veya Co metali<br />

tarafından kopartılır. Bu hidrojen atomu metalin serbest elektronlarından dolayı

---

negatif yüklüdür ve yüzeyi (H − ) formunda terk eder. H − sudan bir hidrojen alarak<br />

hidrojen molekülünü oluştururken açığa çıkan OH − iyonu BH3 ile tepkime vererek<br />

BH3(OH) − iyonunu oluşturur. Bu süreç B(OH)4 − oluşana kadar devam eder. Süreç<br />

sonunda moleküler hidrojen ortama verilmiş olur [36]. Katalizör içerisindeki Co ve<br />

Ni miktarları önemli bir parametredir. En iyi oran Co0.85-Ni0.15-B şeklinde<br />

Fernandes ve arkadaşları tarafından önerilmiştir. Katalizörlerin çoğu yüksek sıcaklıklarda<br />

özelliklerini yitirirler. Bu durum katalizörlerin ılıman şartlarda kullanılması<br />

zorunluluğunu doğurur. 500 ˚C’de Co-Ni-B katalizörü yüzey morfolojisi iyi dağılmış<br />

partiküllerden gözenekli kristal morfolojisine dönüşür. Bu değişime rağmen<br />

katalizör aktivitesini korumuştur. Dolayısı ile bu katalizör yüksek sıcaklık uygulamaları<br />

için önerilmektedir [36].<br />

Avantajlı fiyatı ve aktivitesi nedeni ile CoCl2 özel bir önem hak etmektedir. CoCl2<br />

86.3 L min -1 g -1 hidrojen üretim kapasitesi ile diğer kobalt (CoSO4, Co(CH3COO)2,<br />

Co(NO3)2, CoF2, Co3(C3H5O(COO)3 3- )2, Co(CH3COCHCOCH3)2) bileşikleri arasında<br />

en önde gelmektedir. CoCl2’ün bu üstün özellikleri Co 2+ ve Cl - arasındaki<br />

kusursuz iyonlaşmadan kaynaklanmaktadır. Klor en elekronegatif element olduğu<br />

için Co 2+ elektrofilik özellik sergilemektedir. Co 2+ bu özelliği sebebi ile BH4 -<br />

aynonu açısından oldukça caziptir [37].<br />

Hidrojen fosfat iyonu ile kararlılığı sağlanmış ortamda, Nikel (<strong>II</strong>) asetilasetonat’ın<br />

NaBH4 ile indirgenmesiyle hazırlanan nikel nanopartikülünün oda sıcaklığında dahi<br />

oldukça aktif olduğu ve 1450 defa kullanılabildiği Önder ve Özkar tarafından tespit<br />

edilmiştir. NaBH4 hidrolizi kinetiğinin katalizör konsantrasyonu için birinci mertebeden,<br />

reaktant konsantrasyonu için ise sıfırıncı dereceden olduğu gözlenmiştir. Bu<br />

sebepten dolayı sentezlenen katalizörün yüksek NaBH4 konsantrasyonlarında kullanılabileceği<br />

söylenmiştir [38].<br />

3.2.7. Elektrokimyasal Katalizörler<br />

Elektrodepozisyon tekniği ile katalizör üretilirken bazı parametreler vasıtası ile<br />

katalizör özelliklerine müdahale etmek mümkündür. Kim ve ark. Co-Ni-P katalizörü<br />

ile Cu yüzeyine 0.01-0.1 A cm -2 katodik akım yoğunluğu uygulanarak kaplanabileceğini<br />

göstermiştir. Artan Co miktarı ile yüzeyde daha fazla 3 boyutlu katalizör<br />

partikül büyümesi gözlenmiştir. Bu tür yüzey morfolojileri yüksek yüzey alanı<br />

sağladığı için hidrojen salınım hızı da yüksek olmaktadır. Kapsamlı araştırmalar<br />

düşük katodik akım yoğunluğunun 2 boyutlu morfoloji sağladığını göstermiştir.<br />

Ayrıca artan katodik akım yoğunluğu ile Co-Ni-P içerisindeki kobalt miktarı azalırken<br />

Ni artmaktadır. Uzun sureli elektrodepozisyonun üç boyutlu partikül büyümesini<br />

ve yüzey alanını arttırdığı ve dolayısı ile hidrojen üretim veriminin de arttığı<br />

gözlenmiştir. Üretilen Co-Ni-P katalizörünün 15 kere kullanılması sonunda veriminde<br />

sadece %25,4’lük kayıp gözlenmiştir [39].<br />

97

---

98<br />

Elektronik cihazların ihtiyacı olan enerjinin lityum pilleri yerine yenilenebilir ve<br />

temiz bir kaynak olan yakıt hücrelerinden karşılanması istenmektedir. Direk sıvı<br />

yakıt hücreleri (DLFCs) sıvı yakıt kullandıkları için gelecekteki süreçler için avantajlı<br />

olarak düşünülmektedir. Polimer elektrod memran yakıt hücreleri (PEMFCs)<br />

ise DLFC’den daha fazla güç üretebilirler fakat taşınabilir sistemlerde uygulanmasında<br />

sorunlar mevcuttur [40]. PEMFC’leri besleyebilmek için gözenekli nikel<br />

destekli Co-B katalizörü üretilmiştir. Oldukça basit bir yöntemle üretilen katalizör,<br />

kütlece %20 NaBH4 içeren tepkimelerde NaOH konsantrasyonundan etkilenmemiştir.<br />

Kütlece %12.5 NaBH4 en iyi hidrojen verimini sağlamıştır. Sistem dakikada 6<br />

L’den fazla hidrojen üretebilmektedir ki bu miktar 450 W gücündeki bir PEMFC’I<br />

çalıştırmaya yetecektir [40]. Sistem başarılı bir şekilde işlese de oluşan su buharı<br />

memrana zarar vermektedir. Bazı ek kurutma sistemleri ile bu sorunun üstesinden<br />

gelmek mümkündür. Dehidrojenasyon süreci birçok madde, faz akışı ve farklı ısı ve<br />

kütle aktarımı olaylarını içermektedir. Zhang ve arkadaşları yakıt hücresindeki kütle<br />

ve ısı aktarımını modellemeye çalışmışlardır. Model iki parçadan oluşmaktadır:<br />

Birincisi; izotermal olmayan buharlaşma süreci, ikincisi ise; gözenekli ortamdaki<br />

basınç kaybıdır. Ayrıca heterojen katalizörün açıklanabilmesi için tek boyutlu sayısal<br />

bir model geliştirilmiştir. Geliştirilen model kimyasal tepkime ve sıvı fazdan gaz<br />

fazına geçen su buharını tahminde başarı gösterirken yüksek sıcaklık ve basınçlarda<br />

yanılsamalara neden olmaktadır. Su buharı ayrıştırılması olayının teorik olarak<br />

irdelenmesi bu sorunun çözümü için iyi bir başlangıç olacaktır [41].<br />

4. NaBO2 Geri Kazanımı<br />

Hidroliz işlemi NaBH4’ün NaBO2 ve hidrojene parçalanmasıdır. Tepkime sonrasında<br />

oluşan NaBO2’nın geri kazanımı sürecin ekonomik olarak devam edebilmesi için<br />

gereklidir. Geri kazanımın başarısı için öncelikle NaBO2 yapısına bağlı suyun uzaklaştırılması<br />

gereklidir. Kurutma işlemi su tutucular eşliğinde termal yöntemler ile<br />

yapılabilir. Genellikle bağlı su 370 ˚C civarında kopartılabilmektedir, ıslak sodyum<br />

metaboratta ise bu değer 270 ˚C’dir. En az miktarda su kullanımı sağlayan katalizörlerin<br />

geliştirilmesi ile kurutma işlemine düşen yükün azalması beklenmektedir.<br />

NaBO2’ın NaBH4’e dönüştürülebilmesi için farklı yollar vardır. Bunlardan bir tanesi<br />

kuru NaBO2’ın MgH2 ile aşağıdaki şekilde tepkimeye girmesidir;<br />

NaBO2 + 2MgH2 � NaBH4 + 2MgO (13)<br />

Bu tepkime 0.5-7 MPa hidrojen basıncı altında ve 350-750 ˚C’de sürdürülür. Tepkimenin<br />

en verimli olduğu durum 7 MPa basınç ve 550 ˚C’dir. Ürünler gaz fazında<br />

olmadığı için basıncın arttırılması ile verimin daha da artması beklenmektedir. Tüm<br />

bu teorik beklentilere rağmen sinterleşme nedeniyle verim %10 ile sınırlıdır [42].<br />

Yüksek sıcaklık işlemlerinin ortak sorunu olan sinterleşme (kekleşme)’ye tedbir<br />

olarak ortama MgSi2 eklenmesi mümkündür [42].

---

NaBO2 geri dönüşümünde karbon ve metan kullanımı Kojima ve Haga tarafından<br />

açıklanmıştır [42]. Önerilen süreç katalizör ve yüksek sıcaklığa ihtiyaç duyduğu<br />

için ekonomik değildir. Dolayısı ile alternative yöntemler gereklidir ve bilyeli değirmen<br />

kullanımı bu alanda umut vermektedir. Yapılan bir çalışmada KBO2 dönüşümü<br />

için argon atmosferinde NaH, MgH2 ve CaH2 kullanılmış ve KBH4 üretilmiştir.<br />

Bu ve benzeri işlemlerde Şekil 3’de verilen diğer kimyasallarında kullanılması<br />

olasıdır. NaH termodinamik olarak istenen tepkimeyi vermeye yatkın değildir.<br />

CaH2 ile yapılan çalışmaların verimi ise yetersiz bulunmuştur. MgH2 kullanılarak<br />

gerçekleştirilen 120 dakikalık çalışmada ise stokiometrik oranlar uygulanır ise %32<br />

verim ile dönüşümün gerçekleştirilebileceği görülmüştür. %35 fazla MgH2 kullanımı<br />

ile ise verim %100’e erişmektedir. KBH4’ün saflaştırılması maksadıyla Şekil 3’de<br />

verildiği gibi etilen diamin ile ekstraksiyon ve filtrasyon işlemleri gereklidir [43].<br />

MgH2,<br />

CaH2,<br />

NaH2,<br />

Na2CO3,<br />

NaOH,<br />

Na2O2,<br />

B,<br />

B2O3<br />

(Metal)BO2,<br />

Li, Na<br />

Bilyeli<br />

değirmen<br />

Ekstraksiyon Filtrasyon<br />

Evaporasyon<br />

Şekil 3. Bilyeli değirmen kullanılarak metal metaboratların, metal borhidrürlere çevrimi<br />

NaBO2’ün NaBH4’e dönüşümü oksijen atomları ile hidrojenin yerdeğiştirmesidir.<br />

Bu maksatla farklı formlardaki hidrojen atomları kullanılabilir. “Protid” sıvı ve<br />

metal halde metal-hidrojen kompleks anyonunda bulunabilen bir hidrojen formudur.<br />

Hidrojenin tepkime vermeye daha yatkın bu şekli dinamik hidrojenasyon ve<br />

dehidrojenasyon süreçleri ile NaBH4 sentezinde önemli rol oynamaktadır. Bu süreç<br />

gaz hidrojen ve protid arasındaki geçiş halleri üzerine kuruludur. Hidrojenasyon ve<br />

dehidrojenasyon süreci esnasındaki Mg-H sistemi içerisindeki etkileşimler, uygulanan<br />

yöntemin neden olduğu, başlangıç ve son durum arasındaki termal farklılıklar<br />

ile desteklenir. Düşük sıcaklıklarda Mg-H sistemi MgH2 şeklinde kalmak isterken<br />

yüksek sıcaklıklarda hidrojen gaz fazı ve protid formu arasında geçişler sergiler. Bu<br />

süreç esnasında magnezyum yüzeyine hidrojenin tutunması mümkün değildir, yani<br />

tepkime sonunda oluşan ürünler sadece NaBH4 ve MgO’dir. Uç sıcaklık değerlerinde<br />

geçişler sergileyen Mg yüzeyi H2-2H - dönüşümünü sağlayan bir katalizör olarak<br />

düşünülebilir [44]. Bilyeli değirmenler kapalı bir hazne içerisindeki kimyasalların<br />

üç boyutlu hareket ile birbirlerine çarpıştırılmasın sonucu istenen tepkimelerin oluşmasını<br />

sağlayan ekipmanlardır. Bilyeli değirmenlerin en büyük dezavantajı kısıtlı<br />

hazne hacimleridir. Buna rağmen yüksek NaBH4 dönüşümü verimleri nedeni ile<br />

kullanımları sıklıkla tercih edilmektedir [45].<br />

99

---

100<br />

Şekil 4. Farklı yöntemler ile NaBH4 üretiminin X ışını kırınımları<br />

Susuz boraks ve elemental sodyum, NaBO2’ün alternatifi olarak bilyalı değirmende<br />

NaBH4 üretimi için kullanılabilir. Tepkime 6’da verilen Rohm-Hass üretim yöntemi<br />

Şekil 1’deki çevrimin bir kısmını oluşturan popüler bir yöntemdir. Bilyeli değirmende<br />

Rohm-Hass sürecinden farklı olarak hidrojen kaynağı olarak MgH2 kullanılmaktadır.<br />

Farklı teknikler ile üretimin XRD and FTIR analizleri Şekil 4 ve 5’de<br />

verilmektedir. Susuz boraks kullanımındaki sodyum ihtiyacı nedeni ile teorik olarak<br />

en fazla %50 verim beklenebilir. XRD analizlerinde düşük verim açıkça görülmektedir.<br />

Ayrıca iodimetrik analizlerde boraks-NaBH4 dönüşümü oranı %38 olarak<br />

tespit edilmiştir. Bu değer NaBO2 dönüşümü için %73’dür. Bilyalı değirmen ve<br />

Rohm-Hass çalışmaları arasındaki söylenebilecek ilk farklılık; bilyalı değirmenden<br />

alınan ürünün amorf yapısıdır. Bu sebepten dolayı pikler geniştir ve diğer pikler<br />

tarafından perdelenmektedir. Özellikle MgO yan ürününün 40,8 civarındaki geniş<br />

piki NaBH4 pikini örtmektedir.

---

101<br />

Çalışmalar bilyeli değirmendeki sürenin verim üzerinde tesirinin olduğunu göstermektedir.<br />

Artan süre ile verim de artmaktadır. Uzun çalışma süresi tüm molekül ve<br />

atomların Mg yüzeyi ile temasa geçebilmesini sağlamaktadır. Ayrıca fazla MgH2<br />

kullanımı tepkimeyi olumlu yönde etkilemektedir. %10-40 fazla MgH2 kullanımı ile<br />

NaBH4 üretim veriminin %70’in üzerine kolaylıkla çıkartılabileceği gözlenmiştir [46].<br />

5. NaBO2-Boraks Dönüşümü<br />

NaBH4 ile hidrojen üretmenin önündeki engeller arasında önde gelenler NaBH4’ün<br />

yüksek fiyatı ve NaBO2 dönüşümündeki eksik bilgi birikimidir. Elektrokimyasal<br />

yöntem ile sodyum metaborattan boraks üretimi gerçekleştirilebilir. NaBO2 yerine<br />

boraks NaBH4 üretiminde başlanğıç bileşeni olabilir. Termodinamik bakımdan<br />

boraks kullanılarak NaBH4 üretmek NaBO2 ile üretmekten daha az enerji gerektirmektedir.<br />

Boraks ile üretimin Gibbs serbest enerjisi -239.7 kJ mol -1 iken, sodyum<br />

metaborat için bu deger -269.7 kJ mol -1 ’dür [47]. Boraks üretimi için Pd, borlu<br />

elmas (BDD), Au ve Pt +1.54 V gerilimindeki elektrod ile 5 saat süresince çalışılmıştır.<br />

Pd and BDD electrodların Pt elektroda gore daha düşük gerilimde daha yüksek<br />

verime sahip olduğu anlaşılmıştır. BDD elektrod az enerji sarfiyatı nedeniyle en<br />

uygun elektrod olarak tavsiye edilmiştir [47].<br />

Islak boraks ile NaBO2 üretilebilir ve su molekülleri Tepkime 2 ve 3’de görüldüğü<br />

şekilde uzaklaştırılabilir. Bunun yanında metaboratlar hidürler ile Şekil 3’de verildiği<br />

gibi hidrürler ile bilyeli değirmende işlenebilirler.<br />

(4-9)MgH2 + Na2B4O7 + X � 4NaBH4 +(8-9) MgO + Y (14)<br />

Tepkime 14’teki X; sodyum eksikliğini gidermek için tepkimeye eklenen bileşiği<br />

(Na2CO3, NaOH veya Na2O2) ifade etmektedir. Kullanılan X bileşiğinin türüne göre<br />

MgH2’ün stokiometrik katsayısı 4-9 aralığında değişir ve CO2 veya hidrojen ise yan<br />

ürün olarak alınır. Tepkime 14’te yan ürünler Y ile ifade edilmiştir [7].<br />

NaOH ve Na2O2, hidroksit ve oksijen içermektedir. Bu fonksiyonel gruplar tepkime<br />

neticesinde istenmeyen ürünlerin meydana gelmesine neden olabilirler. Bilyeli değirmen<br />

çalışmalarında oksijen ve su buharından arındırılmış ortamlarda çalışmak<br />

gereklidir. Bu amaçla kontrollü atmosfer cihazları kullanılır. Düşük Gibbs serbest<br />

enerjisine sahip Na2CO3 ile üretim tepkimesi (Çizelge 2) termodinamik açıdan uygulanması<br />

kolay olandır. Deneysel sonuçlar da bu tespitin doğruluğunu göstermektedir<br />

[7].

---

102<br />

Çizelge 2. Bilyeli değirmende kullanılabilecek Na kaynağı bileşiklerin tepkime üzerindeki termodinamik<br />

etkisi<br />

Tepkime ΔGº, (kJ/mol NaBH4)<br />

4MgH 2 + Na 2B 4O 7 � 2NaBH 4 + 4MgO + B 2O 3<br />

8 MgH 2 + Na 2B 4O 7 + Na 2CO 3 � 4NaBH 4 + 8MgO + CO 2<br />

9MgH 2 + Na 2B 4O 7 + 2NaOH � 4NaBH 4 + 9MgO + 2H 2<br />

9MgH 2 + Na 2B 4O 7 + Na 2O 2 � 4NaBH 4 + 9MgO + H 2<br />

-239.7<br />

-254.4<br />

-360.6<br />

-438.4<br />

Na 2B 4O 7 + 7MgH 2 + 2NaH � 4NaBH 4 + 7MgO -1077.1<br />

Na 2B 4O 7 + 8MgH 2 + 2Na � 4NaBH 4 + 7MgO + Mg -1206.4<br />

Tepkime 14’te gösterilen yöntem kullanılarak borakstan NaBH4 üretmek mümkündür<br />

[48]. Böylece geri kazanım süreci içerisinde alternatif yöntemler oluşacak ve<br />

üretim için ekonomik olanlar seçilebilecektir. Ayrıca boraks kullanılarak sodyum<br />

metaborat sentezlemek ve son ürün olarak NaBH4 üretmek de olasıdır.<br />

6. NaBH4’ün Karakterizasyonu<br />

Tepkimelerden sonra gerçekleştirilecek analizler istenen ürünün ne oranda<br />

sentezlene bildiği hakkında bilgi verirler. NaBH4 varlığını tespit için birçok yöntem<br />

mevcuttur. En kolay ve hızlı tespit yöntemi Şekil 5’te verilen hidroliz sisteminde<br />

ürünün hidrojen içeriğinin tespit edilmesi olabilir. Teorik olarak, 1 g NaBH4 1.18<br />

NL hidrojen üretebilmektedir. Sudan kazanılan hidrojen de eklenirse bu miktar 2.5<br />

NL’ye kadar artabilmektedir.<br />

Şekil 5. Hidroliz düzeneği

---

103<br />

FTIR analizi NaBH4 varlığını tespit etmenin ayrı bir yoludur. Bu yöntemin avantajı<br />

çok az (1-3 mg) numunenin yeterli olması ve hızlı sonuç alınmasıdır. Analiz esnasında<br />

B-H bağının oluşturduğu atomik titreşimler tespit edilmeye çalışılır. Bu titreşimler<br />

BH4 - grubunun numunede bulunduğunu gösterir. Raman spektometresinde<br />

de 2320 cm -1 civarında B-H pikleri algılanır. FT-IR, analizlerinde ise B-H bağı<br />

titreşimi 2280 cm -1 civarında görülür. Bunun yanı sıra, Raman spektrometresinde<br />

yapı içerisindeki kristal oluşumları bulmak ve analizlerini yapmak da mümkündür.<br />

Şekil 4’te verilen XRD analizlerine ait numunelerin FTIR grafikleri Şekil 6’da verilmiştir.<br />

Ayrıca, metal borhidrürler için algılanması olası FTIR pik bölgeleri Çizelge<br />

3’de özetlenmiştir.<br />

Şekil 6. Farklı yöntemler ile üretilen NaBH4 bileşiğine ait FTIR grafikleri<br />

Çizelge 3. Metal borhidrürlerin FTIR analizlerinde görülebileceği aralıklar<br />

Fonksiyonel grup Adsorpsiyon peak alanı (cm -1 )<br />

BH 2630-2350 (g) 1075-1010*<br />

BH 2<br />

BH 4 -<br />

BO 1400-1300<br />

BO 2 -<br />

B 4O 7 2-<br />

CO 3 2-<br />

2630-2350 (g) 1205-1140 (g) 975-945(z)<br />

2400-2200(g) 1130-1040(g)<br />

1360-1300(g)<br />

MO* (M=Metal) 1100-900(g)<br />

1370-1330(g) 1090-1070(o) 1000-990(g)<br />

1450-1410(g) 880-850 720-680*<br />

Crystalline water 3600-3000(g) 1670-1600(g)<br />

g: Güçlü adsorptsiyon, o: Orta (normal) adsorpsiyon, z: Zayıf adsorpsiyon, *: Geniş pik

---

104<br />

Titrimetrik metod ilk olarak Lyttle ve arkadaşları (1952) tarafından uygulanmıştır.<br />

Yöntem ile NaBH4 miktarını yüzde değer olarak hesaplamak mümkündür. XRD<br />

analizlerinde amorf yapıların sonuçları kesinlik taşımadığı için titrimetrik yöntemin<br />

uygulanması destekleyici olacaktır. Bunlara ek olarak UV spektroskopisi ile de<br />

NaBH4 varlığı tespit edilebilmektedir.<br />

7. Sonuç<br />

Temiz ve yenilenebilir bir enerji (hidrojen) kaynağı olan NaBH4’ün üretim, kullanım<br />

ve geri kazanım şartları üzerine bazı bilgiler bu çalışmada derlenmiştir. NaBH4<br />

kullanarak hidrojen elde etmenin yolları üzerinde durulmuş, bu konudaki çalışmalar<br />

ve bilim insanlarının fikirleri irdelenmiştir. Hidrojen eldesinde kullanılabilecek<br />

birçok katalizöre de yer verilmiştir. Yan ürün NaBO2’ın geri kazanımı planlanan<br />

geri dönüşüm sistemi için gereklidir. NaBH4’ün 50$/kW civarında olan maliyetinin<br />

geri çevrim prosesleri ile düşürülmesi ve böylece farklı ekipmanlarda kullanımının<br />

yaygınlaşmasının sağlanması olasıdır. Çevresel ve ekonomik kaygılar bilim insanlarını<br />

atık materyallerin yeniden kazanımı konusunda çalışmalar yapmaya yönlendirmektedir.<br />

Dolayısı ile, kullanılmakta olan yöntemlerin kısa zamanda yerlerini ileri<br />

teknolojilere bırakmalarını beklemek yanlış olmaz. Ayrıca; elektrokimyasal yollar<br />

ile NaBO2’nin boraksa dönüşümü, boraksdan direk olarak NaBH4 üretimi ve magnezyum<br />

elementinin hidrojen molekülü üzerindeki katalitik etkisi üzerinde yapılacak<br />

çalışmalar, hidrojen enerjisi alanında yeni ufukların belirmesini sağlayacaktır.<br />

Kaynaklar<br />

1. Chater, P.A.; Anderson, P.A.; Prendergast, J.W.; Walton, A., Mann, V.S.J.; Book, D.;<br />

David, W.I.F.; Johnson, S.R.; Edwards, P.P. J Alloys and Compd. 2007, 446-447, 350-<br />

354.<br />

2. Kojima, Y.; Kawai, Y.; Kimbara, M.; Nakanishi, H.; Matsumuto, S. Int J Hydrogen<br />

Energy. 2004, 29, 1213-1217.<br />

3. Kojima, Y.; Suzuki, K.; Kawai, Y. J Power Sources. 2006, 155, 325-328.<br />

4. Kaya, S.; Gürü, M.; Ar, I. Synthesis of magnesium borohydride from its elements and its<br />

usage in hydrogen recycle. Proceeding 2 nd International hydrogen Energy Congress and<br />

Exhibition; Alnıak, O.; Ed.; IHEC Istanbul Turkey; 13-15 July 2007, p. 211.<br />

5. Matsunaga, T.; Buchter, F.; Miwa, K.; Towata, S.; Orimo, S.; Züttel, A. Renewable<br />

Energy. 2008, 33(2), 193-196.<br />

6. Li, Z.P.; Liu, B.H.; Morigazaki, N.; Suda, S. J Alloy and Compd. 2003, 354, 243-247.<br />

7. Li, Z.P.; Morigazaki, N.; Liu, B.H.; Suda, S. J Alloy and Compd. 2003, 349, 232-236.<br />

8. Çakanyıldırım, Ç.; Gürü, M. Renewable Energy. 2008, 33, 2388-2392.<br />

9. Oronzio, R.; et al., New reactor design for catalytic sodium borohydride hydrolysis,<br />

International Journal of Hydrogen Energy (2009), oi:10.1016/j.ijhydene.2009.01.056

---

105<br />

10. Lyttle, D.A.; Jensen, E.H.; Struck, W.A. Anal Chem. 1952, 24, 1843-1844.<br />

11. Schlesinger, H.I.; Brown, H.C.; Mayfield, D.L.; Gilbreath, J.R. J Am Chem Soc. 1953,<br />

75. 213-215.<br />

12. Bowman, C.M.; Watson, E.J. Method for the preparation of trimethyl borate.<br />

US2976313, 1962.<br />

13. Bilici, U.; Sodium borohydride production methods; Özdağ H.; Ed.; Second International<br />

Boron Symposium, 23-25 September 2004, Eskişehir Turkey, 119-125.<br />

14. Çakanyıldırım, Ç.; Gürü, M. Production of NaBH4 and hydrogen release with catalyst,<br />

Renewable Energy (2009), doi:10.1016/j.renene.2009.02.028<br />

15. Cooper, H.B.H. Production of alkali metal borohydrides, US Patent No:3,473,899, 1969.<br />

16. Adams, R.M.; Siedel, A.R. Boron, metallo-boron compounds and boranes, Interscience<br />

Publisher: New York, 1964, 390-392.<br />

17. Nakamori, O.; Orimo, S. J Alloys Compds. 2004, 370, 271-275.<br />

18. Züttel, A.; Wenger, P.; Rentsch, S.; Sudan, P.; Mauron, P.; Emmenegger, C. J Power<br />

Sources. 2003, 118, 1-7.<br />

19. Pena-Alonso, R.; Sicurelli, A.; Callone, E.; Carturan, G.; Raj, R. J Power Sources. 2007,<br />

165, 315-323.<br />

20. Cho, K.W.; Kwon, H.S. Catal. Today. 2007, 120, 298-304.<br />

21. Schlesinger, H.I.; Brown, H.C.; Finholt, A.B.; Gilbreath, J.R.; Hockstra, H.R.; Hydo,<br />

E.K. J. Am. Chem. Soc. 1953. 75(1), 215-219.<br />

22. Keçeli, E.; Özkar, S. J. Mol. Catal. A: Chem. 2008, 286, 87-91.<br />

23. Liu, B.H.; Li, Z.P. J. Power Sources. 2009, 187, 527-534.<br />

24. Ingersoll, J.C.; Mani, N.; Thenmozhiyal, T.C.; Muthaiah, A. J. Power Sources. 2007,<br />

176(1), 450-457.<br />

25. Shang, Y.; Chen, R. Energy Fuels. 2006, 20, 2149-2154.<br />

26. Hua, D.; Hanxi, Y.; Xinping, A.; Chuansin, C. Int. J. Hydrogen Energy. 2003, 28, 1095-<br />

1100.<br />

27. Liu, C.H.; Chen, B.H.; Hsueh, C.L.; Ku, J.R.; Jeng, M.S.; Tsau, F. Int. J. Hydrogen<br />

Energy. 2009, 34, 2153-2163.<br />

28. Patel, N.; Fernandes, A.; Miotello, A. J. Power Sources. 2009, 188, 411-420.<br />

29. Kriskan, P.; Yang, T.H.; Lee, W.Y.; Kim, C.S. J. Power Sources. 2005, 143, 17-23.<br />

30. Zhang, J.S.; Delgass, W.N.; Fisher, T.S.; Gore, J.P. J. Power Sources. 2007, 164, 772-<br />

781.<br />

31. Marrero-Alfonso, E.Y.; Gray, J.R.; Davis, T.A.; Matthews, M.A. Int. J. Hydrogen<br />

Energy. 2007, 32(18), 4717-4722.<br />

32. Demirci, U.B.; Akdim, O.; Miele, P. Int. J. Hydrogen Energy. 2009, 34(6), 2638-2645.<br />

33. Chen, C.W.; Chen, C.Y.; Huang, Y.H. Int. J. Hydrogen Energy. 2009, 34, 2164-2173.<br />

34. Xu, D.; Zhang, H.; Ye, Wei. Catal. Comm. 2007, 8, 1767-1771.

---

106<br />

35. Ye, W.; Zhang, H.; Xu, D.; Ma, L.; Yi, B. J. Power Sources. 2006, 64(2), 544-548.<br />

36. Fernandes, R.; Patel, N.; Miotello, A.; Filippi, M. J. Mol. Catal. A: Chemical. 2009, 298,<br />

1-6.<br />

37. Akdim, O.; Demirci, U.B.; Muller, D.; Miele, P. Int. J. Hydrogen Energy. 2009, 33(6),<br />

2631-2637.<br />

38. Önder, M.; Özkar, S. Int. J. Hydrogen Energy. 2007, 32, 1707-1715.<br />

39. Kim, D.R.; Cho, K.W.; Choi, Y.I.; Park C.J. Int. J. Hydrogen Energy. 2009, 33(6), 2622-<br />

2630.<br />

40. Kim, S.J.; Lee, J.; Kong, K.Y.; Jung, C.R.; Min, I.G.; Lee, S.Y.; Kim, H.J.; Nam, S.W.;<br />

Lim, T.H. J. Power Sources. 2007, 170, 412-418.<br />

41. Zhang, J.; Zheng, Y.; Gore, J.G.; Mudawar, I.; Fisher, T.S. J. Power Sources. 2007, 170,<br />

150-159.<br />

42. Kojima, Y.; Haga, T. Int. J. Hydrogen Energy. 2003, 28, 989-993.<br />

43. Li, Z.P.; Liu, B.H.; Nobuto, M.; Suda, S. J. Alloys and Compd. 2003, 354, 243-247.<br />

44. Suda, S.; Morigasaki, N.; Iwase, Y.; Li, Z.P. J. Alloys and Compd. 2005, 404-406, 643-<br />

647.<br />

45. Çakanyıldırım, Ç.; Gürü. M. Int. J. Hydrogen Energy. 2008, 33, 4634-4639.<br />

46. Hsueh, C.L.; Liu, C.H.; Chen, B.H.; Chen, C.Y.; Kuo, Y.C.; Hwang, K.J.; Ku, J.R. Int. J.<br />

Hydrogen Energy. 2009, 34, 1717-1725.<br />

47. Park, E.H.; Jeong, S.U.; Jung, U.H.; Kim, S.H.; Lee, J.; Nam, S.W.; Lim, T.H.; Park,<br />

Y.J.; Yu, Y.H. Int. J. Hydrogen Energy. 2007, 32, 2982-2987.<br />

48. Çakanyıldırım, Ç.; Gürü, M.Processing of NaBH4 from Na2B4O7 by mechano-chemical<br />

synthesis and its catalytic dehydrogenation. To be appear in Energy Sources Part A,

---

PANEL IV<br />

SANAYİ, EĞİTİM, BİLİM VE TEKNOLOJİ<br />

PERSPEKTİFİ<br />

107

---

108

---

TEKNOGİRİŞİM SERMAYESİ DESTEĞİ PROGRAMI<br />

Adnan Selçuk ERGİNÖZ<br />

Makine Mühendisi, Bilim Teknoloji ve Sanayi Bakanlığı,<br />

Teknogirişim Şube Müdürü<br />

Teknogirişim Sermayesi Desteği Programı<br />

109<br />

5746 Sayılı Kanun kapsamındaki destek programlarından biri olup, 2009 yılında ilk<br />

kez Bakanlığımızca uygulanmaya başlanmıştır.<br />

Bu destek; genç girişimcilerin teknoloji ve yenilik odaklı iş fikirlerini, katma değer<br />

ve nitelikli istihdam yaratma potansiyeli yüksek teşebbüslere dönüştürebilmesini<br />

teşvik etmek için uygulanan teminatsız ve geri ödemesiz bir hibe destek programıdır.<br />

Hedefi<br />

Bu program ile ülkemizde nitelikli girişimciliğin özendirilmesi, bu girişimciler<br />

tarafından uluslararası rekabet gücü olan, yenilikçi, teknoloji düzeyi yüksek ürün ve<br />

süreçleri geliştirebilen firmaların oluşturulması hedeflenmektedir.<br />

Söz konusu destek ile ülkemizde bilgi yoğun ve yenilikçi girişimcilik konusundaki<br />

farkındalığın artırılmasının yanında yüksek eğitimli, nitelikli gençlerin iş hayatına<br />

kazandırılması da sağlanacaktır.<br />

Hedef Kitle<br />

Örgün öğretim üniversitelerinin;<br />

� Herhangi bir lisans programından bir yıl içinde mezun olabilecek durumdaki<br />

öğrenci<br />

� Yüksek lisans veya doktora öğrencisi<br />

ya da<br />

� Lisans, yüksek lisans veya doktora derecelerinden birinden ön başvuru<br />

tarihinden en çok 5 yıl önce mezun olmuş kişiler.<br />

Süresi ve Bütçesi<br />

� Programın Süresi: 2023<br />

� Programın Bütçesi:<br />

2009-2010 10 milyon TL<br />

<strong>2011</strong>-2023 50 milyon TL

---

110<br />

Destek Miktarı<br />

Gerekli koşulları taşıyanlara;<br />

Bir defaya mahsus,<br />

� Teminat alınmaksızın<br />

� En fazla 100.000 TL<br />

� Geri ödemesiz, hibe olarak verilmektedir.<br />

Destek Süresi<br />

� Desteğin süresi 12 aydır.<br />

Yenilikçi İş Fikirleri<br />

� Yeni süreç<br />

� Yeni sistem<br />

� Yeni uygulama<br />

� Bilimsel ve teknolojik gelişme sağlayacak<br />

� Bilimsel ve teknik içerik taşıyan<br />

� Çıktıları özgün<br />

� Çevreye uyumlu ürün tasarımı ve yazılım faaliyetleri dahil olan fikirlerdir.<br />

Yenilikçi Sayılmayan İş Fikirleri<br />

� Pazarlama faaliyetleri ve pazar araştırmaları<br />

� Sosyal bilimlerdeki araştırmalar<br />

� Maden arama ve sondaj faaliyetleri<br />

� Web sitesi veya tasarımları<br />

� Yazılımlarda teknolojik belirsizliklerin çözülmesini içermeyen tekrarlanan<br />

faaliyetler<br />

� Kuruluş ve örgütlenmeyle ilgili araştırmalar<br />

� Çıktısı reklama yönelik olan fikirler<br />

� Yeni süreç, sistem veya ürün ortaya konulmasına hizmet etmeyen doğrudan<br />

veya gömülü teknoloji transferi<br />

� Yatırım, ticari üretim veya seri üretim.

---

Başvuru Şekli<br />

Dokümanlar<br />

111

---

112<br />

Süreç<br />

ÖN BAŞVURU SÜRECİ İŞ PLANI<br />

GİRİŞİMCİ<br />

(Bu Sizsiniz)<br />

www.sanayi.gov.tr<br />

İŞ PLANI VE SÖZLEŞME SÜRECİ<br />

İŞ PLANI<br />

Bakanlık<br />

İncelemesi �<br />

� Uygulama Usul ve<br />

Esasları<br />

� Ön Başvuru Dosyası<br />

ile İş Planı Dosyası<br />

Hazırlama Kılavuzu<br />

� Ön Başvuru Dosyası<br />

Değerlendirme<br />

Komisyonu �<br />

KAZANDINIZ<br />

Elendi<br />

(Gizli Arşive)<br />

Ön Başvuru<br />

Dosyası<br />

TAMAM<br />

(Bakanlık)<br />

İşletmeni Kur<br />

GEL<br />

Elendi<br />

(Gizli Arşive)<br />

Bakanlık<br />

İncelemesi �<br />

Sözleşme<br />

ARTIK İŞ<br />

Elendi<br />

(Gizli<br />

Arşive)<br />

ADAMISINIZ<br />

(Hayata Merhaba)

---

Ön Başvuru Dosyası<br />

� Başvuru Dilekçesi<br />

� Mezun Olabilecek Durumdakiler İçin Belge Örneği<br />

� Girişimciye Ait Bilgiler<br />

� İş Fikri İle İlgili Bilgiler<br />

� İş Fikrinin Tanımı<br />

� İş Planı İle İlgili Ön Bilgiler.<br />

İş Fikri Bütçesi<br />

Bütçe Kalemleri Miktarı/Sayısı<br />

Makine-Donanım-Yazılım-Yayın<br />

Sarf Malzemesi<br />

Hizmet Alımı ve Danışmanlık<br />

Personel Giderleri<br />

Genel İşletme Giderleri<br />

TOPLAM<br />

Personel Giderleri<br />

� En fazla 3 personel çalışabilir.<br />

Talep Edilen<br />

(KDV Dahil)<br />

Genel İşletme Giderleri<br />

� Elektrik, su, aidat, muhasebe, seyahat, nakliye, telefon/internet, firma/<br />

şirket kuruluş giderleri, demirbaş giderleri<br />

� Kira giderleri karşılanmaz.<br />

2009-2010-<strong>2011</strong> Dönem Analizi<br />

2009-<strong>2011</strong> DÖNEMİ BAŞVURU ANALİZİ<br />

Başvuru Yılı Toplam Başvuru Sayısı Desteklenen İşletme Sayısı<br />

2009 159 78<br />

2010 724 102<br />

<strong>2011</strong> 859 272<br />

TOPLAM 1.742 452<br />

113

---

114<br />

TEKNOLOJİK ALANLARA GÖRE DAĞILIM<br />

2009<br />

Yılı<br />

2010<br />

Yılı<br />

<strong>2011</strong><br />

Yılı<br />

Toplam<br />

Enformasyon 34 42 122 198<br />

Elektrik-Elektromekanik 12 18 54 84<br />

Makine 12 17 42 71<br />

Malzeme 12 9 30 46<br />

Biyoagroteknoloji 8 8 12 33<br />

Kimya - 7 10 17<br />

Tıp Teknolojisi - 1 - 1<br />

Otomotiv Sektörü - - 1 1<br />

Taşıt Sistemleri Teknolojisi - - 1 1<br />

TOPLAM 78 102 272 452<br />

TEKNOLOJİK ALANLARA GÖRE DAĞILIM<br />

2009<br />

Yılı<br />

2010<br />

Yılı<br />

<strong>2011</strong><br />

Yılı<br />

Toplam<br />

Enformasyon 34 42 122 198<br />

Elektrik-Elektromekanik 12 18 54 84<br />

Makine 12 17 42 71<br />

Malzeme 12 9 30 46<br />

Biyoagroteknoloji 8 8 12 33<br />

Kimya - 7 10 17<br />

Tıp Teknolojisi - 1 - 1<br />

Otomotiv Sektörü - - 1 1<br />

Taşıt Sistemleri Teknolojisi - - 1 1<br />

TOPLAM 78 102 272 452

---

EĞİTİM DURUMLARINA GÖRE DAĞILIM<br />

115<br />

Mezun Öğrenci<br />

Desteklenen Girişimci Toplam Lisans Y.Lisans Doktora Lisans Y.Lisans Doktora<br />

2009 Yılı Dağılımı 78 19 17 5 10 14 13<br />

2010 Yılı Dağılımı 102 21 4 11 24 17 25<br />

<strong>2011</strong> Yılı Dağılımı 272 56 34 21 37 69 55<br />

Toplam 452 96 55 37 71 100 93<br />

TOPLAM 452 188 264<br />

ÜNİVERSİTELERE GÖRE DAĞILIM<br />

No Üniversite Adı 2009 2010 <strong>2011</strong> Şehir<br />

1. İTÜ 7 5 15<br />

2. Yıldız Teknik Üniversitesi 3 3 4<br />

3. Marmara Üniversitesi - 3 3<br />

4. Boğaziçi Üniversitesi - 6 7<br />

5. İstanbul Üniversitesi - 1 11<br />

6. Yeditepe Üniversitesi - 1 4<br />

7. Koç Üniversitesi - 1 1<br />

8. Fatih Üniversitesi 2 - 2<br />

9. Sabancı Üniversitesi - - 3<br />

10. Bahçeşehir Üniversitesi - - 2<br />

11. Beykent Üniversitesi - - 1<br />

12. İstanbul Kültür Üniversitesi - - 1<br />

İyi Olmayan Örnekler<br />

İstanbul (86)

---

116<br />

Teknogirişim Sermayesi Desteği Programı başvuruları HER YIL 01 EKİM -<br />

15 KASIM tarihleri arasında alınmaktadır.

---

ÜNİVERSİTE-SANAYİ İŞBİRLİĞİ İÇİN<br />

BİR TEKNOLOJİ PLATFORMU: MANUFUTURE-TR<br />

BİR ULUSLARARASI KONGRE: UMTIK<br />

VE TEKNOPARKTA ÇOK ORTAKLI BİR FİRMA: ODAGEM A.Ş.<br />

Özet<br />

Prof. Dr. S. Engin KILIÇ<br />

ODTÜ, Makina Mühendisliği Bölümü<br />

117<br />

Üniversite-Sanayi İşbirliği konusunda şimdiye kadar yalnızca ülkemizde gerçekleştirilen<br />

toplantı metinlerini, yayımlanan bildirileri ve makaleleri toplasak herhalde<br />

onlarca cilde sığdıramayız. Bu yazıda yalnızca imalat konusunda, özellikle de makine<br />

imalatı konusunda, Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ), Makine Mühendisliği<br />

Bölümünde 30 yıl kadar önce başlatılan çalışmaların tarihsel gelişimi, karşılaşılan<br />

zorluklar, elde edilen başarılar anlatılmaya çalışılacak, bu çabalar sonucu<br />

bugün gelinen durum, ülke çapında tanınır hale gelen üç kurumsal yapı:<br />

Manufuture-Tr, ulusal teknoloji platformu, UMTIK, uluslararası makina tasarım ve<br />

imalat kongresi ve ODAGEM A.Ş., çok ortaklı bir teknopark firması, tartışılacaktır.<br />

Tarihsel Gelişme<br />

1970’li yıllarda doktora çalışmalarını tamamlayarak yurda dönen ODTÜ, Makina<br />

Mühendisliği Bölümünden bir grup öğretim üyesi, ülke sanayisinin gereksinim<br />

duyacağı konularda ortak araştırma yapmak amacıyla 1979 yılı başlarında biraraya<br />

gelerek Makina Tasarım ve İmalat Araştırma Enstitüsü, MATIMAREN’i kurdular.<br />

MATİMAREN, kurulmasının hemen ardından, çeşitli KİT (Kamu İktisadi Kuruluşları)<br />

için uygulamalı araştırma projeleri oluşturmaya ve yürütmeye başladı. Projeler<br />

başarıyla tamamlanmaya başladıkça MATIMAREN ülke çapında tanınmaya<br />

başladı ve yürüttüğü uygulamalı araştırma projelerinin sayısı iki üç yıl içinde iki<br />

haneli rakamlara ulaştı. Proje sonuçları bilimsel kongrelerde ve dergilerde çok yazarlı<br />

bildiriler ve makaleler olarak yayımlanmaya başladı. Bilimsel yaklaşımla ortak<br />

ve endüstriyel araştırma yapmanın başarılı sonuçlarıyla kısa zamanda edinilen bilgi<br />

birikimi ve deneyimin diğer üniversitelerden ve sanayi kuruşlarından mühendis ve<br />

araştırmacılarla paylaşılabilmesi için iki yılda bir ODTÜ, Makina Mühendisliği<br />

Bölümünde bir ulusal kongre düzenlenmesine karar verilerek MATİMAREN tarafından<br />

ilki 1984 yılında olmak üzere UMTIK, Ulusal Makina Tasarım ve İmalat<br />

Kongresi, düzenlenmeğe başlandı. Üniversite-sanayi işbirliklerini kurumsallaştırabilmek<br />

ve bir ağ yapı oluşturabilmek için de, Makina Tasarım ve İmalat Derneği<br />

(MATIM) kuruldu. Ülkemizin belki de ilk başarılı üniversite-sanayi işbirliği modelini<br />

oluşturan MATİMAREN, Yüksek Öğretim Yasasının (YÖK) yürürlüğe girmesiyle,<br />

1982 yılında enstitü statüsünü kaybederek Makina Mühendisliği Bölümüne

---

118<br />

bağlı bir araştırma merkezi haline geldi. MATİMAREN bu yeni yapıda, sanayiciler<br />

için çok sayıda akademisyenin birlikte çalıştığı araştırma projeleri yerine giderek<br />

bir akademisyenin danışman olarak yer aldığı projeleri sahiplenmeye başlamıştır.<br />

Bugün için temel işlevini ve misyonunu kaybetmiş olan MATIMAREN’in adı,<br />

1996 yılından itibaren uluslararası bir kongre haline gelen UMTIK kongrelerinde<br />

yaşatılmaktadır. MATIM ise dernek olarak faaliyetlerini sürdürmekte ve ulusal bir<br />

bilimsel dergi olan MATIM dergisini yayımlamaktadır. 1990’lı yıllarının ikinci<br />

yarısından itibaren sanayide Ar-Ge konusunun öneminin anlaşılarak bir devlet politikası<br />

olarak benimsenmesiyle, doğrudan sanayiciye yönelik Ar-Ge destek programlarının<br />

(TIDEB sonra TEYDEB, TTGV) yanısıra, üniversitelerin sanayicinin<br />

gereksinim duyacağı konularda araştırma yapabilmesi için destek programları<br />

(TÜBİTAK, DPT), üniversite-sanayi işbirliğini doğrudan teşvik etmek için de,<br />

USAMP (Üniversite-Sanayi Ortak Araştırma Merkezleri Programı) oluşturuldu. Bu<br />

program kapsamında 2004 yılına kadar dördü sektörel, ikisi bölgesel olmak üzere 6<br />

USAM (seramik: SAM, Eskişehir, tekstil: TAM, İzmir, Otomotiv: OTAM, İstanbul,<br />

Biomedikal: Biomedtek; Ankara, bölgesel: Adana ÜSAM, Adana ve TÜBİTAK-<br />

ODAGEM, Ankara) kuruldu. TÜBİTAK-ODAGEM, OSTİM-OSB, sanayi firmaları,<br />

ODTÜ Makina ve Endüstri Mühendisliği ile Endüstri Ürünleri Tasarımı bölümlerinin<br />

ortaklığında 2004 yılında OSTİM’de kuruldu. 2005 yılında bir OSTİM<br />

Teknopark kuruluşu haline gelen TÜBİTAK-ODAGEM pekçok sanayi Ar-Ge projesinin<br />

oluşturulmasına ve yürütülmesine katkıda bulunmuştur. 2006 sonunda<br />

TÜBİTAK tarafından ÜSAMP programı kaldırılmış, tüzel kişiliklerinin olmaması<br />

nedeniyle kurulu 6 ÜSAM’ın da tüzel kişilik oluşturarak mal varlıklarını oluşturulacak<br />

tüzel kişiliğe sahip kuruluşlara aktarmaları istenmiştir. Bunun üzerine<br />

TÜBİTAK-ODAGEM, 2007 yılı başında yeniden yapılandırılarak ODTÜ OSTİM<br />

Teknoparkında faaliyet gösteren 25 ortaklı ODAGEM A.Ş haline gelmiştir.<br />

ODAGEM A.Ş. 2007 yılında “İleri İmalat Sistemleri ve Teknolojileri Ar-Ge İşbirliği<br />

Ağı ve Platformu” başlıklı İŞBAP projesinin yürütücülüğünü üstlenerek 2010<br />

yılında üniversite ve sanayiden 46 üye kuruluşun yer aldığı Manufuture-Tr Teknoloji<br />

platformunu oluşturmuştur.<br />

1996 yılından itibaren uluslararası bir kongre haline gelen UMTIK, kongrelerle<br />

ülkemizin çeşitli yörelerinin de tanıtılması amacıyla ilk kez 2002 yılında Ankara<br />

dışında, Kapadokya’da düzenlenmiştir. Bu kongrenin başarısından sonra bir uluslararası<br />

program komitesi oluşturulmuş ve UMTIK kongreleri giderek daha fazla<br />

yurtdışı ve sanayici katılımının olduğu, bilimsel oturumların yanında forum,<br />

çalıştay, endüstriyel seminer ve özel oturumlar şeklinde etkinliklerin de yer aldığı<br />

bir yapıya kavuşmuştur. 2004 kongresi Antalya’da, 2006 kongresi Kuşadası’nda,<br />

2008 kongresi İstanbul’da ve 2010 kongresi Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyeti’nde<br />

gerçekleştirilmiştir. 2012 kongresi ise, 19-22 Haziran 2012 tarihleri arasında Denizli<br />

Pamukkale’de düzenlenecektir.

---

Üniversite-Sanayi İşbirliğinde Teknoloji Platformunun Önemi<br />

119<br />

ABD, AB ve diğer gelişmiş ülkelerde makine sektörü yeni teknolojilerin oluşturulması<br />

için motor görevini üstlenmektedir. Daha yüksek performanslı ve pazarda<br />

rakipsiz yeni makineler üretebilmek, günümüzde mevcut teknolojilerin benzer ürünlerdekilere<br />

göre değişik şekilde entegrasyonuyla değil, hiçbirinde olmayan yeni<br />

teknolojilerin kullanımıyla mümkün olabilmektedir.<br />

ÜNİVERSİTE ARAŞTIRMA<br />

MÜKEMMELİYET<br />

MERKEZLERİ<br />

SANAYİ<br />

TEMEL<br />

BİLGİ<br />

DENEYSEL<br />

DOĞRULAMA<br />

TEKNOLOJİ<br />

GELİŞTİRME<br />

TEKNOPARKLAR<br />

Şekil 1. Araştırma Ekseni<br />

ÇEŞİTLİ<br />

SEKTÖRLERE<br />

DEĞİŞİK<br />

UYGULAMALAR<br />

ÜRÜN<br />

GELİŞTİRME<br />

ÜRÜN<br />

Yeni teknolojiler, ancak üniversite ve araştırma kuruluşlarında geliştirilebilir, sonrasında<br />

da teknoloji firmalarında makine sektöründeki firma isteklerine göre şekillendirilebilir.<br />

Yeni teknolojilerin geliştirilebilmesi ise; temel bilimlerdeki birikimler<br />

ve araştırmalarla mümkün olabilir. Teknoloji konusundaki gereksinimler bu nedenle<br />

üniversite ve temel bilimler alanındaki araştırma faaliyetlerini tetikler. Türkiye<br />

makine sektörünün izlemesi gereken yol haritasının oluşturulmasında temel bilimlerdeki<br />

araştırmalardan teknoloji geliştirmeye, teknoloji uygulamalarından ürüne<br />

yönelik araştırmalara giden araştırma ekseninin etrafında Ar-Ge yapısının pürüzsüz,<br />

kopuksuz, tüm öğeleri ve aktörleriyle birlikte güçlü bir şekilde oluşturulması hedef<br />

alınmalıdır (Şekil 1). Makine sektörünün ortak teknoloji gereksinimlerini belirlemek<br />

ve çok ortaklı rekabet öncesi Ar-Ge projeleri oluşturmak ve çağrıya çıkmak<br />

üzere, içinde üniversite, Ar-Ge merkezleri ve teknoloji firmalarının da yer alacağı<br />

ağ yapı ve teknoloji platformları oluşturulmalıdır. Üniversitelerde dağınık olarak<br />

mevcut birikimlerin biraraya getirilerek sinerji yaratılabilmesi için mükemmeliyet<br />

merkezleri ve teknokentler etrafında Ar-Ge alt yapıları oluşturularak çağrıya çıkılan<br />

konularda projeler yürütülmelidir. Teknolojilerin alt yapısını ve bilimsel temelini

---

120<br />

oluşturmak üzere temel bilimlerdeki araştırma konuları da belirlenerek ortak Ar-Ge<br />

projeleri yürütecek bilimsel çalışma grupları oluşturulmalıdır. Manufuture-Tr işte<br />

bu gereksinmelerden yola çıkılarak oluşturulmuştur. Bu yıl Polonya’nın Wroclaw<br />

kentinde düzenlenen Manufuture kongresinde Manufuture-Tr platformunun tanıtımı<br />

yapılmış ve bu şekilde Avrupa Manufuture platformunun bir üyesi haline gelinmiştir.<br />

Üniversite-Sanayi İşbirliğinde ODAGEM UMTIK ve Manufuture-Tr Katkısı<br />

Üniversite ile sanayi arasında bir arayüz yapı oluşturarak, sanayi-üniversite ortak<br />

Ar-Ge çalışmalarını gerçekleştirecek mümkün olduğunca rekabet öncesi çok ortaklı<br />

projeler oluşturmayı hedefleyen ODAGEM, bu amacında kısmen başarılı olduysa<br />

da, büyük firmalar bünyesinde kurulan Ar-Ge merkezlerinin üniversitelerden yalnızca<br />

danışmanlık hizmeti alarak ve ODAGEM gibi arayüz yapılarına gerek duymadan,<br />

KOBI’lerle işbirliğine gitmeden Ar-Ge faaliyetlerini yürütmeyi tercih etmeleri<br />

nedeniyle hedeflediği başarı düzeyini yakalayamamıştır. Bu nedenle<br />

ODAGEM, KOBİ’lerden oluşan OSTIM gibi sanayi bölgelerindeki küme yapılarının<br />

esnek yapıda büyük bir firma gibi birlikte hareket edebilecek yeteneğe kavuşması<br />

için sanal fabrika yönetim yapısı kurmayı hedeflemiş ve bu yönde projeler<br />

oluşturmuştur. Böyle bir yapıyla sanayi bölgelerindeki küme yapılarının büyük<br />

sanayi kuruluşlarından iş alarak aralarında işbirliği yapmaları, Ar-Ge, tasarım, imalat<br />

ve test aşamaları için işin alımı, dağıtımı, takibi ve teslimi konusunda<br />

ODAGE M’de gerekli altyapı ve yeteneğin oluşturulması hedeflenmiştir.<br />

ODAGEM, koordinasyonunu yaptığı Manufuture-Tr platformunu aktif hale getirerek<br />

ulusal proje fikirlerinin oluşturulması ve gerçekleştirilmesi çalışmalarını da, bu<br />

yeni altyapısıyla daha kolay gerçekleştirebilme olanağını elde edebilecektir. Özellikle<br />

makine imalat sanayisini ilgilendiren konulardaki en son gelişmelerin sunulacağı<br />

ve tartışılacağı UMTIK kongreleri de, sanayici ve akademisyenlerin birbirlerini<br />

dinleyip, bilgi aktarımı yapabilecekleri ve ortak çalışmalar başlatabilecekleri bir<br />

yapıya kavuşmaktadır. Denizli Pamukkale’de 19-22 Haziran 2012 tarihlerinde düzenlenecek<br />

kongrenin birinci günü Yüksek Performanslı Talaşlı İmalat ve Takım<br />

Tezgahları konusunda yapmış olduğu araştırmalarla dünya makine sanayisine büyük<br />

katkı sağlamış olan Kanada British Colombia Üniversitesinden Prof. Dr. Yusuf<br />

Altıntaş’a ithaf edilmektedir. Yüksek performanslı talaşlı üretim tezgahları ve proseslerinin<br />

ülkemiz sanayicisi tarafından öğrenilmesi ve bu konuda araştırmaların<br />

yapılması, gerek bu tür tezgahları kullanan KOBİ ve büyük firmalar, gerekse tezgah<br />

üreten sanayiciler açısından çok önemlidir. İlk gün programında bildiri sunacak ve<br />

konuşma yapacak akademisyenler, bu konunun en önde gelen araştırmacılarıdır.<br />

Kongrede sanayicilerimiz tarafından şimdilik pek fazla önemsenmeyen, mikro üretim<br />

konusunda özel bir oturum yer alacak olup, bu oturumda da, ülkemiz içinden ve<br />

diğer ülkelerden konusunun önde gelen uzmanları bildirileriyle yer alacaklardır.<br />

UMTIK 2012’de ayrıca çok eksen kontrollü lazer CNC tezgahı geliştiren firmalarımızın<br />

yer alacağı bir çalıştay düzenlenerek, firmalarımızın birbirlerine ve bu ko-

---

121<br />

nuda çalışma yapmak isteyen akademisyen ve sanayicilere bilgi aktarmaları ve<br />

sorunlar üzerinde ortak akıl oluşturmaları amaçlanmaktadır. UMTIK 2012’de yer<br />

alacak bu üç konu aynı zamanda Manufuture-Tr platformunda tematik projeler<br />

oluşturmak için düşünülen çalışma konularıdır. UMTIK 2012 için belirlenen kapsam<br />

içinde sunulacak diğer bildiri ve etkinliklerin de, bu konularla ilgilenen akademisyen<br />

ve sanayiciler açısından önemli ve yararlı olacağı açıktır.<br />

Artık kurumsallaşmış olan ve hedeflerini daha net olarak belirleyerek birbiriyle<br />

sinerji oluşturabilecek yapıya kavuşan ODAGEM A.Ş, UMTIK kongreleri ve<br />

Manufuture-Tr teknoloji platformu üniversite-sanayi işbirliklerine önemli katkılar<br />

sağlayacaktır.<br />

Sonuç<br />

30 yıl kadar önce ODTÜ Makina Mühendisliği Bölümünde bir grup öğretim üyesinin<br />

öncülüğünde kurulan MATIMAREN (Makina İmalat ve Tasarım Araştırma<br />

Enstitüsü) ile temelleri atılan üniversite-sanayi işbirliği için gerekli çekirdek kadro<br />

(MATİMAREN), ağ yapı (MATIM), bilgi paylaşımı (UMTIK ve MATIM dergisi)<br />

yapıları, zaman zaman atılım yaparak, durgun bir dönem geçirerek, korunarak ve<br />

değişim geçirerek günümüzdeki sağlam kurumsallaşmış yapıların oluşmasını sağlamıştır.<br />

ODAGEM, firma yapısıyla ortak Ar-Ge projeleri oluşturabilecek, izleyebilecek<br />

ve sonuçlarını ticarileştirebilecek kurumsal bir yapıya doğru hızla yol almaktadır.<br />

ODAGEM’in koordine ettiği Manufuture-Tr, kurulumu tamamlanan<br />

portal web sitesi sayesinde üye kuruluşların katkısıyla aktif hale gelebilecek durumdadır.<br />

Platforma ilgi giderek artmakta ve üye sayısı da bu ilgiye paralel olarak<br />

artış göstermektedir. UMTIK kongreleri gerek yurt içi, gerekse yurt dışında tanınır<br />

hale gelmiş ve Manufuture-Tr platformu üyelerinin giderek daha fazla katılım gösterdiği<br />

ve katkıda bulunduğu bir kongre haline gelmiştir. Çok yerel olarak tek bir<br />

yerden başlatılan hareketin 30 yılda birbirini tetikleyerek üniversite-sanayi işbirliklerini<br />

oluşturmada ülke çapında iyi bir model oluşturduğu ve benimsenmekte olduğu<br />

görülmektedir.

---

122

---

EĞİTİM ORTAMINA YENİLEŞİMCİ BİR TAHTA TASARIMI<br />

Tunay ALKAN<br />

MEB Mesleki ve Teknik Eğitim Genel Müdürlüğü, Eğitim Ortamları ve Eğitim<br />

Süreçleri Geliştirme Grup Başkanı<br />

Özet<br />

123<br />

21. Yüzyılda neredeyse dünyamızda tüm alanlarda oyun yeniden kurgulanmaktadır.<br />

Bu yeni Dünyada teknolojinin tüm alanlarda bir parametre olarak sistemin tamamına<br />

etki eder hale geldiği günümüzde, bu değişimler dikkate alınarak eğitim sisteminin<br />

yanında, eğitim ortamları ve öğretim yöntem ve teknikleri ile eğitim araç ve<br />

gereçlerinin teknoloji dikkate alınarak yeniden kurgulanması gerekmektedir. Bu<br />

bakış açısından hareketle ortaya konan Eğitimde Fatih Projesi geliştirme sürecinde<br />

ortaya çıkan, yerli tasarım Etkileşimli Elektronik Tahtanın, ortaya çıkış süreci ve<br />

dünyada öne çıkan diğer Etkileşimli Elektronik Tahtalara göre avantaj ve dezavantajları<br />

açısından bu bildiride değerlendirilecektir. Ortaya çıkan Etkileşimli Elektronik<br />

Tahtaya, Panel Tip Etkileşimli Tahta adı verilmiş olup dünyada ürün konsepti<br />

açısından alanında tek tahta olmuştur. Bu tahta ile ilgili olarak geliştirme sürecinde<br />

3 ayrı patent alınmış olup patent sahibi MEB Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğüdür.<br />

Şahsımda bu patentlerde buluş sahibidir. Eğitim ortamında bir ihtiyacın fikri<br />

mülkiyet hakları ile Patente dönüşüm süreci, Tasarlanan tahtanın inovatif bir eğitim<br />

ve öğretim aracı olarak Harmanlanmış Eğitim için ne gibi avantajlar kazandırdığı<br />

ile bu eğitim sürecinde okul, öğretmen ve öğrenci açısından sağlayacağı avantajlar<br />

da bu bildiride irdelenecektir.<br />

Giriş<br />

Milenyum başlangıcı olarak 2000 yılını, küreselleşen dünyada evrensel bir dönüşümün<br />

(transformasyon), kritik başlangıç zamanı olarak algılamak gerekmektedir.<br />

İnsanoğlu tarih boyunca birçok değişime ve dönüşüme tanıklık etmiştir. Tanıklık<br />

ettiği değişim ve dönüşüm süreçlerini yaşayan kuşaklar genelde bu dönüşümün<br />

farkında olmamışlar yada olamamışlardır. Bu değişim ve dönüşüm süreçleri çok<br />

sonraları torun ya da sonrası kuşaklarca isimlendirilerek kritikleri yapılmıştır. Tarım<br />

toplumu, Sanayi Toplumu ve Bilgi Toplumu gibi kavramlar, aslında yaşadıkları<br />

belli zaman dilimlerine işaret eden, teknik ve sosyo-kültürel değişimlerdir. İçinde<br />

yaşadığımız zaman diliminde yaşanan dönüşümü 30 ile 50 yaşları arasında olan<br />

insanların fark etmesi beklenmektedir. Bunu fark etmek bir görevdir. Bu farkındalık<br />

sonraki kuşakların daha güvenli bir evrensel dünyada yaşamasına dönük atılacak<br />

adımların karar vericileri olarak bu yaş aralığına büyük sorumluluklar yüklemektedir.<br />

Peki böyle büyük sorumluluk içeren cümlede atıfta bulunulan bu yaş aralığındaki<br />

insanların fark etmesi gereken değişimler nelerdir. Bu sürelerde neler olmuş

---

124<br />

hangi sonuçlar insanoğlu tarafından içselleştirilmiştir. İnsanoğlunun bu değişim<br />

sürecinde informel eğitimden formel eğitime geçiş sürecini yaşamış olması ve bu<br />

süreçte ortaya çıkan sonuç olarak ise verimlilik ve gelişim için eğitimin önemi olmuş<br />

ve bu da sürekli eğitim anlayışında yeni gelişmeler ortaya çıkarmıştır. Eğitim<br />

ile ilgili çok sayıda farklı felsefi bakış açısı, yöntem, teknik ortaya konmuştur. Ancak<br />

neredeyse 150 yıldır eğitim ortamlarında ve araçlarında kayda değer bir değişim<br />

yaşanmamıştır. Ancak milenyum başlangıcı civarındaki teknolojik gelişmeler<br />

ve buluşlar eğitim ortam, araç ve gereçleri konusunda da yenilikler ortaya koyacak<br />

bazı ilerlemeler ortaya koymuştur. Günümüzde bu gelişmeler yeni yeni akademik<br />

çevreler tarafından da anlaşılmaya çalışılmaktadır. Bu yeni eğitim ortam, araç ve<br />

gereçleri ileriye dönük yeni yöntem ve tekniklerin çıkmasına veya mevcutların<br />

gelişmesi veya evrilmesine neden olacaktır.<br />

Milenyumda Teknolojik Değişim ve Dönüşüm<br />

Milenyum olarak adlandırılan 21 yüzyılına girerken ve milenyum başlangıcı olan<br />

günümüze kadar gecen süreçte öne çıkan değişim ve dönüşümü tetikleyen konular<br />

başlıklar halinde saymak eğitim ortam ve süreçlerindeki değişimi tahmine ve içselleştirmeye<br />

yönelik bize rehberlik edecektir.<br />

� İçeriklerde çok hızlı artış<br />

� İçerik ortamlarında değişim<br />

� Kaydetme teknolojilerindeki (yazılım/donanım) gelişim ve ucuzlama<br />

� Saklama teknolojilerinde genişleme ve ucuzlama<br />

� Bulut bilişim<br />

� İletişim ortamlarında değişim ve hızlanma<br />

� Bilişim donanımlarında (pc’den tablet’e) dönüşüm<br />

� Bilişimde insan makine arayüz değişimi<br />

� Dijital elektronikte fuzzy logic (nisbi mantık) kullanımı<br />

� Mekatronik bilim dalının ortaya çıkışı<br />

� Nanoteknolojik gelişmeler<br />

� Daha çok robot teknolojisi kullanımı<br />

� Biyomimetik (doğayı taklit bilimi) bilim dalının ortaya çıkışı<br />

� Kuşak değişimi (dijital yerlilerin ortaya çıkışı)<br />

Tüm bu değişim ve dönüşüm başlıklarından sonra konumuz olan tahta kavramının<br />

tarihsel gelişim süreci kısaca anlatmak sonraki süreç için önem arz edecektir.<br />

Karatahtanın Serüveni<br />

Yukarıdaki değişim ve dönüşümlerin yaşandığı zamanımızda eğitim ortamlarında<br />

halen kullanılan başrol oyuncusu eğitim aracı ‘karatahta’dır. Bu eğitim aracı yaklaşık

---

125<br />

150 yıl önce kullanılmaya başlamıştır. Bu tahtaların ilk olarak kullanılmasına ilişkin<br />

olarak Eğitim Fakültelerinin ilgili bölümleri ile Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri<br />

Bölümlerinde öğrencilere “Bundan 142 yıl önce, eğitimde kullanılması düşünülen<br />

yeni bir teknoloji tanıtılırken şu ifadeler kullanılıyordu.” deniliyor ve bu ifadenin<br />

“Bu araç, göze ve kulağa seslenir. Bunun için dikkati toplama alışkanlığını doğal<br />

yoldan geliştirir. Öğrenci, verilmek isteneni anlamadığı zaman, öğretmene konuyu<br />

genişleterek anlatma ve daha anlaşılır hale getirme olanağı yaratabilir.” şeklinde<br />

olduğu vurgulanıyor. Sonra açıklamada “Sözü edilen araç ne televizyon ne de<br />

bilgisayar. Bildiğimiz karatahtadan başka bir şey değil. Karatahta, günümüzde de<br />

sınıfta etkin bir biçimde kullanılıyor. Oysa 1855’te öğretmenlere ilk tanıtıldığı<br />

sıralarda pek de kabul görmemişti. Kabul görmeyişinin nedeni, öğretmenlerin bu<br />

yeni teknolojiden korkması ya da onu kullanmayı bilmemesinden kaynaklanmıyordu.<br />

Bu teknoloji 19. yy. da ki okul ve sınıf yapısına uygun değildi. Çünkü, o dönemde<br />

karma yaş uygulaması vardı ve sınıftaki 5-17 yaş arasındaki çocuklar birlikte<br />

eğitim görüyordu. Öğretmen, bu çocuklara küçük gruplar halinde ilgileniyordu.” 1<br />

şeklinde açıklama getiriyordu.<br />

Bu teknolojinin (karatahta) o tarihlerde kabul görmeyiş sebebi olarak o tarihteki<br />

eğitim sistemi ve sınıf yapısı gösteriliyordu. Daha sonraları vazgeçilmez olan karatahta<br />

gelişen teknolojiye rağmen alışkanlıklar halini alıp 150 yıl boyunca alternatifsiz<br />

olarak kullanıldı. Bundan sonrada alternatif olarak devam edecek olmasının<br />

yanında etkileşimli tahtayı destekleyen bir bileşen olarak uzunca bir süre daha kullanımı<br />

devam edecek gibi görünmektedir. Bu 150 yıllık sürecin son 20-30 yılında<br />

karatahta, yeşil tahta olarak rengini değiştirirken, yazma ve çizmeyi kolaylaştırmak<br />

için çizgili, kareli vb. kolaylaştırıcı değişimlerin yanında, tozsuz tebeşir kullanımı<br />

gibi minör yenilikçi değişimler göstermiştir. Ayrıca beyaz formika kaplı ahşap tahtalar<br />

ve metal zemin ve emaye yüzey kaplı tahtalar ile hem mürekkepli kalemle<br />

kullanılmasına hem de beyaz tahta üzerinde kâğıt ve posterlerin pratik kullanılmasına<br />

imkan veren mıknatıs yapıştırılmasına imkan veriyordu. 2000’li yıllardan sonra<br />

tebeşirli tahtaların yüzeyleri restore edilerek yeşil renkli ızgara özellikli (kare, çizgi,<br />

nokta vb.) PVC malzemeler ile kaplanarak sıvı tebeşir tabir edilen mürekkepli kalemler<br />

ile yazıma imkan tanıyan sistemlerde kullanılmaya başlandı. Karatahtada<br />

koyu zemin üzerine açık renkli yazı ve çizimler yapılırken, beyaz tahtada açık zemin<br />

üzerine koyu yazılar yazılabiliyordu. Ayrıca beyaz tahta, yansıma cihazları<br />

(film makinesi, slayt makinesi, epidiyaskop, tepegöz ve projeksiyon) için uygun bir<br />

yüzey olarak ta kullanılabiliyordu. Yeşil tahta, karatahta ve beyaz tahta arasında bir<br />

gri ton gibi üzerine hem açık hem de koyu tonda yazılar yazılmasına olanak veren<br />

bir renkti, kısmen yansı yüzeyi olarak ta iş görebilmekteydi. Özellikle PVC kaplı<br />

sıvı tebeşir kullanımına uygun yeşil tahtalar klasik tahta anlayışının öne çıkan<br />

1<br />

İnönü Üniversitesi Eğitim Fakültesi BÖTE ders notları, Öğr. Gör. Mehmet Karahan, Eğitimde Bilgi<br />

Teknolojileri, s.94.

---

126<br />

örnekleri olmuştu. Ayrıca bu tahtalara yönelik mekanik bazı tasarım gelişimleri de<br />

yaşanmıştır. Sabit karatahta, taşınabilir karatahta, yazı ve çizim yapılacak alan kazanmaya<br />

yönelik iki tahtanın kaydırılarak kullanıldığı mekanik tasarımlar gibi.<br />

Yukarıda sayılan beyaz, yeşil, karatahta, PVC kaplı ile tebeşirli, mürekkepli kalemli,<br />

sıvı tebeşirli ve mıknatıslı tasarımlar ile mekanik tasarım kombinasyonları, farklı<br />

tahta tasarımları ortaya çıkarmıştır. Bu tahta tiplerinin her biri öğretmeler arasında<br />

kendine ayrı yer edinmişti. Bu konuda öğretmenlerin bir kısmı, tebeşir tozundan<br />

rahatsız olduklarından bahsederek çekinceler ortaya koyarak, beyaz tahta tercih<br />

ederken, bir kısmı şehir efsanesi şeklinde yayılan, mürekkepli kalemlerin bazı hastalıklara<br />

sebep olduğunu öne sürerek ve ayrıca çok ağır ispirto kokusu yaydığı ile<br />

ellere mürekkep bulaştığı hususu öne çıkarılmaktaydı. Ayrıca da tebeşir ile tahtanın<br />

etkileşiminden ortaya çıkan bazı seslerin eğitim ortamlarında öğretmen ile öğrenci<br />

arasında yılarca kodlanmış bir bilgi taşıdığını öne sürerek tebeşir kullanan karatahta<br />

veya yeşil tahtayı tercih etmekteydi. Hatta çok sayıda okulda beyaz tahta takılmış<br />

olmasına rağmen sökülerek tekrar tebeşir kullanan tahtaların takıldığı olmuştu.<br />

Sıvı tebeşir ile PVC yeşil tahta kullanan öğretmenlerin ellerine mürekkep bulaşmaması,<br />

mürekkebin kokulu olmaması, sağlık açısından zararlı olmadığına dair raporun<br />

bulunması gibi sebepler bu tahta türünü en az dezavantajı hale getirmekte idi.<br />

Karatahta teknolojisindeki tüm bu gelişmelere rağmen bu tahta türü, 2000’li yıllardan<br />

sonra gelişecek olan akıllı tahta teknolojisi ile iç içe girerek, yumuşak bir dönüşüm<br />

gerçekleştirilmeye çalışılsa da, bu sistemde verimli kullanılamayan etkileşim,<br />

elektronik ve bilişim sektöründeki gelişme ve fiyat düşüşü birlikte düşünüldüğünde<br />

bu tahta türünün 21 yy ilk çeyreğinden sonra belirgin şekilde kullanımının azalacağı<br />

öngörmek zor olmayacaktır.<br />

Karatahtadan Akıllı Tahtaya Evrilme<br />

Özellikle mürekkepli kalem veya sıvı tebeşir kullanabilen beyaz tahtanın, aynı zamanda<br />

bilgisayara bağlanabilen yansı cihazı olan, projeksiyon aletlerinin görüntülerinin<br />

yansıtıldığı alanlar olarak ta kullanılması, akıllı tahtaya giden yolu açmıştır.<br />

Bilgisayar ekranının masaüstü artalanının beyaz tahtada yansıyan yüzeyde aynen<br />

görünmesi, beyaz tahtada, bilgisayar ekran görüntüsünden bilgisayarın kullanılabilmesine<br />

yönelik çalışmaları başlattı. Bu çalışmalar zaman içerisinde etkileşim<br />

teknolojilerini doğurdu. Bu çalışmalar sürecinde 2000’li yıllarda kameralı optik<br />

imajlama, matrix kızılötesi ışık ve ultrasound ses frekansı ile konum hesaplama<br />

gibi, farklı etkileşim teknolojileri ile tahta üzerinden etkileşime geçildi. Daha sonra<br />

özel etkileşimli tahta yazılımları ile öğretmenler, tahta üzerinden bilişim cihazlarını<br />

kullanmaya başladılar. Böylece, bilişim cihazlarının derste aktif ve etkin kullanımının<br />

önü açılmış oldu. Bu ilk etkileşimli tahtalar bazen projeksiyon cihazının yansıdığı<br />

yüzeye takılan bir aparat, bazen projeksiyona takılan bir aparat olarak karşımıza<br />

çıkarken, bazen de özel tahtası ile birlikte kullanılabilen, daha profesyonel

---

127<br />

cihazlar olmaktaydı. Tüm bu etkileşimli tahtalar projeksiyon tabanlı idi. Bu etkileşimli<br />

tahtaların tamamına, bir bilgisayarın monitör çıkışı ile etkileşim için ise USB<br />

(Evrensel Seri Yol) bağlantısının yapıldığı bir bilgisayar (Notebook, Desktop) gerekli<br />

idi. Bu bilgisayar ile etkileşimli tahta ayrı ayrı satılmakta ve imal edilmekte<br />

idi. Aslında kamuoyundaki yaygın kullanım olan akıllı tahta ancak uygun yazılım<br />

ile yüklenmiş bir bilgisayar ile bir araya gelen etkileşimli tahtaya verilebilecek bir<br />

isim olmalıydı. Tam bu noktada Eğitimde Fatih Projesi kapsamında geliştirilerek<br />

tasarlanan Panel Tip Etkileşimli Tahta bir akıllı tahta özelliği taşımakta ve bu ismi<br />

hak etmekte idi. Çünkü bu tahta içerisinde bilgisayarı da barındıran bir yapıya sahip,<br />

klasik etkileşimli tahtaların dezavantajlarını ortadan kaldıran bir yapı ile tasarlanmıştı.<br />

LED (Işık Yayan Diyot) aydınlatmalı LCD (Sıvı Kristal Ekran) panel üzerinde etkileşim<br />

aparatı olan, ayrıca tebeşir kullanabilen yeşil ve mürekkepli kalem kullanabilen<br />

beyaz mıknatıs tutabilen tahtaların olduğu bilgisayar gömülmüş özel tasarım bir tahta<br />

olan bu yapı tamda, Akıllı Tahta konseptine uygun bir konseptti. Bu geliştirilen tahta<br />

yenileşim’ci (inovasyon) bir mantıkla dizayn edilerek tasarlanmıştı. Günümüzdeki<br />

başına elektronik anlamında e gelen her kavram artık akıllı anlamında ‘Smart’ terimine<br />

evrilmektedir. Bu noktada Eğitimde Fatih Projesi kapsamında Yenilik ve Eğitim<br />

Teknolojileri Genel Müdürlüğünde yapılan çalışmalarda Tunay ALKAN’ın da buluşçusu<br />

olduğu tahta tamda Akıllı Tahta’ya bir örnektir. Bu süreçte geliştirilen tahtaya<br />

Panel Tip Etkileşimli Akıllı Tahta adı verilebilir. Aslında kısaca tam anlamı ile bu<br />

geliştirilen tahta Akıllı Tahta (Smart Board)’dır.<br />

Eğitimde Fatih Projesi<br />

Millî Eğitim Bakanlığı Bilgi Toplumu Strateji Belgesinde yer alan “Bilgi ve iletişim<br />

teknolojilerinin eğitim sürecinin temel destek araçlarından biri olması, öğrencilerin<br />

ve öğretmenlerin bu teknolojileri etkin kullanabilmesi” hedefine ulaşmak için çeşitli<br />

çalışmalar yürütülmektedir. Zaman içerisinde süregelen ve yapılmaya devam eden<br />

bu çalışmaların yanı sıra, son günlerde adından sıkça bahsedilen Eğitimde Fatih<br />

Projesi bu alanda dünyada en önemli projeler arasındadır. Projenin amacı, ülkemizdeki<br />

tüm okulları aynı Bilişim Teknolojileri (BT) imkânları ile donatarak, iyileştirmek<br />

ve eğitimde fırsat eşitliği sağlamaktır. Fatih Projesi’nin 4 yılda tamamlanması<br />

hedeflenmektedir. 1. yıl ortaöğretim okulları, 2. Yıl ilköğretim ikinci kademe, 3. yıl<br />

ise ilköğretim birinci kademe ile okulöncesi kurumlarının BT donanım altyapısı<br />

kurulumları hedeflenmekte, paralel çalışmalar ile aynı süreler içerisinde e-içerik,<br />

öğretim programlarına uygun BT cihazlarının kullanımı, öğretmenlerin hizmet içi<br />

eğitim ile bilinçli ve güvenli internet kullanımı bileşenlerinin tamamlanması öngörülmektedir.<br />

Bu bileşenler ile devam edecek Eğitimde Fatih Projesi ülkemizde eğitimden<br />

başlayarak 21. Yüzyıl yeterliklerine sahip vatandaş yetiştirmeyi hedefleyen<br />

bir dönüşüm -transformasyon- amaçlamaktadır. 2<br />

2<br />

Türkiye Bilişim Derneği Dergisi, Tunay ALKAN Fatih Projesi Topyekûn bir dijital dönüşüm<br />

projesidir. Kasım <strong>2011</strong>, Sayı 137.

---

128<br />

Proje Bileşenleri; 1-Donanım ve Yazılım Altyapısının Sağlanması, 2-Eğitsel e-İçeriğin<br />

Sağlanması ve Yönetilmesi, 3-Öğretim Programlarında Etkin BT Kullanımı, 4-Öğretmenlerin<br />

Hizmetiçi Eğitimi, 5-Bilinçli, Güvenli, Yönetilebilir ve Ölçülebilir BT<br />

Kullanımı sağlanması bileşenlerinden oluşmaktadır. Her bileşende ayrı çalışmalar<br />

yapılmaktadır. Donanım altyapısının iyileştirilmesi bileşeni kapsamında, okulöncesi,<br />

ilköğretim ve ortaöğretim kademesi okullarındaki bütün dersliklere birer adet<br />

Bilgisayar donanımlı Panel Tip Etkileşimli Tahta kurulacak ve her dersliğe geniş<br />

bant internet erişimi sağlanacaktır. Her okula en az bir adet çok amaçlı fotokopi,<br />

tarayıcı özelliği olan network yazıcısı, mikroskopa bağlanabilen doküman kamera<br />

kurulacaktır. Eğitsel e-içeriğin sağlanması bileşeni kapsamında; öğretim programlarında<br />

yer alan ders içerikleri için öğrenme nesneleri hazırlanacak ve e-kitap<br />

formatında elektronik ortama aktarılacaktır. Bu e-içeriklere öğretmenler ve öğrenciler<br />

web tabanlı ortamlarda hem çevrimiçi hem de çevrimdışı biçimde ulaşabilecektir.<br />

Öğretim programlarının BT içerecek hale getirilmesi proje bileşeni kapsamında;<br />

öğretmen kılavuzlarının programları okullarımızın dersliklerine sağlanan<br />

donanım altyapısının ve eğitsel e-içeriğin etkin kullanımını içerecek şekilde yenilenmesini<br />

içermektedir. Öğretmen Hizmetiçi Eğitimi proje bileşeni kapsamında;<br />

okullarımızda görev yapan öğretmenlerimizin sınıflara sağlanan donanım altyapısını,<br />

eğitsel e-içerik ve BT’ye uyumlu hale getirilen öğretmen kılavuzlarıyla birlikte<br />

etkin biçimde kullanma becerilerini geliştirmelerine dönük yüz yüze ve uzaktan<br />

eğitim aracılığıyla hizmet içi eğitim faaliyetlerine katılmaları sağlanacaktır. Proje<br />

sonunda öğretmen eğitimine dönük diğer kamu kurumlarının da kullanabileceği her<br />

ilde en az bir adet olmak üzere toplam 110 adet uzaktan hizmet içi eğitim sınıfları<br />

kurulmuş olacaktır. Bilinçli ve güvenli BT kullanımının sağlanması adlı proje bileşeni<br />

kapsamında ise eğitim-öğretim süreçlerinde BT araçlarıyla birlikte internetin<br />

de bilinçli ve güvenli kullanımını sağlamak için gerekli donanım ve yazılım altyapısının<br />

kurulmasının yanında düzenleyici metin çıkarılması da öngörülmektedir. 3<br />

Akıllı Tahta Nedir?<br />

Akıllı Tahta kavramı İngilizce de ki Smart Board kavramından Türkçeye geçmiştir.<br />

Kavramın İngilizcesi olarak kullanılan terimin aynı zamanda dünyada yaygın kullanılan<br />

bir akıllı tahta firmasına ait ürün markası olması bu isimle anılmasına sebep<br />

olmaktadır. Gerçi trend olarak e(elektronik) kavramı yavaş yavaş yerini smart kavramına<br />

bırakmaktadır. bizim Türkçe de bugün kullanmamız gereken kavram “etkileşimli<br />

elektronik tahta” veya “etkileşimli akıllı tahta” olmalıdır. Bu kavramı tüm<br />

akıllı tahtalar için Türkçe dilinde genel tabir olarak kullanmak gerekir.<br />

Akıllı Tahta/Etkileşimli Elektronik Tahta<br />

Bilgisayar ekranının yansıdığı veya oluştuğu yüzey ile doğrudan parmak ve/veya aktif<br />

ya da pasif kalem ile kullanıcının bilgisayarı kullanmak için etkileşime geçebildiği<br />

3 Artı Eğitim Dergisi, Eğitimde Fatih Projesi, Tunay ALKAN, Mülakat.

---

129<br />

eğitime özel üretilmiş donanım ve yazılımları ile tüm tahtaya yazıp çizdiğiniz içerikleri<br />

yorumlayabilen, kaydeden, kaydedilmiş bilgileri çağırabildiğiniz yazılımı<br />

bulunan, 21. yy eğitim aracıdır.<br />

Öğretmenin eğitim öğretimde araç olarak kullanacağı, öğrencilerin de okuldan bilgiye<br />

ulaşma yolarından biri olarak kullanacakları Etkileşimli Elektronik Tahtalar,<br />

güvenli ağ üzerinden her sınıfın internete bağlanması avantajının yanında öğrencinin<br />

eğitimdeki en önemli duyu organlarından göze ve kulağa en etkili biçimde hitap<br />

eden bir yapıya sahiptir. Öğrencilerin kavrama düzeylerini artırarak öğrenme sürecini<br />

kısaltacaktır. Ayrıca kısa sürede öğrenmeden ortaya çıkan vakitte öğretmenin<br />

öğrenciler ile bireysel ilgilenmeye ayırdığı vakit artacaktır. Anlaşılması zor olan<br />

kazanımlar için tahta ile etkileşim kuracaktır. Bu etkileşimde resim, ses, video ve<br />

animasyon ile takviye edilen yöntem kullanılacak olup, öğretim ortamı zenginleştirilerek<br />

kavrama düzeyi artırılmış olacaktır.<br />

Panel Tip Etkileşimli Tahta<br />

Kaldı ki bu saydıklarımız, kullanılması durumunda tüm etkileşimli elektronik tahtalar<br />

için geçerlidir. Oysa Millî Eğitim Bakanlığı olarak Yenilik ve Eğitim Teknolojileri<br />

Genel Müdürlüğünde geliştirilen akıllı tahta mevcut akıllı tahtaların ötesinde<br />

bir eğitim aracıdır. Bu Etkileşimli Elektronik Tahta ile halen piyasada bulunan etkileşimli<br />

elektronik tahtaların bir kıyaslaması yapılarak açıklanması gerekmektedir.<br />

Mevcut Etkileşimli Elektronik Tahtalar, Projeksiyon sistemi ile kurgulanmıştır.<br />

Projeksiyon temelli Etkileşimli Elektronik Tahta, bazı modellerde projeksiyonun<br />

yansıdığı yüzeye takılan bir aparat şeklinde, bazı modellerinde ise projeksiyonun<br />

yanına takılan bir aparat olarak karşımıza çıkarken bazı modellerde projeksiyon<br />

cihazının içerisine entegre haliyle karşımıza çıkmaktadır. Ayrıca özellikle bu sektörün<br />

öncüsü küresel şirketlerin etkileşimli elektronik tahta modelleri ise projeksiyonun<br />

ve yansıdığı yüzey de aynı kaide üzerindeki esnek kullanımlı yapı ile beraber<br />

gelmekte olup bu yüzey özel bir teknikle imal edildiğinden parmak veya özel kalemi<br />

ile yüzey etkileşimli olarak kullanılabilmektedir. Tüm modellerde dışarıdan<br />

bilgisayar bağlanması gerekir. Bu tip projeksiyonlu tahtaların dezavantajları ise<br />

aydınlık ortamlarda karartma ihtiyacı duyulması, lamba ömürlerinin kısa (yaklaşık<br />

3500 saat) olması, kullanılmaya başladığı andan itibaren lamba ömrünün sonuna<br />

doğru giderek kötüleşen bir yansıma görüntüsü, kullanıcı tahta ile ışık kaynağı arsında<br />

olmasından dolayı gölge probleminin oluşması, aparat ile tahta arasına el veya<br />

vücudun girmesinin etkileşimi ortadan kaldırması, bir çok tahta türünün kalemlerinin<br />

pilli aktif elektronik cihazlar olması, paneli beraber gelenlerin bir kısmında<br />

mürekkepli kalem kullanılamaması ayrıca bu tip tahtaların hiç birinde tebeşir kullanılamaması<br />

vb dezavantajları vardır.<br />

Eğitimde Fatih Projesi Kapsamında Yenilik ve Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğü<br />

olarak geliştirilen Etkileşimli Elektronik Tahta ise dünyada benzerlerine göre

---

130<br />

ayrıcalıklı, özellikli ve diğer akıllı tahtalara göre çok avantajı olan bir tahtadır. Şahsım<br />

da bu tahtanın buluşçuları arasında olup Genel Müdürlük olarak tahta ile ilgili 3<br />

patentin fikri mülkiyet haklarına sahibiz. Yukarıda sayılan etkileşimli elektronik<br />

tahtalardan, Eğitimde Fatih Projesi kapsamında geliştirilen etkileşimli elektronik<br />

tahta bu yapıdan tamamen farklı olup, darbelere karşı güçlendirilmiş, gorilla tabir<br />

edilen kırılmayan bir korumalı cam ile imal edilmiştir. Ayrıca LED aydınlatmalı,<br />

LCD tabanlı, üzerine soketli bilgisayar konumlandırılmış, özel kalem kullanımı<br />

gerekmeyen, üç farklı nesil akıllı tahtanın bir araya getirildiği, hem tebeşir, hem<br />

mürekkepli, hem de pasif bir kalem ya da parmakla kullanılabilen yenileşimci bir<br />

yapıda dizayn edilmiştir. Bu tahtanın ömrü en az 35.000 saat olup son anına kadar<br />

aynı görüntü kalitesini koruyabilen bir yapıdadır. Ortamın karartılmasına ihtiyaç<br />

olmayıp, gölge ortaya çıkarmaz. Kullanım için ayrı bilgisayar gerekmediğinden<br />

pratik ve kullanışlıdır.<br />

Kısacası öğretmenin ve öğrencinin çok kolaylıkla kullanabileceği, öğrencinin öğrenmesi<br />

sürecini hızlandıran ve bu süreci zevkli hale getirecek bir yapıda dizayn<br />

edilmiştir. 4<br />

Panel Tip Etkileşimli Tahta Kullanımının Öğrencilere Sağlayacağı Yararlar<br />

Öğrenme duyu organları aracılığı ile istendik yönde kalıcı değişikliklere sebep olmaya<br />

yönelik kaynaktan alınan bilginin kişiye bilgi, kavrama, yorumlama ve davranış<br />

olarak aktarılması sürecidir. Bu süreçte kaynağın bilgi birikiminin öneminin<br />

yanında bunları sunuş biçimleri de en az o kadar önemlidir. Bu sebeple ne kadar<br />

fazla duyu organına hitap ederek bilgi aktarılabilirse o kadar öğrenme kolaylaşır ve<br />

süreç hızlanır. İşte Panel Tip Etkileşimli Tahta klasik tahtaya göre öğrencinin daha<br />

fazla duyu organına daha etkili hitap eden bir yapıya sahiptir. Bilgiye hemen ulaşabilen<br />

bir terminal özelliği ile kaynaklara anında ulaşmaya imkan vermektedir.<br />

Panel Tip Etkileşimli Tahta Kullanımının Öğretmenlere Sağlayacağı Yararlar<br />

Öğretmenler öğretim tarihi boyunca öğretme faaliyetlerini gerçekleştirirken öğrenmeyi<br />

kolaylaştıracak ve hızlandıracak yöntem, teknik, araç ve gereçler geliştirmişlerdir.<br />

Klasik karatahta da, etkileşimli elektronik tahta da, bu sürecin ürünleridir.<br />

2000’li yıllarda ortaya çıkan etkileşimli elektronik tahtalar, bu güne kadar hep gelişim<br />

sürecinde olmuşlardır. Bu günden sonra da gelişim süreci devam edecektir.<br />

Etkileşimli elektronik tahtaların gelişim sürecinde, özellikle Eğitimde Fatih Projesi<br />

kapsamında geliştirilen tahta bir kırılma noktasıdır. Yukarıda saydığımız gibi diğer<br />

tüm tahtaların dezavantajını ortadan kaldıran bir yapıdadır. Bu tahtanın öğretmenler<br />

için sağlayacağı yaralardan bahsetmeden önce bunun tekrar vurgulanması gerekmektedir.<br />

Öğretmenlerin bu tahtayı kullanmaları durumunda derslerinde kullanabilecekleri<br />

elektronik ortamdaki içerikleri de kullanma imkanları olacak, güvenli ağ<br />

4 CHIP Dergisi, Aralık <strong>2011</strong> Sayısı Akıllı Tahtalarımız Geliyor, Tunay ALKAN, Mülakat

---

131<br />

üzerinden internete ulaşarak devasa bilgi kaynağına sahip olacak ve soyut ve anlaşılması<br />

zor kavramlar animasyon veya simülasyonlar ile öğrencilere kolayca anlatılabilecek.<br />

Öğretmenler anlattıkları konulara ait tahtaya yazıp çizdikleri konuları<br />

silme ihtiyacı duymadan devam edebilecekler. Daha sonra anlatımda ihtiyaç duymaları<br />

halinde geri dönüp aynı sayfadan anlatıp sorulara cevap verebilecekler. Ayrıca<br />

anlattıkları derslere ait konuları kaydedip daha sonraki derslerde kullanabilecekleri<br />

gibi öğrencilere de elektronik ortamda veya çıktı olarak paylaşabileceklerdir.<br />

Etkileşimli elektronik tahtanın yanında bulunan mıknatıs tutabilen beyaz ve<br />

yeşil tahta da ayrı avantajlar sağlayacaktır. Örneğin: etkileşimli tahtada dinamik<br />

olarak bazı içerikler gösterilebilirken bunlara ait kritik kalıcı hususlar beyaz tahta<br />

üzerine özet olarak yazılarak çıkarılabilir. Yine bir tarih dersi işlenirken harita yan<br />

taraftaki beyaz tahtaya sabit olarak mıknatısla tutturulup haritadaki mekan ile ilgili<br />

dinamik bilgi etkileşimli tahtadan gösterilebilir.<br />

Kısaca bu geliştirilen tahta ile ilgili öğretmenler mevcut ders anlatım yöntem ve<br />

tekniklerini ilerletecekler ayrıca yeni ders anlatım yöntem ve teknikleri geliştireceklerdir.<br />

Bu gelişim süreci şu anda tahmin ettiğimizden daha kapsamlı ve hızlı<br />

olacaktır. Günümüzde üzerinde araştırmalar yapılan Harmanlanmış Öğrenme de<br />

buna bir örnek olarak sayılabilir.<br />

Panel Tip Etkileşimli Tahta Kullanımının Eğitim Ortamlarına ve Sistemine<br />

Sağlayacağı Yararlar<br />

Panel Tip Etkileşimli Tahtanın sınıf ortamında konulması, bir görüntüleme aracı<br />

olarak ta öne çıkmasına sebep olacaktır. Her türlü dijital cihazın bağlanabildiği ve<br />

her türlü sayısallaştırılmış bilginin, yüklenip oynatılarak gösterilebildiği bir eğitim<br />

aracıdır. Bu tahtaya, analog ve dijital kameralar, dijital fotoğraf makinaları, video<br />

konferans/web kameralar, mikroskop kameralar, doküman kameralar, tarayıcılar,<br />

yazıcılar vb dijital girdi ve çıktı aygıtı olan cihazlar bağlanabilecektir. Böylece sınıf<br />

her türlü analog dünyadaki ve her ortamdaki ve her medya türündeki bilginin<br />

dijitize edilerek tahta aracılığı ile öğrencilere sunulmasına imkan verebilecektir.<br />

Sınıftan sınıfa, sınıftan okula, okuldan okula, canlı ders paylaşımına imkan verecektir.<br />

Ayrıca öğrencilerin tablet veya bilgisayar kullanmaları durumunda tahta ile<br />

öğrenci ekranlarına paylaşım yapılabileceği gibi, öğrenci ekranları ve ya ekranı<br />

tahta ile tüm sınıfa paylaşılabilecektir. Bu imkanların bazıları okul ve internet ağ<br />

yapısının bulunması ve tahtanın bu ağa bağlı olması ile kullanılabilir olacaktır. Aslında<br />

Eğitimde Fatih Projesi ile tüm okulların her sınıfına iki ağ ucu çekilmesi ve<br />

birinin bu tahtanın içinde bulunan bilgisayarına bağlı olması, sanal dünyada da Sınıf<br />

ve Okulları ile bir Millî Eğitim Bakanlığının var olmasını sağlayacaktır. Bu da aslında<br />

gerçek anlamda akıllı okul ve akıllı sınıf kavramına giden yolu açacaktır. Bu<br />

durum Millî Eğitim Bakanlığının karar destek sistemini güçlendirecek ve muazzam<br />

veriler ortaya koyacaktır. Bu tahtanın bu sistem ile birlikte çalışması durumunda,

---

132<br />

sistem canlı olarak okuldaki eğitim programını, sınıftaki eğitim programı bilecek ve<br />

akıllı davranacaktır. Örneğin: okuldaki öğretmenler sınıflarına gittiklerinde, o anda<br />

hangi sınıfta, hangi şubenin dersi olduğunu, o anda o sınıfta hangi dersin olduğunu,<br />

derste hangi öğrencilerin olması gerektiğini ve teneffüs mü? ders saati mi? onu<br />

bilecek ve öğretmenin derse girdiği anda kullanıcı adı ile karşılayacak, öğretmenin<br />

kullanıcı şifresini girmesi ile karşısına sınıf listesi yoklama için gelecek ve sadece<br />

olmayanlar için isimlerinin üzerine tıklaması ile yoklamaları işlenmiş olacaktır. Geç<br />

gelen öğrenci için aynı isme tekrar tıklaması ile geç gelme işlemine ait yoklamada<br />

gerçekleşmiş olacak tüm bu işlemler sistemin gerçek zaman saati ile damgalanmış<br />

olarak yapılacaktır. Ayrıca öğretmen kullanıcı adı ile sisteme girdiğinden daha önceki<br />

derste nerede kaldığı, daha önce tahtaya yazıp çizdiklerinin kaydedildiği<br />

ikonlar ekranda ilgili kısımda belirecektir.<br />

Harmanlanmış Öğrenme<br />

Internet’e dayalı bilgisayar destekli öğretim ortamının ve yüz yüze öğretimin sunduğu<br />

avantajların -her iki yöntemin öğretimin niteliğini arttırıcı yönleri katılarakbütünleştirilmesi<br />

ile elde edilen öğrenme ortamıdır (Osguthorpe ve Graham-2003). 5 Harmanlanmış<br />

öğrenme ortamı Panel Tip Etkileşimli Tahta ile hedeflenen noktaya çok<br />

yaklaşmış olacaktır. Zira üç nesil tahtayı hybrid olarak bir araya getirerek avantajlarını<br />

öne çıkaran bir tasarımdır. Bu tahtadan sonra Harmanlanmış Öğrenme ülkemizde<br />

daha çok öne çıkacak ve eğitime katkıları konuşulacaktır.<br />

Sonuç<br />

Değişim ve dönüşümün inanılmaz bir hızla gerçekleştiği günümüzde, değişim ve<br />

dönüşümler eğitim ortam ve süreçlerine de ister istenmez etki etmektedir. Bu ortam<br />

ve süreçlerde kullanılan yöntem, teknik, araç ve gereçlerinde bu durumdan etkilenmemesi<br />

kaçınılmazdır. Hatta eğitimciler olarak gelişen teknolojinin işimizi kolaylaştırma<br />

yönünde getirdiği avantajları eğitim sürecinin içine kazandırmamız gerekmektedir.<br />

Eğitimde Fatih Projesi geliştirme sürecinde tasarlanan Panel Tip Etkileşimli<br />

Tahta eğitim ortamlarındaki eğitim aracı olan tahta gelişiminde bir çığır açmıştır.<br />

Bu tahta türü ile ilgili özellikle Harmanlanmış Öğrenme yöntemi de göz<br />

önünde bulundurarak, mevcut ders anlatım öğretim, yöntem ve tekniklerinin uyarlanması<br />

ve geliştirilmesi ile yine bu tahta yapısına uygun yeni yöntem ve tekniklerin<br />

geliştirilmesi de gerekmektedir. Ayrıca gerek tahtada donanım değişiklikleri<br />

yapılarak, 3 boyutlu (3D) içeriklerin gösterilmesine olanak tanıyan özelliklerin<br />

kazandırılması, gerekse 2 boyutlu (2D) ve 3 boyutlu interaktif içerik geliştirme<br />

yönünde de araştırma ve geliştirme çalışmaları yapılmalıdır. Bu tahta türünün<br />

5 Fen Eğitiminde Harmanlanmış Öğrenme Ve Sosyal Medyanın Fen Öğrenmeye Yönelik Motivasyona,<br />

Tutuma, Akademik Başarıya Ve Kendi Kendine Öğrenme Becerilerine Etkisi, Doktora Tez Önerisi,<br />

Devrim Akgündüz, İstanbul, <strong>2011</strong>.

---

133<br />

Ülkemizde buluşunun yapılması sebebi ile Üniversitelerin Eğitim Fakültelerinin<br />

ilgili bölümleri ile Bilgisayar ve Öğretim Teknolojisi bölümlerinin, sayılan konular<br />

ile ilgili ve eğitime katkıları konusunda araştırma yaptırmaları ayrıca yüksek lisans<br />

ile doktora öğrencilerine tez konusu olarak verilmesi, küreselleşen dünya eğitim<br />

sistemleri için de önem arz etmektedir.<br />

Kaynaklar<br />

1. İnönü Üniversitesi Eğitim Fakültesi BÖTE ders notları, Öğr. Gör. Mehmet Karahan,<br />

Eğitimde Bilgi Teknolojileri, S.94<br />

2. Türkiye Bilişim Derneği Dergisi, Tunay ALKAN Fatih Projesi Topyekün bir dijital dönüşüm<br />

projesidir. Kasım <strong>2011</strong>, Sayı 137<br />

3. Artı Eğitim Dergisi, Eğitimde Fatih Projesi, Tunay ALKAN, Mülakat<br />

4. CHIP Dergisi, Aralık <strong>2011</strong> Sayısı Akıllı Tahtalarımız Geliyor, Tunay ALKAN, Mülakat<br />

5. Fen Eğitiminde Harmanlanmış Öğrenme Ve Sosyal Medyanın Fen Öğrenmeye Yönelik<br />

Motivasyona, Tutuma, Akademik Başarıya Ve Kendi Kendine Öğrenme Becerilerine Etkisi,<br />

Doktora Tez Önerisi, Devrim Akgündüz, İstanbul, <strong>2011</strong><br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

134

---

ENERJİ SEKTÖRÜNÜN GÖRÜNÜMÜ<br />

Ergün AKALAN<br />

Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı, Enerji İşleri Genel Müdürlüğü,<br />

Proje Daire Başkanı<br />

Sunum Planı<br />

� Dünyada enerji talebi ve eğilimler.<br />

� Türkiye’nin enerji görünümü<br />

� Sonuç<br />

Dünya-Kaynaklara Göre Birincil Enerji Talebi<br />

(2007-2030) (Kaynak:IEA WEO2009)<br />

Dünya: Enerji Sektörüne Yatırım-Yeni Senaryo-: (2010-2035) Milyar $ (Kaynak<br />

WEO 2010)<br />

Bölgeler Milyar$<br />

OECD 11574<br />

Kuzey Amerika 6111<br />

Avrupa 3974<br />

Pasifik 1490<br />

Non-OECD 20881<br />

D.Avrupa 3608<br />

Rusya 2060<br />

Asya 9673<br />

Çin 5130<br />

Hindistan 2380<br />

Orta Doğu 2149<br />

Afrika 2674<br />

Latin Amerika 2776<br />

Uluslararası taşımacılık 361<br />

135

---

136<br />

Kümülatif: 32,8 trilyon$<br />

Dünya: Elektrik Projeksiyonları (2008-2035) Weo2010<br />

1) 2008-2035 Döneminde yıllık talep artışı %2,2-2,4 (tüketim: 16819 TWh<br />

2008 yılı, 30300 TWh 2035 yılı). Gelişmekte olan ülkeler talebin merkezini<br />

oluşturmaktadır.<br />

2) 2008-2035 arasında nükleer ve yenilenebilirin payı %32’den %45 çıkacağı<br />

öngörülmektedir. Düşük karbon teknolojileri ile dünya elektrik sektörünün<br />

karbon yoğunluğu 536 gr CO2/kwh’ten, 360 gr CO2/kwh düşeceği öngörülmektedir.<br />

4) Elektrik sektöründe kömürün payı %41’den 2035’te %32’ye düşse bile kömür<br />

dominant yakıt olarak kalacaktır.<br />

5) Çin’in elektrik talebi 2008-2035 arasında 3 katına çıkacak. 2008’de Kömürün<br />

payı %79’dan, 2035’te %55 düşecektir. Bu düşüş Nükleer ve yenilenebilir<br />

ile karşılanacaktır. Dünyada Nükleer ve yenilenebilir kurulu gücü en<br />

fazla Çin’de artmaktadır. 2005-2025 arasında Çin, ABD’nin hali hazırdaki<br />

elektrik üretim kapasitesi kadar kapasiteyi mevcut kurulu gücüne ekleyecektir.<br />

6) Dünyada 2009-2035 yılları arasında yaklaşık 5 900 000 MW elektrik üretim<br />

santrali kurulacaktır. Bunun %40’ı 2020’den önce tesis edilecektir. 2009-<br />

2035 arasında 16,6 trilyon $ elektrik üretim sektörüne harcanacaktır. (9.6<br />

trilyon $’ı yeni santraller, 2.2 trilyon$ iletim, 4.8 trilyon $ dağıtım alt yapısına<br />

harcanacaktır.)<br />

Dünyada Yenilenebilir Enerji Politikaları

---

Dünya: Yenilenebilir ve Yatırımlar Weo2009<br />

137

---

138<br />

Türkiye’nin Enerji Görünümü<br />

Türkiye: Elektrik Üretim Kurulu Gücü ve Üretim Miktarları<br />

(2000-2010)<br />

Yıllar İtibariyle Türkiye Net Elektrik Tüketiminin Sektörlere Dağılımı<br />

(2000-2009)

---

Türkiye: Elektrik Santralleri ve Özel Sektör Yatırımları<br />

(2000-2010)<br />

2010 Yılında İşletmeye Açılan 110 Adet Santralin Yakıt Dağılımı<br />

139

---

140<br />

Türkiye: Elektrik Kurulu Güç Gelişimi<br />

<strong>2011</strong> Kasım<br />

Sonu<br />

52.458 MW

---

<strong>2011</strong> Yılında İşletmeye Açılan Santrallerin Güç ve Yakıt Dağılımı<br />

(1 Aralık)<br />

<strong>2011</strong> İŞLETMEYE ALINAN ÖZEL SEKTÖR SANTRALLAR YAKIT ANALİZ TABLOSU<br />

SANTRAL TÜRÜ<br />

KURULU<br />

GÜCÜ MW<br />

KABUL<br />

ADET<br />

SANTRAL<br />

ADET<br />

BİOGAZ<br />

ÇÖP GAZI 18,5 8 7<br />

DG 1231,9 23 22<br />

FO 32,1 1 1<br />

HES * 1256,2 61 54<br />

İTHAL KÖMÜR<br />

JEOTERMAL 20,0 1 1<br />

LİNYİT<br />

LNG 10,0 2 2<br />

RÜZGAR 371,6 24 16<br />

TOPLAM: 2940,3 120 103<br />

141

---

142<br />

632 Adet 27775 mw'lik İşletmeye Girecek Santrallerin Kurulu Güç Yakıt/Kaynak Dağılımı<br />

Sonuç<br />

� Birincil enerjide dışa bağımlılık %73’tür.<br />

� Türkiye dünyada enerji talebi en hızlı artan ülkelerden biridir.<br />

� Türkiye enerji politikalarını ve stratejilerini hayata geçirmektedir.<br />

� Enerji verimliliği dışa bağımlılığı azaltmada ve arz güvenliği için en<br />

güçlü araçtır.<br />

� Enerji kaynak çeşitliği içinde nükleer enerji yerini alacaktır.<br />

� Enerjide dışa bağımlı olan -Japonya, Kore, İspanya- gibi ülkeler enerji<br />

teknolojilerinde (çevrim teknolojilerinde) üstünlük sağlamışlardır.<br />

� Enerji teknolojilerinin desteklenmesine yönelik siyasi kararlılık vardır,<br />

mevzuat düzenlemeleri yapılmıştır.<br />

� Enerji üretimi ile tüketimi arasında fark ile gece-gündüz tüketim farklılıklarının<br />

azaltılmasında hidrojen teknolojileri alternatif olacaktır. ancak<br />

bu gün için maliyet nedeniyle etkin değildir.<br />

� Elektrikli araçların yaygınlaşması üretim tüketim dengesine önemli oranda<br />

katkı sağlayacaktır.

---

PANEL V<br />

NÜKLEER ENERJİDE <strong>İLERİ</strong> <strong>TEKNOLOJİLER</strong><br />

143

---

144

---

Özet<br />

EYLEMSİZLİKLE TUTUKLAMA FÜZYONU<br />

Bilge ÖZGENER<br />

İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü,<br />

Nükleer Araştırmalar Anabilim Dalı<br />

145<br />

Dünya enerji sorununun uzun vadede çözümünde en büyük umutların başında<br />

füzyon enerjisi gelmektedir. Yıldızların enerji kaynağı olan füzyon enerjisinin elektrik<br />

enerjisi üretimi için kullanılması insanlığın enerji sorununu temelden çözebilecek<br />

niteliktedir. Füzyonun başlıca yakıtı hidrojen olup dünya üzerinde özellikle su<br />

olarak bol miktarda bulunmaktadır. Füzyonun aksine ağır radyoaktif çekirdekler<br />

üretmeyen ve trityum dışında önemli bir atık sorunu da bulunmayan füzyon enerjisi<br />

ideale yakın bir enerji çözümü gibi gözükmektedir. Ancak füzyonun çok yüksek<br />

sıcaklıklarda gerçekleşmesi füzyon teknolojisinin gelişmesi önünde önemli bir<br />

engel oluşturmuştur. Füzyon tepkimesi yoluyla enerji üretimi için kullanılabilecek<br />

iki yoldan biri eylemsizlikle tutuklama yöntemidir. Lazer ışınlarının dolaysız ya da<br />

dolaylı olarak füzyon hedefine yöneltilmesi ilkesine dayanan bu seçenek yakın<br />

gelecek için umut vadetmektedir.<br />

1. Giriş<br />

Dünya yüzündeki füzyon araştırmalarına pek çok ülke katkıda bulunmaktadır.<br />

ABD, Avrupa Birliği, Rusya ve Japonya bu konuda öncü ülkeler olarak sayılabilirler.<br />

Ayrıca Çin, Kanada, Güney Kore ve Brezilya’da da ciddi füzyon programları<br />

işlerliktedir. Füzyon araştırmaları ilk önce ABD ve o zamanki SSCB’de askeri amaçlı<br />

olarak başlamıştı. 1958’de Cenevre’de yapılan Barış için Atom Konferansına değin<br />

bu araştırmalar gizlilik içinde yürütüldü. 1951’de SSCB’de tokmak tasarımının<br />

geliştirilmesi barışçıl amaçlı füzyon araştırmalarında bir başlangıç noktası oluşturdu.<br />

Füzyon uygulamalarının yüksek maliyeti ve karmaşıklığı dünya ülkelerinin bu<br />

konuda uluslararası işbirliğine gerek duymalarına neden oldu. Bugün de barışçıl<br />

füzyon araştırmalarının önemli bir bölümü uluslararası katılımlı ortak projeler biçiminde<br />

yürütülmektedir.<br />

2. Füzyon Teknolojisi<br />

Normal hidrojen çekirdeklerinin kaynaşarak helyum çekirdeğini (alfa parçacığı)<br />

oluşturmalarına dayanan hidrojen füzyonu güneşin ve genelde tüm yıldızların başlıca<br />

enerji kaynağıdır. Çok yüksek sıcaklıklara ısıtıldığı zaman hidrojen gazı protonlardan<br />

ve elektronlardan oluşan plazmaya (maddenin dördüncü hali) dönüşür. Normal<br />

koşullarda elektrostatik itme kuvveti protonların birbirine yaklaşmasını

---

146<br />

engellediğinden füzyon mümkün olmaz. Ancak protonların bu elektrostatik itme<br />

kuvvetine rağmen birbirlerine çok yaklaşmalarını sağlayan koşullar oluşursa, protonlar<br />

arası çekici nükleer kuvvet devreye girerek kaynaşmalarını sağlar. Bu olay<br />

çekirdeksel tepkimesi ile özetlenebilir.<br />

1 4 +<br />

4 2 2<br />

H → He + e + ν<br />

(1)<br />

Şekil 1. Hidrojen füzyonu<br />

Bu tür bir tepkime ancak çok yüksek sıcaklıklara çıkılarak protonların elektrostatik<br />

itme kuvvetini aşacak hızlara ulaştırılmaları halinde olanaklı olur. Dört protonun<br />

toplam kütlesi, alfa parçacığı ile ikişer pozitron ve nötrinonun toplam kütlesinden<br />

biraz daha büyük olduğundan bu tepkimede<br />

2<br />

E = mc<br />

(2)<br />

kütle-enerji eşdeğerliliği denklemine göre kütle, enerjiye (E) dönüşür. Burada m<br />

kütle farkı, c ise ışık hızıdır. İşte yıldızlardaki enerjinin temelini bu füzyon tepkimesi<br />

oluşturur.<br />

Hidrojenin, H 1 (protiyum) dışında döteryum (H 2 =D) ve trityum (H 3 =T) olarak adlandırılan<br />

iki izotopu daha vardır. Döteryum doğal bir çekirdek olup deniz suyunda<br />

30 gr/m 3 derişimle bulunur. Trityum ise doğada bulunmayıp, nükleer reaktörlerde<br />

6 3 4<br />

Li + n → H + He<br />

(3)<br />

tepkimesi ile üretilebilir. Trityum, radyoaktif bir çekirdek olup yaklaşık 12 yıllık<br />

yarı ömürle aşağıdaki şeklinde negatif beta bozunumu ile helyuma dönüşür.<br />

3 3 −<br />

H He e ν<br />

Proton<br />

Nötron<br />

Pozitron<br />

Gama<br />

Nötrino<br />

→ + + (4)

---

Protiyum Döteryum Trityum<br />

Proton<br />

Elektron<br />

Nötron<br />

Şekil 2. Hidrojen izotopları<br />

147<br />

Yıldız ortamlarındaki yüksek sıcaklıklarda kolaylıkla gerçekleşen normal hidrojen<br />

füzyonunun, (1), dünya üzerinde gerçekleştirilmesi, gerekli olan sıcaklığın çok<br />

yüksek olması nedeniyle çok zordur. Ancak döteryum ile trityum, yaklaşık 10 8 o C<br />

sıcaklığa çıkılması halinde<br />

2 3 4<br />

H + H → He + n<br />

(5)<br />

tepkimesi ile D-T füzyonu yapabilirler. 17.6 MeV’lik Q değerine sahip olan bu<br />

tepkimede nötron 14.1 Mev’lik, alfa parçacığı ise 3.6 MeV’lik kinetik enerji alarak<br />

açığa çıkan enerjiyi paylaşmaktadırlar. (5) tepkimesi, gerek askeri gerekse barışçıl<br />

füzyon uygulamalarının dayandığı temel tepkimedir.<br />

Bir füzyon reaktöründe reaktör kalbi döteryum ve trityumdan oluşur. Kalbin etrafında<br />

lityumdan yapılmış bir battaniye bulunur. (5) tepkimesi sonucu kalpte yayınlanan<br />

nötronlar, battaniyede 4.8 MeV’lik Q değeriyle dış-ısıl olan (3) tepkimesi ile<br />

lityum tarafından soğurulabilirler. -2.466 MeV’lik Q değeriyle iç-ısıl olan<br />

7 3 4<br />

Li + n → H + He + n<br />

(6)<br />

tepkimesi de hızlı nötronların soğurulmasına katkıda bulunur. Yerkabuğunda 30<br />

ppm derişim ile bulunan lityumun %92.5’i Li 7 %7.5’i ise Li 6 izotopundan oluştuğundan<br />

gerek (3) gerekse (6) tepkimeleri ile nötron soğurulması yoluyla battaniyede<br />

trityum üretimi kolaylıkla gerçekleştirilebilir. Kalpten battaniyeye geçen nötronların<br />

yavaşlamaları yaklaşık 1 m kalınlığındaki battaniyede gerçekleşen saçılmalarla<br />

mümkün olmaktadır. Bu saçılmalarda battaniye tarafından soğurulan nötron kinetik<br />

enerjisi battaniyenin ısınmasına yol açmaktadır. Battaniye içinden akan soğutucu<br />

akışkan (su, helyum veya Li-Pb ötektiği), battaniyedeki ısıyı çekerek taşır. Bir<br />

füzyon güç santralında taşınan bu enerji bilinen termodinamik çevrimlerle elektrik<br />

enerjisine dönüştürülür.

---

148<br />

Birincil<br />

yakıt<br />

Şekil 3. Bir D-T Füzyon Reaktörü<br />

D-T füzyonundan pratik bir enerji kaynağı olarak yararlanılması için 10 8 o C sıcaklığa<br />

çıkılması ve D-T’den oluşan kalbin yeteri kadar süre birarada tutularak, aldığından<br />

çok enerji veren bir sistemin oluşturulması gerekmektedir. Yeryüzündeki barışçıl<br />

füzyon araştırmaları tamamen bu hedefin gerçekleştirilmesine yöneliktir.<br />

Her ne kadar D-T füzyonu bugünkü füzyon araştırmalarının ana hedefi ise de, daha<br />

uzun vadeli planlar, D-D füzyonunu da kapsamaktadır. D-D füzyonu:<br />

2 2 3 1<br />

H + H → H + H<br />

(7)<br />

2 2 3<br />

H + H → He + n<br />

(8)<br />

tepkimelerine dayanmaktadır. Eşit olasılıkla gerçekleşen bu tepkimelerden ilki 4<br />

MeV ikincisi ise 3.25 MeV’lik Q değerleri ile dış ısıl tepkimelerdir. Ancak D-D<br />

füzyonunun, D-T füzyonuna göre çok daha yüksek sıcaklıklar gerektirmesi önceliğin<br />

D-T füzyonuna verilmesine neden olmuştur.<br />

3. Lawson Ölçütü<br />

Dış güvenlik kabuğu<br />

Lityum<br />

battaniye<br />

Boşluk<br />

kabı Helyum<br />

Buhar<br />

üreteci<br />

Türbin<br />

Jeneratör<br />

Füzyonda önde gelen kavram ateşlemedir. Ateşleme durumu füzyon sisteminin<br />

dışarıdan enerji almadan üretilen füzyon enerjisi ile sabit sıcaklıkta zamandan bağımsız<br />

çalışabilme durumudur. Ateşleme koşullarını veren temel özdeşlik 1955<br />

yılında İngiliz bilim adamı John D. Lawson tarafından bulunan Lawson ölçütüdür.

---

149<br />

Füzyon sisteminin (5) ile verilen D-T tepkimesine göre çalıştığını, D ve T çekirdeksel<br />

yoğunluklarının her ikisinin de n/2 değerine sahip olduğunu varsayalım. v ile D<br />

ile T çekirdekleri arasındaki görece hızı, σ ile v görece hızında D-T füzyonu<br />

mikroskopik tesir kesitini simgelendirelim. Plazmada bulunan parçacıklar Maxwell-<br />

Boltzman hız dağılımına sahip olacaklar ve ortalama kinetik enerjileri E = 3 kT /2<br />

değerini alacaktır. Burada k Boltzman sabitini, T ise mutlak sıcaklığı göstermektedir.<br />

Maxwell-Boltzman hız dağlımı altında vσ’nın ortalama değeri vσ ise yine<br />

sıcaklığa bağımlı bir nicelik olacaktır.<br />

Normalize füzyon hızı (m 3 /s)<br />

sıcaklık (keV)<br />

Şekil 4. D-T Füzyonu hızının sıcaklığa göre değişimi<br />

Gerek D gerekse T çekirdeksel yoğunluğu n/2 olduğuna göre, füzyon hız yoğunluğu<br />

W (füzyon/(m 3 s)),<br />

2<br />

n<br />

W = vσ<br />

(9)<br />

4<br />

şeklinde ifade edilebilir. Buna göre vσ birim T ve D çekirdek yoğunluğunda<br />

füzyon hız yoğunluğunu vermekte olup normalize füzyon hız yoğunluğu olarak<br />

adlandırılabilir. Şekil 4’te sıcaklık enerji biriminde verilmiştir. Enerji biriminde<br />

sıcaklık Kelvin cinsinden mutlak sıcaklığın Boltzman sabiti ile çarpımı ile ifade<br />

edilmektedir. Buna göre 1 keV=1.16x10 7 K olmaktadır. Şekil 4’ten görülebileceği<br />

gibi normalize füzyon hız yoğunluğu oda sıcaklığındaki yaklaşık sıfır değerinden<br />

sıcaklık arttıkça yükselerek 10-100 keV aralığında en yüksek değerlerini almaktadır.<br />

Bu da 10 8 -10 9 K sıcaklık anlamı taşımaktadır.<br />

Füzyon sisteminin τ zaman aralığında çalıştığını varsayıp D-T füzyonunda salınan<br />

alfa parçacığı kinetik enerjisini Eα (3.6 MeV) ile simgelendirirsek, sistemin üretilen<br />

enerji yoğunluğu,

---

150<br />

2<br />

n<br />

E = WτEα= vσ τEσ<br />

(10)<br />

4<br />

Ateşleme durumunun gerçekleşebilmesi için bu değerin plazmanın birim hacmini T<br />

sıcaklığına çıkarmak için gerekli olan enerjiden büyük olması gerekir. Bunu matematiksel<br />

olarak:<br />

2<br />

n<br />

3nkT<br />

<<br />

4<br />

vσ τ Eα (11)<br />

Şeklinde ifade edebiliriz. Bu eşitsizlik,<br />

12kT<br />

nτ<br />

> (12)<br />

vσEα olarak da yazılabilir ve bu formunda Lawson ölçütü olarak bilinir. nτ’nun değişik<br />

sıcaklığa göre alması gereken minimum değer Şekil 5’te verilmiştir.<br />

Şekil 5. Minimum nτ Değerinin Sıcaklığa Bağlı Değişimi<br />

Şekil 5’e göre nτ en küçük değerini 25 keV (≈3x10 8 K) sıcaklığında almaktadır. Bu<br />

sıcaklıkta Lawson ölçütü minimum değerini alarak<br />

n 1.5x10 nτ (s/m 3 )<br />

20<br />

τ ≥ s/m 3<br />

şekline indirgenmektedir.<br />

Sıcaklık (keV)<br />

Enerji üretiminde füzyonun gerçekleştirilmesi için iki farklı yöntem izlenmektedir.<br />

Bunlar:<br />

1. Manyetik tutuklama (MT)<br />

2. Eylemsizlikle tutuklama (ET)<br />

(13)

---

151<br />

Manyetik tutuklamada çok güçlü manyetik alanlar kullanılarak düşük yoğunluktaki<br />

D-T plazmasının birkaç saniye gibi göreceli olarak uzunca bir süre bir arada tutulması<br />

yoluyla Lawson ölçütünün sağlanmasına çalışılmaktadır. Eylemsizlikle tutuklamada<br />

ise çok yüksek yoğunluktaki D-T yakıtının çok çok kısa bir süre birarada<br />

tutulması yoluyla yine Lawson ölçütü sağlanılmaya çalışılmaktadır. Aşağıdaki<br />

tabloda MT ve ET için tipik Lawson ölçütü değerleri verilmiştir.<br />

Tablo 1. MT ve ET Füzyonu için Tipik Lawson Değişkenleri<br />

n (1/m 3 ) 10 20<br />

MT ET<br />

10 32<br />

τ (s) 10 10 -11<br />

nτ (s/m 3 ) 10 21<br />

Bu çalışma salt eylemsizlikle tutuklama füzyonu konusunda olduğundan manyetik<br />

tutuklama konusuna değinilmeyerek doğrudan eylemsizlikle tutuklama konusuna<br />

girilecektir.<br />

4. Eylemsizlikle Tutuklamanın İlkeleri<br />

10 20 -10 21 m -3 mertebesinde düşük yoğunluklu D-T plazmasını birkaç saniye süre ile<br />

tutuklama esasına dayanan MT’ye göre ET Lawson ölçütünü sağlamak için farklı<br />

bir yol izler. 10 -10 saniyeden daha kısa tutuklama zamanı fakat 10 31 m -3 yoğunluktan<br />

daha yüksek yoğunluk söz konusudur. Çok küçük miktarda füzyon yapabilir malzeme<br />

güçlü dış kuvvetler kullanılarak çok yüksek yoğunluklara ve çok yüksek<br />

sıcaklıklara çıkarılmaktadır.<br />

Bu içi D-T gazı (yoğunluğu 1 kg/m 3 ’den az) ile doldurulmuş küresel kabuk şeklinde<br />

bir kapsül kullanılarak gerçekleştirilir. Kabuğun kendisi yüksek atomik sayıya (Z)<br />

sahip bir maddeden yapılmıştır. İçeride ise D-T bulunmaktadır.<br />

Lazer veya x<br />

ışını<br />

D-T gaz<br />

çekirdek<br />

10 21<br />

D-T buzu<br />

Dış kabuk<br />

Şekil 6. ET kapsülünün basitleştirilmiş şeması

---

152<br />

Füzyon için gerekli yüksek sıcaklık ve yoğunluğun sağlanması için kapsülün dış<br />

taraftan simetrik bir şekilde uygulanan bir enerji darbesine maruz bırakılması gerekmektedir.<br />

Burada gereken enerji girdisi çok yüksektir: 1 mm çaplı yakıt kapsülünü<br />

10 keV sıcaklığa ulaştırmak için gereken enerji 10 5 J’dir. Bu da çok yoğun<br />

lazer ışığı ya da iyon demetleri kullanılarak sağlanabilir. Bu işin zorluğu bu enerji<br />

darbesinin birkaç pikosaniye (10 -12 s) gibi çok kısa bir sürede verilmesi gereksiniminden<br />

kaynaklanmaktadır. Kapsülün dış kabuğu aldığı enerji darbesi sonucu ısınarak<br />

iyonlaşır ve plazma halinde dışarı doğru savrulur. Momentumun korunumu<br />

ilkesi gereği D-T yakıtı ise kürenin merkezine doğru ivme kazanır. Yani kapsül<br />

küre şeklinde bir rokete benzer davranış gösterir. Küre merkezine doğru itilen yakıt<br />

çok yüksek yoğunluklara ve sıcaklıklara ulaşır. Bu süreçte oluşan sıkıştırma şok<br />

dalgası D-T yakıtını merkezde birkaç yüzbin kg/m 3 yoğunluğa ve ateşleme sıcaklığına<br />

çıkartır. Ateşlemenin sağlanmasından sonra üretilen füzyon enerjisi dışarı<br />

yönlü bir basınç dalgası oluşturur. Bu basınç dalgası, sıkıştırma şok dalgasından<br />

daha güçlü olduğu için, kapsül çok kısa bir sürede dışarı doğru hareketlenerek patlar<br />

ve dağılır.<br />

Plazmanın tutuklama süresini saptayan başlıca parametre küresel kapsülün yarıçapı<br />

R (≈100 μm)’dir. İçeriye doğru sıkışmayı sağlayan şok dalgası ses hızında, cs,<br />

−9<br />

hareket ettiğine göre sıkıştırma zamanı, tc, yaklaşık tc ≈ R/ cs<br />

≈10 s, olarak hesaplanabilir.<br />

Daha detaylı sayısal hesaplamalar bu zamanın biraz daha uzun 10-20<br />

ns olduğunu göstermektedir.<br />

ET füzyonunda Lawson ölçütü genellikle nτ yerine ρR değeri cinsinden ifade edilmektedir.<br />

Burada ρ plazma yoğunluğu olmaktadır. Lawson ölçütü yaklaşık bir<br />

değer olarak<br />

nτx −21<br />

≅ 210 s/m 3<br />

ifade edilebilir. ET’de τ yaklaşık kürenin dağılma zamanı olup,<br />

(14)<br />

R<br />

τ ≅ (15)<br />

4cs şeklindedir. Öte yandan N0=0.6022x10 24 mol -1 , A=0.0025 kg/mol olarak<br />

n<br />

ρ N<br />

0<br />

= (16)<br />

A<br />

olur. (15) ve (16), (14)’de kullanılırsa,<br />

4cA<br />

ρR ≅ x ≅ kg/m 2<br />

21 s 210 33<br />

N0<br />

(17)

---

ulunur. Son denklemde cs≈10 6 m/s alınmıştır. (17) denklemi ET füzyonu için<br />

Lawson ölçütü kabul edilebilir. Yakıtın füzyona uğrama oranının ise:<br />

ρR<br />

Φb≅ 60 + ρR<br />

olduğu gösterilebilir. Burada ρR, kg/m 2 birimindedir.<br />

153<br />

Kapsülün dış yüzeyine gönderilerek sıkıştırmayı başlatan lazer ya da x ışınına<br />

güdümleyici adı verilmektedir. Güdümleyici enerjisinin tamamı ateşleme enerjisi<br />

olarak kullanılamamakta, bir kısmı değişik nedenlerle kaybedilmektedir.<br />

Ateşlemeyi sağlamanın en basit yolu olarak, sıkıştırma aşaması sonunda D-T yakıtının<br />

tamamının füzyon koşullarına getirilmesi düşünülebilir. Bu yola hacimsel<br />

ateşleme denilmektedir. Ancak yapılan hesaplamalar hacimsel ateşlemenin çok<br />

yüksek güdümleyici enerjisi (≈60 MJ) gerektirdiğini ortaya koyduğundan hacimsel<br />

ateşleme bir seçenek olarak düşünülmemektedir.<br />

Güdümleyici enerjisini tayin eden iki faktör vardır. Bunlarda birincisi yakıtı ısıtmanın,<br />

onu sıkıştırmaktan daha fazla enerji gerektirdiğidir. İkincisi ise sıcak malzemenin<br />

sıkıştırılmasının, soğuk malzemenin sıkıştırılmasına göre daha fazla enerji<br />

gerektirdiğidir. Bu faktörler göz önüne alınarak sıkıştırma aşamasında güdümleyici<br />

enerjisinin ekonomik kullanımını sağlamak üzere sıcak nokta kavramı geliştirilmiştir.<br />

Bu kavrama göre güdümleyici enerjisini verirken yakıt içeri doğru giderek artan<br />

hızla hareket eder. Bu sürecin sonunda yakıtın iç kısmı, dış kısmına göre daha yüksek<br />

sıcaklığa ulaşır. Tipik değerler olarak, iç kısım sıcaklığı yaklaşık 5-10 keV iken<br />

dış kısım yaklaşık 1 keV sıcaklığındadır. Sıcak iç kısım dış kısma göre daha az<br />

yoğundur. İç kısım yoğunluğu 10 5 kg/m 3 iken dış kısım 8x10 5 kg/m 3 ’ten daha yüksek<br />

yoğunluğa sahiptir.<br />

Sıcak nokta kavramında füzyon merkezdeki sıcak noktada başlar. Sıcak noktanın<br />

çapı yaklaşık 1 μm’dir ve 100-200 ps’lik bir ömrü vardır. Sıcak noktada başlayan<br />

füzyon daha dışardaki bölgelere doğru hızla yayılır. Sıcak nokta kavramı kullanılarak<br />

güdümleyici enerjisini yaklaşık 1-2 MJ düzeyine düşürmek mümkündür. Bunun<br />

temel nedeni sıcak nokta seçeneğinde çok yüksek sıcaklığa çıkartılan kısmın hacimsel<br />

ateşleme durumuna göre çok daha küçük olmasıdır. Ayrıca dış kısmın daha<br />

yüksek yoğunlukta olması, dağılma sürecini yavaşlatarak tutuklama zamanının<br />

artmasını sağlamaktadır.<br />

(18)

---

154<br />

Şekil 7. Sıcak nokta ve hızlı ateşleme yoluyla ET’de sıcaklık ve yoğunluk dağılımları<br />

Radyasyon Patlama İçeri taşınan ısıl enerji<br />

Lazer ışınları ya da<br />

onlar tarafından<br />

üretilen x ışınları<br />

kapsülün dış<br />

yüzeyini ısıtarak<br />

bir plazma zarfı<br />

oluştururlar.<br />

Sıcak nokta ateşlemesi Hızlı ateşleme<br />

Kapsülün sıcak dış<br />

yüzey malzemesini<br />

roket gibi patlaması<br />

yakıtın sıkıştırılmasını<br />

sağlar.<br />

Merkezi sıcak nokta<br />

100 milyon derece<br />

sıcaklığa ulaşır ve<br />

ateşleme sağlanır.<br />

Şekil 8. ET füzyonunun aşamaları<br />

5. Eylemsizlikle Tutuklama Füzyonunun Değişik Varyasyonları<br />

Füzyon sıcak<br />

noktadan yakıtın<br />

dış kısımlarına<br />

doğru yayılır.<br />

ET füzyonunda en kritik noktaların başında yakıtın sıkıştırılması sürecinde küresel<br />

simetrinin sağlanması gelmektedir. Bu da yakıtın tam küresel simetriye sahip olarak<br />

üretilmiş olmasını ve güdümleyici lazer ışınlarının tam bir küresel simetri içinde<br />

kapsül dış yüzeyine yönelmelerinin sağlanmasını gerektirmektedir. Bu koşullar tam<br />

olarak sağlanmazsa, Rayleigh-Taylor kararsızlıkları adı verilen bazı kararsızlıklar<br />

ortaya çıkarak sistemin işleyişini sekteye uğratmaktadır.<br />

Lazer ışınları ile kapsül dış yüzeyinin etkilenerek füzyonun başlatılması yöntemine<br />

dolaysız güdümleme adı verilmektedir. Ancak bu sürecin bir başka biçimde de<br />

başlatılması mümkündür. Lazer ışınları doğrudan kapsül üzerine yöneltilmeyip<br />

silindir şeklinde bir yanma odasının (hohlraum) iç yüzeyine yöneltilebilirler. Yüksek<br />

atomik sayılı malzemeden yapılmış yanma odası duvarı, lazer ışınlarını soğurunca x

---

155<br />

ışınları yayınlar. Bu x ışınları, yanma odasının merkezine yerleştirilmiş olan yakıt<br />

kapsülüne yönelerek daha önce bahsedilen biçimde füzyon sürecini başlatırlar.<br />

Yanma odası kullanılarak x ışını aracılığı ile sıkıştırılmanın sağlandığı bu yönteme<br />

dolaylı güdümleme adı verilmektedir. Dolaylı güdümleme çok daha önce nükleer<br />

silah tasarımında kullanıldığı için bu konuda araştırma gruplarının deneyimleri daha<br />

fazladır. Dolaysız ya da dolaylı güdümlemeden hangisinin yeğleneceği henüz karara<br />

bağlanmamış bir konudur. X ışınlarının lazer ışınına göre kapsül dış yüzeyi tarafından<br />

soğurulması daha verimli bir süreçtir. Bu da dolaylı güdümlemeyi öne çıkarmaktadır.<br />

Ancak lazer ışınlarının yanma odası iç duvarı tarafından soğurulması<br />

ihmal edilemeyecek miktarda bir enerjinin gereksiz iç duvar ısınmasında kullanılmasına<br />

yol açmaktadır. Bu da dolaylı güdümleme açısından önemli bir verimsizlik<br />

kaynağı olduğundan, dolaysız güdümleme de öne çıkabilmektedir. Dolaylı<br />

güdümlemenin aynı zamanda nükleer silah tasarımının önemli bir parçası olması<br />

bazı devletlerin araştırmalarında çift amaç güderek dolaylı güdümlemeyi öne çıkarmalarına<br />

neden olmuştur.<br />

Lazer ışınları<br />

Kapsül<br />

Silindirik yanma odası<br />

x ışını<br />

Şekil 9. Dolaylı güdümlemede yanma odası<br />

Lazer giriş<br />

aralığı<br />

Son dönemde ET füzyonunda gündeme gelen yeni bir kavram hızlı ateşlemedir.<br />

Hızlı ateşlemede temel düşünce sıkıştırma ve ısıtma aşamalarını birbirinden ayırmaktır.<br />

Yakıtın ilk önce bir bütün halinde klasik lazer yöntemiyle sıkıştırılarak sabit<br />

maksimum yoğunluğa ulaşması sağlandıktan sonra, çok kısa süreli, çok yüksek<br />

güçlü bir petawatt (PW) lazer kullanılarak yakıtın istenilen fakat kısıtlı bir bölgesi<br />

hızla ısıtılıp ateşleme gerçekleştirilmektedir. Şekil 7’deki hızlı ateşlemede ısıtılan<br />

bölge merkez dışı seçilmiştir. Ancak istenildiği takdirde merkezdeki bir bölgenin de<br />

ısıtılma için seçilmesi mümkündür. Kuramsal olarak hızlı ateşleme pek çok yönden<br />

klasik ateşlemeye göre daha avantajlıdır. Klasik ateşlemenin en zorlu koşullarından<br />

biri küresel simetrinin mutlak bir biçimde korunması gerekliliğidir. Hızlı ateşleme

---

156<br />

yaklaşımı ile bu gerekliliği biraz olsun gevşetmek olanaklı olmaktadır. Hızlı ateşlemede<br />

kullanılması gereken lazer enerjileri, klasik ateşlemedekilere nazaran epeyce<br />

düşük olabilmektedir. En önemlisi kuramsal olarak hızlı ateşlemedeki enerji<br />

kazancının (füzyon enerjisinin lazer enerjisine oranı), klasik ateşlemeye göre yüksek<br />

olmasıdır.<br />

6. Başlıca ET Füzyonu Projeleri<br />

a. National Ignition Facility (NIF): ET füzyonu geliştirmesinde ABD 2009 yılında<br />

açılan bu tesisi ile dünya lideridir. Lawrence Livermore Ulusal Laboratuarı’nda<br />

yer alan ve dünyanın en büyük lazer tesisi olan Ulusal Ateşleme Tesisi 1.8<br />

MJ’luk lazer kapasitesine sahiptir. Tesisteki 192 lazer demeti bezelye büyüklüğündeki<br />

bir D-T kapsülüne odaklanabilmektedir. 2009 Haziranında lazerlerin<br />

hedefe yöneltilmesine başlanmış, 2010 Şubatında 1 MJ enerji, saniyenin milyarda<br />

biri mertebesinde bir sürede hedefe gönderilebilmiştir. Tesis ateşleme koşullarını<br />

sağlayacak düzeye gelme yolunda epey mesafe kaydetmiştir. NIF’in ateşleme<br />

sistemi bugün itibarıyla dolaylı ateşlemedir.<br />

b. Laser Megajoule (LMJ): Fransa’nın kurduğu NIF’e benzer bir tesistir. NIF gibi<br />

1.8 MJ’lık lazer kapasitesine sahiptir. Tesiste 240 adet lazer demeti bulunmaktadır.<br />

Tesisin 2012 yılında bitirilmesi planlanmaktadır.<br />

c. High Power Laser Energy Researh Facility (HiPER): Avrupa Birliği’nin projesi<br />

olan HiPER, hızlı ateşleme tekniğini kullanarak benzerlerinden çok daha yüksek<br />

enerji kazancına ulaşmayı hedeflemektedir. Tesisin 2012 yılında yapımına başlanılması<br />

ve 2020’li yıllarda işletmeye alınması planlanmaktadır.<br />

Kaynaklar<br />

1. F. Winterberg, The Release of Thermonuclear Energy by Inertial Confinement, Ways<br />

Towards Ignition, World Scientific Publishing Co., Singapore, 2010.<br />

2. S. Pfalzner, An Introduction to Inertial Confinement Fusion, Series in Plasma Physics,<br />

Taylor&Francis, CRC Press, New York, 2006.<br />

3. E. Moses, The National Ignition Facility: Status and Progress towards Fusion Ignition,<br />

ICENES <strong>2011</strong>, Mayıs <strong>2011</strong>, San Francisco.

---

BACA GAZINDAKİ GİZLİ ISIYI KULLANAN<br />

KANATLI-PLAKALI KOMPAKT ISI DEĞİŞTİRİCİSİNİN<br />

TASARIMI VE PROTOTİP İMALATI<br />

Kemal ALTINIŞIK, Dilek Nur ÖZEN, Ali H. ABDULKARİM<br />

Selçuk Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi,<br />

Makine Mühendisliği Bölümü<br />

157<br />

Özet<br />

Mühendislik uygulamalarının en önemli ve en çok karşılaşılan işlemlerinden birisi,<br />

farklı sıcaklıklardaki iki veya daha fazla akışkan arasındaki ısı değişimidir. Bu<br />

değişimin yapıldığı cihazlar, ısı değiştiricisi olarak adlandırılmakta ve pratikte<br />

termik santrallerde, kimya endüstrilerinde, ısıtma, iklimlendirme, soğutma tesisatlarında,<br />

taşıt araçlarında, elektronik cihazlarda, alternatif enerji kaynaklarının kullanımında<br />

ısı depolanması vb birçok yerde kullanılmaktadır. Isı değiştiricileri içinde<br />

bir faz değişimi yoksa, bunlara duyulur ısı değiştiricileri, içinde yoğuşma ve buharlaşma<br />

gibi faz değişimi olanlara ise gizli ısı değiştiricileri denilebilir. Bu çalışmada<br />

kompakt bir ısı değiştiricisinde atık gaz içindeki su buharının yoğuşmasıyla<br />

açığa çıkan gizli ısının devreye kazandırılması amaçlandı.<br />

1. Giriş<br />

Fosil kökenli yenilenemeyen enerji kaynaklarının hızla tükenmesi dikkate alınırsa,<br />

enerji tasarrufu ve enerjinin verimli kullanımı son derece önem arz etmektedir. Enerji<br />

sosyal ve ekonomik kalkınmaların temel etkenlerinden biridir. Türkiye’de toplam<br />

enerjinin endüstriyel tesisler dâhil %65-70’i ısıtma ve soğutma amaçlı kullanılması<br />

göz önüne alınırsa, enerji tasarrufunun ne denli önemli olduğu açıkça görülür.<br />

Bilindiği gibi katı, sıvı ve gaz yakıtlarının içinde bir miktar su bulunmaktadır.<br />

Yanma esnasında yakıt içinde bulunan su, buharlaşma gizli ısısını yanma ortamından<br />

alarak buharlaşıp; baca gazı yolu ile atmosfere atılır. Atılan bu değer, alt ısıl değerin<br />

en az %10’undan daha fazladır. Bu kayıp enerjidir. Aynı zamanda baca gazı ile<br />

birlikte emisyon da dışarı atılır. Bu çalışmanın amacı, emisyon değerleri düşük, çevre<br />

ve insan sağlığına pozitif etkisi olan, tesisat dönüş su sıcaklığının 50-55 °C’nin<br />

altına düşürülerek baca gazı içinde bulunan su buharını yoğuşturup, buharlaşma<br />

gizli ısısını sisteme geri kazandırarak, üst ısıl değerden minimum %10-12 kazanç<br />

elde eden ve her türlü kombi ve kazana uygulanabilen bir kompakt ısı değiştiricisi<br />

geliştirmek ve prototip imalatını gerçekleştirmektir. Literatürde atık gaz içindeki<br />

gizli ısının sisteme kazandırılmasına dair çalışmalar mevcuttur.<br />

Shi ve arkadaşları (<strong>2011</strong>), bir buhar jeneratörü için baca gazı ile dışarı atılan gizli<br />

ısıdan yararlanan kanatlı borulu kompakt ısı değiştiricisinin teorik ve deneysel<br />

olarak performansını incelediler. Isı transfer ve kütle transfer analojisini kullanarak<br />

taşınım ve yoğuşmayı birlikte dikkate alan bir korelasyon geliştirdiler.

---

158<br />

Franco ve Giannini (2005) yakıt içindeki gizli ısının kazandırılmasında, kompakt ısı<br />

değiştiricisindeki optimumu ısıl performansı incelediler. Isı değiştiricisinin yapısal<br />

özelliklerinin bazınç düşümünü ve ısıl performansı etkilediğini genel metodlarla<br />

ortaya koydular.<br />

Defu ve arkadaşları (2004), yoğuşmalı ısı değiştiricisi üzerinde çalıştılar.<br />

Yoğuşmalı ısı değiştiricisi kullanılarak duyulur ısı ve gizli ısı sisteme kazandırıldığı<br />

takdirde, sistemin genel veriminin %10 kadar arttığını gözlemlediler.<br />

Sonuçta yoğuşmalı ısı değiştiricisi kullanan ısıl sistemlerin daha verimli olduğunu<br />

ve baca sıcaklığının 40-55 o C ye düşürülmesi ile sistem veriminde %10’un üzerinde<br />

bir verim artışı olduğunu deneysel olarak gösterdiler.<br />

Haas ve Koehne (1999), birçok yakıtın (petrol, odun ve proses gazları) yanma sonu<br />

atık gazlarında asit bileşenleri bulundurduğunu ve çiğ noktasına ulaşıldığında bu<br />

asit bileşenler yoğuşan sıvı tarafından absorbe edildiğini ve bu asitler ve dolayısıyla<br />

yoğuşan sıvı korozif özelliğe sahip olduğundan temas ettikleri malzemelerde ve<br />

yoğuşma kabında korozyona sebep olduğunu belirlediler. Bu nedenle, yanma sonu<br />

gazların çiğ noktası altında doğal şartlarda soğutulması gerektiğini, yanma sonu<br />

gazlardaki asitlerin nötralize edilmesi ve iki fazlı akış prensiplerinin uygulamasının<br />

gerektiğini gösterdiler.<br />

2. Deney Düzeneği<br />

Bu çalışmada yüksek verimli, boyutları küçük, işletme giderleri az, ışınım yakma<br />

esaslı, emisyon değerleri düşük, çevre ve insan sağlığına pozitif etkisi olan, alevsiz<br />

bir yanmanın gerçekleştiği, seramik köpük matrix yakıcılı ve çift yoğuşmalı, tam<br />

yanmanın gerçekleştiği, yakıtın alt ve üst değerlerini kullanan, paslanmaz çelikten<br />

yapılmış ön yoğuşmanın yapıldığı ve seramik yakıcı etrafında bulunan iki farklı ısı<br />

değiştiricisine sahip olan Şekil 1’de gösterilen kazan geliştirilecektir.<br />

Şekil 1. Öngörülen kazan tasarımı<br />

Yoğuşmalı kompakt ısı değiştiricisinin geometrisi Şekil 2’de görüldüğü gibi<br />

oluşturuldu. Projenin hedefi, bu sistemin prototipini yapmak ve kombi -kazan üreticilerinin<br />

kullanımına sunmaktır. Proto tip toplam 8 kalıptan meydana gelmektedir.<br />

Minimum 10 adet prototip yapıldıktan sonra kaynakla sistem birleştirilecektir.

---

159<br />

Türkiye’de yılda 750.000 kombi satılmaktadır. Bunların 50.000’den biraz fazlası<br />

yoğuşmalıdır ve hepsi ithal edilmektedir. Geri kalanın ise sadece saç ve boru aksamı<br />

Türkiye’de yapılmakta ve diğer kısımları ithal edilmektedir. Bu proje ile (daha önce<br />

yapılan kombi ve kazanlar dahil) üretilecek kazanlarda kullanmak üzere ön<br />

yoğuşmayı sağlayan (buharlaşma gizli ısısının kullanımı) kompakt ısı değiştiricisinin,<br />

sisteme akuple edilmesi ile minimum %10-13 enerji tasarrufu sağlanacaktır. 30 kW<br />

kapasiteli yoğuşmasız 700.000 bin kombinin %30’una uygulanabileceği düşünülürse,<br />

bunun ekonomiye katkısı oldukça fazladır. Ayrıca kazanlar için uygulanacağı da<br />

dikkate alınırsa bu değer çok artacaktır. Baca gazı yolu ile dışarı atılan emisyon<br />

değerleri de oldukça azalır ve sistem çevre ve insan sağlığına pozitif etki yapar.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

7<br />

1.Dirsek boru 5. Yoğuşma kabı 2.plakası<br />

2. Çıkış manşonu 6. Yoğuşma plakası en son<br />

3.Yoğuşma kabı, üst kapak 7. Yoğuşma kabı alt kapak<br />

4. Yoğuşma plakası en üst<br />

Şekil 2. Yoğuşmalı kompakt ısı değiştiricisi<br />

Yanma işlemi, konvansiyonel sistemlerde uygulanan brülörün yerine kullanılan,<br />

seramik köpük matrix yakıcı yüzeyde, alevsiz ve ışınımla gerçekleşecektir. Şekil<br />

3’de görülen seramik köpük matrix yakıcı, yarı geçirgen bir yapıdadır ve %90<br />

poroziteye sahiptir.<br />

Şekil 3 Seramik köpük matrix yakıcı

---

160<br />

3. Teori<br />

Bu çalışmada kompakt ısı değiştiricisinin toplam ısı transfer katsayısı deneysel ve<br />

sayısal olarak incelenecek ve değerler karşılaştırılacaktır. Sayısal çalışma için bir<br />

matematik model hazırlanacak yüzey üzerindeki sıcaklıklar ve yoğuşan su buharının<br />

kütlesi hesaplanacaktır.<br />

3.1. Atık Gaz Tarafındaki Taşınım Katsayısının Bulunması<br />

Bu çalışmada, hava tarafındaki taşınım katsayısı için, aşağıdaki bağıntı kullanıldı<br />

(Schack, 1957).<br />

2<br />

⎡ 0,75<br />

T ⎛ T ⎞ ⎤⎛u ⎞<br />

⎢3,60,26 0,0076 ⎥⎜ 0,25 ⎟<br />

h = + − ⎜ ⎟<br />

⎢⎣ 100 ⎝100 ⎠ ⎥⎝ ⎦ di<br />

⎠<br />

Burada T,u ve di sırasıyla, cidar sıcaklığı ile gaz sıcaklığının ortalamasıdır yani film<br />

sıcaklığını, atık gazın hızını ve eşdeğer boru çapını göstermektedir.<br />

3.2. Su Tarafındaki Taşınım Katsayısının Bulunması<br />

Bu çalışmada soğutkan sıvısı tarafındaki taşınım katsayısı için Gnielinski’nin<br />

(Gnielinski,1976) önerdiği bağıntı kullanıldı.<br />

( f )( − )<br />

/8 Re 1000 Pr<br />

Nu =<br />

1+ 12,7 f /8 Pr −1<br />

2/3 ( )<br />

Burada f sürtünme faktörüdür ve aşağıdaki bağıntı ile bulunur (Gnielinski,1976).<br />

( )<br />

−2<br />

f = ⎡⎣0,7904In Re −1,64⎤⎦<br />

(3)<br />

3.3. Atık Gaz İçindeki Yoğuşan Su Buharının Taşınım Katsayısı<br />

Atık Gazdan soğutkana hem duyulur hem de atık gaz içindeki su buharının<br />

yoğuşması nedeniyle gizli ısı transferi gerçekleşir. Yoğuşan su buharı için bir taşınım<br />

katsayısı ifadesi bulabilmek için suyun buharlaşma entalpisinden faydalanıldı.<br />

Atık gaz ve ısı değiştirici yüzey sıcaklıklarının dağılımı Şekil 4’te gösterilmiştir.<br />

Tg=Atık gaz sıcaklığı<br />

Ts=Soğutkan sıcaklığı<br />

Ty=Isı değiştiricisi yüzey sıcaklığı<br />

Tf=Yoğuşan suyun yüzey sıcaklığı<br />

Şekil 4 Atık gaz ve ısı değiştirici yüzeyindeki sıcaklık dağılımı<br />

(1)<br />

(2)

---

161<br />

Şekilde de görüldüğü üzere atık gaz sıcaklığı çiğ noktası sıcaklığına düşerse ısı<br />

değiştiricisinin yüzeyi üzerinde su yoğuşmaya başlar ve ince bir film tabakası oluşturur.<br />

Yoğuşan suyun taşınım katsayısı aşağıdaki bağıntılar kullanılarak bulunur.<br />

( ) "<br />

h T − T = m h<br />

(4)<br />

h<br />

f g f f fg<br />

f<br />

=<br />

mh<br />

"<br />

f fg<br />

( Tg−Tf) 3.4. Efektif Isı Transfer Katsayısının Bulunması<br />

Atık Gaz içindeki su buharının yoğuşması ile ortaya çıkan gizli ısıyı gazın sıcaklığı<br />

nedeniyle sahip olduğu duyulur ısıyı içeren taşınım katsayısı bu çalışmada efektif taşınım<br />

katsayısı olarak adlandırıldı. Efektif taşınım katsayısı aşağıdaki bağıntı ile bulunur.<br />

h = h +<br />

eff g<br />

mh<br />

"<br />

f fg<br />

( Tg−Tf) 3.5. Yoğuşan Film Tabakasının Isı İletim Katsayısı<br />

Isı değiştiricisi yüzeyinde yoğuşan su buharı yüzeyde ince bir film tabakası oluşturur.<br />

Bu film tabakasının direnci ihmal edilebilecek seviyede de olsa çalışmamızda<br />

dikkate alınacaktır.<br />

3.6. Toplam Isı Transfer Katsayısının Bulunması<br />

Toplam ısı transfer katsayısı, kirlilik faktörü de dikkate alınarak aşağıdaki bağıntı<br />

ile hesaplanır.<br />

1<br />

U =<br />

1 zf zy<br />

1<br />

+ + + + R + R<br />

η h k k h<br />

eff f y c<br />

f1 f 2<br />

4. Sonuç ve Değerlendirme<br />

Konvansiyonel kazan ve yoğuşmasız kombilerin hepsinde baca çıkış sıcaklıkları<br />

oldukça yüksektir. Bunun anlamı, baca gazı yolu ile atmosferin ısıtılmasıdır. Eğer<br />

baca gazı sıcaklığı 55 o C’nin altına düşürülürse, baca gazı ile dışarı atılan atık ısı,<br />

sisteme geri kazandırılabilir. Bu minimum %10’luk bir enerji tasarrufuna karşı<br />

gelir. Ayrıca baca gazı yolu ile dışarı atılan emisyon değerlerinde de partikül yoğunluğunun<br />

artması nedeniyle, partiküller baca dışına atılmadan tutulur ve emisyon<br />

değerleri oldukça düşer. Geliştirilen sistem, üretimi devam eden kazanlar ve daha<br />

önce yapılan tüm kombi ve kazanlara uygulanarak yoğuşmalı kazana dönüştürülebilir.<br />

Tasarlanan sistem, baca gazı içindeki emisyon değerlerini oldukça azaltır ve<br />

minimum %10’un üzerinde bir enerji tasarrufu sağlar.<br />

(5)<br />

(6)<br />

(7)

---

162<br />

Kaynaklar<br />

1. Shi, X., Che, D., Agnew, B., Gao, J., An investigation of the performance of<br />

compact heat exchanger for latent heat recovery exhaust flue gases., İnternational<br />

Journal of Heat and Mass Transfer 54(<strong>2011</strong>) 606-615.<br />

2. Mavridou, S., Mavropoulos, G.C., Bouris, D., Hountalas,D.H., Bergeles, G.,<br />

Comparative design study of a diesel exhaust gas heat exchanger for truck applications<br />

with conventional and state of the art heat transfer enhancements.,<br />

Applied Thermal Engineering 30 (2010) 935-947.<br />

3. Wei Li, Xialing Wang., Heat transfer and pressure drop correlations for compact<br />

heat exchangers with multi-region louver fins., İnternational Journal of Heat and<br />

Mass Transfer 53(2010) 2955-2962.<br />

4. Shuhuan Wei., Lingen Chen., Fengrui Sun., Constructal entransy dissipation<br />

minimization of round tube heat exchanger cross-section., İnternational Journal<br />

of Thermal Science 50 (<strong>2011</strong>) 1285-1292.<br />

5. Saji, N., Nagai, S., Tsuchiya, K., Asakura, H., Obata, M., Development of a<br />

compact laminar flow heat exchanger with stainless steel micro-tubes., Physica<br />

C 354 (2001) 148-151.<br />

6. Tan, C.K., Ward, J. Wilcox, S.J. Payne, R., Artificial neural network modelling<br />

of the thermal performance of a compact heat exchanger., Applied Thermal Engineering<br />

29 (2009) 3609-3617.<br />

7. Grillot J.M., compact heat exchangers liquid-side fauling., Applied Thermal<br />

Engineering vol. 17. Nos. 8-10. pp.717-726. (1997).<br />

8. Che, D., Lui, Y., Gao, C., Evaluat'on of retrof'tt'ng a conventional natural gas<br />

fired boiler into a condensing boiler., Energy Conversion and Management 45<br />

(2004) 3251-3266.<br />

9. Kauranen, P., Elonen, T., Wikstromm, L., Heikkinen, J., Laurikko, J., Temperature<br />

optimisation of a diesel engine using exhaust gas heat recovery and<br />

thermal energy storage (diesel engine with thermal energy storage)., Applied<br />

Thermal Engineering 30 (2010) 631-638.<br />

10. Alessandro, F., Nicolas, G., Optimum thermal design of modular compact heat<br />

exchangers structure for heat recovery steam generators., Applied Thermal Engineering<br />

25 (2005) 1293-1313.<br />

11. Yanhua, L., Yiping, W., Li, Z., Qi, W., Enhanced performance of heat recovery<br />

ventilator by airflow-induced film vibration (HRV performance enhanced by<br />

FIV) International Journal of Thermal Sciences 49 (2010) 2037e2041.<br />

12. Li, Q., Flamant G., Yuan, X., Neveu, P., Luo,L., Compact heat exchangers: A<br />

review and future applications for a new generation of high temperature solar<br />

receivers. Renewable and Sustainable Energy Reviews xxx (<strong>2011</strong>) xxx-xxx.<br />

13. Karri, M.A., Thacher, E.F., Helenbrook, B.T., Exhaust energy conversion by<br />

thermoelectric generator: Two case studies. Energy Conversion and Management<br />

52 (<strong>2011</strong>) 1596-1611.<br />

14. Noie, S.H., Investigation of thermal performance of an air-to-air thermosyphon<br />

heat exchanger using e-NTU method Applied Thermal Engineering 26 (2006)<br />

559-567.

---

HİDROJEN ENERJİSİ HAKKINDA DÜŞÜNCELER *<br />

Prof. Dr. Yük. Müh. M. Oktay ALNIAK<br />

Bahçeşehir Üniversitesi<br />

Hidrojen Elementinin Özellikleri, Hidrojen<br />

Enerjisi Sistemi ve Uygulama Alanları<br />

163<br />

Hidrojen, evrendeki en basit ve en çok bulunan element olup; renksiz, kokusuz,<br />

zehirsiz ve havadan 14,4 kez daha hafif bir gazdır. Güneş ve diğer yıldızların termonükleer<br />

tepkimeyle vermiş olduğu ısının yakıtı hidrojen olup, evrenin temel<br />

enerji kaynağıdır. Güneş sisteminin %90’ında Hidrojen’in mevcut olduğu düşünülmektedir.<br />

Endüstriyel olarak metan gazının su buharı ile veya kömürün su gazı<br />

(kızgın kok kömürü üzerinden su buharı geçirilmesi ile elde edilen gaz karışımı) ile<br />

reaksiyonu sonucunda elde edilir. Hidrojen en saf olarak elektroliz ile elde edilir.<br />

Az miktarda sülfürik asit veya sodyum hidroksit içeren suyun elektrolizinde katotta<br />

hidrojen gazı, anotta oksijen gazı toplanır.<br />

Petrol yakıtlarına göre ortalama 1,33 kat daha verimli bir yakıttır.<br />

Hidrojen doğada serbest halde bulunmaz, bileşikler halinde bulunur. En çok bilinen<br />

bileşiği ise sudur. Isı ve patlama enerjisi gerektiren her alanda kullanımı temiz ve<br />

kolay olan hidrojenin yakıt olarak kullanıldığı enerji sistemlerinde, atmosfere atılan<br />

ürün sadece su ve/veya su buharı olur. Bunun dışında karbonmonoksit veya karbondioksit<br />

gibi çevreyi kirleten hiçbir gaz ve zararlı kimyasal madde üretimi olmaz.<br />

Hidrojen enerjisinin yakıt pili kullanılarak denendiği uygulama alanları şunlardır:<br />

Otomobiller, otobüsler, motosikletler, bisikletler, golf arabaları, uzay teknolojileri,<br />

uçaklar, lokomotifler, gemiler, denizaltılar, enerji üretim teknolojileri,<br />

kojenerasyon, yedek güç kaynakları, taşınabilir güç kaynakları…<br />

Yakıt hücreleri uzay teknolojisinde onlarca yıldır kullanılmakta; denizaltılarda<br />

hâlihazırda kullanımı sürmekte, otomotiv ve sabit güç alanlarında demonstrasyon<br />

aşamasında, taşınabilir güç kaynaklarında askeri alanda kullanılmakta ve pil olarak<br />

kullanılmak üzere piyasalara yaygın olarak sürülmek üzeredir.<br />

Hidrojen enerjisi sistemlerinin en belirgin özelliği “sürdürülebilir enerji sistemi”<br />

teşkil etmesidir. Şöyle ki; hidrojen ve elektrik enerjileri birbirleriyle uyumlu ve<br />

tamamlayıcı biçimde, sınırlı doğal kaynakları tüketmeyen ve doğayı kirletmeyen bir<br />

döngü oluşturarak çeşitli enerji biçimlerine dönüştürülebilirler. Hidrojen ve doğada<br />

bulunan oksijen kullanılarak yakıt hücreleri vasıtasıyla elektrik enerjisi üretilebilirken;<br />

elektrik enerjisi kullanılarak, yani elektroliz yöntemiyle sudan hidrojen elde<br />

etmek mümkündür. Bu sırada açığa çıkan oksijen ise doğaya geri verilir.<br />

*<br />

İşbu çalışmanın basım esnasında meydana gelen teknik bir gereksinim nedeniyle bildiriler kitabına<br />

ilave edilmesi editörce faydalı görülmüştür.

---

164<br />

Enerji Dışında Hidrojenin Kullanım Alanları<br />

Dünyada her yıl ortalama 40 milyon ton hidrojen üretilmektedir.<br />

Hidrojen enerji haricinde; amonyak sentezinde, petrol rafinerilerinde, metanol<br />

üretiminde, bitkisel ve hayvansal yağ sektöründe, elektrik santrallerinde ısınan<br />

jeneratör sargılarının soğutulmasında, meteorolojide (helyumun olmadığı yerde<br />

kaldırıcı gaz olarak), kaynak yapmada (koruyucu ortam olarak), cam endüstrisinde<br />

(kuvarsların eritilmesi ve kesiminde), kimya endüstrisinde, çelik endüstrisinde<br />

(tavlama fırınında, soğutma bölgesinde oksitlenmeyi önlemek için), soğukbilim de<br />

denen, düşük sıcaklıklardaki üretimde, metalürjide (ısıl işlem, parlak tavlama, pirinç<br />

kaplamada), elektronik endüstrisinde (oksitlenmeyi önlemek için, iletici gaz<br />

olarak, ortam gazı olarak, yarı iletken çalışmalarında), balon odacıklarında nükleer<br />

parçaların izlenmesinde, havadan daha hafif olduğu için balon ve zeplinlerin içerisine<br />

doldurulur.<br />

Hidrojen Enerjisi Sisteminin Çevresel Etki Açısından Avantajları<br />

Hidrojen enerjisi ile çevreyi kirletmeyen enerji sistemlerini oluşturmak mümkündür.<br />

Hidrojen doğada bol miktarda bulunmakla beraber, tek başına mevcut değildir. Hidrojen<br />

iki türlü elde edilebilir. Bu yöntemlerin birincisi hidrokarbonların yakılması, ikincisi<br />

ise elektroliz yöntemidir. Hidrojenin ideal bir alternatif enerji üretim sisteminde yer<br />

alabilmesi ve çevre kirliliğine çözüm olması için elektroliz yöntemiyle suyu ayrıştırarak<br />

hidrojen elde etme yöntemi kullanılmalıdır. Buradaki yan ürün yalnızca su olacak,<br />

hidrokarbonların yakılmasında ise yan ürünler çoğalacak, çeşitlenecektir.<br />

Fosil yakıtlarının çevreye verdiği zararlar özetle şöyle sıralanabilir: küresel ısınma,<br />

ozon tabakasının incelmesi, asit yağmurları, kirlilik, biyoçeşitliliğin azalması, kaynakların<br />

tükenmesi vb. 2000 yılında fosil yakıtların çevreye verdiği zararın maliyeti<br />

2876 milyar dolar olarak tahmin edilmektedir. Tüm bunlar hidrojenin çevre için<br />

daha iyi bir alternatif olduğunu göstermesi bakımından da önemlidir.<br />

Hidrojen enerjisi alternatifleriyle kıyaslanırsa, istikrarlı ve depolanabilir olması<br />

bakımından kararlı bir enerji döngüsü oluşturmak gibi bir avantaja sahiptir.<br />

Alternatif enerji kaynakları: Nükleer, güneş, rüzgâr, okyanus (termal), okyanus<br />

akıntıları, gelgitler, jeotermal enerji kaynaklarıdır.<br />

Alternatif enerji kaynaklarının dezavantajları: kesikli olmaları, tüketim yerinden<br />

uzak olmaları, taşınamamaları, nükleer hariç depolanamamaları, nükleer ve<br />

jeotermal enerjilerin temiz olmaması olarak sayılabilir.<br />

Tüm bunlara göre enerji kaynakları ve tüketici arasında bağlantıyı sağlayacak ara<br />

bir enerji sistemine ihtiyaç olduğu görülmektedir.<br />

Bu enerji sisteminin ön koşulları şunlar olmalıdır: Taşınabilirlik, depolanabilirlik,<br />

taşıma yakıtı üretilebilmesi, ekonomik olarak üretilebilmesi, yenilenebilir olması,<br />

temiz olması, birincil enerji kaynaklarından bağımsız olması, bu sistemde kullanılacak<br />

olan yakıtın verimli, güvenli ve çevreye uyumlu olması.

---

165<br />

Hidrojen enerjisi bu kriterleri sağladığından, alternatif enerji sistemleri içindeki yeri<br />

ve fonksiyonu bilim camiası tarafından önemli bulunmaktadır.<br />

Hidrojen enerjisinin avantajları; Sürdürülebilir (enerji döngüsü); ucuz ve çevre<br />

dostu; küresel, yani kaynak bol, tükenmesi zor; jeopolitik dezavantaj/avantajı ortadan<br />

kaldırır; son kullanıcı için daha verimli daha güvenlidir.<br />

Hidrojen gazı; sentetik yakıtlar içinde en hafif, en verimli, en temiz, en ekonomik, en<br />

fazla kullanım alanı olan, en çok üretilebilen ve araçlar için en iyi seçenek olan yakıttır.<br />

Yukarıda bahsedildiği gibi; hidrojen enerjisi sayesinde çevreyle uyumlu sürdürülebilir<br />

bir ekonomi kurulabilecek, böylece sağlık harcamaları ve çevre koruma giderleri<br />

azalacak, küresel ısınmanın sebep olduğu doğal afetler seyrekleşecek, yaşam<br />

kalitesi yükselecektir.<br />

Dezavantajları; Hidrojen enerjisinin uygulanmasında şu andaki en büyük engel<br />

hidrojenin taşınma problemidir. Hidrojen hafif ve yer kaplayan bir gaz olduğundan,<br />

yüksek basınçta sıkıştırılmış halde taşınınca hidrojen tankının ağırlığının ancak<br />

yüzde üçü hidrojen olabiliyor. Ayrıca günümüzdeki sistemin var olan enerji kaynaklarına<br />

yönelik düzenlenmiş oluşu hidrojen enerjisinin uygulanabilirliği ve yaygınlaşması<br />

açısından bir dezavantaj. Hidrojen enerjisi için henüz gerekli altyapı ve<br />

düzenleme bulunmuyor.<br />

Hidrojenin yaygın olarak kullanılmasının önündeki engelleri kısaca şöyle özetleyebiliriz:<br />

Altyapı eksikliği, yüksek maliyet, depolama zorluğu ve insanların bilinç<br />

eksikliği ile var olan sisteme alışıklığı. Bu engeller araştırma ve eğitim programları<br />

devam ettirilerek, sistematik olarak azaltılabilir veya ortadan kaldırılabilir.<br />

Hidrojenin güvenilirliği; Hidrojen diğer enerji kaynaklarına göre çok daha güvenlidir.<br />

Bu gaz toksik değildir, kolaylıkla yanmaz ve enerji üretimi esnasında yan ürün<br />

olarak ortaya çıkan su ve oksijen doğal ortam için zararsızdır.<br />

Her enerji çeşidinde ve cihaz kullanımında olduğu gibi hidrojen enerjisinin uygulandığı<br />

alanlarda da güvenlik için alınması gereken bir takım tedbirler mevcuttur.<br />

Bunlar özetle; herhangi bir kaçak durumunda hidrojen gazinin birikmemesi için<br />

havalandırmanın iyi olması, hidrojen ve oksijen tüplerinin arasında belli bir mesafenin<br />

bulunması ve muhtemel bir kaçağı hissedip alarm vermesi için cihazların<br />

etrafında hidrojen sensörleri bulunması gibi basitçe uygulanabilecek tedbirlerdir.<br />

Hidrojen Enerjisinde Dünyadaki Gelişmeler<br />

Hidrojen enerjisi kullanımı sanayide, konut uygulamalarında ve taşınabilir elektronik<br />

tüketim mallarında yavaş yavaş kullanılmaya başlamıştır. Örneğin hidrojen<br />

enerjisi ile çalışan dizüstü bilgisayarlar, el fenerleri, cep telefonları ve otomobiller<br />

birçok ülkede, piyasalarda test edilme, hatta bazıları ticarileşme aşamasındadır.<br />

Dünya artik fosil yakıtlarının verdiği zararı önemsemeye başladı. Rio Dünya Zirvesi,<br />

Kyoto Protokolü gibi adımlar bunun en önemli göstergesidir. Bu adımlara paralel<br />

olarak temiz gelişim mekanizmasının alt yapısını oluşturmak için hemen her<br />

ülkede detaylı ve geniş araştırmalar yapılmaktadır.

---

166<br />

Kaliforniya’da, üzerinde hidrojen istasyonları kurulmuş bir Hidrojen Otoyolu yapılması<br />

planlanıyor. Kanada’da British Columbia Hidrojen Otoyolu projesi devam etmektedir.<br />

İzlanda’da hidrojen dolum istasyonları, hidrojen arabaları, yakıt pili otobüsleri,<br />

hidrojen balıkçı teknesi filosu kullanılmaya başlamıştır. Avrupa için CUTE<br />

(Clean Urban Transport for Europe) adı verilen bir temiz toplu taşıma ağı kurulmuştur.<br />

Avrupa’da koordine edilen bir proje olan NaturalHy Projesi, 6. Çerçeve Programlarıyla<br />

(2002-2006) Avrupa Komisyonu tarafından araştırma, teknolojik ilerleme<br />

ve demonstrasyon için ortak olarak finanse edilen entegre bir projedir. ICHET Türkiye’nin<br />

de içinde olduğu yedi ayrı ülkede yedi ayrı demonstrasyon projesiyle hidrojen<br />

enerjisinin üretim, dağıtım ve kullanımını göstermekte ve teşvik etmektedir.<br />

Hidrojen Enerjisi ile İlgili Türkiye’de Yapılan Çalışmalar<br />

Türkiye’deki birçok üniversitede hidrojenin üretilmesi, depolanması ve kullanımı<br />

ile ilgili geniş araştırmalar yapılmaktadır. Birleşmiş Milletler’e bağlı olarak çalışan<br />

Uluslararası Hidrojen Enerjisi Teknolojileri Merkezi (UNIDO-ICHET), Prof. Dr.<br />

Nejat Veziroğlu’nun değerli ve özverili çalışmalarıyla İstanbul’da kurulmuştur.<br />

Ayrıca biri ulusal, diğeri uluslararası olmak üzere iki Hidrojen Kongresi (UHK ve<br />

IHEC) her yıl dönüşümlü olarak Türkiye’de gerçekleştirilmektedir. Konu bilimsel<br />

bir platformda araştırılmakta ve yeni buluşlar tartışılmaktadır.<br />

TÜBİTAK’ta devam eden çalışmalardan bazıları ise şöyledir:<br />

• PEM Yakıt Pilli Güç Üretim Kaynağının Geliştirilerek Evsel Uygulamalarda<br />

Kullanımı<br />

• Hidrojen Üretim, Dönüşüm ve Depolama Teknolojilerinin Geliştirilmesi<br />

• Elektrikli Araç Teknolojileri<br />

Hidrojen enerjisi ve yakıt hücreleri konusu üniversitelerimizin müfredatlarında her<br />

geçen sene daha çok yer bulmaktadır. Liselerde ise hidrojen enerjisi ile ilgili eğitime<br />

yer verilmeye başlanması ve yakıt hücresi laboratuvarları açılması için öğretmenlere<br />

eğitim seminerleri düzenlenmekte, lise yönetimleri buna teşvik edilmektedir.<br />

Düzenlenmekte Olan Ulusal ve Uluslararası Hidrojen Enerjisi<br />

Kongreleri’nin Hidrojen Enerjisi İçin Sağladığı Katkılar<br />

Hidrojen enerjisi alışılmış ve yaygın olarak kullanılan enerji çeşitleri ve geleceğin<br />

enerjisi arasında önemli bir yer teşkil eder. Ülkemiz hâlihazırda doğu ve batı arasındaki<br />

enerji geçişinde bir köprü konumundadır. Bu yüzden bu kongrelerin Türkiye’de<br />

yapılmasını önemli bulmaktayız. Doğru planlama ve yatırım ile Türkiye,<br />

enerji teknolojilerinde bir keşif ve üretim şansı yakalayabilir. Her iki kongre de hem<br />

kongreye dışarıdan katılan bilim adamları hem de Türk bilim camiası için mühim<br />

bir bilgi alışverişi fırsatıdır. Ayrıca bu kongreler sayesinde dünya ülkemizin hidrojen<br />

enerjisi konusunda ciddi ve azimli bir taraf olduğunu bilecek, Türkiye bu konuda<br />

marka olma yolunda anlamlı bir adım atmış olacaktır. Bu konuda üniversitelerimizin<br />

önemli bilimsel ve kurumsal katkılarıyla; enerjide ekonomik ve daha yüksek<br />

kalorili bir yakıt elde edilmesi amaçlı bir çıkış noktası bulunması yararlı olacaktır.

---

Söz Konusu Kongrelerin Katılımcı Profili ve Kongrelere<br />

Destek Veren Kuruluş ve Kişiler<br />

167<br />

Kongrelerimize akademisyenler, özel kurum ve kuruluşlarda görev alan araştırmacılar,<br />

hidrojen teknolojisi üzerine çalışan firmalar, yayın organları, öğrenciler ve bu<br />

alanda yatırım olanaklarını araştıran yatırımcı kişi ve kuruluşlar katılmaktadır. Bu<br />

çalışmalar Üniversitelerimiz, Bakanlıklarımız, UNIDO-ICHET, HİDRENER, HEF,<br />

ELİMSAN, IAHE ve endüstriyel kuruluşlarca desteklenmektedir.<br />

Bu sene üçüncüsü düzenlenecek olan Ulusal Hidrojen Enerjisi Kongresi ile ilgili<br />

bilgi alabilir miyiz? Katılımcılar kimler olacak? Kaç kişilik katılım bekleniyor?<br />

Bu kongreye 500 bilim adamının katılımı beklenmektedir. Hidrojen enerjisiyle ilgili<br />

esaslı bir bilim platformu yaratmaya çalışıyoruz.<br />

3. Ulusal Hidrojen Enerjisi Kongresi (UHK 2006) ve 2. Uluslararası Hidrojen Enerjisi<br />

Kongresi (IHEC 2007) başkanıyım. Bahçeşehir Üniversitesi’nde 1. Ulusal Türkiye’de<br />

Enerji ve Kalkınma Sempozyumu’nun 26 Nisan 2006 tarihinde düzenlenmesine<br />

öncülük ediyorum. UHK 2006 ve IHEC 2007 Kongreleri’nin faaliyetlerini<br />

geliştiriyoruz. Türkiye’nin enerji üretimi ve aydınlatılmasına alternatif, temiz enerji<br />

kaynakları arıyoruz.<br />

Hidrojen ile Çalışan Yakıt Hücrelerinin Çalışma Prensibi<br />

Yakıt hücreleri 1839 tarihinde en basit anlamda ve sadece bilimsel meraka dayanarak<br />

icat edilmiş, 1939’da endüstriyel amaçlarla denilebilir ki tekrar icat edilmiştir.<br />

1960’larda uzay teknolojisinde kullanılmaya başlamıştır.<br />

Yakıt hücreleri; yapı olarak basit olduklarından, hızlı başlangıç ve hızlı cevap özelliklerinden,<br />

yüksek verimli oluşlarından, yüksek güç yoğunluğuna sahip olduklarından<br />

ve hiç emisyonları olmadığından tercih edilmektedir.<br />

Yakıt hücresinin teorik olarak voltajı 1,23 V’tur. Daha yüksek voltaj elde etmek<br />

için yakıt hücreleri birbirine bağlanır.<br />

Yakıt hücreleri, hidrojen ve oksijenden elektrokimyasal yöntemle elektrik üreten<br />

cihazlardır. En genel anlamda yakıt hücreleri üç ana parçadan oluşur. İki tarafı katalizörle<br />

kaplanmış olan zar (elektrolit), anot ve katot elektrotları arasına yerleştirilmiştir.<br />

Anot hidrojen veya hidrojen ile zengin bir yakıt tarafından beslenir, anota gelen hidrojen<br />

katalizör etkisiyle proton ve elektronlarına ayrışır. Protonlar zar üzerinden katoda<br />

geçerken, elektronlar elektriksel yol üzerinden katoda geçer ve tekrar hidrojen<br />

protonları ve katoda üflenen oksijen gazıyla birleşerek tek yan ürün olan suyu oluşturur.<br />

Bu şekilde elektron akışı sağlanmış, yani elektrik enerjisi üretilmiş olur.<br />

Bir yakıt hücresinin ürettiği güç yakıt hücresinin tipi, tek hücre sayısı, çalışma<br />

sıcaklığı, hücreye gönderilen gazların basınçları gibi faktörlere bağlıdır. Küçük<br />

uygulamalar için tek bir hücre kullanılabileceği gibi değişik uygulamalar için değişik<br />

hücre yığınları seri olarak bağlanarak kullanılabilir. Bir yığın 100 ya da daha<br />

fazla tek hücreden oluşabilir.

---

168<br />

Yakıt hücresi sistemleri; bir yakıt işlemcisi, enerji dönüşüm aygıtı (yakıt hücresi<br />

veya yakıt hücresi yığını), akım dönüştürücü ve ısı işlemcisinden oluşur.<br />

Yakıt hücrelerinde geliştirilmekte olan konular şöyledir; Hücrelerin yığın haline<br />

getirilme şekli (3 tip vardır: tüpsel, düzlemsel ve monolitik); 1000°C deki çalışmalar<br />

için bipolar katalizör ve ara bağlantı malzemeleri; Yüksek sıcaklıkta çalışabilecek<br />

elektrot malzemeleri ve elektrolitlerin geliştirilmesi.<br />

Yakıt pillerinde halen geliştirilmesi gereken noktalar şunlardır; Daha iyi bir performans<br />

(daha yüksek voltaj, süreklilik, başlatma, uzun ömür); Kire ve toza duyarlılık;<br />

Düşük maliyet (materyal, üretim süreçleri, üretim yelpazesi, daha basit sistemler);<br />

Daha uzun ömür/kalıcılık; Hidrojen altyapısı (hidrojen üretimi, depolama, taşıma,<br />

dağıtım, teknik ve sosyo-ekonomik boyut).<br />

Hidrojenin Depolanması<br />

Hidrojenin depolanmasında amaç: En güvenli, verimli ve ekonomik hidrojen depolama<br />

yöntemini ve depolayıcı malzemeyi geliştirmek. Seçenekler: Katı halde, sıvı<br />

halde veya gaz halde depolama.<br />

Sıvı halde depolama gaz halde depolamaya göre daha yüksek enerji yoğunluğuna<br />

sahip olması bakımından avantajlı görünürken, sıvılaştırma işlemi için gereken -253<br />

°C kadar soğutma mecburiyeti enerji kaybına yol açar. Katı halde depolama diğer<br />

iki yönteme göre daha umut verici görünmektedir.<br />

Katı halde depolama yöntemleri içinde ise metal hidrürler; yüksek depolama kapasiteleri,<br />

yüksek hacimsel enerji yoğunlukları, yüksek güvenlikleri, düşük basınçlı<br />

işlemleri gerektirmeleri açısından tercih edilebilir görünmektedir. Ancak, maliyetleri<br />

en az %50 azaltılmalı, hidrojen geri bırakım sıcaklığı en azından 100 °C’nin altına<br />

düşürülmelidir.<br />

Hidrojenin Taşınması<br />

Seçenekler: Boru hatlarıyla veya araçlarla taşıma.<br />

Boru hatlarıyla taşıma; orta mesafeler (10 km’ye kadar) veya daha büyük mesafeler<br />

(200 km) için uygundur. Hidrojen gevrekliği nedeniyle çelikçe az malzeme kullanılmalıdır.<br />

Hidrojen sızdırmazlığı sağlanarak yorulma gerilmelerine maruz kalan<br />

parçalar dikkatli seçilmelidir. Doğal gazla karşılaştırıldığında aynı enerji için daha<br />

büyük çaplı borular ve sıkıştırma gücü gereklidir. Fakat basınç kaybının daha az<br />

oluşu sayesinde, yeniden sıkıştırma istasyonu sayısı da yarı yarıyadır. Ekonomik<br />

olarak büyük ölçekli iletimde daha maliyetli olmasına rağmen, 1000 km’nin üzerine<br />

çıkıldığında elektrikten daha ekonomik hale geldiği göze çarpmaktadır. Amerika’da<br />

720 km, Avrupa’da 1500 km hidrojen boru hattı sorunsuzca iletim sağlamaktadır.<br />

210 km’lik hatta (Ruhr bölgesi) 50 yıldır tek bir kaza olmamıştır. En uzun hat 400<br />

km ile Fransa ve Belçika arasındadır.<br />

Araçlarla taşıma; kısa mesafeler için idealdir.

---

Sanayinin ve Enerjinin Geleceğinde Hidrojenin Olması Gereken Yeri<br />

169<br />

Teknoloji geliştikçe enerjiye olan ihtiyaç artmakta ve enerji kaynakları ile ihtiyaç<br />

olan enerji arasındaki açık gün geçtikçe büyümektedir. Mevcut enerji sistemi sürdürülebilir<br />

değildir. Kanada Milli Enerji Kurulu’nun rakamlarına göre; 2020 yılından<br />

itibaren fosil yakıtlara olan talep şimdiki hızıyla artmaya devam ederken, üretim<br />

dünya rezervlerinin azalmasıyla birden düşmeye başlayacağı tahmin edilmektedir.<br />

Bu açığı kapatacak alternatif çözümlere ihtiyaç duyulmaktadır. Hidrojen enerjisi bu<br />

çözümler içerisinde hem çevre dostluğu, hem verimliliği, hem sürdürülebilirliği,<br />

hem de gelecekte öngörüldüğüne göre ekonomik oluşu açısından ideal bir seçim<br />

olarak ortaya çıkmaktadır.<br />

Enerji birdenbire bitmeyecek olsa da, dünyada enerjinin tükenme tehlikesi şöyle<br />

açıklanabilir: Ucuz petrol, çevre, adaletsizliğe karşı tolerans, daha iyi seçenekler<br />

için para, kolay geçiş için zaman, gerekeni yapmak için liderlik becerileri hızla<br />

tükenmektedir.<br />

Doğal gazın hâkim olduğu Rusya ve Asya Pasifik ülkeleri hariç dünya genelinde<br />

petrol en büyük enerji kaynağı olmaya devam ediyor.<br />

Hidrojen enerjisi; fosil yakıtların aksine verimli ve sürdürülebilir bir kaynak olacak,<br />

dolayısıyla sürdürülebilir bir ekonomi kurulabilecek, çevreyle uyumlu olacak, sağlık<br />

sigortası primleri dâhil sağlık harcamaları azalacak, çevre koruma giderleri azalacak,<br />

küresel ısınmanın sebep olduğu doğal afetler azalacak, yasam kalitesi yükselecektir.<br />

Endüstride enerji üretiminde ve kullanımında verimin dikkate alınması yeni sektörlerin,<br />

ürünlerin ve proseslerin doğmasına neden olacak yeni iş alanları açacak,<br />

işsizliğe çözüm olacaktır.<br />

Sürdürülebilir enerji temininde ve dağıtımında yeni kaynaklar ve üretim yöntemlerinin<br />

artması ülkelerin ve endüstrinin politik stabilitesini pekiştirecektir.<br />

Hidrojen Enerjisinin Ülkemizde ve Dünyada Kullanım Yaygınlığının Süresi<br />

Bu çalışmalarımız 2006 yılında düşünülmüş hususlardır. Hidrojen enerjisinin 5-10<br />

yıl içinde günlük hayata girmesi öngörülüyordu. 2020 yılında önemli bir enerji<br />

kullanım alanı olarak gelişmeler bekleniyordu.<br />

Hidrojeni üretmek, depolamak, tüketmek ileri teknoloji gerektiriyor. Apollo gibi<br />

uzay araçlarında ve uydularda kullanılan hidrojen enerjisidir. Bu konuda Türkiye’de<br />

esaslı bir bilim alt yapısı oluşturulmaktadır. Konuyla ilgili önemli buluşlar gerçekleştirebilecek<br />

üniversitelerimize ve bilim adamlarımıza güveniyoruz. Onların gayretleri<br />

bu konudaki çalışmalarımızda bizleri cesaretlendiriyor.<br />

Hidrojen enerjisinin yaygın olarak kullanılabilmesi için yapılan araştırmalar, hidrojenin<br />

ucuz ve kolay üretimi, depolanması ve dağıtımı üzerinde yoğunlaşıyor. Her geçen<br />

gün daha ucuz ve daha ileri teknoloji kullanabilme imkânı yolunda önemli adımlar<br />

atılıyor ve araştırmacılar bulduklarını dünyayla paylaştıktan hemen sonra yeni çalışmalara<br />

başlıyor. Ülkemizde ve dünyada hidrojen konusunda her sene yapılan onlarca<br />

kongre, bilimsel çalışmaların baş döndürücü bir hızla geliştiğinin göstergesidir.

---

170<br />

Bilim dünyasında hem genç araştırmacılar, hem de tecrübeli bilim adamlarımız bir<br />

iki yıl içinde bu alanda önemli adımlar atacaklardır.<br />

Verilen emeklerin mutlaka bir sonucu olacağına inanıyoruz. Türkiye’mizin sırtındaki<br />

ağır petrol ve gaz faturalarının hafifletilmesinde en kısa yol olarak hidrojen<br />

enerjisindeki gelişmeler görülebilir.<br />

"2010 yılı araştırma programlarında ABD Başkanlığ'ınca tasarrufa gidilerek<br />

hidrojen araştırma fonlarında kesinti yapıldığı biliniyor. Daha ziyade güneş,<br />

jeotermal ve rüzgar enerjisine doğru bir kayma mevcuttur. Bununla beraber,<br />

bizim hidrojen enerjisi çalışmalarımızda standart çalışma tempomuzun sürdürülmesi<br />

faydalı olacaktır." 25.03.2010 ALNIAK<br />

Bu çalışma UHK 2006 faaliyetleri kapsamında Kongre Başkanı Prof. Dr. M. Oktay<br />

ALNIAK ile yapılmış olan bir röportajdan alınmış ve makale formatına dönüştürülmüştür.<br />

Çalışmaya katkı sağlayan İlkay ÖZTÜRK'e teşekkür ederim.

---

YENİ NESİL NÜKLEER REAKTÖRLER VE<br />

HİDROJEN ÜRETİMİNDE KULLANIMI<br />

Prof. Dr. H. Mehmet ŞAHİN<br />

Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği<br />

171<br />

Enerjiye her geçen gün daha fazla ihtiyaç duyan dünyanın kullanabileceği temiz ve<br />

verimli enerji kaynaklarından biriside nükleer enerjidir. Nükleer enerji, fosil yakıtlarla<br />

kıyaslandığında daha küçük hacimlerde daha büyük enerji potansiyelini içerisinde<br />

barındırırken fosil yakıtların sahip olduğu yüksek karbon salımı değerleri ile<br />

karşılaştırıldığında sıfır karbon salımına sahip olduğu görülmektedir. Bunun yanında<br />

nükleer enerji, yenilenebilir enerji kaynaklarına kıyasla daha büyük miktarda<br />

enerjiyi günün her saati aynı miktarda hizmete sunma imkânına sahiptir.<br />

Nükleer enerji, fosil yakıtlar (petrol, kömür ve doğalgaz) gibi bir ülkenin yeraltı<br />

kaynaklarına bağlı olmayıp, tamamen insan beyin gücü ve geliştirilen teknolojilere<br />

bağlıdır. Aynı zamanda dünya var oldukça bu enerji kaynakları da var olacaktır.<br />

Fosil yakıtların rezervleri oldukça sınırlıdır ve kullanıldığında çevre felaketlerine<br />

yol açmaktadırlar. Nükleer enerji, fosil yakıtlar ile karşılaştırıldığında temiz ve<br />

tükenmez bir enerji kaynağı olduğu anlaşılmaktadır.<br />

Gelecekte nükleer reaktörler, başta güvenlik, ekonomi, silahsızlanma, nükleer atık<br />

ve çevre açısından yeni standartlara sahip olacaktır. Bu tip reaktörlere yeni nesil<br />

(<strong>II</strong>I. ve IV. Nesil) reaktörler denilmektedir. Yeni nesil nükleer reaktörler, çok tehlikeli<br />

Light Water Reactor (LWR) atıkları olan aktinitleri, mevcut reaktörlerde kullanılmayan<br />

toryumu, silah yapımında kullanılan plütonyumu kullanarak hem ortadan<br />

kaldırırlar hem de enerji ve yeni yakıt üretirler. Yeni nesil reaktörlerde kullanılacak<br />

yakıt teknolojisi iç içe karbon matris içine gömülü yapısı gereği doğal olarak güvenli<br />

ve yüzyıllarca bozulmamaktadır. Bu reaktörler Uluslararası Atom Enerji<br />

Ajansı (IAEA) tarafından desteklenmekte, bu alanda yapılacak çalışmalar teşvik<br />

edilmektedir.<br />

Bu çalışmada, yeni nesil reaktörlerden olan High Temperature Reactor (HTR) reaktörlerin<br />

yapısı, yeni nesil yakıt tipleri ve teknolojilerinin nötronik ve hidrolik<br />

incelenmesi anlatılacaktır. Aynı zamanda gelecekte yoğun olarak kullanılacak hidrojenin<br />

termokimyasal yöntemlerle üretiminin değerlendirilmesi yapılacaktır.

---

172

---

YAKIT PİLLERİ TEKNOLOJ<strong>İLERİ</strong><br />

173

---

174

---

Özet<br />

KATI OKSİT YAKIT PİLLERİNDE (KOYP) SIZDIRMAZLIĞIN<br />

PERFORMANSA ETKİSİNİN İNCELENMESİ<br />

Tuğrul Y. ERTUĞRUL, Ahmet BAKAL,<br />

Selahattin ÇELİK, Mahmut D. MAT<br />

Niğde Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü,<br />

Hidrojen Teknolojileri Araştırma Grubu<br />

175<br />

Katı oksit yakıt pillerinin yüksek sıcaklıklarda (650-850 ºC) çalınması nedeniyle<br />

kullanılabilecek sızdırmazlık malzemeleri oldukça sınırlıdır. Sızdırmazlık özellikle<br />

yakıt pili yığınlarında, (stak) gazların birbirine karışmaması ve yakıt kullanım miktarının<br />

ve dolayısı ile verimin artması için, büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada,<br />

katı oksit yakıt pillerinde kullanılabilecek birçok sızdırmazlık malzemesinin,<br />

(termiculite, Cam seramik kompositler), sızdırmazlık performansı ve buna bağlı<br />

olarak hücrelerin güç performanslarındaki değişim incelenmiştir.<br />

Sızdırmazlık testlerinde kullanılan termiculite malzemesinin, hücre içinde kısmen<br />

de olsa sızdırmazlık sağladığı fakat hücrenin soğutulup tekrar ısıtılması (çalışma<br />

sıcaklığına) durumunda, sızdırmazlık performansında ciddi bir düşüş gözlenmiştir.<br />

Cam-seramik kompozit malzemelerin ise çalışma sıcaklığında, interconnector malzemesi<br />

ile membran arasında çok iyi temas sağladığı, dolayısıyla tam olarak sızdırmazlık<br />

sağladığı gözlenmiştir. Ayrıca cam-seramik kompozit malzemelerin sızdırmazlık<br />

performansını hücre soğuk iken de (25 ºC) devam ettirdiği ve birkaç<br />

soğutma-ısıtma işlemi uygulandığı halde sızdırmazlık performansında bir değişme<br />

olmadığı tespit edilmiştir.<br />

1. Giriş<br />

Katı oksit yakıt pillerinde, özellikle düzlemsel tasarımlarında karşılaşılan en büyük<br />

problemlerden biri sızdırmazlıktır. Sızdırmazlığın iyi olmadığı KOYP yığınlarında<br />

reaktantlar birbirlerine karışmaktadır. Böyle bir sistemde hem sıcaklık artmakta hem<br />

de istenmeyen reaksiyonlar gerçekleşmektedir. Dolayısıyla KOYP yığınının elektriksel<br />

performansı düşmektedir. Yüksek çalışma sıcaklıkları (650-850 ºC) ve bu sıcaklıklarda<br />

kullanılabilecek malzeme sınırlılığı göz önüne alınırsa, KOYP de iyi bir<br />

sızdırmazlık elemanı seçimi, büyük önem arz etmektedir. Bu yüzden seçimi yapılacak<br />

sızdırmazlık elemanının aşağıda belirtilen özellikleri taşıması gerekmektedir.<br />

� Yakıt ve oksijenin birbirine karışmaması için, iyi bir sızdırmazlık özelliğine<br />

sahip olmalı.<br />

� Isıl genleşme katsayıları, interconnector ve elektrolit malzemelerinin ısıl<br />

genleşme katsayılarına eşit ya da yakın olmalı.

---

176<br />

� Yüksek çalışma sıcaklıkları (650–850 ºC) göz önünde bulundurulacak olursa,<br />

bu sıcaklıklarda hem mekanik olarak hem kimyasal olarak kararlı olmalı.<br />

� Diğer hücre bileşenleri ile istenmeyen bir reaksiyona girmemeli.<br />

� Hem interconnector hem de elektrolit malzemesi ile temas ettiği için, kısa<br />

devre ihtimaline karsı, elektriksel özellik bakımından yalıtkan olmalı. [2,3]<br />

Literatürde, KOYP sızdırmazlık elemanını geliştirilmesi üzerine birçok çalışma<br />

bulunmaktadır. Gödeke ve arkadaşları [2], cam seramik kompozit malzeme geliştirilmesi<br />

üzerine yaptıkları çalışmada, geliştirdikleri cam seramik kompozit malzemesinin,<br />

interconnector (crofer) ve elektrolit (Al2O3) malzemelerinin yüzeylerinde<br />

iyi bir temas sağladığı dolayısıyla iyi bir sızdırmazlık sağladığını gözlemlemişler<br />

(10-6-10-10 mbar.l/s). Aynı zamanda aynı malzeme ile interconnector (crofer) ve<br />

elektrolit (Al2O3) malzemelerinin ısıl genleşme katsayıları arasında iyi bir eşleşme<br />

sağlamışlar. Bram ve arkadaşları [3] ise metal sheet, mica powder, mica paper,<br />

ceramic paper gibi çesitli sızdırmazlık elemanlarının deformasyon davranışlarını ve<br />

sızdırmazlıklarını test etmişler. Çalışmalarında, mica powder malzemesinin 800 ºC<br />

ve 16.3N/mm basınç altındaki sızdırmazlık oranını 1x10-4 mbar.l/s.mm olarak<br />

hesaplamışlar. Mica Paper’ın ise (Thermiculite) 54N/mm (15Mpa) gibi yüksek<br />

sıkıştırma basınçlarına dayanabildiği fakat gaz sıkıştırma etkisinin çok düşük olduğunu<br />

görmüşler. Yakıt pillerinde performans kaybına neden olan parametreler<br />

incelendiğinde, konsantrasyon kaybının önemli bir parametre olduğu görülmektedir<br />

[1]. Konsantrasyon kaybı, gerekli yakıtın reaksiyon bölgesine ulaşamaması veya<br />

verimli bir şekilde kullanılamaması nedeniyle ortaya çıkmaktadır. Bir yakıt pili<br />

hücresinin, optimum şartlarda çalışması için, katalizör tabakalara gönderilen gazların<br />

uygun bir debisi ve yeterli seviyede kısmi basıncı olmalıdır. Yeterli debide<br />

reaktant gaz gönderilmediği durumunda, yakıt hücresinden istenilen güç elde edilmeyecektir.<br />

Debiler artırıldığında ise bir kısım yakıt kullanılmadan dışarı atıldığından,<br />

Faraday kanununa göre yakıt kullanım verimi düşmektedir. Burada, hem yakıt<br />

pilinin performansını, hem de yakıt kullanım miktarını artırmak için uygun bir<br />

sızdırmazlık elemanı seçimi yapılmalıdır. Uygun bir sızdırmazlık elemanı seçimi ile<br />

yakıt pilinde yakıt ve hava kaçakları önlenebilmekte, ayrıca pil içinde daha iyi bir<br />

yakıt ve hava dağılımı için çalışma basıncını artırmak mümkün olmaktadır. Böylece,<br />

hem yakıt pilinin performansı artmakta hem de yakıt kullanım miktarı önemli<br />

ölçüde artmaktadır.<br />

Bu çalışmada KOYP’de kullanılan iki farklı sızdırmazlık malzemesinin sızdırmazlık<br />

performansları incelenmiştir. Malzemeler aynı ortam koşullarında (basınç, sıcaklık)<br />

ve aynı deneysel düzeneklerde denenmiştir. Buradaki sızdırmazlık deney<br />

düzeneğinde, malzemelerin sızdırmazlık performansları, zamana bağlı basınç düşümü<br />

şeklinde karşılaştırılmıştır. Ayrıca malzemelerin sızdırmazlık performansları<br />

ölçüldükten sonra, kullanıldıkları aynı hücre yığınlarının elektriksel performansları<br />

da karşılaştırılmıştır.

---

2. Deneysel Düzenek<br />

177<br />

Bütün sızdırmazlık testleri Şekil 1’de görülen deneysel düzenekte gerçekleştirilmiştir.<br />

Burada yakıt pili hücre yığını, dolayısıyla sızdırmazlık elemanları 750 ºC<br />

sıcaklığında ve 5 bar basınç (sıkıştırma basıncı) altında test edilmiştir. Kaçak testlerinde<br />

inert bir gaz olan Azot (N2) kullanılmıştır. Sistemde yakıt pili hücresinin<br />

çıkışları kapalı olup, içerde meydana gelen basınçlanma manometreden okunmaktadır.<br />

Azot tüpünden hücreye belli bir debide azot gönderilirken, manometrede<br />

görülen basınç değerine göre girişteki vana kapatılarak manometredeki zamana<br />

bağlı basınç düşümü gözlemlenmektedir.<br />

Bütün testlerde kullanılan KOYP hücre yığını modeli ise, Şekil 2’de gösterilmiştir.<br />

Burada interconnector malzemesi; crofer, membran; 16 cm2 (4 cm x 4 cm) elektrolit<br />

destekli seramik membran, anot tarafı; poroz nikel mesh ve katot tarafı; crofer<br />

mesh’dir. Sızdırmazlık elemanı olarak ise, termiculite ve cam seramik kompozit<br />

malzemeleri kullanılmıştır. Bütün deneylerin hücre performans testleri yani akım,<br />

voltaj ve güç değerleri ayrıca reaktant gaz debilerinin kontrolü (1 L hidrojen, 2 L<br />

oksijen) Electrochem yakıt pili test istasyonu ile yapılmıştır.<br />

Sekil 1. Sızdırmazlık testi deney düzeneği

---

178<br />

3. Deneysel Sonuçlar<br />

Sekil 2. Yakıt pili hücre yığını test düzeneği<br />

Termiculite malzemesinin sızdırmazlığının test edildiği deneyde, hücre içi basıncının,<br />

sabit bir debide gönderilen azot ile belirli bir noktaya kadar arttığı daha sonra<br />

sabit kaldığı gözlemlenmiştir. Vana kapatıldığında ise, basıncın gözle görülür bir<br />

şekilde düştüğü tespit edilmiştir. Buradaki sızdırmazlık performansı 200 mbar<br />

basınçtan ortam basıncına 1 dakika 45 saniyede düştüğü yani 1,9 (mbar/s) olarak<br />

hesaplanmıştır. Buna ek olarak, hücrenin ortam koşullarına soğutulup tekrar ısıtılması<br />

durumunda, sızdırmazlık performansının 1 dakikanın altına düştüğü tespit<br />

edilmiştir. Buradan su çıkarım yapılmıştır; Sızdırmazlık testine benzer bir şekilde,<br />

hücrenin performans testleri yapılırken, gönderilen reaktant gazların bir kısmı reaksiyona<br />

girmekte büyük bir kısmı ise reaksiyona girmeden hücre kenarlarından dışarıya<br />

sızmaktadır. Bu da, yakıt kullanılabilirlik veriminin büyük oranda düşmesine<br />

neden olmaktadır. Ayrıca meydana gelen kaçaklar hücre içinde veya hücre dışında<br />

istenmeyen reaksiyonların gerçekleşmesine neden olacağından, sistemin ve sistemi<br />

oluşturan parçaların bozulmaya uğrama riskini artırmaktadır.

---

Tablo 1. Deneyde kullanılan malzemelerin karsılaştırılması<br />

179<br />

Diğer yandan Termiculite malzemesinin yüksek sıcaklıklarda mekanik açıdan kararlı<br />

olduğu görülmüştür. Yakıt pillerinde Membran yüzeyleri ile akım toplama<br />

yüzeyleri arasında iyi bir temas sağlanırsa, olası temas dirençlerinin önüne geçilecek,<br />

performans düşüşlerini minimuma indirgenecektir. İyi bir temas sağlamak için<br />

sızdırmazlık elemanı kalınlığı ile mesh kalınlığı arasında bir optimizasyon yapılmalıdır.<br />

Termiculite malzemesinin yüksek sıcaklık ve basınçta mevcut seklini çok<br />

az değiştirmesi bu optimizasyonu kolaylaştırmaktadır. Yapılan testlerde akım toplama<br />

yüzeyleri ile membran elektrotlarının yüzeylerinde iyi bir temas sağlandığı<br />

görülmektedir. Bununda hücre performansında olumlu bir etki yaptığı Şekil 4’ten<br />

anlaşılmaktadır.<br />

Cam seramik kompozit malzemesinin sızdırmazlığının test edildiği deneyde, sabit<br />

bir debide gönderilen azot ile hücre içinin istenilen noktaya basınçlanabildiği gözlemlenmiştir.<br />

Buradan, hücre kenarlarından meydana gelen sızıntıların engellendiği anlaşılmaktadır.<br />

Cam seramik kompozit malzemesinin sızdırmazlık performansı 200 mbar basınçtan<br />

ortam basıncına Termiculite Cam Seramik 50 dakikada düştüğü yani<br />

66x10–3 (mbar/s) olarak hesaplanmıştır. Bu hesaplama işlemi, sistemin üç kere<br />

soğutma-ısıtma yapılmasından sonra, her seferinde tekrarlanmıştır. Buna göre hücrenin<br />

sızdırmazlık performansında gözle görülebilir bir değişim tespit edilmemiştir.<br />

Ayrıca sekil-1’deki kapalı konumda bulunan vanalar açılarak yapılan testlerde, gene<br />

sızdırmazlık performansında bir değişim olmadığı gözlemlenmiştir. Buradan da<br />

anot ve katot bölgelerindeki reaktant gazların birbirine karışmadığı anlaşılmaktadır.

---

180<br />

Reaktant gazlarının birbirlerine karışmaması membranda meydana gelebilecek olası<br />

bozulmaları en aza indirgeyecektir. Bu membranın uzun çalışma koşullarına dayanabilirliği<br />

açısından çok önemlidir.<br />

Sekil 3. Sızdırmazlık Performansı Karşılaştırması<br />

Sekil 4. 750 ºC'de Hücre Performansı Karşılaştırmaları<br />

Cam seramik kompozit malzemede karşılaşılan en büyük problem, yüksek sıcaklıkta<br />

mekanik özelliğinin karalı olmamasıdır. Yani yüksek sıcaklıklarda mevcut<br />

seklini büyük oranda değiştirmesidir. Bundan dolayı, cam seramik malzemenin<br />

kalınlığı ile mesh’lerin kalınlıkları arasında bir optimizasyon yapılması gerekmektedir.<br />

Bu çalışmada optimizasyon 2 kat mesh kullanarak sağlanmıştır. Şekil 4’te<br />

cam seramik malzemeleri kendi aralarında karsılaştıracak olursak, bu<br />

optimizasyonun hücre performansı açısından ne kadar önemli olduğu anlaşılacaktır.

---

4. Sonuçlar ve Tartışma<br />

181<br />

Sonuç olarak KOYP’de kullanılan iki farklı sızdırmazlık elemanından, termiculite<br />

ve cam seramik malzemesinin sızdırmazlık performansları göz önüne alındığı takdirde;<br />

Cam seramik malzemesinin, termiculite malzemesine oranla, çok daha iyi bir<br />

sızdırmazlık performansı gösterdiği açıkça görülmektedir. Bu nedenle sızdırmazlığın<br />

önemli olduğu uzun hücre denemelerinde ve büyük yakıt pili yığınlarında, cam<br />

seramik malzemenin tercih edilmesi büyük önem arz etmektedir. Sızdırmazlık<br />

elemanlarını, hücre yığınının elektriksel performansına etkisi açısından değerlendirecek<br />

olursak, aynı debilerde reaktant gaz gönderildiği halde Şekil 3’ten de anlaşılacağı<br />

gibi aralarında herhangi bir fark görülmemektedir. Burada cam seramik<br />

kompozit malzemesinin termiculite malzemesine göre daha iyi sızdırmazlık sağlamasına<br />

rağmen hücre performanslarının birbirine yakın çıkması, cam seramiklerde<br />

yeterince temas sağlanamadığından kaynaklandığı tahmin edilmektedir. Ayrıca<br />

reaktant gazların atmosferik basınç yerine hücre içinde bir miktar<br />

basınçlandırılması gerekebilir. Buna göre cam seramik malzeme ile yeterince sızdırmazlık<br />

sağlanan hücre yığınlarında elektriksel performansı iyileştirmek için;<br />

� Mesh kalınlıkları ile cam seramik kalınlıkları arasında yeni bir optimizasyon<br />

yapılması.<br />

� Hücre içindeki yakıt ve hava dağılımının en iyi olabilmesi için, reaktant<br />

gazların hücre içindeki çalışma basınçlarının, çeşitli alternatiflerde denenmesi.<br />

Gibi çalışmalarının yapılması gerekmektedir.<br />

4. Kaynaklar<br />

[1] M.M. Mench, Fuel Cell Engines, John Wiley & Sons, Inc., 2008<br />

[2] D. Gödeke, J. Besinger, Y. Pflügler, B. Ruedinger, New Glass Ceramic Sealants for<br />

SOFCs, 2009<br />

[3] M. Bram, S. Reckers, P. Drinovac, J. Mönch, R.W. Steinbrech, H.P. Buchkremer, D.<br />

Stöver, Deformation behavior and leakage tests of alternate sealing materials for SOFC<br />

stacks, 2004

---

182

---

Özet<br />

KATI OKSİT YAKIT PİLLERİ REDOKS MODELLEMESİ<br />

Bora TİMURKUTLUK 1 ve Mahmut D. MAT 2<br />

1 Niğde Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü<br />

2 Vestel Savunma Sanayi, ODTÜ Teknokent<br />

183<br />

Çok önemli avantajlara ve ticari olarak büyük bir potansiyele sahip olmalarına<br />

rağmen kısa olan çalışma süreleri katı oksit yakıt pilleri için önemli bir engel teşkil<br />

etmektedir. Özellikle yaygın olarak kullanılan nikel oksit temelli anodun indirgenmesi<br />

ve yükseltgenmesi (redoks) sırasında meydana gelen hacim değişiklikleri anot<br />

ve pil mikroyapısına ciddi zararlar vererek önemli performans kayıplarına ve hatta<br />

pilde kırılmalara sebep olmaktadır. Bu çalışmada, katı oksit yakıt pili çalışması<br />

sırasında meydana gelen olayları karakterize eden bir matematiksel model geliştirilmiştir.<br />

Anodun redoks döngüsü sırasında karşılaştığı hacim değişikliklerinin pil<br />

performansına ve mekanik özelliklerine olan etkisi bir hasar fonksiyonu ile modele<br />

eklenmiştir. Matematiksel model, ticari bir sonlu elemanlar programı ile sayısal<br />

olarak çözülerek ilk simülasyon sonuçları sunulmuştur.<br />

1. Giriş<br />

NiO (nikel oksit) / YSZ (itriyum oksit ile stabilize edilmiş zirkonyum oksit) en<br />

yaygın katı oksit yakıt pili (KOYP) anot malzemesi olarak dikkat çekmektedir.<br />

NiO, hidrojen yakıtlı KOYP çalışma koşullarında çok iyi katalitik aktivite [1,5] ve<br />

kimyasal kararlılık [6,9] göstermektedir. Ayrıca ucuz maliyetine [10,12] ek olarak<br />

çok iyi bir akım toplayıcı olarak değerlendirilmektedir [13,14]. Bütün bu avantajlarına<br />

rağmen NiO anodun karbonlaşma ve kükürt zehirlenmesi gibi olumsuz<br />

özellikleri de bulunmaktadır. Özellikle hidrokarbon yakıt kullanımıyla ortaya çıkan<br />

katı karbonlar anot aktif yüzeylerinde birikerek pil performansında önemli azalmalara<br />

sebep olmaktadır [15,19]. Yapılan çalışmalarda anoda küçük miktarlarda<br />

eklenen Ru [19], Mo [20,21], Au [20] ve özellikle Cu [15,17,19] ve CeO2’nin<br />

[17,21,22] karbonlaşmayı önemli derecede azalttığı veya ortadan kaldırdığı rapor<br />

edilmiştir. Karbonlaşmaya benzer olarak yakıt içerisinde bulunan küçük miktarlardaki<br />

kükürt, hidrojen ile reaksiyona girerek H2S’i oluşturmakta ve bunun sonucunda<br />

anot aktif yüzeyleri zamanla tıkanmaktadır [23,25]. Sülfür zehirlenmesi olarak<br />

adlandırılan bu durumun önüne ise sisteme eklenen bir sülfür giderici ünite ile<br />

geçmek mümkün olmaktadır.<br />

Ni temelli anot için karbonlaşma veya sülfür zehirlenmesi gibi tam olarak kesin bir<br />

çözüm yolu bulanamayan ve pil ömrünü önemli ölçüde sınırlayan bilinen en önemli<br />

problem ise zayıf olan redoks töleransıdır. İmalat aşamasından sonra anot içerisinde

---

184<br />

oksit fazında bulunan nikel katalizörü pilin çalışmasına paralel olarak beslenen<br />

hidrojen yakıt ile kimyasal olarak indirgenerek metalik nikele dönüşmektedir<br />

(NiO+H2 � Ni+H2O). Bu dönüşüm sırasında hacimce %41’lik bir daralma meydana<br />

gelmektedir [67,69]. Sistem kapatılıp yakıt hattına beslenen hidrojen kesildiğinde<br />

ise metalik nikel hava ile temas ederek yeniden kimyasal yolla oksitlenmektedir<br />

(Ni+1/2 O2 � NiO). Oksitlenme sırasında ise nikelin hacmi %70 civarında<br />

büyümektedir [26,30]. İndirgenme ve yükseltgenme anlamına gelen redoks,<br />

KOYP servis süresi boyunca sayısız kere gerçekleşebilmektedir. İşte bu redox<br />

döngüleri (NiO-Ni-NiO) sırasında meydana gelen bu denli büyük hacim değişiklikleri<br />

MEG yapısı tarafından tolere edilemezse mikro kırılmalar meydana gelmektedir<br />

[31,32]. Anot içerisinde NiO/elektrolit bağlarına büyük zarar veren bu kırılmalar<br />

pil performansında önemli düşmelere sebep oldukları gibi özellikle elektrolit<br />

tabakası ince olan anot destekli hücrelerde elektrolit tabakasına daha ciddi zararlar<br />

vererek pili kullanılamaz hale bile getirebilmektedirler [33,35].<br />

En yaygın olarak kullanılan anot malzemesi NiO/YSZ olduğu için literatürdeki çalışmalarda<br />

NiO/YSZ anot üzerine yoğunlaşılmıştır. Redoks henüz çok güncel bir araştırma<br />

alanı olduğu için özellikle NiO/YSZ anoda redoks döngüleri uygulanarak performans,<br />

mikroyapı, direnç ve mekanik özelliklere olan etkileri araştırılmıştır. Bu<br />

çalışmalar arasında Sarantaritis ve arkadaşları [36] NiO/YSZ anodun tekrar<br />

okistlenmesi sırasında meydana gelen hacimsel genişlemenin mikroyapı ve mekanik<br />

özellikler üzerinde tersinmez bir etki bıraktığını göstermiştir. Benzer bir çalışmada<br />

Young ve Birss [37] yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilen tekrar oksidasyonların<br />

NiO/YSZ anot destekli hücrelerin elektrolitlerinde daha fazla ve daha bütük kırılmalara<br />

neden olduğunu göstermiştir. 700, 800 ve 900 °C sıcaklıkta yapılan sadece 2 redoks<br />

döngüsü sonrasında YSZ elektrolitte çok sayıda kırılma meydan geldiği belirlenmiştir.<br />

Bu durum nikel anottaki oksitlenmenin heterojen olmasına bağlanmıştır.<br />

Termal gravimetrik analiz ve mikroyapı incelemeleri ile de doğrulanan heterojen<br />

oksitlenmenin MEG’de eğilme ve kırılmalara neden olduğu tespit edilmiştir. Dikwal<br />

ve arkadaşları [38] redoks etkisini NiO/YSZ anot destekli tüp KOYP için araştırmıştır.<br />

Her redoks döngüsü sonrasında tüp KOYP performansında %3’lük bir azalma<br />

olduğu tespit edilmiştir. Bu azalma redoks sırasında meydana gelen hacimsel değişikliklere<br />

bağlı olan anot mikroyapısındaki bozulmalara bağlanmıştır. Mikroyapı incelemeleri<br />

bu bozulmaların anodun kendi içerisindeki mikro kırılmalar ve anot ile elektrolit<br />

arasındaki delaminasyonlar olduğunu ortaya çıkarmıştır. Sumi ve arkadaşları<br />

[39] NiO/YSZ anodun sadece 1 redoks döngüsü sonrasında bile performansının<br />

azaldığını rapor etmiştir. Özellikle tekrar oksidasyonun sebep olduğu hacim değişikliklerinin<br />

anot yapısal bütünlüğünü bozarak üçlü faz bölgelerinin sayısının azaldığı<br />

belirlenmiştir. Bunun bir sonucu olarak empedans ölçümleri neticesinde anot ohmik<br />

ve polarizasyon direncinde artış olduğu tespit edilmiştir. Performanstaki azalma bu<br />

dirençlerdeki artışa bağlanmıştır. Laurencin ve arkadaşları [40] 800 °C gerçekleştirdikleri<br />

redoks döngüleri sonrasında NiO/YSZ anot ohmik direncinde bir değişiklik

---

185<br />

olmadığı fakat polarizasyon direncinde bir artış olduğunu görmüştür. Özellikle ohmik<br />

direncin sabir kalması redoks döngülerinin anot destekli hücredeki YSZ elektrolite bir<br />

zarar vermemesine bağlanmıştır. Ivanschitz ve arkadaşları [41] da benzer şekilde<br />

redoks döngüleri sonrasında NiO/YSZ anotta sadece polarizasyon direncinde bir artış<br />

olduğunu belirlemiştir. Bu artış redoks döngüleri sırasında meydana gelen hacimsel<br />

değişikliklere bağlı olarak NiO/YSZ bağlarındaki bozulmalara ve nikel kümeleşmesine<br />

bağlanmıştır. Pihlatie ve arkadaşları [42] redoks sıcaklığının etkisi üzerinde durmuştur.<br />

850-1000 °C arasındaki redoks döngülerinde NiO/YSZ anotta meydana gelen<br />

oksidasyon gerilmesi %1 iken, 600-750 °C’de gerçekleştirilen testlerdeki gerilmenin<br />

%0,3 civarında olduğu belirlenmiştir. Pihlatie ve arkadaşları [43] bir başka çalışmalarında<br />

ise redoks döngülerinin NiO/YSZ anot Young modülü ve sertliğini azalttığını<br />

göstermiştir. Mekanik bozulmaların redoks gerilmesi %0.5 iken başladığı ve hücrenin<br />

bütünlüğünün %2.5 civarında tamamen kaybolduğu sonucuna varılmıştır.<br />

Literatürdeki çalışmalar incelendiğinde özellikle nikelin hava ile teması sonucunda<br />

tekrar oksitlenmesi sırasında meydana gelen hacimsel değişikliklerin anot ve hücre<br />

yapısına tersinmez ve ciddi zararlar verdiği görülmektedir. Nikelin hava ile teması ise<br />

sistem çalışmadığı, ya da bir sorun olduğu zamanlardaki (acil durum, yakıt hattındaki<br />

problemler vs) yakıtın kesilmesi durumlarında kaçınılmaz olmaktadır. Yakıt hattına<br />

sistem çalışmadığı zamanlarda sürekli olarak inert bir gaz beslenerek anodun hava ile<br />

temasının kesilmesi başlangıçta bir çözüm gibi görünse de özellikle büyük boyutlu<br />

sistemlerde uygulanmasının yüksek maliyetinden dolayı uygun olmadığı aşikardır.<br />

Öte yandan nikel yerine redoks dayanımı yüksek alternatif anot malzemelerinin kullanılması<br />

da başka bir çözüm yolu olarak karşımıza çıkmaktadır. Özellikle dop edilmiş<br />

SrTiO3 anot malzemeleri yüksek redoks stabilitesi sergilese de [44,46] bu malzemelerin<br />

katalitik aktiviteleri dolayısı ile pil performansı nikel tabanlı anotların<br />

yakınından bile geçememektedir. Literatürde nikel infiltresi [47], oksidasyon bariyeri<br />

[48,49] veya elektrokimyasal yolla kısmi oksitleme [50,51] gibi özgün redoks<br />

korunum yolları da öne sürülse de sorunun tam olarak çözülmediği ve bu gibi durumlarda<br />

başka problemlerin de beraberinde ortaya çıktığı görülmektedir.<br />

Bu çalışmada anodun redoks döngüsü sırasında karşılaştığı hacim değişikliklerinin<br />

pil performansına olan etkisi bir hasar fonskiyonu ile modele eklenmiştir. Hasar<br />

fonksiyonunun değişiminin pil performansına ve pil içi madde dağılımına olan<br />

etkilerini içeren ilk simülasyon sonuçları sunulmuştur.<br />

2. Matematiksel Model<br />

Matematiksel modellemede incelenen KOYP geometrisi Şekil 1’de verilmiştir.<br />

Geometri temel olarak yoğun elektrolit tabakası üzerine işlenmiş olan gözenekli<br />

anot ve katot elektrotlardan ve akış kanallarından oluşmaktadır. Anot ve katot akış<br />

kanalarının yüksekliği 1.5 mm olup toplam akış uzunluğu 40 mm olarak alınmıştır.<br />

Anot, elektrolit ve katot kalınlıkları ise sırası ile 40, 200 ve 40 µm’dir.

---

186<br />

Şekil 1. Göz önüne alınan KOYP geometrisi<br />

KOYP çalışması sırasında meydana gelen olayları karakterize eden kütle ve madde<br />

dengesi, momentum, şarj ve enerji korunumu ile elektrokimyasal denklemler aşağıda<br />

verilmiştir.<br />

Süreklilik denklemi<br />

∂(єρ)/∂t+∇.(ρєV )=S_m (1)<br />

Burada є gözenekliliği gösterirken ρ yoğunluğu ifade etmektedir.<br />

Madde dengesi<br />

∂(ρ〖єc〗_i )/∂t+∇.(ρєV c_i )=-∇.〖єJ 〗_i+S_(s,i) (2)<br />

Yukarıdaki eşitlikte sağdan ilk terim olan difüzyon terimi, J _i, Fick yasası kullanılarak<br />

hesaplanabilir:<br />

J _i=[ρD_i ∇ (c_i )] (3)<br />

Momentum denklemi<br />

(∂(ρєV ))/∂t+∇.(ρєV V )=-є∇p+ρєg ∇.τ +(є^2µV)/ζ (4)<br />

Denklem 4’teki p, τ , µ ve ζ sırası ile static basınç, stress tensörü, viskozite ve<br />

geçirgenliği göstermektedir.<br />

Şarj dengesi<br />

Katot<br />

Anot<br />

Katot akış kanalı<br />

Elektrolit<br />

Anot akış kanalı<br />

(∂ρ_e)/∂t+∇.j =S_c (5)<br />

Bu denklemde ρ_e iyonik veya elektronik şarj yoğunluğunu ifade ederken, iletkenlik<br />

σ ve elektriksel potansiyelin ϕ bir fonksiyonu olan j iyonik veya elektronik<br />

akım yoğunluğunu göstermektedir. Ohm yasası olarak bilinen bu ilişki aşağıda<br />

verilmiştir.<br />

j =σ∇ϕ (6)

---

Enerji Korunumu<br />

Enerji korunum denklemi k ısıl iletim katsayısını ve T sıcaklığı göstermek üzere<br />

aşağıdaki gibi ifade edilebilir:<br />

187<br />

(∂(ρєe))/∂t-є ∂p/∂t+∇.(ρєV e)=∇.є(k∇T)+S_e (7)<br />

Elektrokimyasal Reaksiyonlar<br />

Hidrojen yakıtlı bir KOYP anot ve katodunda meydana gelen elektrokimyasal aşağıda<br />

verilmiştir.<br />

Anot H_2+O^(-2)→H_2 O+2e^- (8)<br />

Katot 〖1/2 O〗_2+2e^-→O^(-2) (9)<br />

Elektrokimyasal Model<br />

KOYP çalışması sırasında üretilen akım aşağıdaki gibi hesaplanabilir:<br />

∇.i=A_v j_o [exp⁡(α (nFη_act)/RT)-exp⁡(-α (nFη_act)/RT) ] (10)<br />

Burada η_act, j_o, α ve n sırası ile aktivasyon polarizasyonunu, değişim akım yoğunluğunu,<br />

şarj transfer sabitini ve reaksiyona giren elektron sayısını simgelemektedir.<br />

A_v ise elektrokimyasal reaksiyonların meydana geldiği üçlü faz bölgelerini<br />

karakterize eden özgül alan olup katalizör yüzey alanının toplam hacmine olan<br />

oranını ifade etmektedir:<br />

A_v=S/V (11)<br />

Redoks döngüleri sonrasında anotta meydana gelen hacim değişikliklerinden kaynaklanan<br />

yapısal bozukluklar hasar fonksiyonu yardımı ile elektrokimyasal model<br />

eklenmiştir. Hasar fonksiyonu aşağıdaki gibi tanımlanmıştır:<br />

D=1-E/E_i (12)<br />

Yukarıdaki denklemde E_i redoks öncesindeki anot elastisite modülü iken E redoks<br />

döngüleri sonrasındaki anot elastisite modülünü simgelemektedir. Redoks döngüleri<br />

sonrasında anot yapısında meydana gelen deformasyonlar anot elektrokimyasal<br />

reaksiyonlarının meydana geldiği anot üçlü faz bölgelerinde de önemli bozukluklar<br />

oluşturacaktır. Bu bozukluklar pil performansında önemli azalmalar meydana getirecektir.<br />

Performanstaki bu değişimler yine hasar parametresi ile aşağıdaki gibi<br />

denklemler yardımı ile modele uygulanmıştır.<br />

∇.i=A_v^' j_o [exp⁡(α (nFη_act)/RT)-exp⁡(-α (nFη_act)/RT) ] (13)<br />

A_v^'=〖(1-D)A〗_v (14)

---

y<br />

188<br />

x<br />

3. Sayısal Çözüm<br />

Şekil 2. Geometriye uygulanan mesh<br />

Sayısal çözümde ticari bir sonlu elemanlar programı olan Comsol kullanılarak,<br />

yukarıda tanımlanan hasar fonksiyonunun pil performansını ve pil içi madde dağılımını<br />

nasıl etkilediği incelenmiştir. Şekil 1’de verilen geometriye uygulanan mesh<br />

dağılımı Şekil 2’de verilmiştir. Anot ve katot kanalları y yönünde sırası ile anot ve<br />

katoda doğru giderek sıklaşan 50 noktaya bölünmüştür. Elektrolit, anot ve katoda<br />

ise yine y yönünde orta kısımlarda geniş uç kısımlara doğru ise giderek sıklaşan bir<br />

mesh yapısı uygulanmıştır. Elektrolit, anot ve katodun her biri toplamda 20 noktaya<br />

bölünmüştür. Daha sonra bütün geometri x yönünde orta kısımlarda geniş, giriş ve<br />

çıkış bölgelerinde dar aralıklı olmak üzere toplam 100 noktaya bölünmüştür. Sonuç<br />

olarak bütün geometri çözüm için toplamda 16000 küçük hacimden oluşturulmuştur.<br />

Geliştirilen matematiksel model D=0, 20, 50 ve 80 (%) durumları için sayısal olarak<br />

çözülmüştür. Sayısal analizlerde kullanılan temel parametreler ve değerleri Tablo<br />

1’de özetlenmiştir.<br />

Tablo 1. Sayısal analizde kullanılan parametreler<br />

Parametre Değer<br />

Çalışma sıcaklığı (°C) 800<br />

Anot geçirgenliği (m 2 ) 10-10<br />

Anot porozitesi 0.4

---

Anot kanalı giriş basıncı (Pa) Patm+2<br />

Anot kanalı çıkış basıncı (Pa) Patm<br />

Anot kanalı madde içeriği (kütlece %) 97 H2 / 3 H2O<br />

Anot değişim akım yoğunluğu (A/m 2 ) 0.1<br />

Anot elektronik iletkenlik (S/m) 1000<br />

Anot iyonik iletkenlik (S/m) 1<br />

Katot geçirgenliği (m 2 ) 10-10<br />

Katot porozitesi 0.4<br />

Katot kanalı giriş basıncı (Pa) Patm+6<br />

Katot kanalı çıkış basıncı (Pa) Patm<br />

Katot kanalı madde içeriği (kütlece %) 21 O2 / 79 N2<br />

Katot değişim akım yoğunluğu (A/m 2 ) 0.01<br />

Katot elektronik iletkenlik (S/m) 1000<br />

Katot iyonik iletkenlik (S/m) 1<br />

Elektrolit iyonik iletkenlik (S/m) 5<br />

4. Sonuçlar ve Tartışma<br />

189<br />

Farklı hasar oranlarındaki anot kanalındaki hidrojen konsantrasyonunda meydana<br />

gelen değişim karşılaştırmalı olarak Şekil 3’te verilmiştir. Hasar oranı arttıkça<br />

hidrojen tüketiminde beklenildiği gibi bir azalma meydana gelmektedir. Bu azalma<br />

redoks döngüleri sonrasında anot yapısında meydana gelen bozukluklardan kaynaklanmaktadır.<br />

D=0<br />

D=%20<br />

D=%80 D=%50<br />

Şekil 3. Hasar oranının hidrojen tüketimine olan etkisi

---

190<br />

Benzer durum anot kanalındaki su ve katot kanalındaki oksijen dağılımında da<br />

görülmektedir. Anot kanalındaki su konsantrasyonunun hasar oranıyla değişimi<br />

Şekil 4’te verilmiştir. Azalan hidrojen kullanımına paralel olarak elektrokimyasal<br />

reaksiyonlar sonucunda üretilen su miktarı da azalmıştır. Benzer şekilde hasar oranı<br />

arttıkça anot elektrokimyasal reaksiyonları azaldığı için tüketilen oksijen miktarı da<br />

beklenildiği gibi azalmaktadır (Şekil 5).<br />

D=%20<br />

D=%80<br />

D=%20<br />

D=%80<br />

Şekil 4. Hasar oranının su oluşumuna olan etkisi<br />

Şekil 5. Hasar oranının oksijen tüketimine olan etkisi

---

191<br />

Hasar miktarının pil performansına olan etkisi ise Şekil 6’da verilmiştir. Beklenildiği<br />

gibi redoks döngülerinden kaynaklanan anot yapısındaki bozulma miktarı<br />

arttıkça pil performansında ciddi kayıplar meydana gelmektedir. Redoks döngüleri<br />

öncesinde 1.1 W/cm2 olan maksimum güç yoğunluğu redoks döngüleri sonrasında<br />

% 80’lik bir yapısal bozukluk oluşması durumunda 0.6 mW/cm2’ye düşmektedir.<br />

5. Sonuç<br />

Şekil 6. Hasar oranının pil performansına olan etkisi<br />

Bu çalışmada katı oksit yakıt pili çalışmasını karakterize eden bir matematiksel<br />

model geliştirilmiştir. Geliştirilen modele redoks döngüleri sırasında KOYP anodunda<br />

meydana gelen hacimsel değişikler, tanımlanan hasar fonksiyonu yardımı ile<br />

modele adapte edilmiştir. Matematiksel farklı hasar oranlarında sayısal olarak çözülerek<br />

pil performansı ve pil içi madde dağılımları incelenmiştir. Sayısal sonuçlar<br />

beklenildiği gibi artan hasar miktarına bağlı olarak pil performansında önemli kayıplar<br />

olduğunu ortaya koymuştur. Yapılacak deneysel çalışmalarla redoks döngüleri<br />

öncesi ve sonrasında KOYP anodun elastisite modülünün ve pil performansının<br />

ölçülmesiyle matematiksel modelin doğrulanması ve geliştirilmesi planlanmaktadır.<br />

Buradan elde edilen bilgiler ışığında modele ayrıca mekanik analizde eklenmesi, bu<br />

sayede redoks modelinin tamamlanması düşünülmektedir.

---

192<br />

Kaynaklar<br />

[1] Jiang S.P., Chen X.J., Chan S.H., Kwok J.T., Khor K.A., (La0.75Sr0.25)<br />

(Cr0.5Mn0.5)O3/YSZ composite anodes for methane oxidation reaction in solid oxide<br />

fuel cells, Solid State Ionics 177, 149 – 157, (2006).<br />

[2] Skarmoutsos D., Tsoga A., Naoumidis A., Nikolopoulos P., 5 mol% TiO -doped Ni-<br />

YSZ anode cermets for solid oxide fuel cells, Solid State Ionics 135, 439-444, (2000).<br />

[3] Lu C., An S., Worrell W.L., Vohs J.M., Gorte R.J., Development of intermediatetemperature<br />

solid oxide fuel cells for direct utilization of hydrocarbon fuels, Solid<br />

State Ionics 175, 47–50, (2004).<br />

[3] Koh J.H., Yoo Y.S., Park J.W., Lim H.C., Carbon deposition and cell performance of<br />

Ni-YSZ anode support SOFC with methane fuel, Solid State Ionics 149, 157-166,<br />

(2002).<br />

[4] Wan J., Zhu J.H., Goodenough J.B., La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3−δ+Cu composite<br />

anode running on H2 and CH4 fuels, Solid State Ionics 177, 1211–1217, (2006).<br />

[5] Kendall K., Finnerty C.M., Saunders G., Chung J.T., Effects of dilution on methane<br />

entering an SOFC anode, Journal of Power Sources 106, 323–327, (2002).<br />

[6] Yin Y., Li S., Xia C., Meng G., Electrochemical performance of gel-cast NiO–SDC<br />

composite anodes in low-temperature SOFCs, Electrochimica Acta 51, 2594–2598,<br />

(2006).<br />

[7] Mori H, Wen C.J., Otomo J., Eguchi K., Takahashi H., Investigation of the interaction<br />

between NiO and yttria-stabilized zirconia (YSZ) in the NiO/YSZ composite by temperature-programmed<br />

reduction technique, Applied Catalysis A: General 245, 79–85, (2003).<br />

[8] Finnerty C.M., Coe N.J., Cunningham R.H., Ormerod R.M., Carbon formation on and<br />

deactivation of nickel-based/zirconia anodes in solid oxide fuel cells running on methane,<br />

Catalysis Today 46, 137-145, (1998).<br />

[9] Lee K.R., Pyo Y.S., So B.S., Kim S.M., Lee B.K., Hwang J.H., Kim J., Lee J.-H., Lee<br />

H.-W., Interpretation of the interconnected microstructure of an NiO-YSZ anode composite<br />

for solid oxide fuel cells via impedance spectroscopy, Journal of Power Sources<br />

158, 45–51, (2006).<br />

[10] Horita T., Kishimoto H., Yamaji K., Xiong Y., Sakai N., Brito M.E., Yokokawa H.,<br />

Materials and reaction mechanisms at anode/electrolyte interfaces for SOFCs, Solid<br />

State Ionics 177, 1941–1948, (2006).<br />

[11] Huang X., Lu Z., Pei L., Liu Z., Liu Y., Zhu R., Miao J., Zhang Z., Su W., An anode<br />

for solid oxide fuel cells: NiO1(Ce Ca O) (YSZ) solid solution, Journal of Alloys and<br />

Compounds 360, 294-297, (2003).<br />

[12] Radovic M., Lara-Curzio E., Mechanical properties of tape cast nickel-based anode<br />

materials for solid oxide fuel cells before and after reduction in hydrogen, Acta Materialia<br />

52, 5747–5756, (2004).<br />

[13] Mori M., Hiei Y., Itoh H., Tompsett G.A., Sammes N.M., Evaluation of Ni and Tidoped<br />

Y2O3 stabilized ZrO2 cermet as an anode in high-temperature solid oxide fuel<br />

cells, Solid State Ionics 160, 1–14, (2003).<br />

[14] Vernoux P., Guillodo M., Fouletier J., Hammou A., Alternative anode material for<br />

gradual methane reforming in solid oxide fuel cells, Solid State Ionics 135, 425-431, (2000).<br />

[15] McIntosh S., Vohs J.M., Gorte R.J., An examination of lanthanide additives on the<br />

performance of Cu_YSZ cermet anodes, Electrochimica Acta 47, 3815–3821, (2002).<br />

[16] Park S, Gorte R.J., Vohs J.M., Applications of heterogeneous catalysis in the direct<br />

oxidation of hydrocarbons in a solid-oxide fuel cell, Applied Catalysis A: General 200,<br />

55–61, (2000).

---

193<br />

[17] Gunji A., Wen C., Otomo J., Kobayashi T., Ukai K., Mizutani Y., Takahashi H.,<br />

Carbon deposition behavior on Ni–ScSZ anodes for internal reforming solid oxide fuel<br />

cells, Journal of Power Sources 131, 285–288, (2004).<br />

[18] Sauvet A.L., Irvine J.T.S., Catalytic activity for steam methane reforming and physical<br />

characterization of La1-xSrxCr1-yNiyO3-d, Solid State Ionics 167, 1–8, (2004).<br />

[19] Pudmich, G., Boukamp B.A., Cuenca M.G., Jungen W., Zipprich W., Tietz F., Chromite/<br />

titanate based perovskites for application as anodes in solid oxide fuel cells,<br />

Solid State Ionics 135, 433–438, (2000).<br />

[20] Zhu W.Z., Deevi S.C., A review on the status of anode materials for solid oxide fuel<br />

cells, Materials Science and Engineering, A 362, 228-239, (2003).<br />

[21] Sauvet A.L., Fouletier J., Catalytic properties of new anode materials for solid oxide<br />

fuel cells operated under methane at intermediary temperature, Journal of Power<br />

Sources 101, 259-266, (2001).<br />

[22] Zhu W., Xia C., Fan J., Peng R., Meng G., Ceria coated Ni as anodes for direct utilization<br />

of methane in low-temperature solid oxide fuel cells, Journal of Power Sources<br />

160, 897-902, (2006).<br />

[23] Cheng Z., Zha S., Aguilar L., Liu M., Chemical, electrical, and thermal properties of<br />

strontium doped lanthanum vanadate, Solid State Ionics 176, 1921–1928, (2005).<br />

[24] Fu Q.X., Tietz F., Lersch P., Stöver D., Evaluation of Sr- and Mn-substituted LaAlO3<br />

as potential SOFC anode materials, Solid State Ionics 177, 1059–1069, (2006).<br />

[25] He H., Huang Y., Vohs J.M., Gorte R.J., Characterization of YSZ–YST composites for<br />

SOFC anodes, Solid State Ionics 175, 171–176, (2004).<br />

[26] Hagen A., Poulsen H.F., Klemensø T., V.Martins R., Honkimäki V., Buslaps T. and<br />

Feidenshans’l R., A depth-resolved in-situ study of the reduction and oxidation of Nibased<br />

anodes in solid oxide fuel cells, Fuel Cells 6, 361–366, (2006).<br />

[27] Pihlatie M., Kaiser A., Larsen, P.H., Mogensen M., Dimensional behavior of Ni–YSZ<br />

composites during redox cycling, Journal of The Electrochemical Society 156, B322-<br />

B329, (2009).<br />

[28] Wood A., Pastula M., Waldbillig D, Ivey, D.G., Initial testing of dolutions to tedox<br />

problems with anode-supported SOFC, Journal of The Electrochemical Society 153,<br />

A1929–A1934, (2006).<br />

[29] Faes A., Fuerbringer J.M., Mohamedic D., Wysera A.H., Cabochec G., Van Herle J.,<br />

Design of experiment approach applied to reducing and oxidizing tolerance of anode<br />

supported solid oxide fuel cell. Part I: Microstructure optimization, Journal of Power<br />

Sources 196, 7058–7069, (<strong>2011</strong>).<br />

[30] Jeangros Q., Faes A., Wagner J.B., Hansen T.W., Aschauer U., Van Herle J., Hessler-<br />

Wyser A., Dunin-Borkowski R.E., In situ redox cycle of a nickel–YSZ fuel cell anode in an<br />

environmental transmission electron microscope, Acta Materialia 58, 4578–4589, (2010).<br />

[31] Bastidas D.M., Tao S., Irvine J.T.S., A symmetrical solid oxide fuel cell demonstrating<br />

redox stable perovskite electrodes, Journal of Materials Chemistry 16, 1603-1605, (2006).<br />

[32] Ma Q., Tietz F., Leonide A., Tiffée E.I., Anode-supported planar SOFC with high<br />

performance and redox stability, Electrochemistry Communications 12, 1326–1328, (2010).<br />

[33] Hatae T, Matsuzaki Y., Yamashita S., Yamazaki Y., Current density dependence of<br />

changes in the microstructure of SOFC anodes during electrochemical oxidation, Solid<br />

State Ionics 180, 1305–1310, (2009).<br />

[34] Vedasri V., Young J.L., Birss V.I., A possible solution to the mechanical degradation<br />

of Niyttria stabilized zirconia anode-supported solid oxide fuel cells due to redox cycling,<br />

Journal of Power Sources 195, 5534–5542, (2010).

---

194<br />

[35] Hatae T., Matsuzaki Y., Yamashita S., Yamazaki, Y., Initial damage to anode microstructure<br />

caused by partial redox cycles during electrochemical oxidation, Journal of<br />

The Electrochemical Society 156, B609–B613, (2009).<br />

[36] Sarantaridis D., Chater R.J., Atkinson A., Changes in physical and mechanical properties<br />

of SOFC Ni–YSZ composites caused by redox cycling, Journal of The Electrochemical<br />

Society 155, B467–B472, (2008).<br />

[37] Young J.L., Birss V.I., Crack severity in relation to non-homogeneous Ni oxidation in<br />

anode-supported solid oxide fuel cells, Journal of Power Sources 196, 7126–7135,<br />

(<strong>2011</strong>).<br />

[38] Dikwal C.M., Bujalski W., Kendall, K., Characterization of the electrochemical performance<br />

of micro-tubular SOFC in partial reduction and oxidation conditions, Journal<br />

of Power Sources 181, 267–273, (2008).<br />

[39] Sumi H., Kishida R., Kim J.Y., Muroyama H., Matsui T., Eguchi, K., Correlation between<br />

microstructural and electrochemical characteristics during redox cycles for Ni-YSZ<br />

anode of SOFCs, Journal of The Electrochemical Society 157, B1747–B1752, (2010).<br />

[40] Laurencin J., Delette G., Sicardy O., Rosini S., Joud, F.L., Impact of ‘redox’ cycles on<br />

performances of solid oxide fuel cells: Case of the electrolyte supported cells, Journal<br />

of Power Sources 195, 2747–2753, (2010).<br />

[41] Iwanschitz B., Sfeir J., Mai A., Schütze, M., Degradation of SOFC anodes upon redox<br />

cycling: A comparison between Ni/YSZ and Ni/CGO, Journal of The Electrochemical<br />

Society 157, B269–B278, (2010).<br />

[42] Pihlatie M., Kaiser A., Larsen P.H., Mogensen M., Dimensional behavior of Ni–YSZ<br />

composites during redox cycling, Journal of The Electrochemical Society 156, B322–<br />

B329, (2009).<br />

[43] Pihlatie M, Kaiser A., Mogensen, M., Mechanical properties of NiO/Ni–YSZ composites<br />

depending on temperature, porosity and redox cycling, Journal of the European<br />

Ceramic Society 29, 1657–1664, (2009).<br />

[44] Smith B.H., Holler W.C., Gross M.D., Electrical properties and redox stability of tantalumdoped<br />

strontium titanate for SOFC anodes, Solid State Ionics 192, 383–386, (<strong>2011</strong>).<br />

[45] Blennow P., Hansen K.K., Wallenberg L.R., Mogensen M., Electrochemical characterization<br />

and redox behavior of Nb-doped SrTiO3, Solid State Ionics, 180, 63–70, (2009).<br />

[46] Gross M.D., Carver K.M., Deighan M.A., Schenkel A., Smith B.M., Yee, A.Z., redox<br />

stability of SrNbxTi1−xO3–YSZ for use in SOFC anodes, Journal of The Electrochemical<br />

Society 156, B540–B545, (2009).<br />

[47] Busawon A.N., Sarantaridis D., Atkinson A., Ni infiltration as a possible solution to<br />

the redox problem of SOFC anodes, Electrochemical and Solid-State Letters 11,<br />

B186–B189, (2008).<br />

[48] Waldbillig D., Wood A., Ivey, D.G., Enhancing the redox tolerance of anodesupported<br />

SOFC by microstructural modification, Journal of The Electrochemical Society<br />

154, B133–B138, (2007).<br />

[49] Fujita K., Somekawa T., Horiuchi K., Matsuzaki, Y., Evaluation of the redox stability<br />

of segmented-in-series solid oxide fuel cell stacks, Journal of Power Sources 193, 130–<br />

135, (2009).<br />

[50] Hatae T., Matsuzaki Y., Yamashita S., Yamazaki Y., Destruction modes of anodesupported<br />

SOFC caused by degrees of electrochemical oxidation in redox cycle, Journal<br />

of The Electrochemical Society 157, B650–B654, (2010).<br />

[51] Zhang Y., Liu B, Tu B., Dong Y., Cheng, M., Redox cycling of Ni–YSZ anode investigated<br />

by TPR technique, Solid State Ionics 176, 2193–2199, (2005).

---

KATOT ÜRETİM PARAMETRELERİN KATI OKSİT YAKIT PİLİ<br />

OKSİJEN İNDİRGENME MEKANİZMASINA OLAN ETKİSİ<br />

Özet<br />

Çiğdem TİMURKUTLUK 1 , Bora TİMURKUTLUK 1,2<br />

Meysun İBRAHİM 1,3 , Mahmut D. MAT 1<br />

1 Niğde Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü<br />

2 Vestel Savunma Sanayi, ODTÜ Teknokent<br />

3 Niğde Üniversitesi, Kimya Bölümü<br />

195<br />

Katı oksit yakıt pilleri yüksek enerji dönüşüm verimleri, temiz ve sessiz çalışmaları<br />

ve farklı yakıtları kullanabilme özelliklerinden dolayı son yıllarda büyük ilgi çekmektedir.<br />

Katı oksit yakıt pili performansını belirleyen en önemli parametrelerden<br />

birisi katotta meydana gelen oksijen indirgenme reaksiyonudur. Bu çalışmada anot<br />

destekli hücreler imal edilerek aktif ve akım toplayıcı olmak üzere iki tabakadan<br />

oluşan katodun sinterleme sıcaklığı, kalınlığı ve gözenekliliğinin oksijen indirgenme<br />

reaksiyonuna olan etkileri mikroyapı, performans ve empedans analizleri yardımı<br />

ile deneysel olarak incelenmiştir. Farklı sıcaklıklardaki katot değişim akım<br />

yoğunlukları hesaplanmıştır. 30 µm kalınlığında katot işlevsel tabaka (KİT) içeren<br />

MEG için katot değişim akım yoğunluğu 800 °C’de 1,54 mA/cm 2 iken KİT kalınlığının<br />

10 µm’ye düşürülmesi ile bu değerin 2,3 mA/cm 2 ’ye yükseldiği görülmüştür.<br />

1. Giriş<br />

Katı oksit yakıt pili (KOYP) katodunun sistem içindeki en önemli rolü; oksijenin<br />

indirgenmesi için elektro-kimyasal reaksiyon alanları oluşturmaktır. KOYP katot,<br />

hava/oksijenin sisteme alınması ve kullanılmayan kısmının sistemden uzaklaştırılması<br />

görevini de üstlenmektedir. Ayrıca, oksijen indirgenme reaksiyonu sırasında açığa<br />

çıkan elektronların interkonnektörlere ulaştırılmasında geçit işlevi görmektedir. Bu<br />

işlevleri yerine getirmek için yüksek katalitik aktivitenin yanı sıra KOYP katodunun<br />

çok iyi iyonik ve elektronik iletkenlik, diğer sistem elemanlarıyla kimyasal uyumluluk<br />

ve KOYP çalışma koşullarında kimyasal kararlılık, diğer sistem elemanlarına yakın<br />

bir ısıl genleşme katsayısı gibi özelliklere de sahip olması gerekmektedir.<br />

KOYP performansını sınırlayan en önemli parametrelerden birisi katot bölgesinde<br />

gerçekleşen oksijen indirgenme reaksiyonudur. Literatürde bu konuda sınırlı sayıda<br />

çalışma mevcut olup, çalışmaların büyük bir çoğunluğunda yüksek sıcaklık KOYP<br />

(LSM: Lantanyum stronsiyum mangan oksit) üzerinde yoğunlaşılmıştır. Bu çalışmalar<br />

arasında, yaygın olarak kabul edilen oksijen indirgenme reaksiyon mekanizmasını<br />

(Denklem1-8) Minh ve arkadaşları [1] ortaya koymuştur. Bu denklemler<br />

ayrıca bir çok araştırmacı tarafından da detaylı olarak incelenmiştir [2,12].

---

196<br />

Oksijenin katot gözeneklerine transferi: O 2→ O 2,g (1)<br />

Katalizör tarafından oksijenin tutulması: O 2,gz→ O 2,ads (2)<br />

Oksijenin katalizör yüzeyinde ayrışması: O 2,ads→ 2Oads (3)<br />

Üçlü faz bölgesine transfer: Oads→ Oads,üfb (4)<br />

İlk elektron transferi: Oads,üfb+ e→ O - ads, tpb (5)<br />

İkinci elektron transferi: O - ads,üfb→O -2 ads,tpb (6)<br />

Oksijen iyonunun elektrolite transferi: O -2 ads,üfb+V→ Ox (7)<br />

Toplam reaksiyon: O 2+ 2V+ 4e→ 2Ox (8)<br />

Denklemlerdeki, V oksijen boşluğunu ve Ox elektrolite transfer olan oksijen iyonunu<br />

ifade etmektedir. g, ads ve üfb alt indisleri ise sırası ile gaz, adsorbsiyon ve elektrokimyasal<br />

reaksiyonların meydana geldiği üçlü faz bölgelerini simgelemektedir.<br />

Lee ve ark. [13] LSM/YSZ (itriyum oksit ile stabilize edilmiş zirkonyum oksit)<br />

katot malzemesinin elektrokimyasal özelliklerini iki nokta empedans tekniği ile<br />

incelemiştir. Bu amaçla farklı YSZ ve LSM hacim oranı %20 ile %50 arasında<br />

değişen dört farklı LSM/YSZ katot toz pres metodu ile imal edilmiştir. Empedans<br />

ölçümlerinde iki ark tespit edilmiştir. Bu iki arkın toplamı katot direnci olarak ele<br />

alınmıştır. Test sonuçları katot içerisindeki YSZ miktarının polarizasyon kaybını<br />

önemli ölçüde etkilediğini göstermiştir. Artan YSZ içeriği ile katot polarizasyonunda<br />

önemli azalmalar saptanmıştır. YSZ içeriği hacimce %50 olan LSM/YSZ katot<br />

en düşük polarizasyon direncini ortaya koymuştur. Tao ve ark. [14] ise iki tabakalı<br />

katot üzerine yoğunlaşmıştır. Bu amaçla toz presle imal edilen 13 mm çapında ve 1<br />

mm kalınlığındaki YSZ elektrolit üzerine SDC (samaryum dop edilmiş seryum<br />

oksit) ara tabaka ve bu ara tabakanın üzerine LSCF (lantan stronsiyum kobalt demir<br />

oksit)/SDC katot katalizör tabaka ipek baskı ile kaplanmıştır. Katalizör tabakanın<br />

üzerine ayrıca LSCF akım toplayıcı tabaka benzer şekilde kaplanarak iki tabakalı<br />

katot imal edilmiş ve akım toplayıcı tabakanın etkisi incelenmiştir. YSZ elektrolitin<br />

diğer yüzeyine platin pasta karşı elektrot olarak uygulanmış ve Lee ve ark. [13]<br />

çalışmasında olduğu gibi iki elektrot empedans tekniği ile hücreler test edilmiştir.<br />

Ayrıca katot içerisindeki SDC oranı hacimce %0-50 arasında değiştirilerek katot<br />

malzeme içeriğinin etkisi de incelenmiştir. Çalışmanın sonucunda katot katalizör<br />

tabakasındaki SDC içeriği %40 olarak optimize edilmiş ve katot akım toplayıcı<br />

tabaka uygulamasının performansı önemli derecede arttırdığı belirlenmiştir. Liu ve<br />

ark [15] ise LSCF katottaki oksijen indirgenme mekanizmasını araştırmıştır. LSCF<br />

sol gel tekniği ile sentezlenmiştir. 1450 °C sıcaklıkta 4 saat sinterlenen elektrolitin<br />

her iki yüzeyi ipek baskı tekniği ile LSCF katot ile boyandıktan sonra 900 °C sıcaklıkta<br />

4 saat katot fırınlaması yapılmıştır. Örneklerin mikroyapıları incelenmiş ve<br />

empedans ölçümleri yapılmıştır. Karşılaştırma amaçlı LSM/YSZ-YSZ-LSM/YSZ<br />

yarı hücreleri de benzer tekniklerle imal edilip test edilmiştir. Çalışmanın sonucunda<br />

LSCF katot LSM/YSZ katoda göre iki kat daha yüksek oksijen indirgenme aktivitesi<br />

göstermiştir. Bu durum sol jel tekniği ile sentezlenen LSCF tozlarının yüksek

---

197<br />

yüzey alanı ve porozitesine bağlanmıştır. Qiang ve ark. [16] benzer bir çalışmada,<br />

LSCF/GDC (gadolinyum dop edilmiş seryum oksit) katot malzemesi üzerinde<br />

çalışmıştır. Toz presleme tekniği ile üretilen 0,7 mm kalınlığında ve 13 mm çapındaki<br />

YSZ elektrolitin bir yüzeyine kütlece LSCF/GDC ipek baskı tekniği ile kaplanmıştır.<br />

Aynı yüzeye platin pasta referans elektrot olarak uygulanmıştır. Elektrolitin<br />

diğer yüzeyine ise yine platin pasta karşı elektrot olarak boyanmış ve üç elektrot<br />

empedans ölçümleri yapılmıştır. GDC içeriği kütlece %30-60 arasında değişen<br />

hücrelerin polarizasyon dirençleri, aktivasyon enerjileri ve değişim akım yoğunlukları<br />

belirlenmiştir. Bir önceki çalışmadan farklı olarak, empedans modeline bir tane<br />

indüktör eleman eklenmiştir. Kütlece %40 oranında GDC içeren katot örneği en<br />

düşük polarizasyon direnci ve aktivasyon enerjisini sergilemiştir. Aynı örneğin 800<br />

ºC sıcaklıktaki değişim akım yoğunluğu 529 mAcm -2 olarak hesaplanmıştır. Çalışmanın<br />

sonucunda LSCF/GDC katodun LSM katoda göre daha iyi sonuçlar verdiği<br />

belirlenmiş ve GDC içeriği kütlece %40 olarak optimize edilmiştir.<br />

Bu çalışmada, LSF/ScSZ ve LSF olmak üzere iki tabakadan oluşan KOYP katodunun<br />

üretim parametrelerinin oksijen indirgenme reaksiyonuna olan etkileri incelenmiştir.<br />

2. Deneysel Çalışma<br />

KOYP anot destekli düzlemsel membran elektrot grubu (MEG) üretiminde şerit<br />

döküm ve ipek baskı teknikleri kullanılmıştır. MEG anottan-katoda doğru nikel<br />

oksit (NiO)/skandiyum oksit dop edilmiş zirkonyum oksit (ScSZ) anot destek,<br />

NiO/ScSZ anot işlevsel tabaka, ScSZ elektrolit, LSF/ScSZ katot işlevsel tabaka ve<br />

LSF katot akım toplayıcı tabakalarından oluşmaktadır. Ticari yüksek saflıkta NiO<br />

ve ScSZ tozları kütlece eşit oranda alınarak karıştırılmıştır. Toz karışımına çözücünün<br />

yanı sıra belli miktarlarda organik ayırıcı, bağlayıcı, plastikleştirici ve gözenek<br />

yapıcı eklenerek karışım bilyeli değirmende 24 saat süreyle karıştırılmıştır.<br />

NiO/ScSZ (kütlece 1:1) anot işlevsel tabaka (AİT) ve ScSZ elektrolit şerit döküm<br />

çamurları da benzer şekilde hazırlanmıştır. AİT çamuruna elektrokimyasal reaksiyon<br />

alanlarını arttırmak adına daha az gözenek yapıcı eklenmiş olup ScSZ şerit<br />

döküm çamurunda gözenek yapıcı herhangi bir malzeme kullanılmamıştır. Anot<br />

destek, AİT ve elektrolit şerit döküm çamurları daha sonra laboratuar ölçekli bir<br />

şerit döküm makinesinde ince filmler halinde dökülmüştür. Şerit dökümlerden<br />

sonra anot destek, AİT ve elektrolit uygun kalınlıklarda üst üste konularak 20 MPa<br />

basınç altında 20 dakika süre ile preslenmiştir. Laboratuar ölçekli lazer kesme cihazı<br />

ile istenilen boyutlarda dairesel olarak kesilen anot destekli elektrolit yapısı daha<br />

sonra birlikte sinterlenmiştir. Tabaka kalınlık ve birlikte sinterleme sıcaklık değerleri<br />

olarak önceki çalışmalarda optimize edilen değerler aynen korunmuştur [17, 18].<br />

Katot tabakası da anot tabakası gibi iki tabaka halinde imal edilmiştir. Bu tabakalar<br />

katot işlevsel tabaka (KİT) ve katot akım toplayıcı (KAT) tabakadır. Diğer tabakaların<br />

aksine KAT ve KİT şerit döküm yerine ipek baskı tekniği ile boyanmıştır.

---

198<br />

Ticari %40 Sr dop edilmiş lantan-demir oksit (LSF) katot tozları kütlece eşit oranda<br />

ScSZ ile karıştırılmıştır. Karışıma, belli miktarlarda etil selüloz bağlayıcı,<br />

terpineol çözücü ve gözenek yapıcı eklenerek yine bilyeli değirmen yardımı ile 24<br />

saatlik bir karıştırma uygulanmıştır. Karıştırma sonrasında toz kümeleşmelerinin<br />

önlenmesi ve ipek baskı için gerekli olan yüksek viskoziteye sahip çamurun elde<br />

edilmesi için üç milli değirmen kullanılmıştır. Daha sonra LSF/ScSZ KİT çamuru<br />

elektrolitin üst yüzeyine laboratuar ölçekli bir ipek baskı cihazı ile 30 µm kalınlıkta<br />

kaplanmıştır. Ön kurutma sonrasında benzer şekilde sadece LSF ve kütlece %7,5<br />

gözenek yapıcı içeren KAT çamuru KİT’in üzerine 30 µm kalınlıkta kaplanmıştır.<br />

1000 °C sıcaklıkta 2 saatlik sinterleme sonrasında KOYP MEG’leri hazır hale<br />

getirilmiştir. Bütün örneklerde katot aktif alanı 1 cm 2 olarak uygulanmıştır.<br />

MEG performansı ve empedans deneyleri yakıt pili test istasyonu yardımı ile gerçekleştirilmiştir.<br />

Performans ölçümlerinde yakıt olarak hidrojen ve oksitleyici olarak<br />

hava kullanılmıştır. Empedans ölçümlerinde ise frekans 0,1-10 5 Hz arasında ve<br />

tarama hızı 10mV/s olarak seçilmiştir.<br />

3. Sonuçlar ve Tartışma<br />

3.1. Katot İşlevsel Tabaka Optimizasyonu<br />

KİT optimizasyonu çalışmalarında, KİT sinterleme sıcaklığı ve kalınlığı farklı<br />

simetrik hücreler imal edilmiştir. Hücrelerin üç elektrotlu empedans yöntemi ile<br />

dirençleri belirlenerek değişim akım yoğunlukları hesaplanmıştır. Daha sonra aynı<br />

KİT’ler anot destekli hücrelerde uygulanarak performans ölçümleri alınmış ve<br />

empedans sonuçları ile tutarlılığı karşılaştırılmıştır.<br />

3.1.1. KİT Sinterleme Sıcaklığının Etkisi<br />

Katot işlevsel tabaka sinterleme sıcaklık etkisinin incelenmesi için, her iki yüzeyi KİT<br />

ile kaplanmış simetrik hücreler imal edilmiştir. Bu hücrelerin KİT’leri daha sonra<br />

sırası ile 900, 950 ve 1000 ºC sıcaklıkta sinterlenerek üç farklı örnek hazırlanmıştır.<br />

Bu örneklerin 800 ºC sıcaklıktaki empedans sonuçları Şekil 1’de verilmiştir.<br />

1000 ºC<br />

1050ºC<br />

950 ºC<br />

Şekil 1. KİT sinterleme sıcaklıkları farklı örneklerin empedans sonuçları

---

199<br />

Bütün örneklerde iki ark görünmektedir. Bu arklardan yüksek frekansta ortaya<br />

çıkan soldaki ark şarj transfer direncini, düşük frekanslarda ortaya çıkan soldaki<br />

ikinci ark ise difüzyon direncini göstermektedir. Fakat ikinci ark x = 0 eksenini<br />

kesmesine rağmen ilk ark bu ekseni kesmesi gerektiği halde kesmemiştir. Ölçümlerdeki<br />

maksimum frekans olarak seçilen 10 5 Hz aynı zamanda ölçüm cihazının da<br />

çıkabileceği maksimum frekanstır. Bu yüzden ikinci ark gibi yarım çember şeklinde<br />

çıkması gereken ilk ark yeterli frekansa erişilemediği için genel olarak çeyrek çember<br />

şeklindedir.<br />

700 ºC<br />

(b)<br />

800 ºC<br />

700 ºC<br />

(a)<br />

600 ºC<br />

Şekil 2. Farklı sıcaklıklardaki empedans sonuçları (1000 ºC KİT sinterleme sıcaklığı)<br />

(c)

---

200<br />

En düşük direnç değerini 1000 ºC sıcaklıkta sinterlenen KİT ortaya koymuştur. Bu<br />

örneğin 600, 700 ve 800 ºC sıcaklıktaki empedans sonuçları Şekil 2’de verilmiştir.<br />

Şekil 2a’da 600 ºC sıcaklıktaki direnç değerleri çok yüksek olduğu için 700 ve 800<br />

ºC’deki sonuçlar net olarak görünmemektedir. Bu sonuçlar Şekil 2b ve 2c’de daha<br />

açık bir şekilde verilmiştir. Sıcaklık arttıkça beklenildiği gibi direnç değerlerinin de<br />

önemli ölçüde azaldığı görülmektedir.<br />

Şekil 3. Kullanılan empedans modeli<br />

Direnç değerlerinin hesaplanmasında kullanılan model Şekil 3’te verilmiştir. Modeldeki<br />

R1, R2 ve R3 dirençleri sırası ile elektrolit direnci, katot şarj transfer direnci<br />

ve katot difüzyon dirençlerini göstermektedir.<br />

Açık devre potansiyelindeki empedans ölçümlerinde olduğu gibi teorik değere<br />

yakın çalışma potansiyellerinde ise değişim akım yoğunluğu (i0) aşağıdaki gibi<br />

lineerize edilmektedir [13,14]:<br />

Burada T çalışma sıcaklığı, ν hız belirleyici basamağın bir tam reaksiyon sırasında<br />

meydana gelme sayısı, n reaksiyona katılan toplam elektron sayısını ifade ederken<br />

R ve F sırası ile gaz ve Faraday sabitini simgelemektedir. KOYP çalışması sırasında<br />

katotta meydan gelen oksijen indirgenme reaksiyonunda hız belirleyici basamak<br />

şarj transferi olarak kabul edilmektedir [13,16]. Bu yüzden ƞ değeri empedans<br />

ölçümlerinde elde edilen şarj transfer direncine eşit olarak alınmaktadır.<br />

Modele göre hesaplanan R2 değerleri 1000 ºC sıcaklıkta sinterlenen KİT için aşağıda<br />

verilen Denklem 9’da yerine yazılarak değişim akım yoğunluk değerleri hesaplanmıştır.<br />

Bu değerler Tablo 1’de verilmiştir. Beklenildiği gibi en düşük direncin<br />

görüldüğü sıcaklıkta en yüksek değişim akım yoğunluğu değeri hesaplanmıştır.<br />

Tablo 1. Farklı sıcaklıklardaki değişim akım yoğunlukları<br />

Sıcaklık (ºC) Şarj transfer direnci (R2) (Ω) Değişim akım yoğunluğu (io) (mA/cm 2 )<br />

600 612 0,03<br />

700 97 0,22<br />

800 15 1,54<br />

(9)

---

3.1.2. KİT Kalınlığının Etkisi<br />

201<br />

Katot işlevsel tabaka kalınlığının etkisini incelemek için her iki yüzeyi sırası ile 10,<br />

20 ve 30 µm kalınlıkta KİT ile boyanarak üç farklı simetrik hücre imal edilmiştir.<br />

Bu hücrelerin 800 ºC sıcaklıktaki empedans sonuçları Şekil 4’te verilmiştir. Önceki<br />

ölçümlerde olduğu gibi test istasyonunun frekansı yeterli gelmediği için soldaki ilk<br />

ark yarım küre şeklini almamıştır. En düşük direnci 10µm kalınlıkta KİT içeren<br />

örnek göstermiştir.<br />

Şekil 4. Farklı KİT kalınlıklarındaki empedans sonuçları<br />

10 µm kalınlıkta KİT içeren örneğin farklı sıcaklıklardaki empedans sonuçları Şekil<br />

5’te verilmiştir. Sıcaklık arttıkça direnç değerlerinin önemli derecede azaldığı görülmektedir.<br />

800 ºC<br />

10 µm<br />

700 ºC<br />

20 µm<br />

30 µm<br />

600 ºC<br />

Şekil 5. Farklı sıcaklıklardaki empedans sonuçları (10µm KİT)

---

202<br />

10 µm kalınlıkta KİT içeren örneğin farklı sıcaklıklarda hesaplanan değişim akım<br />

yoğunluğu değerleri Tablo 2’de verilmiştir. Empedans sonuçlarında yine iki ark<br />

olduğu için Şekil 3’te verilen empedans modeli kullanılmıştır. Beklenildiği gibi en<br />

düşük direncin görüldüğü sıcaklıkta en yüksek değişim akım yoğunluğu değeri<br />

hesaplanmıştır.<br />

Tablo 2. Farklı sıcaklıklardaki değişim akım yoğunlukları (10µm KİT)<br />

Sıcaklık (ºC) Şarj transfer direnci (R2) (Ω) Değişim akım yoğunluğu (io) (mA/cm 2 )<br />

600 463 0,04<br />

700 145 0,15<br />

800 10 2,31<br />

3.2. Katot Akım Toplayıcı Optimizasyonu<br />

KAT optimizasyon çalışmaları kapsamında, anot destekli hücrelerde farklı kalınlık ve<br />

gözeneklilikte KAT tabakaları uygulanmış ve performans ölçümleri alınmıştır. Bu<br />

hücrelerde KİT tabakası olarak önceki bölümde optimize edilen KİT uygulanmıştır.<br />

3.2.1. KAT Kalınlığının Performansa Olan Etkisi<br />

Katot akım toplayıcı tabakanın anot destekli pil performansına olan etkisini incelemek<br />

için 10-40 µm kalınlıkta KAT içeren 4 farklı hücre imal edilmiştir. Bu hücrelerin<br />

700 ºC çalışma sıcaklığındaki performans sonuçları Şekil 6’da verilmiştir. Hücre<br />

performansının KAT kalınlığı 30 µm olana kadar arttığı ve daha sonra düştüğü<br />

görülmektedir. Bu durum KAT kalınlığının 30 µm olması durumunda en iyi elektronik<br />

iletkenliğin elde edilmesi ile açıklanmıştır. 30 µm KAT içeren hücre 1,535<br />

W/cm 2 maksimum güç yoğunluğu ortaya koymuştur.<br />

10 µm<br />

40 µm<br />

20 µm<br />

30 µm<br />

Şekil 6. KAT kalınlığının performansa olan etkisi

---

3.2.2. KAT Gözenekliliğinin Performansa Olan Etkisi<br />

203<br />

Katot akım toplayıcı tabakanın etkin akım toplanmasının yanı sıra başka bir işlevi<br />

de gözenekliliği sayesinde elektrokimyasal reaksiyonlar için gerekli olan oksijeni<br />

KİT’ye transfer etmektedir. KAT gözenekliliği ise ipek baskı çamuruna katılan<br />

gözenek yapıcı malzeme ile sağlanmaktadır. Bu yüzden KAT’nin gözenekliliğinin<br />

performansa olan etkisini incelemek için gözenek yapıcı miktarı kütlece %2,5-10<br />

arasında değişen 4 farklı KAT ipek baskı çamuru hazırlanmıştır. Bu çamurlar KİT<br />

tabakası üzerine kaplanarak farklı KAT gözenekliliğine sahip 4 farklı anot destekli<br />

hücre imal edilmiştir. Bu hücrelerin 700 ºC sıcaklıktaki performans eğrileri Şekil<br />

7’de verilmiştir. KAT gözenekliliği arttıkça gaz geçişleri daha kolay olmaktadır.<br />

Fakat gözeneklilik arttıkça elektronik iletkenlik buna paralel olarak azalmaktadır.<br />

Bu yüzden bu iki parametrenin dengelendiği ve kütlece %5 oranında gözenek yapıcı<br />

ile hazırlanan hücre en yüksek performansı (1,74 W/cm 2 ) ortaya koymuştur.<br />

Arşimet tekniği kütlece %5 oranında eklenen gözenek yapıcının KAT’ye %60<br />

gözeneklilik kazandırdığını ortaya koymuştur.<br />

%2,5<br />

Şekil 7. KAT gözenekliliğin performansa olan etkisi<br />

Bütün optimizasyonlar sonucunda üretilen anot destekli hücrenin 700 ºC - 800 ºC<br />

arasındaki farklı çalışma sıcaklıklarındaki performans değerleri ise Şekil 8’de verilmiştir.<br />

Hücre 700, 750 ve 800 ºC çalışma sıcaklıklarında sırası ile 1,74 W/cm 2 ,<br />

1,88 W/cm 2 ve 1,93 W/cm 2 maksimum güç yoğunluğu değerleri ortaya koymuştur.<br />

%7,5<br />

%10<br />

%5

---

204<br />

4. Sonuç<br />

Şekil 8. Son hücrenin farklı sıcaklıklardaki performansı<br />

Bu çalışmada oksijen indirgenme mekanizmasına etki eden sinterleme sıcaklığı,<br />

kalınlık ve gözeneklilik gibi katot üretim parametreleri incelenerek empedans ve<br />

performans ölçümlerine göre katot mikroyapısı iyileştirilmiştir. Bütün optimizasyonlardan<br />

sonra anot destekli hücre 700, 750 ve 800 ºC çalışma sıcaklıklarında<br />

sırası ile 1,74 W/cm 2 , 1,88 W/cm 2 ve 1,93 W/cm 2 olmak üzere yüksek güç değerleri<br />

ortaya koymuştur. Yüksek performans katot mikroyapısının yanı sıra anot destekli<br />

elektrolit yapısında yapılan iyileştirmelere bağlanmıştır. Optimizasyonlar öncesinde<br />

800 °C’de 1,54 mA/cm 2 olan değişim akım yoğunluğu optimizasyonlar sonrasında<br />

2,3 mA/cm 2 ’ye yükselmiştir.<br />

Kaynaklar<br />

800 ºC<br />

750 ºC<br />

700 ºC<br />

[1] Minh, N. Q., Takahashi, T., Science and Technology of Ceramic Fuel Cell, Elsevier<br />

Science B.V., Amsterdam, The Netherlands, 1995.<br />

[2] Etsell, T. H., Flengas, S. N., Overpotential behavior of stabilized zirconia solid electrolyte<br />

fuel cells, J. Electrochem. Soc., 118, 1890-1900, 1971.<br />

[3] Wang, D.Y., J. Am. Electrochem. Soc., 137, 3660, 1990.<br />

[4] Schouler, E. J. L. and Kleitz, M., Electrocatalysis and Inductive Effects at the Gas,<br />

Pt/Stabilized Zirconia Interface, J. Electrochem. Soc, 134, 1045, 1987.<br />

[5] Kenjo, T., Osawa, S., Muratashi, H., Denki Kagaku, 58, 533, 1990.<br />

[6] Kenjo, T., Horiuchi, Y., Osawa, S., Determination of the Rate Constants of Oxygen<br />

Reduction in High-Temperature Air Electrodes on Solid Oxide Electrolytes, J. Electrochem.<br />

Soc., 137, 2423-2431, 1990.<br />

[7] Brook, R. J., Pelzmann, W.L., Kroger, F.A, J. Electrochem. Soc., 1417,593, 1970.<br />

[8] Brook, R. J. and Martin, T. L., Solid Electrolyte/Porous Electrode Kinetics, Elsevier/<br />

North Holland, New York, 1979.

---

[9] Gruzdev, A. I., Sov. Electrochem., 26, 530, 1990.<br />

[10] Wang, D.Y., Nowick, A.S., Diffusion controlled polarization of Pt, Ag and Au electrodes<br />

with doped ceria electrolytes, J. Electrochem. Soc., 128, 55-63, 1981.<br />

[11] Wang, D.Y., Nowick, A.S., J. Electrochem. Soc., 126, 1155, 1979.<br />

[12] Winnubst, A.J.A., Scharenborg, A.H.A., Burggraaf, A.J., Solid State Ion., 14, 319,<br />

1984.<br />

[13] Lee, B. K., Lee J.Y., Jung H.Y., Lee J.H., Hwang J.H., Monitoring of the LSM/YSZ<br />

interface in SOFCs using limited-contact geometry in impedance spectroscopy, Solid<br />

State Ionics, 179, 955–959, 2008.<br />

[14] Tao, Y., Nishino H., Ashidate S., Kokubo, H., Watanabe M., Uchida, H., Polarization<br />

properties of La 0.6Sr 0.4Co 0.2Fe 0.8O 3-δ based double layer-type oxygen electrodes for reversible<br />

SOFCs, Electrochimica Acta, 54, 3309–3315, 2009<br />

[15] Liu, J., Paulson, S., Birss, V.I., Oxygen reduction at sol–gel derived<br />

La 0.8Sr 0.2Co 0.8Fe 0.2O 3 cathodes, Solid State Ion., 177, 377–387, 2006.<br />

205<br />

[16] Qiang, F., Sun, K.N., Zhang N.Q., Zhu, X.D., Le S.R., Zhou D.R., Characterization of<br />

electrical properties of GDC doped A-site deficient LSCF based composite cathode using<br />

impedance spectroscopy, Journal of Power Sources, 168, 338–345, 2007.<br />

[17] Timurkutluk, B., Timurkutluk C., Mat, M.D., Kaplan, Y., Int. Jour. Energy Res., 35,<br />

1048-1055, <strong>2011</strong>.<br />

[18] Timurkutluk, B., Timurkutluk C., Mat, M.D., Kaplan, Y., Development of a High<br />

Performance Anode Supported Solid Oxide Fuel Cell, Int. Jour. Energy Res., 35,<br />

baskıda.

---

206

---

PEM (Proton Exchange Membrane) ELEKTROLİZÖR<br />

HÜCRESİNDE İKİ FAZLI AKIŞIN NÖTRON GÖRÜNTÜLENME<br />

YÖNTEMİYLE İNCELENMESİ<br />

Ömer F. SELAMET 1,2 , Uğur PAŞAOĞULLARI 1 , Daniel S. HUSSEY 3 , David L.<br />

JACOBSON 3 , M. Caner ACAR 2 , Yüksel KAPLAN 2 , Mahmut D. MAT 2<br />

1 Center for Clean Energy Engineering, University of Connecticut<br />

2 Niğde Üniversitesi Makine Mühendisliği<br />

3 National Institute of Standards and Technology<br />

207<br />

İki fazlı akışlar, birçok elektrokimyasal sistemlerde görülmekte ve çalışma performansını<br />

belirlemektedir. PEM (proton exchange membrane-proton geçirgen<br />

membran) yakıt pillerinde anotta reaksiyon sonucu oluşan suyun yönetimi, doğrudan<br />

metanollü yakıt pillerinde anotta açığa çıkan karbondioksit gazının yakıt geçen<br />

kanalları tıkaması, alkali elektrolizörlerde üretilen hidrojen ve oksijen gazlarının<br />

elektrolit direncini arttırması ve elektrot yüzeylerini kaplaması elektrokimyasal<br />

sistemlerde görülebilen iki fazlı akışlardan kaynaklanmaktadır.<br />

İki fazlı akışları incelemek amacıyla 50 cm 2 dairesel aktif alana sahip PEM elektrolizör<br />

hücresi dizayn edilmiştir. Dizaynda konvansiyonel ticari elektrolizörlerde kullanılan<br />

mesh grubundan oluşan akış alanı dizayn ve imal edilmiştir. Geliştirilen ve imal<br />

edilen hücre ile Amerika Birleşik Devletleri’nde NIST’te (National Istitute of<br />

Standarts and Technology, Maryland) bulunan nükleer reaktördeki nötron görüntüleme<br />

sistemi ile farklı akım yoğunluklarında, farklı sıcaklıklarda ve farklı su debilerinde<br />

deneyler yapılmış, anottaki su-oksijen dağılımı elde edilmiştir. Deneylerde iki fazlı<br />

akışın anottaki dağılımının görüntülenebilmesi için katot yüksek debide azot gazı ile<br />

süpürülmüştür. 25 ve 40 o C sıcaklıklarda yapılan deneylerde sıcaklığı su-gaz dağılımına<br />

etki ettiği gözlemlenmiştir. 40 o C sıcaklıkta yapılan deneylerde oksijen gazının<br />

anottaki gözenekli ortamın %35’ini kapladığı tespit edilmiştir. Ayrıca katotta biriken<br />

suyun performansı önemli ölçüde düşürdüğü tespit edilmiştir.<br />

1. Giriş<br />

Hidrojenin enerji kaynağı olarak günlük hayatta yaygın kullanılmasının önündeki<br />

en büyük engellerden birisi temiz ve verimli bir şekilde üretilmesi olmaktadır.<br />

Suyun elektrolizi bu probleme en etkili çözümlerden birisi olarak görülmektedir.<br />

Elektroliz ile hidrojen eldesinin diğer metotlara bazı üstünlükleri bulunmaktadır.<br />

PEM elektroliz ise diğer elektroliz metotlarına göre daha avantajlı durumda bulunmaktadır.<br />

PEM elektrolizörler yüksek verimle çalışmaları (%90), yüksek saflıkta<br />

(>%99,999) ve yüksek basınçta hidrojen üretebilmeleri (>200bar), kompak yapıya<br />

sahip olmaları, yüksek akım yoğunluğunda (>1A/cm2) çalışabilmeleri ve periyodik<br />

bakım gerektirmemeleri nedeniyle son yıllarda hidrojen üretiminde bilimsel dikkatin

---

208<br />

yoğunlaştığı alanlardan birisi olmaktadır. Dünyadaki gelişmelere paralel olarak<br />

Niğde Üniversitesinde de PEM elektrolizör üzerine çalışmalar yapılmış ve geliştirilen<br />

PEM elektrolizörlerin elektrokimyasal karakterizasyonu yapılmış ve %87’ye<br />

varan performans elde edilmiştir [1-5]. Ancak performansa etki eden faktörlerin<br />

belirlenebilmesi, daha yüksek performans elde edilebilmesi ve daha uzun ömürlü<br />

elektrolizörler geliştirilebilmesi için iki fazlı görüntüleme çalışmalarının yapılması<br />

lüzumlu görülmüştür.<br />

Bir PEM elektrolizöründe performansı sınırlayan iki önemli faktör bulunmaktadır.<br />

Bunlardan birisi anottaki oksijen eldesi reaksiyonu (Oxygen Evolution Reaction-<br />

OER), olmakta ve katottaki hidrojen eldesi reaksiyonundan (Hydrogen Evolution<br />

Reaction- HER) 4-6 kat daha yavaş gerçekleşmektedir. Bu yüzden verilen enerjinin<br />

büyük bir kısmı oksijen eldesi reaksiyonu için harcanmaktadır. Buradaki kayıpları<br />

azaltmanın yolları katalizör geliştirme çalışmaları ile devam etmektedir. Diğer<br />

performans sınırlayıcı etken özellikle yüksek akım yoğunluklarında etkin olan ve<br />

iki fazlı akışların neden olduğu kütle taşınımı problemi olmaktadır. Pasaogullari ve<br />

Wang [6], özellikle yüksek akım yoğunluklarında, reaksiyon sonucu aşırı miktarda<br />

oluşan suyun, gaz difüzyon tabakasındaki ve katalizör tabakasındaki gözenekleri<br />

tıkayarak, yeterli oksijenin katalizör bölgesine ulaşmasına engel olduğunu dolayısıyla<br />

da PEM yakıt pili performansını sınırlandırdığını göstermişlerdir. Kütle transferini<br />

kolaylaştırmak amacıyla çift katlı gaz difüzyon tabakası önerisinde bulunmuşlardır<br />

[7]. 10-30 mikron gözenekliliğe sahip birinci tabaka kaba gaz difüzyon<br />

tabakası ile 0,1-1 mikron gözenekliliğe sahip mikro-gözenekli-tabaka (Micro<br />

Porous Layer - MPL) kullanarak suyun kılcal basıncını arttırmış ve suyun katottan<br />

anoda geçebildiğini göstermişlerdir.<br />

Bir PEM elektrolizörün çalışma prensibi Şekil 1’de verilmiştir. PEM elektrolizörlerin<br />

anot bölümüne deiyonize su verilmekte, reaksiyon sonucu oluşan oksijen<br />

ve artık su, anot çıkış manifoldundan dışarı alınmaktadır. Su molekülünden ayrılan<br />

hidrojen iyonları, iyon geçirgen membran üzerinden katot bölgesine geçmekte ve<br />

burada hidrojen gazı olarak açığa çıkmaktadır. Hidrojenin, membran üzerinden<br />

katoda geçiş mekanizmasında su rol oynamakta, her bir hidrojen çekirdeği katoda<br />

geçerken yanında 3-4 adet su molekülü sürüklemektedirler. Bu nedenle katot bölgesinde<br />

de su ve hidrojen gazı, anot bölgesinde su ve oksijen gazı iki fazlı akışı oluşturmaktadır.<br />

Anot bölgesinde açığa çıkan oksijen gazının reaksiyon bölgesini terk<br />

ederek, yeni gelecek suyun reaksiyonu için yer açması gerekmektedir. Katot bölgesinde<br />

de hidrojen gazı ve su reaksiyon bölgesini terk ederek yeni reaksiyonların<br />

oluşmasına imkân vermelidir.<br />

PEM elektrolizörde karşılaşılan iki fazlı akışa benzer akışlar doğrudan metanol<br />

yakıt pillerinde (DMYP) de görülmektedir. DMYP’de anoda sıvı metanol verilmekte,<br />

anot katalizör tabakasında reaksiyon sonucu açığa çıkan karbondioksit ve kullanılmayan<br />

metanol iki fazlı akışı oluşturmaktadır. Anot reaksiyonunda açığa çıkan

---

209<br />

hidrojen iyonları katoda geçmekte burada oksijen gazı ile birleşerek suyu oluşturmaktadır.<br />

Anotta açığa çıkan karbondioksit kabarcıkları, metanolün akış alanındaki<br />

ya da gaz difüzyon tabakasındaki akış yolunu bloke edebilmekte, yeteri kadar<br />

metanolün reaksiyonun gerçekleştiği katalizör tabakasına ulaşmasına engel olmaktadır.<br />

Bu durum yakıt pilinin performansında büyük düşüşlere neden olmaktadır.<br />

Doğrudan metanol yakıt pilinin anodunda metanol ile karbondioksitin, katodunda<br />

ise su ve oksijenin iki fazlı akışı meydana gelmekte, deneysel ve nümerik çalışmalarla,<br />

çözüm yolları aranmaktadır. Yang ve arkadaşları [8] tarafından, şeffaf doğrudan<br />

metanollu yakıt pilindeki iki fazlı akış, hızlı görüntü alabilen kamera kullanılarak<br />

incelenmiştir. İncelenen gaz çıkışlarından, gaz difüzyon tabakasının ve katalizör<br />

tabakasının mükemmel homojen yüzeyler olarak üretilemediğinden karbondioksit<br />

üretiminin aktif alan boyunca homojen olmadığı, bazı yüzeylerde sürekli karbondioksit<br />

üretilirken bazı yüzeylerde hemen hiç karbondioksit üretilmediği sonucuna<br />

ulaşılmıştır. Düşük akım yoğunluklarında iki fazlı akışın, kabarcıklı akışa (bubbly<br />

flow) dönüştüğü, akım yoğunluğunun daha da düşürülmesi ile (5 mA/cm 2 den daha<br />

az) herhangibir gaz kabarcığına rastlanmadığı rapor edilmiştir. Bu durum açığa<br />

çıkan karbondioksit gazının tamamiyle metanol solüsyonu içerisinde çözünmesi ile<br />

açıklanmıştır.<br />

Şekil 1. Bir PEM elektrolizör hücresinin çalışma prensibi

---

210<br />

Scott ve arkadaşları [9] tarafından yüksek hızlı kamera kullanılarak, doğrudan<br />

metanol yakıt pillerindeki iki fazlı akış gözlemlenmiştir. Yapılan çalışmada üç çeşit<br />

hücrenin performansı test edilmiştir. Bu hücreler paralel kanallı, noktasal ve paslanmaz<br />

çelik ızgaradan oluşan akış alanlarına sahip olarak dizayn edilmiştir. Izgaralı<br />

tasarımda 5 farklı ızgaranın performansa etkisi incelenmiştir. Gaz difüzyon tabakasının<br />

yüzey morfolojisi ve karakteristiğinin gaz kabarcıklarının oluşumunda ve<br />

gaz kabarcıklarının ortamdan uzaklaştırılmasında önemli parametereler olduğu<br />

tespit edilmiştir. Gaz kabarcıklarının birikerek büyümesinde gaz kabarcıkları ile<br />

duvar arasındaki sürtünme kuvvetinin etkili olduğu dolayısıyla akış tasarımının<br />

önemli olduğu ispatlanmıştır. Ayrıca metal ızgaralı hücre 160 gün çalıştırılmış ve<br />

performasın önemli ölçüde düşmediği gözlemlenmiştir. Tanaka ve arkadaşları [10]<br />

tarafından, PEM elektrolizörden elde edilen hidrojenin su içerisinde çözünmesini<br />

DH-metre yardımıyla ölçülmüştür. Çözünen hidrojen miktarının elektroliz yoluyla<br />

elde edilen (geçen akım yardımıyla) hidrojen konsantrasyonuna oranı tahmin edilmiştir.<br />

Bu oran, akım yoğunluğunun 0,03A/cm 2 ’den 0,003A/cm 2 ’ye düşürülmesiyle<br />

%10’dan %20’ye çıktığı gözlemlenmiştir. Nafion üzerine yapıştırılan elektrot tabakaları<br />

SEM ile incelendiğinde Pt tabakası üzerinde sayısız çatlak oluştuğu gözlemlenmiştir.<br />

Hidrojen kabarcıklarının tutundukları yüzeylerin gerilimi ile kaldırma<br />

kuvveti arasında dengede durduğu suyun akışı işin içine girdiğinde, su akışının<br />

kaldırma kuvveti yönünde etki ettiği, suyun akış hızı arttırıldığında ise oluşan hidrojen<br />

kabarcıklarının çaplarının küçüldüğü gözlemlenmiştir. Düşük su akış hızında,<br />

elektrotlardaki çatlaklar üzerinde küçük hidrojen kabarcıklarının daha uzun süre<br />

kaldığı ve küçük hidrojen kabarcıklarının birleşerek büyük hidrojen kabarcıklarını<br />

oluşturdukları gözlemlenmiştir. Bir sonraki çalışmada Tanaka ve arkadaşları [11],<br />

hidrojen kabarcıklarının davranışlarının gözlemlenmesi ve hidrojenin elektrolit<br />

içindeki çözünürlüğünün incelenmesi amacıyla X-ray cihazı kullanılarak görüntüleme<br />

deneyi yapmışlardır. Hidrojenin çözünürlüğünün, Stokes’ yarıçapına bağlı<br />

olarak Li+, Na+ ve K+ ile çok az arttığı fakat artışın ayırt edilmeyecek kadar küçük<br />

olduğu rapor edilmiştir. Küçük hidrojen kabarcıklarının birleşmesi incelenmiş,<br />

çözünen hidrojen miktarının, hidrojen kabarcıklarının büyüklükleri ile doğrudan<br />

ilişkili olduğunu ispatlamışlardır. Kabarcık boyutlarının, kabarcık iç basıncına ve<br />

kabarcığın elektrolit içerisinde yükselme hızına etki ettiği gösterilmiştir. Elektrolit<br />

konsantrasyonun artışı ile hidrojen kabarcıklarının birleşme ihtimalinin azaldığı<br />

gözlemlenmiştir. Ayrıca büyük hidrojen kabarcıklarının yükselme hızının daha<br />

büyük olduğunu gözlemlenmiştir. Nordlund ve arkadaşları [12] tarafından optik<br />

olarak gözlem yapılabilecek bir trasperan hücre geliştirilmiş, bu hücre yüksek çözünürlükteki<br />

kamera ile görüntülenmiştir. Görüntülerin incelenmesi ile elde edilen<br />

sonuçlar aynı zamanda MATLAB programında yazılan kod ile data analizi bir adım<br />

daha ileriye götürülmüştür. Akış alanı olarak kullanılan paslanmaz çelik ızgara<br />

örme metodu ile üretilmiş olup, %87 açık alana sahip olmaktadır. Ayrıca bu ızgaralar<br />

10 mikron kalınlığında altın ile kaplanarak kontak direncini minimize edilmiştir.

---

211<br />

Nordlund ve arkadaşları [12] tarafından hücredeki basınç düşmesinin akım yoğunluğuna<br />

bağlı değişimi incelenmiş ve artan akım yoğunluğu ile hücrede basınç düşmesinin<br />

arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca akım yoğunluğuna bağlı olarak karbondioksit<br />

çözünürlüğü incelenmiş, artan akım yoğunluğu ile üretilen karbondioksit<br />

debisinin arttığını tespit edilmiştir. Bu ölçümleri yaparken Faraday veriminin %100<br />

olduğunu kabul edilerek çıkan gaz debisi ölçülmüştür. Reaksiyon sonucu oluşan<br />

karbondioksit gazının bir kısmının metanol solüsyonu içerisinde çözündüğü tespit<br />

edilmiştir.<br />

2. Görüntüleme Metotları<br />

2.1. Magnetik Rezonans Görüntüleme<br />

Magnetik rezonans görüntüleme (MRG) yönteminin temelinde nükleer magnetik<br />

rezonans (NMR) yatmaktadır. MRG’de sistem, uyarılmış durumdan kararlı hale<br />

geçerken nükleer spinlerin yaydığı elektromanyetik dalgaları toplayarak bir görüntü<br />

oluşturmaktır. İncelenecek cisim NMR mıknatısının içine yerleştirilir. Cisim içinde<br />

hidrojen çekirdeği (veya belirli bir başka çekirdek) bulunan su gibi veya hidrokarbonlar<br />

gibi bir madde içermelidir. Yapılan çoğu araştırma ve geliştirmeler 1H çekirdeğine<br />

odaklanmıştır. Bunun sebebi hidrojen çekirdeğinin doğada bol miktarda<br />

bulunması ve hidrojen çekirdeğinin manyetik alana karşı hassasiyetidir. MRG’nin<br />

zarar vermeyen tabiatı, iki fazlı akış içeren sistemlerin in situ incelemesini imkân<br />

sağlamaktadır. Tsushima ve arkadaşları [13,16] membran kalınlığı, membrana<br />

gerekli suyun sağlanması, çalışma parametrelerinin etkileri gibi parametrelerin<br />

incelenmesinde MRG tekniğini kullanmışlardır. Feindel ve arkadaşları [17,18]<br />

Delrin’den imal edilmiş akış alanındaki suyun dağılımını MRG yöntemi kullanarak<br />

elde etmişlerdir. MRG’de iki fazlı akış araştırmaları protonca zengin içeriğe sahip<br />

ve radyo ve manyetik frekanslar karşı transperan katı materyallere uygulanabilmektedir.<br />

Dolayısıyla MRG’de ferromanyetik maddeler kullanılamamaktadır.<br />

Paramanyetik maddeler ise en az düzeyde tutulmalıdır. Bu yüzden karbondan yapılmış<br />

maddelerin içindeki iki fazlı akışın incelenmesi oldukça zor olmaktadır [18].<br />

2.2. Nötron Tomografi ve Radyografi<br />

Nötron görüntüleme yöntemi gerçek PEM elektrolizörler ve yakıt pillerinde in situ<br />

(iki fazlı akışlar, özellikle PEM yakıt pillerinde suyun yönetimi gibi) inceleme için<br />

en uygun metot olarak görülmekte, PEM yakıt pilleri alanında uygulanmaktadır.<br />

Nötronların hidrojen atomlarına karşı hassasiyeti, nötron görüntüleme metodunu<br />

diğer metotlara göre daha cazip kılmaktadır. PEM yakıt pilleri ve<br />

elektrolizörlerinde en yaygın olarak kullanılan titanyum ve karbon gibi maddeler ile<br />

nötronların etkileşme ihtimali çok düşük olduğundan nötron görüntüleme yöntemi<br />

suyun hareketini incelemede en uygun yöntem olarak öne çıkmaktadır.

---

212<br />

Yüksek çözünürlükte bir görüntü elde etmek için güçlü bir nötron kaynağına ihtiyaç<br />

vardır. Yüksek yoğunluktaki nötron kaynakları taşınabilir özellikte değildir. Bu<br />

yüzden deneylerin, nükleer reaktörler gibi yoğun ve yüksek enerjili nötron üreten<br />

kaynaklarda yapılması gerekmektedir. Deneysel amaçlı, yüksek yoğunlukta ve<br />

yüksek enerjili nötron üreten kaynaklar dünyada sadece birkaç tanedir. Örneğin<br />

Amerika Birleşik Devletlerinde “Center for Neutron Research at National Institute<br />

of Standards and Technology” ve “Penn State University” nükleer fizik laboratuarı,<br />

İsviçre’de “Paul Sherrer Institute”, Kore’de “HANARO”, Almanya’da “CONRAD”<br />

gibi merkezlerde nötron görüntüleme deneyleri yapılmaktadır.<br />

Nötronlarda X-ray gibi maddelerin içine kolaylıkla girebilmekte, yollarının üzerinde<br />

olma durumu hariç, yüklü parçacıklarla etkileşmemektedirler. Bu yüzden nötronlar<br />

maddelerin içine derinlemesine girebilmekte, hatta içinden geçip gidebilmektedirler.<br />

Fakat X-ışınları atomdaki elektron bulutları ile etkileşmektedirler, bu nedenle ağır<br />

metallerin görüntülenmesi için güçlü X-ışınlarına ihtiyaç olmaktadır. Nötron görüntüleme<br />

tekniğinde, malzeme kompozisyonu ve kalınlık, farklı görüntü kontrastına sebep<br />

olmaktadır. PEM yakıt pilleri ve elektrolizörlerde titanyum ve karbon genelde akım<br />

dağıtıcı veya toplayıcı olarak kullanılmaktadır. Gözenekli titanyum veya karbon kâğıt<br />

nötron görüntülemede tamamen geçirgen bir ortam iken MRG’de veya X-ışınları ile<br />

görüntülemede hemen hemen hiç bir şey görüntülenememektedir.<br />

Nötronlar bir sintilatöre çarptıklarında ışık gibi başka bir niceliğe dönüştürülmekte,<br />

oluşan ışık da bir CCD kamera yardımıyla kaydedilebilmektedir [19]. Hartnig ve<br />

arkadaşları [20] çalışan bir PEM yakıt pilinin nötron tomografi yöntemi ile görüntüsünü<br />

alarak, yerel akım yoğunluğu dağılımı ile karşılaştırmışlardır. Düşük akım<br />

yoğunluklarında, anot akış kanalındaki reaktant gazın azlığı nedeniyle performans<br />

düşmesine neden olurken, yüksek akım yoğunluklarında en uygun nemlendirmeye<br />

yakıt pili hücresinin merkez bölümünde ulaşılmıştır, giriş ve çıkışlarda ise su birikmesi<br />

ve kuruma meydana gelmiştir.<br />

2.3. X-Işını Tomografisi<br />

Bilinen radyografi gibi X-ışını tomografisi de, ışınların cisimden geçerken<br />

sönümlenmesine dayanan bir yöntemdir. Radyografinin tersine bu yöntemde istenilen<br />

açılarda görüntü elde edilebilmektedir. Bu sayede birçok X-ışını projeksiyonu<br />

ile 2 boyutlu görüntü elde edilmektedir. X-ışınları ile elde edilebilecek görüntünün<br />

uzamsal çözünürlüğünün yüksek olmasına rağmen malzeme içerindeki elektronlarla<br />

etkileşmesi elde edilen görüntüde parazite sebep olabilmektedir.<br />

2.4. Optik Görüntüleme Yöntemi<br />

Yakıt pillerinde sıkıştırma plakaları pleksiglas gibi trasperan bir malzemeden yapılarak<br />

akışın olduğu alan, video veya fotoğraf makinesi ile görüntülenebilmektedir.

---

213<br />

Ancak sıkıştırma plakası olarak pleksiglas malzeme kullanılması, gerçek elektrokimyasal<br />

hücre ile arasında uygun sıkıştırmanın yapılamaması problemini doğurmaktadır.<br />

Ayrıca akımın toplandığı metal plakalar, hücreden kaldırılarak yerine<br />

aktif alana birkaç noktadan temas eden metal plaka ya da teller kullanılmaktadır. Bu<br />

durum da elektrokimyasal hücrenin gerçek performansı ile çalışamamasına neden<br />

olmaktadır. Optik görüntüleme metodu gerçek yakıt pili veya elektrolizör çalışma<br />

şartları oluşturulamadığından gerçeğe uygun sonuçlar alınamayacağı düşünülmektedir.<br />

Ayrıca optik görüntüleme metodunda sadece iki boyutlu görüntüleme yapılmaktadır.<br />

3. Nötron Görüntülemenin Esasları<br />

Elektrokimyasal bir hücrenin görüntülenebileceği bir çok metot bulunmaktadır.<br />

Optik görüntüleme, nükleer magnetik rezonans (NMR) görüntüleme, X-ray ile<br />

görüntüleme ve nötron görüntüleme gibi yöntemlerin tamamı yakıt pili alanında<br />

kullanılmıştır. Bu metotların hepsinin avantaj ve dezavantajları bulunmaktadır.<br />

Örneğin NMR hidrojene duyarlılığı nedeniyle etkili bir metot olmasına rağmen<br />

klasik yakıt pillerinde kullanılan karbon gibi malzemelerin içini görüntüleyememektedir.<br />

Optik görüntüleme metodu hem uzamsal hemde zamansal çözünürlük<br />

bakımından avantajlı olsa da klasik yakıt pillerinde kullanılan metal plakaları aşarak<br />

hücre içerisinde gerçekleşen olayları gözlemleyememektedir. Optik görüntüleme<br />

yapabilmek için sıkıştırma plakası, akım dağıtma plakası gibi hücre elemanlarının<br />

şeffaf elemanlar ile değiştirilmesi gerektirmektedir. Bu değişim hücre performansına<br />

etki etmekte ve gerçek klasik yakıt pillerinin durumu incelenememektedir. X-ray<br />

ve nötronlar, yakıt pillerinde kullanılan karbon ve metal malzemelerden geçerek<br />

hücrenin iç yapısı ve hücre içerisinde gerçekleşen olaylar konusunda bilgi verebilmektedir.<br />

Ancak Şekil 2’den de görülebileceği gibi X-ışınları ve nötronlar farklı<br />

malzemelerle farklı etkileşimde bulunmaktadırlar. Yakıt pilleri ve elektrolizörlerde<br />

genelde hidrojen kullanıldığı için hidrojen ile etkileşimlerinin yüksek olması beklenmekte<br />

buna karşılık metallerle etkileşiminin de mümkün olduğu kadar az olması<br />

gerekmektedir. Şekil 2’den de görülebileceği gibi nötronlar, X-ışınlarına göre hidrojen<br />

ile daha fazla etkileşimde bulunmakta, buna karşılık klasik yakıt pillerinde<br />

kullanılan metallerle daha az etkileşimde bulunmaktadır. Bu nedenle nötron görüntüleme<br />

metodu X-ışınları ile görüntülemeye göre daha avantajlı olmaktadır.<br />

Ayrıca nötron görüntüleme metodunda, 100 cm 2 gibi geniş aktif alana sahip hücrelerin<br />

tüm yüzeyi görüntülenebilmektedir. Böylece gerçek hayatta kullanılabilecek büyüklükteki<br />

hücreler, nötron görüntüleme yöntemiyle kolayca incelenebilmektedir.<br />

3.1. Nötron Görüntüleme Tekniği ve Deneysel Düzeneği<br />

Nötronlar çekirdek reaksiyonları sonucu MeV seviyesinde enerjiye sahip olmaktadırlar.<br />

Yakıt pillerini inceleyebilmek için nötronların enerjisi meV seviyesine kadar

---

214<br />

düşürülmektedir. Yakıt pilleri, iki farklı enerji seviyesine sahip nötronlarla görüntülenebilmektedir.<br />

Yüksek enerjiye sahip termal nötronlar ortalama 25meV enerjiye<br />

sahip iken, soğuk nötronların ortalama enerji seviyesi 5 meV civarında olmaktadır.<br />

Görüntüleme tekniğinde nötron demeti bir açıklıktan (aperture) hedef üzerine gönderilmektedir.<br />

Hedefe ulaşan nötronlar, metal malzemelerden rahatça geçebilirken,<br />

su gibi hidrojence zengin bileşikler tarafından saçılmaktadır. İncelenen nesneden<br />

sonra saçılan veya doğrudan geçen nötronlar bir detektör üzerine düşürülmektedir.<br />

Şekil 3’de nötrona duyarlı cisim üzerine gönderilen nötronların detektöre uzaklık ve<br />

farklı açıklıktaki oluşturdukları görüntüler temsili olarak çizilmiştir.<br />

Nötronların detektör üzerinde oluşturdukları görüntüler, nötronların malzeme ile<br />

etkileşme katsayına bağlı olup, bu katsayı her malzeme için farklı değerler alabilmektedir.<br />

Örneğin termal nötronların hidrojen, döteryum ve su ile etkileşme katsayısı<br />

sırasıyla, 82.0 x 10-24, 1.5 x 10-24 , 37.65 x 10-24 cm2 olmaktadır. Nötron<br />

demetinin, örnek üzerindeki sönümünden yola çıkarak örnek içerisindeki nötrona<br />

duyarlı malzeme miktarı (yada malzeme kalınlığı) Lambert-Beer Kanunu ile belirlenebilmektedir.<br />

Lambert-Beer kanununa göre sönümlenme nötron demetindeki<br />

nötron yoğunluğuna, malzemenin nötron ile etkileşme katsayısına ve malzemenin<br />

kalınlığına bağlı olmakta ve bu bağıntı aşağıdaki gibi verilmektedir [21].<br />

T= I/I_0 = e^(- ∑▒〖(N σ t)〗) (1)<br />

Bu bağıntıda I0, nötronların nesneye çarpmadan önceki, I, nesneye çarptıktan sonraki<br />

şiddetleri, N, nötron yoğunluğunu, t, malzeme kalınlığını, σ, nötron-malzeme<br />

etkileşme katsayısını ifade etmektedir.<br />

Bir nötron görüntüleme sisteminde, detektör sisteminin çözünürlüğünden kaynaklanan<br />

(δd) ve geometrik bulanıklık (λg) olmak üzere iki temel sebepden dolayı bulanıklık<br />

meydana gelmektedir. Geometrik bulanıklık, λg, açıklık genişliğine, örneğin<br />

detektörden uzaklığına ve detektör ile açıklık arasındaki uzaklığa bağlı olmakta ve<br />

aşağıdaki gibi verilmektedir [21].<br />

λ_g= (z d)/L (2)<br />

Yakıt pillerinin görüntülenebilmesi için L/d oranının en az 300 olması gerekmekte,<br />

600 ise en ideal oran olmaktadır. Şekil 3’de L/d oranının çok büyük değerleri ve Şekil<br />

3’de L/d oranının yeterli büyüklükte olmayan değerleri için detektördeki görüntüleri<br />

yer almaktadır. Detektördeki görüntü bir CCD kamera ile kaydedilmektedir. Standart<br />

bir CCD kameranın uzaysal çözünürlüğü 250 µm civarında olmaktadır. L/d oranını<br />

arttırmak için yapılacak L’nin arttırılması veya d’nin azaltılması işlemi detektöre<br />

ulaşan nötron sayısını azaltmakta, bu da görüntünün oluşması için gerekli sürenin<br />

artmasına sebep olmakta, zamansal çözünürlüğü düşürmektedir.<br />

Nötron görüntüleme sisteminde oluşan ikinci bulanıklık, kullanılan detektörle alakalı<br />

olmaktadır. Genellikle 6Li gibi bir nötron soğurucu malzeme ile yüklenmiş

---

215<br />

ZnS sintilatör, detektör olarak kullanılmaktadır. Detektöre çarpan nötronlar, burada<br />

bir ışımaya neden olmakta, çıkan ışık Şekil 4’teki gibi bir düzenekteki bir ayna<br />

yardımıyla CCD çip üzerine düşürülmekte ve böylece sayısal görüntü elde edilmektedir.<br />

Toplam görüntü çözünürlüğü (λg 2 +δd 2 )1/2 ile hesaplanabilmektedir. z=10cm,<br />

L/d=600 ve δd =250µm için toplam uzaysal çözünürlük 300 µm civarında olmaktadır.<br />

Şekil 2. Nötronların ve X-ışınlarının farklı malzemeler ile etkileşimleri<br />

Şekil 3. Nötronların detektör üzerinde bıraktıkları izler, nesnenin nötron duyarlılığına, detektörden<br />

uzaklıklarına ve açıklık miktarına bağlı olarak değişmektedir [21].

---

216<br />

3.2. Deneysel Çalışmalar<br />

3.2.1. Nötron Görüntüleme İçin Dizayn Edilen Hücreler<br />

PEM yakıt pillerinde genellikle yakıtın kısmi basıncının akış alanı boyunca sabit<br />

tutulabilmesi için köşeli dizaynla birlikte kanallarla işlenmiş akış alanı kullanılmaktadır.<br />

Ancak ticari PEM elektrolizörlerde genellikle yuvarlak dizayn daha ön plana<br />

çıkmaktadır. Yuvarlak dizaynın köşeli dizayna göre avantajı, aktif alan boyunca<br />

katalizör tabaka üzerindeki basıncı eşit bir şekilde dağıtmak mümkün olmaktadır.<br />

Ancak literatürde hem köşeli dizaynlara hem de yuvarlak dizaynlara rastlamak<br />

mümkün olmaktadır. Nötron görüntüleme yönteminde hem köşeli hem de yuvarlak<br />

dizayna sahip hücreler tasarlanmıştır.<br />

3.2.2. 50 cm 2 Yuvarlak Dizayn<br />

Şekil 4’de görülen yuvarlak hücre bilgisayar ortamında tasarlanmış olup sıkıştırma<br />

plakaları alüminyum olup 6061 serisine dahil olmaktadır. Akım dağıtma plakaları<br />

ve ızgaralar yüksek saflıkta titanyumdan imal edilmiştir. Sızdırmazlık elemanı<br />

olarak silikon conta tercih edilmiştir. Hücre, anot ve katot manifoldları sadece katot<br />

bölümünde olacak şekilde dizayn edilmiştir. Buna göre su hücreye katot tarafındaki<br />

manifolddan girerek katoda uğramadan anot bölümüne geçmekte, tüm anodu dolaştıktan<br />

sonra tekrar katot tarafındaki sıkıştırma plakası üzerindeki manifolddan oksijen<br />

ile birlikte hücre dışına alınmaktadır.<br />

Şekil 4. Nötron görüntüleme yöntemi ile incelenecek yuvarlak PEM elektrolizör hücresinin CAD çizimi

---

3.2.3. 25 cm 2 Köşeli Dizayn<br />

217<br />

Nötron görüntüleme yönteminin uygulanacağı ikinci hücre olup, 5 cm x 5 cm aktif<br />

alana sahip MEG ile montajı yapılmıştır. Anotta ve katotta akım, titanyum akım<br />

dağıtma plakaları ile dağıtılmaktadır. Bu hücrenin anot bölgesinde titanyum ızgaralardan<br />

akış alanı geliştirilirken katotta alüminyum üzerine açılmış paralel akış alanı<br />

tercih edilmiştir. Nötron görüntüleme deneyleri esnasında katotta su birikmemesi ve<br />

sonuçları olumsuz etkilememesi için katot bölgesi yüksek debide azot gazı ile süpürülmüştür.<br />

Şekil 5’de ana parçalarının teknik çizimleri görülebilen bu hücrenin anot<br />

sıkıştırma plakası biri alüminyumdan diğeri quartz camdan iki parçadan oluşmaktadır.<br />

Quartz camdan hücrenin anot tarafındaki akış optik olarak görüntülenmiştir.<br />

Nötron görüntüleme merkezinde kurulacak deneysel bir düzenek ile nötron ve optik<br />

görüntüleme eş zamanlı olarak yapılmıştır. Optik görüntülemeden elde edilen görüntüler<br />

ile nötron görüntülemeden alınan görüntüler karşılaştırılmış, böylece daha<br />

açıklayıcı sonuçlar elde edilebilmiştir.<br />

3.3. Deneysel Düzenek<br />

Hücre National Institute of Standarts and Technology’de (NIST) bulunan nötron<br />

görüntüleme için tasarlanmış “Beam Tube-2”de gerçekleştirilmiştir. Beam Tube-2<br />

özellikle yakıt pilleri ve alkali piller için ayrılmış ve dizayn edilmiştir. Nötron görüntülemede<br />

kullanılan deneysel düzenek Şekil 6’da verilmiştir. Hücre nötron kaynağının<br />

önüne optik tablanın üzerine yerleştirilmektedir. Görüntüdeki parazitleri<br />

azaltabilmek amacıyla hücre, detektöre mümkün olduğunca yakın yerleştirilmektedir.<br />

Hücre üzerinden geçen nötronlar sintilatörde ışığa dönüşmekte ve amorf silikon<br />

detektör tarafından yakalanarak bilgisayar ortamına aktarılmaktadır. Hücreye su<br />

deiyonize su tankından peristaltik pompa (Fisher Scientific) ile verilmiştir. Anot<br />

çıkış manifoldundan alınan oksijen ve kullanılmayan su anot çıkış manifoldundan<br />

tekrar su tankına verilirken oksijen su tankından yakıt pili test istasyonuna iletilmektedir.<br />

Katottan üretilen hidrojen ve buradaki su test istasyonuna verilmiştir.<br />

Elektroliz için gerekli enerji Sorenson DCSB-125E marka güç kaynağı ile sağlanmıştır.<br />

Sıcaklık kontrolü test istayonu tarafından ayarlanmıştır.

---

218<br />

Şekil 5. 25 cm 2 Köşeli dizayn için tasarlanan hücrenin parçaları<br />

Şekil 6. Nötron görüntülemede kullanılan deneysel düzenek

---

3.4. Deneysel Sonuçlar<br />

219<br />

Deneyler sonucunda toplanan nötron datasından sonuç çıkarabilmek için dataların<br />

işlenmesi gerekmektedir. Deneyler nükleer reaktörde yapıldığından ortamda bulunan<br />

radyasyon da detektör tarafından tutulmakta ve alınan nötron datasında parazite<br />

sebep olmaktadır. Ortam kirliliğinin önüne geçebilmek için ortam radyasyonu alınmakta<br />

ve sistem kalibre edilmektedir.<br />

Deneylerin yapıldığı PEM elektrolizör hücrelerinde çeşitli (alüöimyum, titanyum,<br />

polimer vb) malzemeler kullanılmakta ve her bir malzemenin nötronlar ile etkileşmesi<br />

farklı oranda olmaktadır. Her ne kadar hücre bileşenlerinde kullanılan metaller<br />

bu durum gözönüne alınarak seçildiyse de, kullanılan malzemeler az da olsa nötronlarla<br />

etkileşmektedir. Elde edilen nötron datalarında sadece suyun görüntülenebilmesi<br />

için hücrenin tamamen kuru datası alınmakta, hücre çalışırken elde edilen<br />

datalar kuru datadan çıkartılarak sadece su ve gazların bulunduğu datalar elde edilebilmektedir.<br />

Şekil 7.a’da dairesel PEM elektrolizör hücresinin kuru durumunda<br />

alınmış nötron datası görülmektedir. Deney esnasında kaydedilen nötron datası<br />

siyah-beyaz olmakta (Şekil 7.a) ve su miktarı bu datalardan elde edilememektedir.<br />

Belirli bir konumdaki su miktarının derinlik (veya kalınlık) verilmesi için bilgisayar<br />

ortamında görüntü işleme yapılmaktadır. Görüntünün daha anlaşılır olabilmesi için<br />

de renklendirilerek resim formatında kaydedilmektedir. Renklendirme yapılırken<br />

suyun kalınlığına göre skala oluşturulmakta ve renklere karşılık gelen kalınlıklar<br />

hesaplanmaktadır. Böylece su ve gaz dağılımının 3 boyutlu görüntüsü resim formatında<br />

kaydedilmektedir (Şekil 7.b). Bazı durumlarda da nötron datasındaki parazit<br />

fazla olabilmektedir. İncelenecek zaman aralığının daha net görüntüsünün elde<br />

edilebilmesi için datalar birleştirilebilmektedir (Şekil 7.c).<br />

Nötron görüntüleme deneyleri 25 cm 2 köşeli ve 50 cm 2 dairesel dizayn olmak üzere<br />

iki farklı hücrede 25 ve 40 o C sıcaklık, 0,1 ve 0,5 A/cm 2 akım yoğunluğu, 175<br />

ml/dk ve 300 ml/dk su debisi gibi farklı çalışma şartlarında gerçekleştirilmiştir.<br />

Şekil 8’de 25 o C ve 40 o C’de dairesel hücre ile yapılan deneylerden elde edilen<br />

dataların karşılaştırılması verilmiştir. Her iki sıcaklıkta da ilk saniyelerde hücre,<br />

karasız durumda çalışmakta ve su-gaz fazlarının etkileşmesi, su ve gaz fazlarının<br />

izlediği yollar değişmektedir. Ancak 300 saniyeden sonra hücre her iki durumda da<br />

kararlı bir şekilde çalışmakta ve bu zamandan sonra hücredeki su-gaz fazlarının<br />

aktif alan üzerindeki konumları çok fazla değişmemektedir.<br />

Sıcaklık karşılaştırmasının yapıldığı deney datasından da görülebildiği gibi 25 o C’de<br />

su hücre içerisinde daha fazla yer kaplamasına rağmen 40 o C’de su biraz daha az<br />

yer kaplamaktadır. Suyun hücre içerisinde daha az yer kaplamasının sebepleri arasında,<br />

sıcaklık ile gaz fazının (genel gaz kanununa göre) daha fazla hacme sahip<br />

olması ve suyun 25 o C’ye göre daha fazla buhar fazında bulunması olduğu düşünülmektedir.

---

220<br />

25 cm 2 köşeli dizayn ile yapılan deneylerden elde edilen görüntülerde aktif alan<br />

25’e bölünerek (Şekil 9.a) aktif alan üzerinde su ve oksijen dağılımı incelenmiştir.<br />

Bu deney 40 o C’de 0,1 A/cm 2 akım yoğunluğunda, 175 ml/dk su debisi ile yapılmıştır.<br />

Şekil 9’de 25 bölüme ayrılmış aktif alanın incelemesi görülmektedir. Şekil<br />

9.a’da bölüm numaraları gösterilmiştir.<br />

Deney esnasında hücre katodu 1000 ml/dk debide azot gazı ile süpürülse de bazı<br />

bölgelerde (katotta) su biriktiği ve bu bölgelerde su miktarının gittikçe arttığı gözlemlenmiştir.<br />

Şekil 9.c’de belli zamanlarda aktif alandaki su-gaz dağılımı görülebilmektedir.<br />

Zaman ilerledikçe aktif alanın üst bölgesinde (katot) su birikmesi<br />

görülmektedir.<br />

Nötron datalarının incelemesi sonucunda aktif alan yatay ve düşey olarak ikiye<br />

ayrıldığında suyun daha çok girişte ve alt kısımda toplandığı görülmüştür. Yerçekiminin<br />

ve kaldırma kuvvetinin su-gaz fazlarının aktif alan boyunca dağımında<br />

etkili olduğu düşünülmektedir.<br />

Şekil 7. Deneyler sırasında alınan nötron dataları ve işlenerek 3 boyutlu su-gaz fazlarının dağılımını<br />

veren görüntüler. a.) İşlenmemiş hücrenin kuru halde resmi b.)Hücre çalışırken alınmış nötron datasının<br />

işlenmiş hali c.) 10 saniyelik nötron datasının birleştirilip, işlenerek elde edilen resim.<br />

Şekil 8. Dairesel hücrede 25oC ile 40oC'de alınmış dataların karşılaştırılması. Üstteki resimler<br />

25oC'deki deneylere alttaki resimler 40oC'deki resimlere aittir.

---

221<br />

Şekil 9. Alınan nötron datalarında aktif alan 25 bölüme ayrıldı. a) bölümlerin numaraları b) Katotta su<br />

birikmesi gözlemlenen bölümlerin su kalınlığındaki artış c) 25 bölümün tamamındaki su kalınlığının<br />

zamana bağlı artışı.

---

222<br />

4. Sonuç<br />

Şekil 10. Katottaki su birikmesinin hücre performansına etkisi<br />

Bilimsel literatürde ilk defa PEM elektrolizör hücreleri nötron görüntüleme yöntemiyle<br />

incelenmiş ve su-gaz fazlarının aktif alan boyunca dağılımı görüntülenmiştir.<br />

Gaz kabarcıklarının davranışları, çekirdeklenmeleri, kabarcıkların büyümesi ve<br />

yerlerinden ayrılmasına dair bilgiler edinilmiştir. Gaz kabarcıklarının bulundukları<br />

ızgara gözeneğine göre iki farklı mekanizma ile çekirdeklendiği, büyüdüğü ve<br />

yerlerinden ayrıldıkları tespit edilmiştir.<br />

Köşeli dizayndan elde edilen datanın işlenmesi ve analiz edilmesi sonucunda hücredeki<br />

sıvı-gaz iki fazlı akışına yerçekiminin ve kaldırma kuvvetinin daha çok etki<br />

ettiği görülmüştür. Bunun dışında elde edilen datalarla hücre aktif alanının 25’e<br />

ayrılarak analiz edilmesi sonucunda hücrede suyun anot giriş manifold civarında<br />

daha çok bulunduğu tespit edilmiştir.<br />

Nötron görüntüleme yönteminin PEM elektrolizör hücreleri için bileşenlerini değiştirmeden<br />

in-situ olarak incelenebilecek en iyi metotlardan birisi olduğu anlaşılmıştır.<br />

Gelecekte PEM elektrolizör hücrelerinin farklı akış alanları ve farklı çalışma şartlarında<br />

nötron görüntüleme yöntemi ile incelenmesi PEM elektrolizörlerin geliştirilmesine<br />

katkı sağlayacağı düşünülmektedir.<br />

Kaynaklar<br />

[1] Selamet O F., Mat M D, Kaplan Y., Development and Testing of High Pressure Proton<br />

Exchange Membrane (PEM) Electrolyzer, Int. J. of Energy Research, <strong>2011</strong>. Değerlendirmede.<br />

[2] Selamet O F., Becerikli F., Mat M D. and Kaplan Y., Development and testing of a<br />

highly efficient proton exchange membrane (PEM) electrolyzer stack, International<br />

Journal of Hydrogen Energy, 36, 11480, <strong>2011</strong>.

---

223<br />

[3] Selamet O F, Becerikli F, Acar M C, Mat M D, Kaplan Y, Effects of Operating Parameters<br />

on the Performance of a High Pressure Proton Exchange Membrane (PEM)<br />

Electrolyzer, 10th International Conference on Clean Energy-ICCE 2010, North Cyprus,<br />

September, 2010.<br />

[4] Selamet O F., Becerikli F, Acar M C., Mat M D., Kaplan Y, Development of a High<br />

Pressure Proton Exchange Membrane (PEM) Electrolyzer, 22 nd International Conference<br />

on Nuclear and Renewable Energy Resources 4-7 July 2010, Ankara Turkey.<br />

[5] Selamet O F., M. Mat, F. Becerikli, Y. Kaplan, Development and Testing of a Highly<br />

Efficient Proton Exchange Membrane (PEM) Electrolyzer Stack, ICH2P-2010 International<br />

Conference on Hydrogen Production, Istanbul, Turkey, June 16-18, 2010.<br />

[6] Pasaogullari U., Wang C.Y., Two-phase transport and the role of mcrporous layer in<br />

polymer electrolyte fuel cells, Electrochimica acta, 49, 4359-369, 2004.<br />

[7] Pasaogullari U., Wang C.Y., Chen K.S., Two-phase transport in polymer electrolyte<br />

fuel cells with bilayer cathode gas diffusion media, Journal of Electrochemical Society,<br />

152, 1574-1582, 2005.<br />

[8] Yang H., Zhao TS., Ye Q., In situ visualization study of CO2 gas bubble behavior in<br />

DMFC anode flow field, Journal of Power Sources, 2005.<br />

[9] Scott K., Argyropoulos P., Yiannopoulos P., Taama W M., Electrochemical and gas<br />

evolution characteristics of direct methanol fuel cells with stainless steel mesh flow<br />

beds, Journal of Applied Electrochemistry, 31: 823-832, 2001.<br />

[10] Tanaka Y, Uchinashi S, Saihara Y, Kikuchi Kenji, Okaya T, Ogumi Z, Dissolution of<br />

hydrogen and the ratio of the dissolved hydrogen content to the produced hydrogen in<br />

electrolyzed water using SPE water electrolyzer, Electrochimica Acta 48, 4013-4019,<br />

2003.<br />

[11] Tanaka Y., Kikuchi K., Saihara Y., Ogumi Z., Bubble visualization and electrolyte<br />

dependency of dissolving hydrogen in electrolyzed water using solid-polymer electrolyte,<br />

Electrochimica Acta, 50, 5229-5236, 2005.<br />

[12] Nordlund J., Picard C., Bırgersson E., Vynnycky M., Lindberg L., The design and<br />

usage of a visual direct methanol fuel cell, Journal of Applied Electrochemistry, 34:<br />

763-770, 2004.<br />

[13] Tsushima S, Teranishi K, Hirai S, Magnetic resonance imaging of the water distribution<br />

within polymer electrolyte membrane in fuel cells, Electrochem. Solid State Lett.<br />

7, A39-72, 2004.<br />

[14] Tsushima S, Teranishi K, Hirai S. Water diffusion measurement in fuel-cell SPE<br />

membrane by NMR. Energy, 30(2-4):235-45, 2005.<br />

[15] Teranishi K, Tsushima S, Hirai S. Analysis of water transport in PEFCs by magnetic<br />

resonance imaging measurement. J Electrochem Soc, 153(4):A664–8, 2006.<br />

[16] Tsushima S, Teranishi K, Nishida K, Hirai S. Water content distribution in a polymer<br />

electrolyte membrane for advanced fuel cell system with liquid water supply. Magn<br />

Reson Imaging, 23(2):255–8, 2005.

---

224<br />

[17] Feindel KW, LaRocque JP-A, Starke D, Bergens SH,Wasylishen RE. In situ observations<br />

of water production and distribution in an operating H2-O2 PEM fuel cell assembly<br />

using 1H NMR microscopy. J Am Chem Soc,126:11436–7, 2004.<br />

[18] Feindel KW, Bergens SH, Wasylishen RE. The use of 1H NMR microscopy to study<br />

proton-exchange membrane fuel cells.Chem Phys Chem,7:67–75, 2006.<br />

[19] Satija R., Jacobson D L., Arif M, Werner S A., In situ neutron imaging technique for<br />

evaluation of water management systems in operating PEMFC, J. Power Sources, 129,<br />

238-245, 2004.<br />

[20] Hartnig C., Manke I., Kardjilov N, Hilger A., Grünerbel M., Kaczerowski J., Banhart<br />

J., Lehnert W., Combined neutron radiography and locally resolved current density<br />

measurements of operating PEM fuel cells, J. Power Sources, 176, 452-459, 2008.<br />

[21] Trabold, TA, Owejan JP, Galiardo JJ, Jacobson DL, Hussey DS, Arif M, Use of Neutron<br />

imaging for proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) performance analysis<br />

and design, in Vielstich W, Yokokawa H, Gasteiger HA, Handbook of Fuel Cells-<br />

Fundamentals, Technology and Applications, Volume 6, John Wiley&Sons, 2009.<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

225<br />

YAKIT PİLİ TEKNOLOJİSİ, TÜBİTAK MARMARA ARAŞTIRMA<br />

MERKEZİ ENERJİ ENSTİTÜSÜ YAKIT PİLİ ÇALIŞMALARI VE<br />

BORHİDRÜRLÜ YAKIT PİLLİ ARAÇ<br />

Çiğdem KARADAĞ, Osman OKUR, Dr. Doç. Dr. Fatma Gül BOYACI SAN,<br />

Gamze BEHMENYAR, Tansel ŞENER, Fatih GENÇ, Dr. Emin OKUMUŞ,<br />

İsmail BİCAN, Dr. Evren GÜNEN<br />

1. Giriş<br />

TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi Enerji Enstitüsü<br />

Sanayileşme, nüfus artışı gibi nedenlerden dolayı dünyadaki enerji tüketimi önemli<br />

ölçüde artmaktadır. Enerji ihtiyacının karşılanmasında öncelikli olarak fosil yakıtlar<br />

kullanılmaktadır. Ancak, bu yakıtların yakın bir gelecekte tükenme olasılığı ve<br />

kullanımlarından kaynaklanan çevre kirliliği başlıca iki önemli sorundur. Bu sorunlar,<br />

çevreye zararsız yeni enerji kaynaklarını ve teknolojilerini gündeme getirmiştir.<br />

Bu kapsamda, yakıt pilleri, yerleşik uygulamalar, elektrikli araç uygulamaları ve<br />

taşınabilir cihaz uygulamaları için yakın gelecekte en uygun teknolojik çözüm<br />

olarak görülmektedir. Bu nedenle, yakıt pili teknolojisi üzerinde yoğun Ar-Ge<br />

çalışmalarının yapıldığı ve gelişmiş ülkelerin büyük bütçeler ayırdığı önemli bir<br />

teknolojik alandır [1-3].<br />

Yakıt pilleri, hidrojenin kimyasal enerjisinden doğrudan elektrik enerjisi üreten ve içten<br />

yanmalı motorlara göre daha yüksek verimde çalışan enerji dönüşüm sistemleridir.<br />

Yüksek verime ve güç yoğunluğuna ek olarak, yakıt pilleri sessiz olması, modüler<br />

yapılı olması, şebekeden bağımsız elektrik üretimi, yakıt esnekliği ve çevre dostu olması<br />

gibi üstünlüklere sahiptir. Atık olarak su ve ısı elde edilmesi ve özellikle minimum<br />

seviyedeki emisyonları yakıt pillerini avantajlı kılar. Yakıt pilleri, cep telefonlarının<br />

ihtiyacını karşılayacak kadar az veya bir kente yetebilecek kadar çok güç<br />

üretebilecek kapasitelerde tasarlanabilmektedir. Bu nedenle, ulaşım araçlarından evsel<br />

ve endüstriyel uygulamalara kadar geniş bir kullanım potansiyeline sahiptirler [4].<br />

Yakıt pilleri genellikle hücrede kullanılan elektrolit türüne bağlı olarak polimer<br />

elektrolit (PEMYP), doğrudan metanol (DMYP), alkali, fosforik asit, erimiş<br />

karbonat ve katı oksit yakıt pili olarak sınıflandırılmaktadır. PEMYP ve DMYP<br />

özellikle ulaşım uygulamalarında kullanılmaktadır. Yakıt pilleri otomobillerde<br />

kullanılan geleneksel içten yanmalı sistemlerden daha enerji etkindir ve daha az<br />

kirlilik oluşturmaktadır. Bununla birlikte, otomobil uygulamaları için sistem büyüklüğü,<br />

ağırlığı, işletime alma süresi, işletim ömrü ve fiyatı iyileştirilmesi gereken<br />

önemli konulardır. Yakıt pilleri kullanılan elektrolite göre sınıflandığı gibi çalışma<br />

sıcaklıklarına göre de düşük sıcaklık (25-100 °C), orta sıcaklık (100-500 °C), yüksek<br />

sıcaklık (500-1000 °C) ve çok yüksek sıcaklık (1000 °C) yakıt pilleri olarak sınıflandırılabilir.

---

226<br />

2. Tübitak Mam Enerji Enstitüsü Yakıt Pili Çalışmaları<br />

TÜBİTAK MAM Enerji Enstitüsü, Türkiye’nin hem sivil hem askeri alanda ihtiyaçlarının<br />

karşılanması amacıyla Ar&Ge faaliyetleri yürütme kabiliyetine sahip ilk<br />

Yakıt Pili Laboratuarının kurulmasına önderlik yapmıştır. Bu kapsamda kurulan<br />

TÜBİTAK MAM Enerji Enstitüsü Yakıt Pili Grubu; Türkiye’nin gereksinimleri,<br />

müşteri kurum ve kuruluş talepleri doğrultusunda prototip seviyesine kadar ürün<br />

geliştirmektedir. Laboratuar altyapısı ile yakıt pili tasarımı, geliştirilmesi ve test<br />

aşamalarında ihtiyaç sahiplerine hizmet verilmektedir.<br />

TÜBİTAK MAM Enerji Enstitüsü Yakıt Pili Grubu’nda düşük sıcaklık yakıt pillerinden<br />

Polimer Elektrolit Membranlı Yakıt Pili (PEMYP), Doğrudan Metanol Yakıt<br />

Pili (DMYP), Doğrudan Sodyum Borhidrür Yakıt Pili (DSBHYP), yüksek sıcaklık<br />

yakıt pillerinden ise Ergimiş Karbonatlı Yakıt Pili (EKYP) Ve Katı Oksit Yakıt Pili<br />

(KOYP) konularında araştırmalar yapılmaktadır.<br />

Yakıt pili grubunda, düşük sıcaklık yakıt pili modül bileşenlerinin (bipolar tabaka,<br />

membran elektrot ünitesi, elektrokatalizör) geliştirilmesi ve üretimi, yakıt pili modellemesi<br />

ve simülasyonu, yakıt pili uygulamalarında sistem entegrasyonu ve güç<br />

koşullandırma ile yakıt pili sistem performans testleri konularında çalışmalar yürütülmektedir.<br />

2.1. PEM Yakıt Pili Konusunda Yapılan Çalışmalar<br />

TÜBİTAK-MAM Enerji Enstitüsünde PEM yakıt pilleri konusunda özel sektör ve<br />

devlet destekli çeşitli projeler gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen projeler ile birçok<br />

ilke imza atılmıştır. 1. Konsorsiyum projesinde Ford Otosan, Arçelik, Tofaş,<br />

TTGV gibi Türkiye’nin önde gelen 5 büyük kuruluşu gelecekte kullanılacak bir<br />

teknolojinin geliştirilmesi çalışmasında ortak hareket etmişlerdir. Bu nedenle proje<br />

“Rekabet Öncesi Stratejik İşbirliği Projesi” niteliğindedir.<br />

Bu proje ile Türkiye ilk defa kritik bir teknoloji alanında uzun dönemli bir çalışmada<br />

dünya ile aynı anda yarışa katılmıştır. Konsorsiyum projeleri ile yapılan çalışmalar<br />

kapsamında kritik yakıt pili bileşenlerinin özgün teknolojiyle ülkemizde üretilmesi<br />

amaçlanmıştır. Gerçekleştirilen projelerle bu bileşenlerin üretim alt yapısı ve<br />

teknolojisi geliştirilmiştir. Kritik bir bileşen üretimi için 2 adet patent başvurusu<br />

yapılmış ve destekleyici tarafından üretime geçilmiştir. Projeler kapsamında ayrıca<br />

modelleme sistem entegrasyonu ve yakıt pili performans testleri gerçekleştirilmektedir.<br />

TÜBİTAK MAM Enerji Enstitüsü bünyesinde geliştirilen bileşenlerin entegrasyonu<br />

ile çok sayıda yakıt pili modülü üretilerek testleri gerçekleştirilmiştir. Enerji<br />

Enstitüsü yakıt pili testleri konusunda Türkiye’nin en iyi laboratuar alt yapısına<br />

sahiptir. Proje çalışmalarının dışında bu alt yapı ile kapsamlı performans testleri<br />

için ayrıca hizmet verilmektedir.

---

2.2. PEMYP Konusunda Gerçekleştirilen Projeler<br />

2.2.1. Temiz Enerji Üretimine Yönelik Yakıt Pili Teknolojilerinin Geliştirilmesi<br />

(Destekleyen kuruluşlar: Ford Otosan, Tofaş, Arçelik), (2003-2004).<br />

227<br />

Bu proje sonucunda, Sanayi ve Araştırma Merkezi birlikteliğini sağlayacak ortak<br />

çalışma grubu oluşumu, yakıt pili teknolojisinin uygulanabilir nitelikte öğrenilmesi<br />

ve projede çalışan uzmanların yakıt pili teknolojileri konusunda yeteneklerinin<br />

arttırılması sağlanmış ve rekabet öncesi işbirliği disiplinin geliştirilmesine katkıda<br />

bulunulmuştur. Yine bu proje kapsamında; yakıt pili test sistemi kurulumunda ve<br />

kWatt ölçeğindeki yakıt pili modüllerinin karakteristik testlerinin gerçekleştirilmesinde<br />

tecrübe kazanılmış, yakıt pili teknolojisinde hangi bileşenlerin ve altsistemlerin<br />

bilim hayatına, Türk sanayisine ve ekonomisine katma değer yaratabileceği<br />

saptanmıştır.<br />

Şekil 1. Yakıt pili test sistemi kurulumu<br />

2.2.2. Polimer Elektrolit Membranlı Yakıt Pili Modül Bileşenlerinin<br />

Geliştirilmesi ve Üretimi<br />

(Destekleyen kuruluşlar: Ford Otosan, Tofaş, Arçelik,<br />

Demirdöküm, Aygaz), (2004-2006).<br />

<strong>II</strong>. aşama projenin amacı özgün bir yakıt pilinin yerli imkanlarla üretilmesine yönelik<br />

olarak polimer elektrolit membranlı yakıt pili bileşenlerinin geliştirilmesi ve<br />

prototip üretimlerinin gerçekleştirilmesidir. Proje sonucunda yakıt pili bileşenlerinden<br />

bipolar plaka, membran elektrot ünitesi ve elektrokatalizör üretimi ve<br />

karakterizasyonu ile ilgili çalışmalar tamamlanmıştır.

---

228<br />

Şekil 2. Yakıt pili bileşenleri ve test sistemi<br />

2.2.3. PEM Yakıt Pilli Güç Üretim Kaynağının Geliştirilerek Evsel<br />

Uygulamalarda Kullanımı<br />

(Destekleyen kuruluş: DPT), (2005-2008).<br />

Bu projede bir konutun enerji ihtiyacının karşılanmasında kullanılmak üzere<br />

yerli kaynakların da yoğun olarak kullanıldığı 500 W’lık polimer elektrolit<br />

membranlı yakıt pili için elektrokatalizör, membran elektrot ünitesi, bipolar ve<br />

son plaka geliştirilmiştir.<br />

Şekil 3. 500 W PEMYP

---

2.2.4. Polimer Elektrolit Membranlı Yakıt Pili Modelleme, Membran ve<br />

Bipolar Plaka Üretimi<br />

(Destekleyen kuruluş: Demirdöküm) (2007-2009)<br />

229<br />

Şemsiye projenin amacı PEM tipi yakıt pilinin modellenmesi ve optimum akış<br />

kanalı tasarımının yapılması, PEM yakıt pillinde kullanılmak üzere membran üretimi<br />

ve “Polimer Elektrolit Membranlı Yakıt Pili Modül Bileşenlerinin Geliştirilmesi<br />

ve Üretimi” kapsamında belli bir noktaya getirilen bipolar plaka üretimi için patent<br />

başvurusunun yapılabilmesi için mevcut patentlerin değerlendirilmesi ve patent<br />

başvurusunun yapılmasıdır. Proje sonunda 1 kW gücünde PEM tipi yakıt pili sistem<br />

prototipi üretilmiştir.<br />

Şekil 4. Bipolar plakalar<br />

2.2.5. Yakıt Pilli Mikro Kojenerasyon Sistemi (Mikro-Kojen)<br />

(Destekleyen kuruluş: EİE, ortaklar: KOÜ, İTÜ, Demirdöküm A.Ş.) (2006-2010)<br />

Projenin amacı evsel uygulamalar için doğal gazdan hidrojen üretilerek yakıt pili<br />

teknolojisine dayalı 5 kW’lık mikrokojenerasyon sistemi prototipinin geliştirilmesidir.<br />

Proje kapsamında aşağıdaki çalışmalar yapılmıştır.<br />

� Doğal gazdan hidrojen üretimi için küçük ölçek ototermal reformer sistemi,<br />

� Kükürt giderme ve hidrojen saflaştırma sistemleri,<br />

� Katalizör ve katalitik yakıcı sistemi,<br />

� 5kw PEM yakıt pili bileşenlerinin ve modülünün üretimi (Bkz. Şekil 5),<br />

� Güç şartlandırma ve kontrol sistemleri<br />

� Entegrasyon çalışmaları

---

230<br />

Şekil 5. 5 kW PEMYP<br />

2.3. Doğrudan Sodyumborhidrürlü Yakıt Pili Konusunda Gerçekleştirilen<br />

Projeler<br />

2.3.1. Doğrudan Sodyum Bor Hidrürlü Yakıt Pili Üretimi ve Entegrasyonu<br />

(Destekleyen kuruluş: Bor Teknolojileri Araştırma Enstitüsü, BOREN), (2004-2007)<br />

Projenin başlıca amacı doğrudan sodyum borhidrürlü yakıt pilinin geliştirilmesi ve<br />

son kullanıcı entegrasyonunun yapılmasıdır. Bu kapsamda doğrudan sodyum<br />

borhidrürlü yakıt pili modül ve sistem bileşenlerinin üretimi için bilgi, alt yapı ve<br />

özgün teknoloji oluşturulmuş, askeri/sivil amaçlı muhtelif uygulama alanları için<br />

100W’lık doğrudan sodyum borhidrür yakıt pili sistemi geliştirilmiştir. Üretilen<br />

sistem tasarım şekliyle dünyada bir ilke imza atmıştır. Bu konuda patent alımı<br />

çalışmalarına başlanmıştır.<br />

Şekil 6. DSBHYP Prototipi

---

2.3.2. Sabit Uygulamalar İçin Doğrudan Sodyum Borhidrürlü Yakıt Pili<br />

Sistemi Geliştirilmesi<br />

(Destekleyen Kuruluş: BOREN), (2008-2010)<br />

231<br />

100 W’lık fonksiyonel cihazın üretildiği “Doğrudan Sodyum Borhidrürlü Yakıt Pili<br />

Üretimi ve Entegrasyonu” projesinde elde edilen başarı sonrasında, sistemin geliştirilerek<br />

sabit uygulamalar için kullanımının sağlanması hedeflenmiştir. Bu proje<br />

kapsamında, yerli imkanlar ve mevcut altyapı kullanılarak bipolar plakalar ve son<br />

plaka, membran elektrot üniteleri ve elektrokatalizörler üretilmiştir. Tüm bileşenlerle<br />

sistem entegrasyonu yapılmış ve 1 kW sodyum borhidrürlü yakıt pili sistemi<br />

geliştirilmiştir. Üretilen 1 kW’lık sodyum borhidrürlü sistem dünyada bir ilktir.<br />

Dolayısıyla bu proje ile patent başvurusu yapmak mümkün olacaktır.<br />

Şekil 7. Proje kapsamında üretilen 1kW’lık prototip<br />

2.3.3. Sodyum Borhidrür Yakıt Pilli Araç<br />

(Destekleyen kuruluş: BOREN), (2009-<strong>2011</strong>)<br />

2009 yılı Aralık ayı başında başlayan proje <strong>2011</strong> yılı aralık ayında sona erecektir.<br />

Proje kapsamında bor hidrürden hidrojen eldesi, elde edilen hidrojenin yakıt pili<br />

sistemine beslenmesi ve üretilen güç ile elektrikli aracın sürülmesi hedeflenmiştir.<br />

Proje sonucunda tamamı yerli, bor ile çalışan ilk yerli araç üretilmiş olacaktır. Proje<br />

kapsamında elektrikli araç, borhidrürden hidrojen üretimi için katalizör ve reaktör<br />

sistemi, PEM yakıt pili sistemi çalışmaları yürütülmektedir.

---

232<br />

Projede 3 temel iş paketinde çalışılmıştır.<br />

� Hidrojen üretim sisteminin kurulması<br />

� Yakıt pili sisteminin geliştirilmesi<br />

� Aracın yakıt pili ile hareket ettirilmesi ve yol testleri<br />

Birinci iş paketi kapsamında CO,Ni,Pt,B uygun oranlarda destek malzemesi üzerine<br />

tutturularak hidrojen üretim katalizörleri üretilmiştir. Patenti Milenyum Cell firmasında<br />

olan Hydrogen on Demand (Şekil 8) (Anlık hidrojen üretim sistemi) proje<br />

kapsamında temel hatları ile kullanılmış ve geliştirmeye yönelik otomatik kontrol<br />

sistemleri ilave edilmiştir.<br />

Şekil 8. Hidrojen on Demand sistemi çalışma prensibi<br />

Proje kapsamında yakıt piline beslenecek hidrojenin, yaktı pili ihtiyaçlarını karşılayacak<br />

hidrojeni hızlı bir biçimde üretebilmesi, ihtiyaç duyulmadığı anda üretimi<br />

durdurabilmesi ve üretilen gazın yüksek saflıkta olması gerekmektedir. Bu kapsam<br />

da yapılan testlerde reaktör sıcaklığı, yakıt tankı sıcaklığı, tank basıncı ve<br />

yakıt pili basıncı sürekli olarak izlenerek bir algoritma geliştirilmiş ve hidrojen<br />

üretim sistemi TÜBİTAK Enerji Enstitüsü bünyesinde üretilen kontrol modülü ile<br />

kontrol edilmiştir.<br />

Araç seçiminde ilk olarak golf aracı olarak seçilen araç, projenin ilerleyen dönemlerinde<br />

projede yerli kullanım oranını artırmak amaçlı İzmir’den temin edilmiştir<br />

(Şekil 8). Araç ilk olarak içten yanmalı motorlu bir araçken proje boyunca içten<br />

yanmalı motor, egzoz,soğutma,radyatör,yakıt deposu sistemleri çıkartılmış ve araca<br />

sırasıyla elektrik motoru, motor sürücü,batarya blokları yerleştirilmiştir.

---

Şekil 9. SBH Yakıt Pilli Araç<br />

233<br />

Projede gelinen nokta itibariyle araç ön panelindeki başlat komutuyla araç hidrojen<br />

üretimine başlar ve yaklaşık 3 dakika içersinde tam kapasitede gaz üretmeye başlar<br />

ve 5 KW yakıt pilini besleyecek gaz sürekli olarak üretilebilmektedir. Aracın maksimum<br />

hızı 80 km/saat ve menzili 110-150 km aralığında sürüş özellikleri ve hızlanma<br />

karakteristiğine göre değişmektedir. Bormobil kendi sınıfında Dünyada ve<br />

Türkiye’de ilk, dünyada ikinci bor ile çalışan araç özelliklerini taşımaktadır.<br />

Şekil 10. SBH Yakıt Pilli Araç-BORMOBİL<br />

2.3.4. Doğrudan Sodyum Borhidür Yakıt Pilleri için Sprey Piroliz Yöntemi ile<br />

Katalizör Üretimi<br />

(Destekleyen Kuruluş: TÜBİTAK Bilimsel Araştırmaları Destekleme<br />

Programı) (2010-2012)<br />

Proje kapsamında doğrudan sodyum borhidrür yakıt pili için sprey proliz yöntemi<br />

ile elektrokatalizör üretiminin gerçekleştirilmesi ve üretim yöntemi konusunda<br />

parametrik çalışma yapılması hedeflenmektedir. Yüksek performansa sahip<br />

elektrokatalizörler geliştirildiğinde, doğrudan sodyum borhidrür sistemlerinde yaygın<br />

olarak kullanılacaktır. Bu, hem ülke ekonomisine yarar sağlayacak, hem de<br />

ülkemiz açısından stratejik öneme sahip olan bor konusunda Türkiye’nin bir adım<br />

daha ileri gitmesini sağlayacaktır. Ayrıca, geliştirilen bu üretim yöntemi nano boyutlu<br />

başka katalizörlerin, katalizör destek malzemelerinin ve yarı iletkenlerin elde<br />

edilmesi için de kullanılabilecektir.

---

234<br />

2.4. Yüksek Sıcaklık Yakıt Pilleri Konusunda Gerçekleştirilen Projeler<br />

2.4.1. RTP 16.11 Ergimiş Karbonatlı Yakıt Pili Gemi Elektrik Üretim<br />

Sistemleri - MCFC_NAV<br />

(Destekleyen Kuruluş: CEPA), (2002-2008)<br />

Su üstü gemiler için 0,5 MWe (450-500V DC) kapasitesinde bir demo güç üretim<br />

sistemi tasarlanmış, TÜBİTAK-MAM yerleşkesinde kurulmuş ve testleri gerçekleştirilmiştir.<br />

Bu kapsamda, TÜBİTAK Gebze Yerleşkesinde F76 yakıttan hidrojen<br />

üretim tesisi, 150 kWe gücünde mikro türbin ve 500 kWe ergimis karbonat yakıt<br />

pili sistemi kurulmuştur.<br />

Projenin tüm is paketlerinde TÜBİTAK MAM Enerji Enstitüsü, projenin diğer<br />

ortağı Ansaldo Fuel Cell (İtalya) ile birlikte yer almaktadır. Proje kapsamında özellikle<br />

NATO F76 dizel yakıtından hidrojen elde edilmesi, Ergimiş karbonatlı yüksek<br />

sıcaklık yakıt pilleri, Yüksek sıcaklık yakıt pili mikrotürbin entegre sistemleri konularında<br />

önemli bir bilgi birikimi ve altyapı oluşturulmuştur.<br />

2.4.2. Denizüstü Uygulamalar için Ergimiş Karbonatlı Yakıt<br />

Pilleri - MC-WAP<br />

(Destekleyen Kuruluş: Avrupa Birliği 6. Çerçeve Programı, Joint Call FP6–2004-<br />

Hydrogen–1) (2006-2010).<br />

TÜBİTAK MAM Enerji Enstitüsü’nün de yer aldığı, “Denizüstü Uygulamalar için<br />

Ergimiş Karbonatlı Yakıt Pilleri (Molten-carbonate Fuel Cells for Waterborne<br />

Applications) - MC-WAP” projesinde, Avrupa Birliği ülkelerinden 17 ayrı kurum<br />

ve kuruluş görev almaktadır.<br />

MC-WAP projesinin temel amacı, Ergimiş Karbonatlı Yakıt Pili sistemini RoRo,<br />

RoPaks, ve Gezi teknesi uygulamaları için test etmek ve geliştirmektir. Bu çerçevede<br />

deniz platformlarının çalışma koşullarına ve ortama uyumunun sağlanması için,<br />

yakıt pillerinin performansının, güvenirliliğinin ve güvenli işletme özelliklerinin<br />

geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bunun yanında, dizel yakıtından hidrojen üretimini<br />

esas alan yakıt hazırlama sisteminin geliştirilmesi ve yakıt pili ile birleştirilmesi<br />

hedeflenmektedir.<br />

TÜBİTAK MAM Enerji Enstitüsü, MC-WAP Projesi kapsamındaki iş paketlerinden<br />

“Gemi yük durumuna bağlı olarak 500 kW’lık mevcut bir sistemde testlerin<br />

yapılması ve sistemin geliştirilmesi” iş paketinin liderliğini üstlenmiştir.<br />

2.4.3. Katı Oksit Yakıt Pilinde Performans ve Dayanıklılığı Arttırmak için<br />

Yüksek Yüzey Alanlı Elektrot/Elektrolit Arayüz Geliştirilmesi<br />

(Destekleyen Kuruluş: TÜBİTAK Bilimsel Araştırmaları Destekleme Programı)<br />

(2009-2012)<br />

Projenin amacı, katı oksit yakıt pillerinde performans ve kullanım ömrünü artırabilmek<br />

için yüksek yüzey alanlı elektrot/elektrolit arayüz geliştirilmesidir. Oluşturulan<br />

hücrelerin elektrokimyasal performansları zamana bağlı olarak test edilecektir.

---

3. Sonuç<br />

235<br />

Yakıt pilleri üretimi ülkemizin ileri enerji teknolojileri konusunda iddia sahibi<br />

olabilmesi, enerji kaynaklı çevre kirliliğinin azaltılması sonucu yaşam kalitesinin<br />

artırılması, enerji sektörünün AB’nin çevre mevzuatına uyum süreci ve dışa bağımlılığın<br />

azaltılması açısından önemli bir teknoloji konusudur. Başlangıçta uzay araçlarını<br />

güçlendirmek için geliştirilen yakıt pilleri, temiz, gürültüsüz ve yüksek verimli<br />

bir güç kaynağı olarak, bir çok teknolojik alanda kullanımı için ümit vermektedir.<br />

Yakıt pili sistemlerinin geleneksel sistemlerle rekabet edebilmesi;<br />

� Düşük fiyatlı sistem elemanlarının geliştirilmesi için imalat teknolojisinin<br />

geliştirilmesi<br />

� Hafif, derli toplu ve ekonomik yakıt (gaz yakıtlar için) depolama sistem<br />

teknolojilerinin geliştirilmesi<br />

gibi çözülmesi gereken problemleri bulunmakta, hidrokarbon yakıtları kullanan,<br />

ucuz ve verimli yakıt pillerinin yapımı için araştırmalar devam etmektedir.Halen<br />

sınırlı bazı alanlardaki güç ihtiyacını karşılaşmakta olan yakıt pilleri, hidrokarbon<br />

yakıtları ve oksitleyici olarak da havayı kullanan tiplerinin geliştirilmesiyle, yakın<br />

bir gelecekte güç gereksinimi olan bir çok alanında günümüzün geleneksel güç<br />

kaynaklarına ciddi bir rakip olabilecektir.<br />

Kaynaklar<br />

[1] Barbir, F. PEM Fuel Cells: Theory and Practice, Elsevier Academic Press, 2005.<br />

[2] Butler, J.Fuel Cell Today, 2010, 1-15.<br />

[3] Mehta, V; Cooper, J. C. J.Power Sources 2003, 114, 32-53.<br />

[4] Carette, L., Friedrich, K. A., Stimming, U. Fuel Cells 2001, 1, 5-39.

---

236

---

KATI OKSİT YAKIT PİLLERİNDE (KOYP) KULLANILAN<br />

İNTERKONNEKTÖRLERİN KAPLANMASININ PERFORMANS<br />

VE ÖMRE ETKİSİ<br />

Özet<br />

Fatma AYDIN 1 ve Mahmut D. MAT 2<br />

1 Niğde Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü<br />

2 Niğde Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü<br />

237<br />

Katı oksit yakıt pillerinin (KOYP) yüksek sıcaklıklarda çalışmasından dolayı akım<br />

toplama amacıyla sınırlı sayıda malzeme kullanılabilmektedir. Bu çalışmada ticari<br />

ferritik paslanmaz çeliklerin (Crofer22 APU) KOYP katot çalışma ortamında korozyona<br />

karşı dirençleri incelenmiştir. İlk olarak Crofer22 APU yakıt pili performansı<br />

hiçbir kaplama yapılmadan 100 saate kadar ölçülmüştür. Daha sonra<br />

Crofer22 APU üzerine Mn1.5Co1.5O4 farklı metotlar kullanılarak ilk olarak fırça ile<br />

uygulanmış, daha sonra elektro-kaplama yöntemiyle kaplanarak incelenmiştir. Elde<br />

edilen sonuçların performansları 16 cm 2 aktif alana sahip bir yakıt hücresi ile yakıt<br />

pili test istasyonunda 100 saate kadar çalıştırılıp karşılaştırılmıştır. Test sonuçlarına<br />

göre hiçbir kaplamanın yapılmadığı interkonnektörün korozyona uğrayarak performansta<br />

kayda değer bir düşüşe (10 W’tan 8,5 W’a) neden olduğu, elektro kaplamanın<br />

ise yeterli korumayı sağlayamayıp performansta azalma (5 W’tan 2 W’a) gösterdiği<br />

ve son olarak da fırça ile kaplamanın performansta ve ömründe önemli bir<br />

düşüşe (6 W’tan 5,5 W’a) neden olmayıp korozyon korumasını arttırdığı gözlenmiştir.<br />

Anahtar Kelimeler: Katı oksit yakıt pilleri, Crofer22 APU, Mn 1.5Co 1.5O 4, ferritik paslanmaz<br />

çelikler.<br />

1. Giriş<br />

Katı oksit yakıt pillerinin (KOYP) yüksek enerji dönüşüm verimleri ve düşük emisyon<br />

nedenleri ile yakın bir gelecekte içten yanmalı motorların yerini alması beklenmektedir<br />

[1].<br />

KOYP’nin en önemli bileşenlerinden biri stak içinde hem yakıt ve oksidant dağıtımını<br />

yapan hem de akım toplama görevi yapan interkonnektörlerdir [2].<br />

İnterkonnektörlerin kolay işlenebilmesi, yüksek elektrik iletkenliği gösterebilmesi,<br />

yüksek kimyasal dirence sahip olması ve yüksek mukavemet gösterebilmesi nedenleri<br />

ile metalik olması istenmektedir. KOYP çalışma sıcaklığının çok yüksek (700-<br />

850 o C) olmasından dolayı ancak çok özel metal alaşımları interkonnektör olarak<br />

kullanılabilmektedir. Birçok metal alaşımı interkonnektör malzemesi olarak test<br />

edilmiş ayrıca bu amaçla birçok yeni metal alaşımı geliştirilmiştir. Test edilen mal-

---

238<br />

zemeler arasında ise krom bazlı alaşımlar en iyi aday olarak belirlenmiştir [3].<br />

Aşağıdaki Tablo 1’de KOYP’de interkonnektör malzemesi olarak kullanılan<br />

Crofer22 APU’nun ağırlıkça % bileşimi verilmektedir.<br />

Tablo 1. Crofer22APU’nun ağırlıkça % bileşimi [4]<br />

KOYP’de kullanılan bazı özel ticari ferritik paslanmaz çelikler mikro alaşım elementleri<br />

olarak nadir toprak elementleri, Mn, Al ve Ti gibi elementleri içermektedirler<br />

[5]. Bu ferritik paslanmaz çeliklerin (Crofer22 APU), yüksek mekanik dayanıklılığı,<br />

yüzeyde oluşan oksit tabakanın büyüme hızının düşük olması<br />

(interkonektör dayanıklılığı 40,000 saat), diğer türlerle reaksiyona girmemesi amacıyla<br />

yüksek kimyasal dirence (Cr tüketimi ve elektrot zehirlenmesinden kaçınmak<br />

için) sahip olması ve özgül elektriksel direncinin mümkün olduğu kadar düşük<br />

olması gerekmektedir. Ancak ticari ve özel ferritik paslanmaz çeliklerin uzun süreli<br />

performansı bu durumlar için yetersiz kalmaktadır. Bu yüzden interkonnektör yüzeylerinin<br />

kaplanması gerekmektedir [6].<br />

Ferritik paslanmaz çeliklerin korozyon ve krom buharlaşma dayanımını artırmak için<br />

kaplamalar üzerine birçok çalışmalar yapılmaktadır. Bunlar çamur kaplamaları, partikül<br />

malzemelerin veya alaşımların anodik elektro-depozisyonu ve katodik elektrodepozisyonu<br />

gibi çalışmaları içermektedir. Ayrıca çalışma esnasında, ferritik paslanmaz<br />

çelik interkonnektörlerinin yüzey korozyonu, artan elektrik direnci ve diğer<br />

kötüleşen malzeme etkileşimlerin oluşmasıyla stak çalışması bozunmaktadır. Bu<br />

etkileri azaltmak için, organik kimyasal buhar birikimi (MO-CVD) ve büyük alan<br />

filtreli ark depozisyonu (LAFAD) yanı sıra sol-jel yöntemleri, kimyasal ve fiziksel<br />

buhar birikimi (CVD ve PVD) teknikleri, plazma, termal sprey ile perovskit gibi<br />

farklı yüzey modifikasyonları ve kaplama metotları kullanılmaktadır [5].<br />

Yüksek sıcaklıkta çalışan KOYP’de en yaygın kullanılan kaplama malzemeleri LSF<br />

(La0.8Sr0.2FeO3) ve Mn1.5Co1.5O4’tir. Mn1.5Co1.5O4 kompozisyonu ile (Mn,Co)3O4<br />

spinel mükemmel bir elektriksel iletkenlik, uygun termal ve yapısal karalılık, aynı<br />

zamanda da ferritik paslanmaz çelik interkonnektörleriyle eşleşen iyi bir termal<br />

genleşme göstermektedir. Termal olarak büyüyen Mn1.5Co1.5O4 tabakaları sadece<br />

LSF katot ve paslanmaz çelik interkonnektörleri arasındaki temas direncini azaltmamakta<br />

aynı zamanda da kaplama sayesinde interkonnektör yüzeyinden dışarı<br />

doğru Cr göçünü engelleyip yüzeydeki büyümesini durdurmada koruyucu olarak<br />

görev yapmaktadır [6]. Yapılan çalışmalarda intekonnektör yüzeyinin LSF ile uygulanan<br />

kaplamanın KOYP’de yeterince korozyon dayanıklılığı göstermediği,<br />

Mn1.5Co1.5O4 ile yapılan kaplamanın ise daha iyi elektriksel iletkenlik ve korozyon<br />

koruması ile sonuçlandığı yer almaktadır [7].

---

239<br />

KOYP’nin yüksek sıcaklıkta çalışması nedeniyle anot tarafına gönderilen hidrojen<br />

gazı ve reaksiyon sonucu oluşan su ile katot tarafına gönderilen oksijen gazı<br />

interkonnektör yüzeylerinde yukarıda da bahsedildiği gibi çok önemli sorunlara<br />

neden olmaktadır. Bu nedenle interkonnektör malzemesinin yüzeyinde oluşan oksit<br />

tabakanın iletkenliğini ve korozyona karşı direncini artırmakla birlikte<br />

interkonnektör yüzeyinden krom buharlaşmasını önlemek (krom buharlaşması<br />

katodu zehirlemekte) amacıyla bu çalışma yapılmıştır. Ayrıca bu çalışmada KOYP<br />

interkonnektör malzemesi olarak kullanılan ticari ferritik paslanmaz çeliklerin<br />

(Crofer22 APU) KOYP katot çalışma ortamında korozyona karşı dirençleri incelenmiştir.<br />

Bunun için Crofer22 APU üzerine farklı kaplama türleriyle (Mn1.5Co1.5O4<br />

ilk çalışmada fırça ile uygulanmış, ikinci çalışmada ise elektro-kaplama yöntemiyle<br />

kaplanmıştır) ve kaplanmayan Crofer22 APU’nun KOYP sistemlerindeki<br />

interkonnektör malzemeleri olarak uyumluluğunu doğrulamak için çalışılmıştır.<br />

Sonuçta elde edilen kaplamaların performansları 16 cm 2 aktif alana sahip bir yakıt<br />

hücresi ile yakıt pili test istasyonunda 100 saate kadar çalıştırılarak test edilip performansa<br />

ve ömre etkileri karşılaştırılmıştır [2].<br />

2. Deneysel Düzenek<br />

Bu çalışmada kaplanacak metalik yüzey türü olarak Crofer22 APU kullanılmıştır.<br />

Bunun için yüzey mekanik olarak parlatılmış ve parlatma işleminden sonra kaplama<br />

işlemi yapılmıştır. Kaplama işleminden sonra ise kaplanan yüzeye sinterleme işlemi<br />

uygulanmış ve en son da membranla birlikte yakıt pili test istasyonunda test edilmiştir.<br />

Çalışmada ilk olarak kaplanacak yüzey hazırlanmıştır. Bunun için kaplanacak metalik<br />

interkonnektör yüzeyi şu şekilde temizlenmiştir: zımparalama yöntemiyle yüzeyin<br />

ön temizliği yapılmış, freze tezgâhında yüzey iyice parlatılmıştır. Daha sonra<br />

aseton çözeltisinde ultrasonik yöntemle 10 dakika temizlenerek saf su ile yıkanmıştır.<br />

Sonra da etanol çözeltisinde ultrasonik olarak temizlenmiş ve su ile 2 dakika<br />

yıkanmıştır. Yüzey sırasıyla %5 HNO3 ve %25 HCl çözeltisine daldırıldıktan sonra<br />

temizleme işlemi tamamlanmıştır. Temizleme işlemlerinden sonra metalik<br />

interkonnektör yüzeyine hiçbir kaplamanın yapılmadığı sadece yüzeyi temizlenen<br />

interkonnektöre membran yerleştirilerek performans ölçümleri alınmıştır. İkinci<br />

olarak çeşitli organik katkılarla pasta kıvamında hazırlanan Mn1.5Co1.5O4 metalik<br />

yüzeye fırça ile uygulanmıştır. Son olarak da Crofer22 APU elektro yöntemle kaplanmıştır.<br />

Bunun için farklı konsantrasyonlarda [0.50M MnSO4, 0.1M CoSO4, 1.0M<br />

H3BO3, 0.70 M NaC6H11O7 ve 0.10M (NH4)2SO4] çözeltiler hazırlanmıştır. Deney<br />

düzeneği 2000 ml olan elektrokimyasal hücrede gerçekleştirilmiştir. Katoda kaplanacak<br />

yüzeyin asıldığı elektrot bağlanmıştır. Anoda ise yüzey alanı kaplanacak<br />

yüzey alanına eşit platin tor kullanılarak yapılmıştır. Kaplama 25 o C sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir.<br />

Kullanılan akım yoğunluğu 3A ve kaplama süresi 5 dakika olarak<br />

uygulanmıştır. Her iki kaplamadan sonra da metalik interkonnektörler 80 o C’de

---

240<br />

fırında 2 saat kurutulmuştur. Daha sonra Şekil 1’deki deney düzeneğinde de görüldüğü<br />

gibi kaplanan numune fırına yerleştirilerek 850 o C’ye kadar hidrojen atmosferinde<br />

4 saat sinterlenmiştir. Sıcaklık 800 o C’ye düşürülerek hava atmosferinde 1 saat<br />

sinterlenmesi sağlanmıştır. Metalik interkonnektör yüzeylerinin sinterlenmesinden<br />

sonra aynı özelliklerdeki 16 cm 2 aktif alana sahip elektrolit destekli [YSZ (Yitriyum<br />

Stabilize Zirkonya)] katı oksit yakıt hücreleri yakıt pili test istasyonunda 100 saate<br />

kadar çalıştırılarak performansları ve ömre etkileri karşılaştırılmıştır.<br />

3. Deneysel Sonuçlar<br />

Şekil 1. KOYP deney düzeneği<br />

Farklı yöntemlerle kaplanan metalik interkonnektörlerde 800 o C’de çalışan 16 cm 2<br />

aktif alana sahip elektrolit destekli (YSZ) katı oksit yakıt hücreleri kullanılmıştır.<br />

Bu hücreler 100 saate kadar çalıştırılarak performansları ve korozyon korumaları<br />

karşılaştırılmıştır.<br />

Şekil 2. İnterkonnektör<br />

yüzeyine hiçbir kaplamanınuygulanmadığı<br />

800 o C’de 16 cm 2<br />

aktif alana sahip yakıt<br />

hücresiyle 90 saat<br />

boyunca test edilen<br />

KOYP’ye ait güçzaman<br />

grafiği.

---

241<br />

Şekil 2’de görüldüğü gibi, kaplamanın olmadığı hücrenin performansında 90 saate<br />

kadar çok önemli bir düşüş (10 W’tan 8,5 W’a) görülmektedir. Bu durum<br />

interkonnektör yüzeyinin özellikle de katot tarafının oksijen atmosferinde korozyona<br />

uğrayıp oksit tabakalar üreterek hem iletkenlikteki düşüş hem de kromun buharlaşmasıyla<br />

katodu zehirlemesi performansta önemli bir düşüşe neden olmuştur. Ayrıca<br />

interkonnektör yüzeyinin koruma tabakasına ihtiyaç duyduğu sonucuna ulaşılmıştır.<br />

Şekil 3. Yüzeyine Mn1.5Co1.5O4 pastasının fırça ile uygulandığı interkonnektör 800 o C’de 16 cm 2 aktif<br />

alana sahip hücreyle 110 saat boyunca test edilen KOYP’ye ait güç-zaman grafiği.<br />

Şekil 3’de, interkonnektör yüzeyi Mn1.5Co1.5O4 ile yapılan kaplamanın 110 saate<br />

kadar hücre performansında önemli bir düşüş (6 W’tan 5,5 W’a) göstermediği görülmektedir.<br />

Mn1.5Co1.5O4 ile kaplama interkonnektör yüzeyinde koruyucu bir tabaka<br />

oluşturmuştur. Bu nedenle performansta kayda değer bir düşüş gözlenmemiştir.<br />

Şekil 4. Yüzeyine elektro yöntemle kaplanan interkonnektör 800 o C’de 16 cm 2 aktif alana sahip hücreyle<br />

70 saat test edilen KOYP’ye ait güç-zaman grafiği.

---

242<br />

Şekil 4’de, interkonnektör yüzeyi elektro yöntemle kaplanan hücrenin 70 saate<br />

kadar hücre performansında düşüşler (5 W’tan 2 W’a) gözlenmiştir. Bu düşüş elektro<br />

kaplama ile interkonnektör yüzeyinde koruyucu tabakanın tam olarak oluşturulmamasından<br />

dolayı meydana gelmiştir.<br />

Aşağıdaki Şekil 5’de yüzeyi temizlenen ve hiçbir kaplamanın yapılmadığı test<br />

öncesi interkonnektör, yüzeyi temizlenen ve hiçbir kaplamanın yapılmadığı test<br />

sonrası interkonnektör ve üzerine Mn1.5Co1.5O4 ile kaplamanın yapıldığı test sonrası<br />

interkonnektörler görülmektedir. Bu interkonnektörler 16 cm 2 aktif alana sahip katı<br />

oksit yakıt hücreleri ile yakıt pili test istasyonunda 800 o C’de test edilmişlerdir.<br />

Görüldüğü gibi, test öncesinde hiç bir kaplamanın olmadığı interkonnektör yüzeyinin<br />

oldukça düzgün ve parlak olduğu görülmesine rağmen, test sonucunda<br />

interkonnektör yüzeyinde oluşan oksit tabakalar görülmektedir.<br />

Şekil 5. Şekilde (a) yüzeyi temizlenen ve hiçbir kaplamanın yapılmadığı test öncesi interkonnektör, (b)<br />

yüzeyi temizlenen ve hiçbir kaplamanın yapılmadığı test sonrası interkonnektör, (c) üzerine<br />

Mn1.5Co1.5O4 ile kaplamanın yapıldığı test sonrası interkonnektör görülmektedir.<br />

4. Sonuçlar<br />

Bu çalışma ile hem KOYP’de kullanılan interkonnektör malzemeleri ile korozyon<br />

davranışları hem de hücre performansları karşılaştırılmış ve performansın ömre<br />

etkisi incelenmiştir. Yapılan deneysel sonuçlara göre en uygun kaplamanın koruyucu<br />

tabaka olarak görev yapan Mn1.5Co1.5O4 pastasıyla hazırlanan ve fırça ile uygulanan<br />

kaplamanın olduğu görülmektedir. Bu iletken kaplama tabakasının oluşturulması<br />

ile Crofer22 APU interkonnektörünün korozyon korumasının ve performans<br />

ömrünün arttığı tespit edilmiştir.<br />

Sonuç olarak yüksek sıcaklıkta çalışması, kolay korozyona uğraması nedeniyle<br />

interkonnektör yüzeylerinin koruyucu iletken bir kaplama tabakasına ihtiyaçları<br />

vardır. Ayrıca interkonnektör yüzeylerinin yüksek sıcaklıkta çalışması nedeniyle

---

243<br />

krom uçuculuğu, oluşan oksit tabakanın azalan iletkenliği, artan ASR, korozyon<br />

gibi olumsuz faktörlerin kaplama yöntemleriyle tam olarak iyileştirilmesi mümkün<br />

olmamasına rağmen, doğru koruyucu kaplama yöntemlerinin ve doğru malzemelerin<br />

seçilmesiyle bu sorunun minimuma indirgenebileceği sonucuna ulaşılmıştır.<br />

Kaynaklar<br />

[1] P. Gannon, M. Deibert, P. White, R. Smith, H. Chen, W. Priyantha, J. Lucas, V. Gorokhovsky,<br />

“Advanced PVD Protective Coatings for SOFC Interconnects”, International<br />

Journal of hydrogen Energy 33 (2008) 3991 – 4000.<br />

[2] Z. Yang, G. G. Xia, X.H. Li, J. W. Stevenson,” (Mn,Co) 3O 4 Spinel Coatings on Ferritic<br />

Stainless Steels for SOFC Interconnect Applications”, International Journal of Hydrogen<br />

Energy 32 (2007) 3648 – 3654.<br />

[3] N.V. Gavrilov, V.V. Ivanov, A.S. Kamenetskikh, A.V. Nikonov, “Investigations of Mn–<br />

Co–O and Mn–Co–Y–O Coatings Deposited by The Magnetron Sputtering on Ferritic<br />

Stainless Steels”, Surface & Coatings Technology 206 (<strong>2011</strong>) 1252–1258.<br />

[4] S. P. Simner, M. D. Anderson, G.-G. Xia, Z. Yang, L. R. Pederson, and J. W. Stevenson,<br />

“SOFC Performance with Fe-Cr-Mn Alloy Interconnect”, Journal of The Electroche ical<br />

Society, 152 (4) A740-A745 (2005).<br />

[5] P. Piccardo, P. Gannon, S. Chevalier, M. Viviani, A. Barbucci, Caboche, R. Amendola,<br />

S. Fontana, “ASR Evaluation of Different Kinds of Coatings on a Ferritic Stainless Steel<br />

as SOFC Interconnects”, Surface & Coatings Technology 202 (2007) 1221–1225.<br />

[6] P. E. Gannon, “Protective Coatings and Advanced Physical Vapor Deposition Techniques”,<br />

Montana State University, (2007).<br />

[7] Z. Yang, G.G. Xia, G. D. Maupin, J.W. Stevenson, “Conductive Protection Layers on<br />

Oxidation Resistant Alloys for SOFC Interconnect Applications”, Surface & Coatings<br />

Technology 201 (2006) 4476–448.

---

244

---

Özet<br />

KATI OKSİT YAKIT PİLLERİ İÇİN KONTAK MALZEMESİ<br />

GELİŞTİRİLMESİ<br />

Abdullah MAT, Yüksel. KAPLAN, Mahmut. D. MAT,<br />

Çiğdem TİMURKUTLUK, Bora TİMURKUTLUK<br />

Niğde Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü<br />

245<br />

Katı Oksit Yakıt Pillerinde yüksek performans elde edebilmek için akım toplayıcılar<br />

ile yakıt pili anot ve katot tabakaları arasında iyi bir kontak sağlanmalıdır. Bu<br />

amaçla kontak pastaları kullanılmaktadır. Kontak malzemelerinin yakıt pili anot ve<br />

katot tabakalarıyla uyumlu olması, yüksek çalışma sıcaklığından dolayı korozyona<br />

dayanıklı olması, uzun süreli çalışmalara uygun olması gibi özellikleri sağlaması<br />

gerekmektedir. Bu çalışmada anot ve katot katalizör tabakaları için birçok kontak<br />

pastası geliştirilmiş ve test edilmiştir.<br />

Geliştirilen iletken pastaların performans ve analizleri yapılarak ticari kontak malzemeleri<br />

ile karşılaştırılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda katot katalizör tabaka için<br />

geliştirilen LSM 20P kontak pastanın ticari LSM pastadan, aynı şekilde anot katalizör<br />

tabaka için geliştirilen NiO Q iletken pastanın da ticari Ni pastadan daha iyi<br />

performansa sahip olduğu belirlenmiştir.<br />

Anahtar Kelimeler: Katı Oksit Yakıt Pili, Kontak pasta, Kontak direnci.<br />

1. Giriş<br />

Yakıt pilleri, yakıtın kimyasal enerjisini elektrokimyasal olarak doğrudan elektrik<br />

enerjine dönüştüren cihazlardır. Yapısal olarak anot, katot ve elektrolit tabakalarından<br />

oluşmaktadır. Bu yönüyle piller ve akülerle benzeşim göstermektedir. Pillerden<br />

farklı olarak yakıt ve hava gönderildiği sürece, elektrik enerjisi üretmeye devam<br />

ederler. Bu yönüyle de jeneratör ve elektrik santrallerine bezemektedirler. Yakıt<br />

olarak belli saflıktaki hidrojen kullanıldığında verimleri çok yüksek olmakla beraber<br />

diğer hidrokarbon içeren yakıtları da, ya doğrudan ya da reformlama işlemi<br />

sonrasında kullanabilmektedirler. Yakıt olarak saf hidrojen kullanıldığında eksoz<br />

olarak su oluşmaktadır. Bu yönüyle temiz bir enerji sunmaktadırlar.<br />

Yakıt pilleri elektrolit yapılarına göre isimlendirilirler. Katı oksit yakıt pilinde<br />

kullanılan elektrolit, seramik malzemelerden oluştuğu için bu şekilde isimlendirilmiştir.<br />

KOYP yüksek enerji dönüşüm verimi, çalışma sıcaklıklarının yüksek olmasından<br />

(600-1000°C) dolayı yakıt kullanım seçeneklerinin fazla olması ve pahalı<br />

katalizörlere ihtiyaç duymamaları, temiz ve sessiz çalışma gibi özellikleri nedeniyle<br />

geleceğin en önemli enerji üreteçleri arasında görülmektedir.

---

246<br />

Yüksek verimle çalışan KOYP’den iyi bir performans elde edebilmek için akım<br />

toplayıcılar ile yakıt pili anot ve katot tabakaları arasında düzgün bir kontak sağlanmalıdır.<br />

Bu amaçla kontak pastaları kullanılmaktadır. Kontak pastalarının; yakıt<br />

pili anot ve katot tabakalarıyla uyumlu olması, yüksek çalışma sıcaklığından dolayı<br />

korozyona dayanıklı olması, uzun süreli çalışmalara uygun olması gibi özellikleri<br />

sağlaması gerekmektedir.<br />

Literatürde akım toplayıcı pasta geliştirilmesi üzerine sınırlı sayıda çalışma mevcuttur.<br />

Bu çalışmalarda KOYP tek hücre veya stak uygulamalarında Pt gibi nadir metallerin<br />

akım toplayıcı pasta olarak kullanımı yaygındır [1-5]. Chervin ve ark. [6],<br />

Pt ve Ag akım toplayıcı pastaları LSM/YSZ katot üzerinde uygulamış ve test etmiştir.<br />

Bizmut içeren Pt pastanın 800°C ve üzeri sıcaklıklarda katot ile reaksiyona<br />

girerek La2Zr2O7 fazını oluşturduğu belirlenmiştir. Oluşan bu faz katodun bozulmasına<br />

sebep olmuştur. Bizmut içermeyen Ag pastada ise ikincil bir faz oluşumu<br />

meydana gelmemiş ve kimyasal bir bozulma belirlenmemiştir. Durumu doğrulamak<br />

için Bi2O3 doğrudan LSM/YSZ katot üzerine uygulanmış ve La2Zr2O7 fazı bu deneyler<br />

sırasında yine ortaya çıkmıştır. Sonuç olarak bizmut içeren pastaların<br />

LSM/YSZ katot üzerine uygulanması durumunda performansta büyük kayıplar<br />

olduğu ifade edilmiştir.<br />

Fakat nadir metaller çok pahalı olduğu için KOYP üretim maliyeti önemli ölçüde<br />

artmaktadır. KOYP üretim maliyetini azaltmak için literatürde ki sınırlı bazı çalışmalarda<br />

iletken pasta geliştirilmiştir. Bu çalışmalar arasında Boulfrad ve ark. [7],<br />

(Pd)–(La0.75Sr0.25)0.97Cr0.5Mn0.5O3 kompozit katot akım toplayıcı geliştirmiştir. Geliştirilen<br />

katot pastasının akım toplayıcı interkonnektör ile katot elektrotu arasında<br />

çok iyi bir kontak sağladığı öne sürülmüştür. Benzer bir çalışmada Wang ve ark.<br />

[8], (La0.8Sr0.2)0.9MnO3- Pd katot pastası geliştirmiştir. Pastadaki Pd içeriğinin<br />

kontak direnç üzerindeki etkisi incelenmiş ve %8 Pd ekli pasta 750 °C sıcaklıkta 20<br />

mΩcm 2 kontak direnci gösterdiği belirlenmiştir. Kütlece %4 Pd ekli pasta ise 255<br />

mΩcm 2 değerinde bir kontak direnci sergilemiştir. Bu değerin pahalı saf Pt kullanılarak<br />

hazırlanan örneğe yakın olduğu saptanmıştır.<br />

2. Deneysel Düzenek<br />

Geliştirilen iletken pastaların KOYP performansı üzerine etkilerini görmek için<br />

performans ve empedans analizleri yapılmıştır. Kullanılan test düzeneği Şekil 1’de<br />

verilmiştir. Performans testleri için Arbin Instruments, FCTS model yakıt pili test<br />

istasyonu, ölçümleri kaydetmek ve test istasyonunu kontrol etmek için bir adet<br />

bilgisayar, KOYP hücresini belli bir basınçta sıkıştıracak ve çalışma sıcaklığına<br />

getirecek özel tasarımlı pnomatik fırın kullanılmıştır. Oluşturulacak test düzeneğine<br />

hidrojen sağlamak için hidrojen tüpü, hava sağlamak için de bir adet kompresör<br />

kullanılmıştır. Empedans ölçümleri için CH Instrument, Inc. CHI660B model empedans<br />

cihazı kullanılmıştır.

---

Test düzeneği şu şekilde hazırlanmıştır:<br />

247<br />

� KOYP hücresi; akım toplayıcı meshlere, yakıt ve hava dağılımını sağlayan<br />

interkonnektörlere, anot-katot-elektrolitten oluşan membran elektrot grubuna<br />

(MEG), pasta uygulaması yapıldıktan sonra, bu bileşenler uygun şekilde birleştirilerek<br />

meydana getirilmiştir.<br />

� Hazırlanan yakıt pili hücresi pnomatik fırına yerleştirilmiştir.<br />

� Yakıt pili anot ve katot kutuplarına akım ve voltaj kabloları yerleştirilerek bu<br />

kablolar test istasyonuna bağlanmıştır.<br />

� Test istasyonu, ölçüm sonuçlarını okuyabilecek ve aynı zamanda veri haline<br />

getirebilecek bir programın yüklü olduğu bilgisayara bağlanmıştır.<br />

� Hidrojen tüpü ve kompresör, basınca dayanıklı borularla test istasyonuna<br />

bağlantısı yapılmıştır.<br />

� Yakıt pili hava ve hidrojen girişine borular bağlanarak, bu boruların test istasyonuna<br />

bağlantısı uygun şekilde gerçekleştirilmiştir.<br />

� Empedans ölçümleri de, aynı deney düzeneğinde, yakıt pili anot ve katot kutuplarına,<br />

ilgili kablolarla empedans cihazının bağlantısı yapılarak gerçekleştirilmiştir.<br />

Ölçümleri veri şeklide kaydetmek için aynı zamanda empedans<br />

cihazı test istasyonuna bağlanmıştır.<br />

Şekil 1. Performans ve empedans ölçüm deney düzeneği şematik gösterimi

---

248<br />

Şekil 2. Yakıt pili hücresi şematik gösterimi<br />

MEG, akım toplayıcılar ve interkonnektörlerin uygun şekilde bir araya getirilmesiyle<br />

oluşturulan yakıt pili hücresi Şekil 2’de şematik olarak gösterilmiştir.<br />

Geliştirilen her bir kontak (iletken) pasta ve ticari pasta deneyleri için aynı özellikte<br />

elektrolit destekli 7cm 2 aktif alana sahip düzlemsel MEG’ler hazırlandı. Hazırlanan<br />

MEG’in bir tanesinin anot ve katot taraflarında, akım toplayıcılarda ve<br />

interconnektör yüzeylerinde ticari olarak satın alınan kontak pastalar test edilmiştir.<br />

Anot tarafında ticari kontak pasta olarak Ni pasta; katot tarafında da LSM pasta<br />

kullanıldı ve standart deney prosedürüne uygun olarak güç-akım ve voltaj-akım<br />

eğrileri oluşturmak üzere test edildi. Elde edilen değerler geliştirilecek kontak pastalar<br />

için referans kabul edilmiştir.<br />

Laboratuarda önce anot kontak pasta geliştirmeyle alakalı çalışmalar yapılmıştır. Bu<br />

kapsamda sırasıyla NiO-Q, NiO-F ve Ni iletken pastalar geliştirilmiştir. Aynı özellikteki<br />

MEG’in anot tarafında ve akım toplayıcılarda ticari iletken pasta yerine,<br />

standart şartlarda, geliştirilen bu pastalar denenmiştir. Katot tarafında yine ticari<br />

iletken pasta kullanılarak, güç-akım ve voltaj-akım eğrileri oluşturularak performans<br />

testleri yapılmıştır. Ayrıca her bir deney için empedans ölçümleri alınmıştır.<br />

Sonuçlar anot ve katot tarafında ticari iletken pasta kullanılarak elde edilen değerlerle<br />

ve kendi aralarında karşılaştırma yapılarak en iyi sonuç veren, anot iletken<br />

pasta kompozisyonu belirlenmiştir.<br />

Anot kontak pasta denemelerinin ardından katot kontak pasta denemelerine geçilmiştir.<br />

Bu kapsamda LSM 1 ve LSM 20P iletken pastaları geliştirilmiştir. Anot<br />

tarafına ticari Ni iletken pasta; katot tarafında da geliştirilen bu katot iletken pasta-

---

249<br />

lar kullanılarak testler gerçekleştirilmiştir. Test sonuçları anot tarafında ticari Ni<br />

iletken pasta ve katot tarafında ticari LSM iletken pasta kullanılarak yapılan deneyle<br />

ve kendi aralarında karşılaştırılmıştır.<br />

3. Deneysel Sonuçlar<br />

Geliştirilen iletken pasta ve ticari iletken pasta deney sonuçları voltaj-akım, güçakım<br />

ve empedans grafikleri haline getirilmiş ve ticari iletken pasta esas alınarak<br />

sonuçlar karşılaştırılmıştır. Performans karşılaştırmaları yapılırken sonuçların daha<br />

kolay ve anlaşılır olması için testlerin gerçekleştirildiği 7 cm 2 aktif alandaki güçakım<br />

eğrileri kullanılmıştır.<br />

Şekil 3. Geliştirilen anot pastaların ticari anot pasta ile performans karşılaştırması (700°C)<br />

Şekil 4. Geliştirilen anot pastaların ticari anot pasta ile empedans karşılaştırması (700°C)

---

250<br />

Şekil 3’te geliştirilen anot pastalar ile ticari anot pastanın performansları karşılaştırılmıştır.<br />

Grafikten de görüleceği üzere NiO-Q pastanın performansı, geliştirilen<br />

diğer pastalardan ve ticari pastadan daha yüksek çıkmıştır. Fakat geliştirilen diğer<br />

anot iletken pastaların performansı ticari pastadan daha düşük çıkmıştır. Yine aynı<br />

grafikte NiO-Q pastanın gücü 2.2W, ticari anot pastanın gücü 2W olduğu görülmektedir.<br />

Şekil 3‘te ki grafikte geliştirilen pastalardan NiO-F’in performansının geliştirilen Ni<br />

pastanın performansından daha düşük çıkmasına karşın Şekil 4’teki empedansların<br />

karşılaştırıldığı grafikte ohmik direncinin daha düşük olduğu görülmektedir. Ohmik<br />

direncinin düşük olmasına rağmen, performansının da düşük olmasının nedenini,<br />

geliştirilen NiO-F iletken pasta tozlarının çok küçük olmasından dolayı, anot katalizör<br />

tabakadaki gözenekleri kapatarak, H2 gazının iyi bir üçlü faz bölgesi oluşturacak<br />

şekilde anot katalizör tabakaya yayılamadığı şeklinde açıklayabiliriz.<br />

Şekil 5. Geliştirilen katot pastaların ticari katot pasta ile performans karşılaştırması (700°C)<br />

Şekil 5’teki performans karşılaştırma grafiklerinden görüldüğü gibi katot için<br />

geliştirilen LSM 20P iletken pasta, ticari katot iletken pastadan daha iyi sonuçlar<br />

vermiştir.<br />

4. Öneriler<br />

Yapılan deneysel çalışmalar, anot tarafı için NiO-Q ve katot tarafı için LSM<br />

20P’nin akım toplayıcı pasta olarak kullanılabilirliğini göstermiştir. Pasta hazırlama<br />

ve uygulama parametrelerinin optimizasyonu ile pil performansının daha da iyileştirilmesi<br />

sağlanabilir. Ayrıca, gerek uzun ömür gerekse de kimyasal kararlılık açısından<br />

geliştirilen pastların ömür testlerinin yapılması gerekmektedir.

---

Kaynakça<br />

251<br />

[1] M. Mori, Y. Liu, T. Itoh, Journal of the Electrochemical Society 156 (2009) B1182–<br />

B1187.<br />

[2] S.P. Simner, M.D. Anderson, L.R. Pederson, J.W. Stevenson, Journal of the Elec- trochemical<br />

Society 152 (2005) A1851–A1859.<br />

[3] H. Zhong, H. Matsumoto, T. Ishihara, A. Toriyama, Journal of Power Sources 186<br />

(2009) 238–243.<br />

[4] M. Mori, N.M. Sammes, E. Suda, Y. Takeda, Solid State Ionics 164 (2003) 1–15.[10]<br />

J.W. Wu, C.D. Johnson, R.S. Gemmen, X.B. Liu, Journal of Power Sources 189 (2009)<br />

1106–1113.<br />

[5] J.H. Kim, R.H. Song, D.Y. Chung, S.H. Hyun, D.R. Shin, Journal of Power Sources 188<br />

(2009) 447–452.<br />

[6] Christopher Chervinb, Robert S. Glass, Susan M. Kauzlarich, Chemical degradation of<br />

La1_xSrxMnO3/Y2O3-stabilized ZrO2 composite cathodes in the presence of current<br />

collector pastes, Solid State Ionics 176 (2005) 17–23.<br />

[7] S. Boulfrad, M. Cassidy, J.T.S. Irvine, Advanced Functional Materials 20 (2010) 861–<br />

866.<br />

[8] Chuan Wang, Xianshuang Xin, YanjieXu, Xiaofeng Ye, LijunYu, Shaorong Wang,<br />

Tinglian Wen, Performance of a novel La(Sr)MnO3-Pd composite current collector for<br />

solid oxide fuel cell cathode, baskıda.<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

252

---

Özet<br />

KATI OKSİT YAKIT PİLLERİ İÇİN SIZDIRMAZLIK<br />

MALZEMESİ GELİŞTİRİLMESİ<br />

Ahmet BAKALl, Mahmut D. MAT<br />

Niğde Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fak. Makine Müh. Bölümü<br />

253<br />

Son yıllarda yüksek enerji verimliliği ve çevre dostu olarak dikkat çeken bir elektrik<br />

üreteci olan KOYP sistemlerinde yakıt sızdırmazlığının sağlanabilmesi için yüksek<br />

sıcaklıklara (650-1000 o C) dayanıklı conta malzemelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu<br />

çalışmada yüksek sızdırmazlık sağlanabilmesi için boronsilikat cam seramik malzeme<br />

geliştirilmiştir. Conta malzemesinin KOYP çalışması esnasında diğer bileşenlerle<br />

ısıl genleşme uyumu sağlaması ve böylece yakıt sızıntılarının engellenebilmesi<br />

için cam seramik içeriğinde BaO miktarı %40-60 aralığında değiştirilerek ısıl genleşme<br />

oranı Krofer interkonnektör ve YSZ elektrolitine yaklaştırılmaya çalışılmıştır.<br />

Hazırlanan numunelerin ısıl genleşme miktarları 900 o C’de dilatometrik testler<br />

ile belirlenmiş ve sonuçlar diğer KOYP bileşen malzemeleri olan CrFe ve YSZ ile<br />

karşılaştırmıştır. Geliştirilen cam seramik contanın ısıl genleşmesinin KOYP bileşenlerine<br />

oldukça yakın olduğu görüldükten sonra 1 mm kalınlığında conta üretimi<br />

gerçekleştirilerek KOYP sızdırmazlık testleri yapılmıştır. Azot kullanılarak<br />

700 o C’de yapılan 7cm 2 aktif alana sahip KOYP testleri sonucu basınç düşüşünün<br />

10 -6 mbar/sn olduğu görülmüştür. Bu değer literatürdeki ve ticari olarak satılan<br />

hazır cam conta tozları ile karşılaştırıldığında(10 -6 -10 -10 mbar/sn) benzer performansa<br />

sahip oldukları görülmüştür.<br />

Anahtar Kelimeler: KOYP, Cam-seramik conta, Isıl genleşme eşleşmesi<br />

1. Giriş<br />

Cam malzemeler yüksek sıcaklıklara dayanıklı malzemeler olmasına karşın KOYP<br />

sistemlerinde conta malzemesi olarak kullanılabilmesi için bazı özelliklerinin(Tg,<br />

Ts ve CTE) KOYP bileşenleri için uygun hale getirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle<br />

içerisine eklenen seramik tozları ile cam-seramik yapı oluşturularak KOYP conta<br />

malzemesi olarak kullanılmaktadır.<br />

Katı oksit yakıt pillerinde kullanılan hava ve yakıtın verimli bir şekilde kullanılabilmesi,<br />

çalışma esnasında yakıt ve hava karışımının engellenmesi sızdırmazlık<br />

elemanı contalar ile sağlanmaktadır. KOYP çalışma sıcaklıklarının yüksek olması<br />

(600-1000 o C) kullanılan conta malzeme çeşitliliğini oldukça azaltmaktadır. En<br />

yaygın kullanılan KOYP conta malzemeleri mika ve cam-seramik temelli malzemelerdir.<br />

Mika temelli contalar elektrolit ve interkonnektör malzemesine yapışmamakta,

---

254<br />

sızdırmazlık uygulanan baskı kuvveti ile sağlanmaktadır. Cam-seramik temelli<br />

malzemeler ise hem elektrolit hem de interkonnektör malzemesi ile reaksiyona<br />

girerek sızdırmazlık sağlanmaktadır. Mika temelli contalar kullanım kolaylığı nedeniyle<br />

tercih edilmesine rağmen yakıt pilinin hidrojen tarafında sızdırmazlık sağlamak<br />

için çok yüksek baskı kuvvetine gerek duyulması, yüksek sıcaklıkta mikanın<br />

özsuyunu kaybetmesi ile kırılgan ve gözenekli hale gelmesi ve ısıtma soğutma<br />

çevrimleri sırasında deforme olması mika yerine cam-seramik conta malzemelerini<br />

ön plana çıkarmıştır.<br />

Cam-seramik malzemeler hem elektrolit ve interkonnektör malzemesi ile reaksiyon<br />

oluşturması hem de yüksek sıcaklıklarda yumuşayarak iyi bir sızdırmazlık sağlamasından<br />

dolayı katı oksit yakıt pillerinde tercih edilmektedir. Cam-seramik contaların<br />

en önemli avantajları içine katılacak katkı malzemeleri ile istenilen özelliklerinin<br />

iyileştirilebilmektedir. Cam-seramik conta malzemesi olarak kullanılan en yaygın<br />

bileşikler B2O3, Al2O3, Li2O, Na2O, MgO, CaO ve BaO dur. Burada genel olarak<br />

B2O3 viskoziteyi ve ısıl genleşme katsayısını düşürmede, Al2O3 mekanik dayanımı<br />

artırıp, kristalleşme eğilimini düşürmede, Li2O, Na2O viskoziteyi düşürüp, kimyasal<br />

kararlılığı iyileştirmekte, MgO, CaO kimyasal direnci artırmada, BaO ise ısıl<br />

genleşme miktarını artırıp çalışma sıcaklığını düşürmek için kullanılmaktadır[1].<br />

Bu bileşenlerin özellikleri genel olarak bu şekilde olmasına karşın karışım içerisine<br />

eklenme miktarları sonucu oldukça zıt yönde de etkileyebilmektedir[2].<br />

Cam-seramik contalar KOYP sistemlerinde yüksek sıcaklıklarda kullanılmalarından<br />

dolayı ısıl davranışları oldukça önemlidir. Cam-seramik malzemelerin temel olarak<br />

üç özelliği vardır. Soğuma esnasında camın yoğun vizkos halden katı hale geçmeye<br />

başladığı sıcaklık(Tg) camsı geçiş sıcaklığı olarak bilinmektedir. İkinci olarak<br />

camın 0.7mm çap ve 24 cm uzunluğuna 1 mm/dk da ulaştığı viskoziteye ulaştığı<br />

sıcaklık(Ts) yumuşama sıcaklığıdır. Bu durum Littentan noktası olarak bilinmektedir.<br />

Sonuncusu ise ısıl genleşme miktarıdır(CTE). Tg sıcaklığında cam vizkositesi<br />

ortalama 10 11.3 Pas civarında iken Ts sıcaklığında 10 6.6 Pas olmaktadır[2].<br />

KOYP çalışma sıcaklığı ısıl stres ve çatlakların oluşmaması için Tg değerinnin<br />

yüksek ve Ts değerinden düşük olması gerekmektedir[3,4]. Tg değeri yüksek(850-<br />

1000 o C), orta(750-850 o C) ve düşük(650-750 o C) sıcaklıklarda çalışan KOYP için<br />

750-850, 650-750 ve 450-650 o C aralığında olmalıdır. Ts değeri ise sıra ile 900-<br />

1000ᵒC,700-900 o C ve 500-700 o C olması gerekmektedir[2]. Ayrıca cam-seramik<br />

contanın CTE değerinin diğer KOYP bileşenleri ile stres oluşturmaması için bileşenler<br />

ile arasındaki fark 1x10 -6 K -1 den büyük olmaması gerekmektedir[5].<br />

KOYP’lerinde conta olarak en yaygın kullanılan camsı malzemeler içerdikleri<br />

bileşen türüne göre silikatlar, boronlar ve boronsilikatlardır[2]. KOYP sistemleri<br />

için gerekli Tg,Ts ve CTE değerleri silikat, borat ve boronsilikatlarda elde edilmiştir.<br />

Silikat ve boronsilikat camlar(%1-3mol B2O3) yüksek sıcaklık KOYP’nde,

---

255<br />

silikat, borat ve boronsilikatlar(>%5 mol B2O3) orta ve düşük sıcaklıklarda kullanılmaktadır[2].<br />

cam contaları oluşturan bileşikler Tg, Ts ve CTE’ye etkilerine göre<br />

ağ yapıcılar(network formers), ağ düzenleyiciler(network modifiers), arabulucu<br />

oksitler(intermediate oxide) ve katkılar(additives) olarak farklı sınıflarda değerlendirilmektedir.<br />

Bu çalışmada literatürde[6,7] KOYP çalışmalarında yaygın olarak kullanılan ve G-<br />

18 olarak adlandırılan BCAS(BaO-CaO-Al2O3-SiO2) modeli cam-seramik içeriği<br />

kullanılarak toz üretimi gerçekleştirilmiştir. Cam-seramik conta elemanının ısıl<br />

genleşme katsayısını metalik interkonnektör ve YSZ seramik elektrolit arasında bir<br />

değere yaklaştırmak için BaO miktarı kütlesel olarak %40-50-60 oranlarında eklenerek<br />

tozlar üretilmiştir. Üretilen tozların ısıl genleşme katsayısı metalik<br />

interkonnektör ve seramik elektrolit ile karşılaştırılmış ve ikisi arasında bir değer<br />

elde edilmiştir.<br />

2. Deneysel Yöntem<br />

2.1. Cam-seramik tozu üretimi<br />

BCAS modeli cam-seramik tozu üretiminde kullanılan bileşikler Alfa Easer firmasından<br />

alınmıştır. Al2O3, CaCO3 BaCO3, B2O3 ve SiO2 tozları Tablo-1’de verilen<br />

kütlesel oranlarda karıştırılarak sol-jel yöntemi ile cam-seramik çamuru elde edilmiştir.<br />

Elde edilen çamur platin krozede 1500ᵒC’de 2 saat bekletildikten sonra oda<br />

sıcaklığına soğutulmuştur. Platin krozeden alınan camsı malzeme havanda, daha<br />

sonra da üç eksenli öğütücüde öğütülerek cam-seramik tozları elde edilmiştir.<br />

Tablo-1 Farklı BaO miktarları ile üretilen cam-seramik tozlarının içerik ve miktarları<br />

SiO2 Al2O3 CaO BaO B2O3<br />

BCAS-40 21,45 5,39 7,19 40 6,66<br />

BCAS-50 21,45 5,39 7,19 50 6,66<br />

BCAS-60 21,45 5,39 7,19 60 6,66<br />

2.2. Dilatometre Testleri<br />

Dilatometre testleri için üretilen tozlar yine sol-jel yöntemi ile çamur haline getirilmiş<br />

ve ardından şerit döküm yöntemi ile 50 mikrometre kalınlığında şeritler elde<br />

edilmiştir. Şeritlerden 20x5x5 mm boyutlarında pres kalıbı kullanılarak kesilmiş ve<br />

dikdörtgen prizmalar elde edilmiştir. Numuneler DIL402PC dilatometre cihazı<br />

kullanılarak test edilmiştir. Cihaz 3 o C /dk ile 900 o C çıkarılarak 60 dk bekletildikten<br />

sonra yine 3 o C /dk ile oda sıcaklığına soğutulmuştur.

---

256<br />

2.3. Sızdırmazlık Testleri<br />

Sızdırmazlık testleri için şerit döküm yöntemi ve izostatik pressleme ile 7 cm çapında<br />

1 cm genişliğinde ve 1 mm kalınlığında halka contalar elde edilmiştir. Testlerde<br />

kullanılmak üzere Niğde Üniversitesi Makine Mühendisliği Labaratuvarlarında<br />

üretilen 7 cm çaplı YSZ seramik elektrolitler ve satınalınan CrFe alaşım<br />

metalik interkonnektör kullanılmıştır. Şekil 1a’da conta, elektrolit ve metalik<br />

interkonnektör fotografları gösterilmiştir. Sızdırmazlık testleri azot gazı ile 150<br />

mbar’lık pompa kullanılarak gerçekleştirilmiştir. düzenek hazırlandıktan sonra test<br />

fırını sıcaklığı 500 o C’de 30 gk bekletilmiş daha sonra 850 o C’ye çıkarılmış ve 1 saat<br />

bekletildikten sonra 750 o C’ye düşürülerek testler gerçekleştirilmiştir. Sızdırmazlık<br />

testi için kurulan mekanizma Şekil 1b’de gösterilmiştir. Burada KOYP stağına gaz<br />

girişine pompa, çıkışına ise barometre bağlanmıştır.<br />

a b<br />

Şekil 1. Sızdırmazlık deneyinin yapılma şekli, a) metalik interkonnektör, elektrolit membran ve üretimi<br />

gerçekleştirilen BCAS%50 conta, b) Sızdırmazlık kontrolü için hazırlanan düzenek<br />

3. Deneysel Sonuçlar<br />

Cam-seramik malzemelerin ısıl davranışlarını kontrol etmek için temelde Tg, Ts ve<br />

CTE değerleri oldukça önemlidir. Bu değerler malzemenin içeriği değiştirilerek<br />

istenen değerlere yaklaştırılabilmektedir. Şekil 2’de cam-seramik numunelerin,<br />

metalik interkonnektör ve seramik elektrolitin dilatometer cihazı ile 900ᵒC’de gerçekleştirilen<br />

ısıl genleşme değerleri elde edilmiştir. Bu değerlere göre BCAS%50<br />

interkonnektör ve elektrolitin ortalaması olduğu gözükmektedir. BaO içeriği %40<br />

olduğunda malzemenin ısıl genleşme miktarı elektrolite, %60’ta ise metalik<br />

interkonnektöre oldukça yakın olmaktadır. Fakat sistemin bir bütün olması ve camseramik<br />

elemanın interkonnektör ve elektrolit arasında çalışıyor olması nedeniyle<br />

%50 BaO’nun çok daha uygun ısıl genleşmeye sahip olduğu görülmektedir. Şekildeki<br />

cam-seramik malzemelerin doğrusallığının bozulmaya başladığı nokta, camsı

---

geçiş sıcaklığı(Tg), oluşan tümseğin tepe noktası Ts olarak göz önünde bulundurulmaktadır[8].<br />

Şekil-2 Metalik interkonnektör, elektrolit ve üretilen üç farklı içerikteki cam-seramik numunelerin ısıl<br />

genleşme eğrilerinin karşılaştırılması<br />

257<br />

Tablo-2’de farklı BaO miktarları il hazırlanan tozların Tg, Ts ve CTE değerleri<br />

yapılan dilatometre deneyler sonucu elde edilmiştir. Tg değeri %40 ve %60 BaO<br />

içeriğinde değişmemesine karşın %50’de 15 o C kadar artmıştır. Ts değeri ise %50<br />

BaO da 729 o C’ye kadar yükselmiştir. Tg ve Ts sıcaklık aralığının geniş olması<br />

KOYP çalışma sıcaklık aralığını da artırmaktadır. Tg ve Ts aralığında çalışan sistem<br />

cam-seramik contanın daha rahat ve uzun ömürlü olmasını sağlamaktadır.<br />

Tablo-2 Farklı oranlarda BaO içeriklerine sahip cam-seramik tozlarının<br />

Tg, Ts ve CTE değerleri yapılan dilatometrik verilerden elde edilmiş sonuçları<br />

Tg- o C Ts- o C CTE(700 o C)<br />

BCAS-40 657 705 2,045X10 -3 1/ o C<br />

BCAS-50 673 729 2,3 X10 -3 1/ o C<br />

BCAS-60 657 713 3,015 X10 -3 1/ o C<br />

Cam-seramiklerin CTE değerleri KOYP hücre elemanları ile yakın olması gerekmektedir.<br />

Eğer cam-seramik CTE değeri KOYP hücre elemanlarından küçük ise<br />

çalışma esnasında ısıl çekme gerilmeleri, büyük ise basma gerilmeleri oluşmaktadır[9].<br />

Düşük CTE değerinden dolayı çatlak ve gözenekler, yüksek CTE değerlerinde<br />

ise basma ve sürtünme gerilmeleri oluşarak hücrede gaz kaçaklarına neden olmaktadır[5].<br />

Tablo 3’te farklı sıcaklıklarda yapılan sızdırmazlık testleri sonucu<br />

gösterilmiştir. Burada sızdırmazlığın her sıcaklıkta çok iyi sağlandığı ve bu durumu<br />

CTE uyumunun sağladığı anlaşılmaktadır.

---

258<br />

Tablo-3 Isıtıp soğutma ile yapılan sızdırmazlık testleri sonucu basınç değerleri<br />

1. çevrim 2. çevrim 3. çevrim<br />

Sıcaklık( o C) Basınç(mbar) Basınç(mbar) Basınç(mbar)<br />

22 150 150 148<br />

100 150 150 148<br />

200 150 150 148<br />

300 150 150 148<br />

400 150 150 148<br />

500 150 150 148<br />

600 150 150 148<br />

700 150 150 148<br />

800 150 150 148<br />

Literatürde cam-seramiklerin diğer KOYP bileşenleri ile etkileşimlerinin arayüzey<br />

madde difüzyonu ve kimyasal reaksiyon şeklinde olduğu belirtilmiştir[10,11]. Bu<br />

etkileşimler sonucu cam-seramik ile kontakta olduğu yüzey arasında istenmeyen<br />

arayüzey tabakası oluşmaktadır. Bu ara tabakalardan dolayı arayüzeyde gözeneklilik,<br />

çatlamalar ve yüzeyden ayrılmalar meydana gelmektedir[5,11]. Sızdırmazlığın<br />

sağlanabilmesi için bu arayüzey tabaka kalınlığının en fazla 10 µm olması gerekmektedir.<br />

İkinci olarak cam-seramik krom ile reaksiyona girerek CrO3, CrO2(OH)2, BaCrO4<br />

ve SrCrO4 yapıları oluşmaktadır[12,13]. Oluşan bu kromatların CTE’si (21-23x10 -<br />

6 K -1 ) cam-seramiklerden(10-12x10 -6 K -1 ) çok yüksektir. Bu sebeple arayüzey oldukça<br />

kararsız bir yapıya sahip olarak sızıntılara neden olmaktadır. Örneğin yapılan<br />

bir çalışmada[14] BaO-CaO-borosilikatlar 750ᵒC’de 1200 saat çalışması sonucu<br />

YSZ elektrolit ile BaZrO3 bileşiği oluşturduğu ifade edilmiştir. Tablo 3’te 3. Çevrimde<br />

sızdırmazlık basıncının düşmesine cam-seramik malzemedeki BaO ile metalik<br />

interkonnektörden gelen Cr etkileşerek BaCrO4 ve/veya YSZ elektrolit ile<br />

BaZrO3 oluşturmasının sebep olduğu düşünülmektedir.<br />

4. Tartışma<br />

Katı oksit yakıt pilleri için cam-seramik conta imalatında kullanılan bileşikler miktar<br />

ve kimyasal özelliklerine gore oldukça farklı etkilere sahip olmaktadır. BaO cam<br />

temelli contaların ısıl genleşme miktarını KOYP çalışma sıcaklıklarında uygun<br />

değerlere getirebilmek için kullanılan etkili bir bileşiktir. BaO içeriğinin artması ile<br />

ısıl genleşme katsayısı artmasına karşın Tg ve Ts değerleri için anlaşılabilir bir etki

---

259<br />

sözkonusu olamamaktadır. Yapılan dilatometrik çalışmalar sonucu kütlece %50<br />

BaO katılan cam-seramik numune de metalik interkonnektör ve seramik elektrolit<br />

aralığında uygun bir CTE değeri elde edilmiştir. Bu durum yapılan sızdırmazlık<br />

testleri sonucunda oldukça iyi sızdırmazlık sağladığı görülmüştür. Üçüncü çevrimde<br />

sızdırmazlık basıncının 150 mbar’dan 148 mbar’a düştüğü gözlemlenmiştir. Bu<br />

durum conta içerisindeki BaO’nun metalik interkonnektör ve YSZ ile reaksiyona<br />

girmesi sonucu yüksek CTE’ye sahip BaCrO4 ve BaZrO3 tabakası oluşturduğu ve<br />

basınç değerini düşürdüğü anlaşılmaktadır.<br />

Kaynakça<br />

[1] Pönicke, Andreas. 5. International SOFC Summer School. Chaina : s.n., 31 Ağustos-5<br />

eylül 2009.<br />

[2] M.K. Mahapatra, K. Lu. Seal glass for solid oxide fuel cells. Department of Materials<br />

Science and Engineering, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg,<br />

VA 24061, USA : Journal of Power Sources 195, (2010) 7129–7139.<br />

[3] P. Hrma, W.T. Han, A.R. Cooper, J. Non-Cryst. s.l. : Solids 102, (1988) 88–94.<br />

[4] R.N. Singh. Int. J. Appl. Ceram. Tech. 4 (2007) 134–144.<br />

[5] W. Donald, J. Mater. Sci. 28 (1993) 2841–2886.<br />

[6] Zhenguo Yang*, Jeff W. Stevenson, Kerry D. Meinhardt,Chemical interactions of<br />

barium–calcium–aluminosilicate-based sealing glasses with oxidation resistant alloys,<br />

Solid State Ionics 160 (2003) 213– 225<br />

[7] Zhenguo Yang, Guanguang Xia, Kerry D. Meinhardt, K. Scott Weil, and Jeff W. Stevenson,<br />

Chemical Stability of Glass Seal Interfaces in Intermediate Temperature Solid<br />

Oxide Fuel Cells, JMEPEG (2004) 13:327-334 ve PNNL<br />

[8] Hsiu-Tao Chang, Chih-Kuang Lin, Chien-Kuo Liu, Effects of crystallization on the<br />

high-temperature mechanical properties of a glass sealant for solid oxide fuel cell, Journal<br />

of Power Sources 195 (2010) 3159–3165<br />

[9] J. Deubener. J. Non-Cryst. Solids 351 (2005) 1500–1511.<br />

[10] J. Rocherullé, F. Bourdin, R. Marchand, F. Munoz, A. Durán,. Silicate Ind. 69(2004)<br />

113–118.<br />

[11] J.M. Howe. Int. Mater. Rev. 38 (1993) 233–256.<br />

[12] Y.S.Chou, J.W.Stevenson,P.Singh,. J.Electrochem.Soc.154(2007)B644–B651.<br />

[13] Z.Yang, K.S.Weil,D.M.Paxton,J.W.Stevenson,. J.Electrochem.Soc.150(2003)A1188–<br />

A1201.<br />

[14] M. Brochu, B.D. Gauntt, R. Shah, G. Miyake, R.E. Loehman,. J. Eur. Ceram. Soc. 26<br />

(2006) 3307–3313.

---

260

---

Özet<br />

KATI OKSİT YAKIT HÜCRESİNDE SICAKLIK DAĞILIMINA<br />

OPERASYON ŞARTLARININ ETKİSİ<br />

Selahattin ÇELİK, Bora TİMURKUTLUK, Mahmut D. MAT<br />

Niğde Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü<br />

261<br />

Katı oksit yakıt pili hücrelerinin (KOYP) çalışması esnasında, hücredeki homojen<br />

olmayan elektrokimyasal reaksiyonlar sonucunda sistemde sıcaklık gradyenti oluşmaktadır.<br />

Sıcaklık gradyentinin neden olduğu ısıl gerilmeler seramik membran<br />

elektrot grubunun kırılgan doğasından dolayı çatlak ve hatalar oluşabilmektedir. Bu<br />

çalışmada proses parametrelerine bağlı olarak bir KOYP hücresindeki sıcaklık<br />

gradyentinin araştırılması için teorik ve deneysel bir çalışma yapılmıştır. Deneysel<br />

çalışmada 6cmx6cm boyutlarında ScSz (Scandia-Stabilized zirconia) destekli elektrolit<br />

MEG (membran elektrot grubu) şerit döküm ve screen printing kullanılarak<br />

geliştirilmiş ve operasyon sürecinde sıcaklık dağılımı ve performansı ölçmek için<br />

deneysel düzenek oluşturulmuştur. Teorik çalışmada KOYP hücresi için ısı ve kütle<br />

transferinin yanı sıra akışı temsil eden bir matematiksel model geliştirilmiş ve sayısal<br />

olarak Comsol 4.1 programı kullanılarak çözülmüştür.<br />

Anahtar Kelimeler: Katı oksit yakıt pili, sıcaklık dağılımı, matematiksel mode<br />

1. Giriş<br />

Mevcut yakıt pilleri içerisinde, son yıllarda en büyük ilgiyi katı oksit yakıt pilleri<br />

(KOYP) görmektedir. KOYP’ler yüksek verimleri, temiz ve sessiz çalışmalarının<br />

yanı sıra fosil kaynaklı yakıtlarla çalışabildiği gibi bio yakıtlar ve yenilenebilir<br />

enerji kaynaklarından elde edilen hidrojenle de çalışabilmektedir. Fakat mevcut<br />

KOYP yüksek çalışma sıcaklığından (700-1000°C) dolayı bazı özel akım ve akış<br />

plakası (İnterkonnektör) ve sızdırmazlık malzemelerine ihtiyaç duymakta ve bunun<br />

sonucunda yüksek malzeme maliyeti KOYP’nin ticarileşmesini kısıtlamaktadır. Bu<br />

yüzden KOYP çalışma sıcaklığını düşürülmesi maliyetin azaltılması ve uzun çalışma<br />

ömrünün uzatılması büyük önem arz etmektedir.<br />

Literatürde KOYP tek hücre ve stak üzerine makro boyutta sıcaklık, akım yoğunluğu<br />

ve hücre içinde sıcaklık gradyentinden kaynaklanan gerilmeler ve bu gerilmelerin<br />

neden olduğu problemleri inceleyen birçok çalışma bulunmaktadır.<br />

Yakabe ve ark.[1] paralel ve karşı akışlı KOYP tek hücreleri için konsantrasyon<br />

dağılımı, sıcaklık profili, voltaj ve akım yoğunluğu dağılımlarını ticari bir program<br />

yardımı ile incelemiştir. Çalışmada aynı yönde (yakıt ve havanın hücre içerisinde

---

262<br />

aynı yönde akması) akış tasarımının pil içi sıcaklık gradyentini böylece termal<br />

stresleri azalttığı sonucuna varılmıştır.<br />

Recknagle ve ark. [2] düzlemsel KOYP tek hücresi için üç boyutlu ısı ve kütle transferini<br />

ticari bir program yardımı ile incelemiştir. Akış tasarımlarının, pil içi sıcaklık,<br />

akım yoğunluğu ve madde dağılımlarının üzerine olan etkisi ayrıca çalışılmıştır.<br />

Çapraz, paralel ve karşı akış tasarımları aynı kütle debisinde farklı akış sıcaklıklarında<br />

ele alınmıştır.<br />

Yakabe ve ark.[1] çalışmasına benzer olarak, aynı yakıt kullanımı ve ortalama<br />

sıcaklıkta, aynı yönde paralel akış tasarımını en düzgün sıcaklık dağılımını ortaya<br />

koymuştur.<br />

Wang ve ark. [3] düzlemsel KOYP için temel kütle, momentum, enerji ve elektriksel<br />

şarj korunumuna dayanan detaylı bir sayısal çalışma sunmuştur. KOYP çalışma<br />

koşulları ve anot yapısının pil performansına olan etkisi incelenmiştir. Çalışmada<br />

elde edilen sonuçlar, aynı yönlü paralel tasarımının düşük sıcaklık gradyenti, daha<br />

düzgün sıcaklık ve akım yoğunluğu dağılımları ortaya koyduğunu doğrulamıştır.<br />

Ayrıca, daha ince ve daha gözenekli anot yapısının pil potansiyelini arttığı bulunmuştur.<br />

Pasaogullari ve Wang [4] elektrokimyasal kinetik ile çok boyutlu gaz dinamiği ve<br />

çok elemanlı madde transferini bir arada içeren üç boyutlu KOYP modeli geliştirmiştir.<br />

Geliştirilen model kullanıcı eklentilerine izin veren bir ticari programa aktarılmış<br />

ve çözülmüştür. Çalışmanın sonucunda aynı yönlü paralel akış tasarımının<br />

avantajı benzer olarak ortaya koyulmuştur.<br />

Literatürde KOYP ve KOYP sistemi için farklı özellikler üzerine birçok çalışma<br />

mevcutken, KOYP çalışması sırasında pil içi sıcaklık ölçümü üzerine olan çalışmalar<br />

sınırlı olduğu gözlemlenmiştir. Bu ölçümler gerek farklı çalışma koşullarındaki<br />

pil içi sıcaklık dağılımını belirlenmesi gerekse de sayısal ve matematiksel model<br />

çalışmalarının doğrulanması açısından son derece önemli olmaktadır.<br />

Ayrıca sıcaklık gradyentinden oluşan termal gerilmeler elektrot-elektrolit ara<br />

yüzeyinde iki farklı malzemenin farklı ısıl genleşme katsayısına sahip olmasından<br />

dolayı tabakalar arasında bozulmalara yol açmaktadır. Bu bozulmalar zamanla<br />

KOYP’nin ara yüzey bölgelerinde değişimlere neden olarak performansın düşmesine<br />

yol açacağı gibi seramik elektrolitin kırılmasına kadar varan bozulmalara<br />

sebep olabilmektedir. Sıcaklık gradyentinin belirlenmesi KOYP elektrot-elektrolit<br />

ara yüzeyinde gerçekleşen gerilmelerin tahmini ve iyileştirme çalışmaları için<br />

önem arz etmektedir.<br />

Bu yüzden bu çalışmanın ana amacı, pil içi sıcaklık dağılımı gibi benzer kritik<br />

parametreler ve farklı pil çalışma koşullarında performansın ölçümü için deneysel<br />

sistem kurulması ve KOYP için akış, pil içi sıcaklık ve madde dağılımlarını detaylı

---

263<br />

olarak ortaya koyabilen bir matematiksel model geliştirilmesidir. Deneysel ölçümler<br />

matematiksel modelin doğrulanmasının yanı sıra optimum pil performansı için<br />

gerekli olan parametrelerin belirlenmesinde kullanılmıştır.<br />

2. Deneysel Çalışma<br />

Bu çalışmada 700-800°C sıcaklık aralığında çalışabilen, ScSz KOYP MEG kullanılmıştır.<br />

Böyle bir MEG piyasalarda hazır olarak satılmamaktadır. Bu doğrultuda<br />

ScSz tabanlı MEG’ler şerit döküm ve ipek baskı teknikleri kullanılarak 16 cm 2 aktif<br />

alana sahip olacak şekilde imal edilmiştir (Şekil 2b). Şerit döküm çamuru elde<br />

etmek için uygun organik bağlayıcı, plastikleştirici ve ayırıcı ile birlikte alkol çözücü<br />

ortamında 24 saat değirmende karıştırılmıştır. Laboratuar ölçeğindeki şerit döküm<br />

cihazı ile ince şerit halinde dökülen ScSz elektrolit daha sonra laminasyon ve<br />

presleme işlemlerine tabi tutulmuştur. İstenilen ölçülerde kesildikten sonra, yoğun<br />

elektrolit tabaka elde etmek için iki aşamalı sinterleme uygulanmış sinterleme sonrasındaki<br />

elektrolit yoğunluğu Arşimet metodu ile %98 olarak ölçülmüştür.<br />

Anot ve katot tabakaları ipek baskı tekniği ile elektrolitin farklı iki yüzeyine işlenmiştir.<br />

NiO-ScSz (kütlece %50NiO: %50ScSz, Nextech Materials) anot tozları<br />

belirli miktarlarda terpineol ve etil selilöz ile karıştırılarak ipek baskı için uygun<br />

hale getirilmiştir. Benzer şekilde katot (LSM-ScSz) solüsyonu da hazırlanmıştır.<br />

MEG üretimi sonrası hücre performansı ve hücre içi sıcaklık dağılımının ölçülmesi<br />

için deneysel düzenek kurulmuştur. Geliştirilen deneysel düzeneğin şematik gösterimi<br />

Şekil 1a’da verilmiştir.<br />

Deneysel sistem, I-V ölçümleri için yakıt pili test istasyonu, sistemi istenilen sıcaklığa<br />

ulaştırmak için sıcaklık kontrollü bir fırın, termoelemanlar ve uygun data alıcıları,<br />

hidrojen ve hava tankları ve data toplanması için bir bilgisayardan oluşmaktadır.<br />

Sıcaklık ölçümleri için beş termoeleman anot interkonnektörü üzerine monte<br />

edilmiştir. Termoelemanların anot akış kanallarına yerleştirilmesi Şekil 1b’de verilmiştir.<br />

Beş termoelemanda fırın yüzeylerine yerleştirilerek simülasyonda kullanılacak<br />

olan sınır şartlarının belirlenmesinde kullanılmıştır. Deneyler sırasında ayrıca<br />

fırın içi ve dış ortam sıcaklıkları ayrıca ölçülmüştür.

---

264<br />

Şekil 1. Deneysel kurulum diyagramı<br />

(a) (b)<br />

Şekil 2. (a) MEG fotoğrafı, (b) Termoelemanların kanal içindeki pozisyonları ve akış plakası boyutları<br />

3. Matematiksel Model ve Sayısal Analiz<br />

Matematiksel modellemede, incelenen KOYP tek hücresi Şekil 3’de verilmiştir.<br />

Sistem boyutları deneysel çalışmalarda kullanılan tek hücre ile birebir karşılaştırma<br />

yapmak için aynı seçilmiştir. Sayısal çözüm zamanını azaltmak adına sadece tek<br />

kanal incelenmiştir. Modelin sağ yüzeyine simetrik sınır şartı uygulanırken, diğer<br />

yüzeylerden çevreye olan ısı kaybı göz önüne alınmıştır. Kanalların ve MEG yapısının<br />

detayları Şekil.3b’de verilmiştir. Göz önüne alınan KOYP, 200µm kalınlıkta<br />

ScSz elektrolit, 20µm kalınlıkta NiO/ScSz anot tabakası, yine 20µm kalınlıkta LSM<br />

(lanthanum strontium manganite)/ScSz katot tabakası ve üzerine açılmış gaz kanallarına<br />

sahip anot ve katot katalizörleri ile temas içerisinde olan iki<br />

interkonnektörden oluşmaktadır.

---

Anot gaz<br />

kanalı<br />

Katot gaz<br />

kanalı<br />

(a)<br />

(b)<br />

Şekil 3. (a) KOYP modelinin genel görünümü ve (b) KOYP kesit detayı<br />

265<br />

Bu çalışmada elektrokimyasal reaksiyonlar literatürün aksine sınır şartı değil bütün<br />

katalizör hacminde meydan gelecek şekilde modellenmiştir. Ele alınan KOYP<br />

sistemine süreklilik ortam yaklaşımı adapte edilmiştir. Temel olarak korunum yasaları<br />

bütün alana uygulanmıştır. Farklı hacimlerin özellikleri ise kaynak terim yardımı<br />

ile aktarılmıştır. Örneğin, anot ve katot katalizör tabakaları momentum denkleminde<br />

Darcy kaynak terimi uygulanmışken, elektrolit için çok düşük porozite kabul<br />

edilmiştir. Bu yaklaşımın ana amacı, her tabaka için farklı diferansiyel denklemlerin<br />

çözümü yerine her tabaka için aynı diferansiyel denklemin çözülerek çözüm süresini<br />

önemli ölçüde azaltmaktır.<br />

3. Genel Korunum Denklemleri<br />

Oluşturulan model aşağıdaki prosesleri içermektedir:<br />

Elektrolit<br />

� Elektronik şarj dengesi (Ohm kanunu)<br />

� İyonik şarj dengesi (Ohm kanunu)<br />

� Butler-Volmer şarj transfer kinetikleri<br />

� Gaz kanalındaki akış dağılımı (Navier-Stokes)<br />

� Gözenekli gaz difüzyon elektrotlarında akış (Brinkman denklemleri)<br />

� Her iki gaz kanalında ve gözenekli elektrotlardaki gaz fazın kütle dengesi<br />

(Maxwell-Stefan Diffusion and Convection)<br />

Anot<br />

Katot<br />

MEG yapısı

---

266<br />

3.1.1. Süreklilik Denklemi<br />

KOYP tek hücresinin bütün elemanları (anot, katot, elektrolit, interkonnektörler ve<br />

gaz kanalları) için süreklilik denklemi:<br />

bağıntısı ile hesaplanmaktadır. Bu denklemde, ε poroziteyi, and sırası ile hız<br />

vektörü ve kütle kaynak terimini ifade ederken, gaz karışımının yoğunluğu olup<br />

aşağıdaki eşitlikten hesaplanmaktadır. Eşitlik (4)’e porozite terimi adapte edildiği<br />

için interkonnektör yada elektrolit gibi tamamen katı bölgelerde geçerli değildir.<br />

Yukarıdaki eşitlikte ve sırası ile i maddesinin yoğunluğunu ve konsantrasyo-<br />

nunu simgelerken, N ortamda bulunan madde sayısını ifade etmektedir. Her i maddesinin<br />

yoğunluğu ise ideal gaz kanunu ile bulunmaktadır:<br />

3.1.2. Maddenin Korunumu<br />

KOYP’de reaksiyona giren ve çıkan her bir madde için (H2, O2, H2O,N2 vb.):<br />

korunum denklemi yazılabilir. Bu denklemde i maddesinin difüzif kütle akısını<br />

ve madde kaynak terimini göstermekte olup akım yoğunluğuun bir fonksiyonu<br />

olarak aşağıdaki bağıntı ile hesaplanmaktadır:<br />

Yukarıdaki eşitlikte i maddesinin atom ağırlığını, lokal akım yoğunluğunu ve<br />

n elektrokimysal reaksiyonlardaki elektron sayısını ifade etmektedir.<br />

Difüzyonla kütle akısı ise baitçe Fick yasası ile hesaplanmaktadır:<br />

3.1.3. Momentum Denklemi<br />

Laminar akış kabulu ile momentum denklemi aşağıdaki gibi yazılabilir:<br />

(1)<br />

(2)<br />

(3)<br />

(4)<br />

(5)<br />

(6)

---

Eşitlik (11)’de, viskoziteyi ve static basıncı simgelemektedir. Denklemdeki son<br />

267<br />

terim gözenekli ortamdaki akışı ifade eden Darcy kaynak terimi olup geçirgenlik<br />

( ) ve porozitenin ( ) bir fonksiyonudur. stress tensörü, ise aşağıdaki gibi hesap-<br />

lanmaktadır:<br />

3.1.4. Şarj Dengesi<br />

KOYP hücresinde geçerli olan Ohm kanunu ve şarj korunumu denklemleri aşağıda<br />

verilmiştir:<br />

Bu denklemlerde , and sırası ile iyonik veya electronik akım yoğunluğu,<br />

iletkenlik ve elektrik potansiyelidir. şarj kaynak terimi olup üçlü faz bölgesini<br />

içermeyen sistem elemanları için sıfıra eşittir. Başka bir deyişle, elektrotlar için<br />

Butler-Volmer denklemi ile hesaplanan anot veya katot akım yoğunluna eşitken<br />

sadece elektronik veya sadece iyonik iletkenliğe sahip interkonnektör veya elektrolit<br />

için sıfırdır. Fakat elektrotlar hem iyonik hem de elektronik iletkenliğe sahip<br />

olduğu için aşağıda verilen şarj dengesi denklemi çözülmelidir.<br />

3.1.5. Enerji Dengesi<br />

Enerjinin korunumu yasası aşağıdaki gibi yazılabilir:<br />

Bu denklemde k ısıl iletkenlik katsayısı ve göz önüne alınan bölgeye bağlı ola-<br />

rak ohmic dirençten kaynaklanan Joule etkisi, elektrokimyasal reaksiyonlardan<br />

kaynaklanan ısıtma ve ışınım gibi ısı transferlerini içeren kaynak terimidir. Bir<br />

reaksiyon sırasında meydana gelen toplam enerji değişimi reaksiyonun formasyon<br />

entalpi değişimi ( ) ile teorik olarak elde edilebilecek maksimum enerjiyi ifade<br />

eden Gibbs serbest enerji değimi ( ) arasındaki farktır. Geriye kalan enerji ısı<br />

enerjisi olarak ortaya çıkmaktadır.<br />

(7)<br />

(8)<br />

(9)<br />

(10)<br />

(11)<br />

(12)

---

268<br />

Ohmik ve aktivasyon kayıpları ekstradan bir kimyasal enerji gerektirmekte ve tersinir<br />

olmayan bu enerji de ısı enerjisi olarak ortaya çıkmaktadır. Bu yüzden, V bir<br />

elektrokimyasal reaksiyonun toplam ısıl kaynağını göstermek üzere, kayıplar aşağıdaki<br />

gibi hesaplanmaktadır:<br />

Elektrolit tabaka için ohmic ısınmadan kaynaklanan enerji kaynak terimi ise şöyle<br />

verilebilir:<br />

3.1.6. Elektrokimyasal Model<br />

Gerçek hücre voltajı tersinir olmayan kayıplardan dolayı teorik değerinden bir<br />

miktar sapmaktadır. Ohmik, aktivasyon ve konsantrasyon kayıplarından kaynaklanan<br />

bu terimlerin teorik voltajdan çıkarılması ile gerçek hücre voltajı hesaplanmaktadır:<br />

Hücre içerisindeki lokal akım yoğunluğu ise Butler-Volmer denklemi ile bulunabilir:<br />

Burada, anot akım yoğunluğu değişimi (A/m 2 ), hidrojenin molar konsant-<br />

rasyonu, suyun molar konsantrasyonu, türlerin toplam konsantrasyonarı<br />

(mol/m 3 ), ve referans konsantrasyonlar (mol/m 3 ), F faraday sabiti<br />

(C/mol), R gaz sabiti (J/(mol.K)), T sıcaklık (K), kayıpları göstermektedir.<br />

Buradaki katot akım yoğunluğu değişimi (A/m 2 ), oksijenin molar kesirini<br />

göstermektedir.<br />

3.1.7. Elektrokimyasal Reaksiyonlar<br />

Anot ve katotta meydana gelen elektrokimyasal reaksiyonlar gözenekli yapının<br />

bütün yüzeylerinde meydana gelen hacimsel reaksiyonlar olarak tanımlanmıştır.<br />

Anot ve katot için elektrokimyasal reaksiyonlar sırası ile Denklem (18) ve (19)’da<br />

verilmiştir. Oksijen iyonu ise bulk madde olarak kabul edilmiştir.<br />

(13)<br />

(14)<br />

(15)<br />

(16)<br />

(17)

---

269<br />

Anot (17)<br />

Katot (18)<br />

3.2. Sınır Şartları<br />

Göz önüne alınan modelin bütün duvarlarına kaymazlık sınır şartı uygulanmıştır.<br />

Bu yüzden bütün katı yüzeylerde hız sıfıra eşitlenmiştir.<br />

Madde geçişi açısından da bütün dış yüzeylerin geçirgenliği sıfır kabul edilmiştir.<br />

Göz önüne alınan tek kanal KOYP’nin alt, üst ve sol duvarından çevreye taşınımla<br />

ısı kaybı kabul edilmiş ve aşağıdaki bağıntı ile hesaplanmıştır [5] .<br />

Sağ yüzeye ise tekrar eden kanal özelliği taşıdığı için simetrik sınır şartı uygulanmıştır.<br />

3.3. Sayısal Çalışma<br />

3.3.1. Malzeme ve Parametreler<br />

ScSz elektrolit, NiO/ScSz anot, LSM/ScSz katot ve interkonnektörler gözenekli<br />

ortam kabul edilmiş ve detayları Tablo1’de verilmiştir. Transport özellikleri ve<br />

iletkenlik ayarları ise Tablo2’de özetlenmiştir. Sayısal ve deneysel çalışmada<br />

KOYP sistemine yakıt olarak nemli hidrojen (kütlece %3 su) ve oksitleyici olarak<br />

hava (kütlece %79 azot, %21 oksijen) kullanılmıştır.<br />

Tablo 1. Gözenekli ortam özellikleri<br />

Bölge Reaksiyon<br />

S/V Pore k<br />

Anot (1) 0.4 2 100 1e-6 6.23 100000<br />

Katot (2) 0.5 2 100 1e-6 9.6 7700<br />

Elektrolit - 0.01 2 - 1e-6 2.7 1e-18<br />

İnterkonnektör - 0.001 2 - 1e-6 9.6 1e-18<br />

: porozite, : geçirgenlik (m 2 ), S/V:alan-hacim oranı(m -1 ), pore: ortalama boşluk boyutu<br />

(m), k: ısıl iletkenlik katsayısı (Wm -1 K -1 ), σ: katı faz elektriksel iletkenlik (ohm -1 m -1 )<br />

(19)<br />

(20)<br />

(21)

---

270<br />

Tablo 2. Transport Parametreleri<br />

Bölge<br />

k Γ<br />

Anot IGL MixKin 10 JANNAF MixKin SCH<br />

Katot IGL MixKin 10 JANNAF MixKin SCH<br />

Elektrolit IGL MixKin 10 JANNAF MixKin SCH<br />

Yakıt kanalı IGL MixKin 1e-20 JANNAF MixKin SCH<br />

Hava kanalı IGL MixKin 1e-20 JANNAF MixKin SCH<br />

İnterkonnektör IGL MixKin 1e-20 JANNAF MixKin SCH<br />

ρ: yoğunluk,µ: dinamik viskozite (kgm -1 s -1 ), MixKin: kinetik teori, : özgül ısı (Jkg -1 K -1 ,<br />

JANNAF eğrisi), k: ısıl iletkenlik (Wm -1 K -1 ), Γ: kütle difüzyonu (kgm -1 s -1 , Schmdt sayısı)<br />

3.3.2. Sayısal Çözüm Tekniği<br />

Göz önüne alınan modeldeki akış, ısı ve kütle transferi ve elektrokimyasal reaksiyonları<br />

ifade eden ana denklemler ticari olarak kullanılabilen COMSOL 4.2 programı<br />

ile çözülmüştür. COMSOL programı çözüm yönteminde sonlu elemanlar<br />

metodunu kullanmaktadır.<br />

4. Sonuçlar ve Tartışma<br />

4.1. Deneysel Sonuçlar<br />

Üretilen MEG’ler 700, 750 ve 800°C sıcaklıktaki I-V eğrileri Şekil 4’de verilmiştir.<br />

Performansın sıcaklıkla arttığını görülmektedir. Elde edilen I-V eğrileri üretilen<br />

MEG’in KOYP için uygunluğunu ortaya koymuştur.<br />

Şekil 4. 16 cm 2 aktif alana sahip KOYP tek hücrenin ölçülen I-V-P eğrileri

---

271<br />

Üretilen tek hücreli KOYP çalışması sırasında anot gaz kanallarının 5 farklı bölgesinden<br />

sıcaklık verileri alınarak hücrenin sıcaklık dağılımı elde edilmiştir. Sıcaklık<br />

verileri hücre sıcaklığı 800°C sıcaklığa ulaştıktan sonra alınmaya başlanmıştır.<br />

Ayrıca 700°C ve 750°C sıcaklıklarında da veri alınarak sıcaklığın dağılım rejimi<br />

karşılaştırılmıştır. Bu incelemelerden biri Şekil 5’de verilmiştir. Pil çalıştırılmaya<br />

başladıktan hemen sonra ölçüm alınan beş noktanın da sıcaklığı hemen artış göstermiştir.<br />

Belli bir süre sonra yakıt ve oksitleyici gaz debilerine ve çalışma voltajına<br />

bağlı olarak sıcaklıklar dengelenmiştir. Bu noktada elektrokimyasal reaksiyonlar<br />

sonucu ortaya çıkan ısı ile çevreye olan ısı kaybı denge durumuna gelmiştir. Bütün<br />

çalıştırma voltajlarında sıcaklık değerlerinde benzer eğilim saptanmıştır. Paralel<br />

akışta hücre içerisinde ortalama sıcaklığın düştüğü gözlemlenmiştir. Bunun sebebi<br />

hidrojen girişine denk gelen MEG’in diğer tarafındaki kanalın hava çıkışı olmasından<br />

kaynaklanmaktadır. Hava girişten çıkışa kadar ısınmakta, dolayısı ile hidrojenin<br />

girişi daha sıcak bir ortam oluşmasına sebep olmaktadır.<br />

Farklı fırın sıcaklıklarında çalıştırılan KOYP’nin sıcaklık dağılımları Şekil 5, 6 ve<br />

7’de gösterilmiştir. Buradaki verilerin benzer eğilimde grafif oluşturmuş olması<br />

deneysel çalışmayı doğrular niteliktedir.<br />

Farklı amper değerlerinde çalıştırılan tek hücre KOYP’nin sıcaklık dağılımı Şekil 8<br />

ve 9’da verilmiştir. 2 amper ile 4 amper arasında çok fazla sıcaklık farkı yok iken 8<br />

amper güç çekilmesi ile aradaki sıcaklık farkı netleşmektedir. Kanal sıcaklıklarındaki<br />

artış sürekli bir elektrokimyasal aktivitenin göstergesidir. Bu sayede artan<br />

amper ile sıcaklık artışı gösterilmiş olmaktadır. Amper karşılaştırması ters akış ve<br />

paralel akış durumları için de karşılaştırılmıştır. Görüldüğü üzere ters akışta ortalama<br />

sıcaklık ve ortalama hücre sıcaklığının yine arttığı gözlemlenmiştir.<br />

Farklı hidrojen debisi için sıcaklık dağılım verileri Şekil 10 ve 11’de verilmiştir.<br />

Görüldüğü üzere paralel akışta debinin artışı ile birlikte fırın çıkış sıcaklığı ve iç<br />

sıcaklığında sürekli bir düşmenin olduğu gözlemlenmiştir. Ters akışta ise hücre<br />

sıcaklığının arttığı gözlemlenmiştir.<br />

Şekil 5. Fırın Sıcaklığı: 800 o C, Hidrojen Debisi 500 mL/dk, Hava Debisi 1000 mL/dk,<br />

Sabit Akım: 4 Amper

---

272<br />

Şekil 6. Fırın Sıcaklığı: 750 o C, Hidrojen Debisi 500 mL/dk, Hava Debisi 1000 mL/dk,<br />

Sabit Akım: 4 Amper<br />

Şekil 7. (Fırın Sıcaklığı: 700 o C, Hidrojen Debisi 500 mL/dk, Hava Debisi 1000 mL/dk,<br />

Sabit Akım: 4 Amper)<br />

Şekil 8. (Fırın Sıcaklığı: 800 o C, Hidrojen Debisi 500 mL/dk, Hava Debisi 1000 mL/dk,<br />

Sabit Akım: Değişken)

---

Şekil 9. (Fırın Sıcaklığı: 800 o C, Hidrojen Debisi 500 mL/dk, Hava Debisi 1000 mL/dk,<br />

Sabit Akım: Değişken)<br />

Şekil 10. (Fırın Sıcaklığı: 800 o C, Hidrojen Debisi Değişken, Hava Debisi 1000 mL/dk,<br />

Sabit Akım: 4 Amper)<br />

Şekil 11. (Fırın Sıcaklığı: 800 o C, Hidrojen Debisi Değişken, Hava Debisi 1000 mL/dk,<br />

Sabit Akım: 4 Amper)<br />

273

---

274<br />

4.2. Sayısal Sonuçlar<br />

KOYP çalışmasının detayların anlaşılması adına akış, akım, madde ve sıcaklık<br />

dağılımlarını belirlemek için geliştirilen matematiksel model sayısal olarak çözülmüştür.<br />

Hava ve hidrojen debileri sırası ile 1000 mL/dk ve 500 mL/dk iken 0,6V<br />

çalışma voltajındaki pil içi sıcaklık dağılımı Şekil 12 (a)’da verilmiştir. Sayısal<br />

hesaplama yalnızca ters akış için yapılmıştır. Deneysel sonuçlara benzer olarak<br />

elektrokimyasal reaksiyonlar sonucunda pil içi sıcaklık giriş bölgesinden çıkış<br />

bölgesine doğru gidildikçe artmaktadır. Ayrıca interkonnektör temas yüzeylerindeki<br />

sıcaklıklar daha yüksektir. Bu sonuç elektrokimyasal reaksiyonların dolayısı ile<br />

KOYP performansının iyileştirilmesi adına akım toplamanın önemini ortaya koymuştur.<br />

Hidrojen konsantrasyonun anot gaz kanalı içerisindeki değişimi Şekil 12 (b)’de<br />

gösterilmiştir. Kanalın orta kısımlarında yüksek olan hidrojen konsantrasyonunun<br />

akım toplayıcı yakınında daha düşük olduğu görülmektedir. Bu durum yine akım<br />

toplayıcı yakınında artan elektrokimyasal aktiviteye bağlanmıştır. Su buharı dağılımlarında<br />

da benzer durum görülmektedir.<br />

(a) (b) (c)<br />

Şekil 12. (a) Anode gaz kanalındaki sıcaklık dağılımı (V=0.6V), (b) Anot gaz kanalı boyunca hidrojen<br />

tüketimi (V=0.6V), (c) Anot gaz kanalındaki su konsantrasyonu (V=0.6V)<br />

4.3. Deneysel ve Sayısal Sonuçların Karşılaştırılması<br />

800°C çalışma sıcaklığındaki sayısal ve deneysel I-V eğrisi karşılaştırılması Şekil<br />

13’de verilmiştir. Geliştirilen matematiksel modelin deneysel sonuçlarla genel<br />

olarak uyum içerisinde olduğu görülmektedir. Fakat simülasyon sonuçları deneysel<br />

sonuçlara göre daha yüksek çıkmıştır. Bu durum deneysel çalışmada akım toplamadaki<br />

sorunlara bağlanmıştır.

---

5. Sonuçlar<br />

Şekil 13. Performans sonuçlarının karşılaştırılması<br />

275<br />

KOYP için sıcaklık pil içi sıcaklık dağılımı deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir.<br />

Deneysel çalışmada ScSz elektrolit destek, NiO/ScSz anot ve LSM/ScSc katot<br />

içeren 16 cm 2 aktif alanlı KOYP MEG’leri şerit döküm ve ipek baskı teknikleri ile<br />

imal edilmiştir. Üretilen MEG’lerin performansı farklı çalışma voltaj ve sıcaklıklarında<br />

ölçülmüştür. Ayrıca KOYP çalışması sırasında pil içi sıcaklık ölçümleri de<br />

yapılmıştır. Üretilen MEG’ler Crofer22APU © interkonnektör ile birlikte 700-800°C<br />

çalışma sıcaklığında oldukça iyi bir güç ortaya koymuştur. Elde edilen sonuçlar,<br />

üretilen KOYP MEG’in 700-800 °C çalışma sıcaklığında uygulamada kullanılabilir<br />

yeterlilikte olduğunu göstermektedir. Ayrıca sıcaklık dağılımının ters akışta artış<br />

gösteriyor olması bize tasarım yaparken referans olacaktır. Sistemdeki sıcaklık<br />

farklılıklarını en aza indirgemek için akış yönlerinin etkisinin önemli olduğu gözlemlenmiştir.<br />

Teorik çalışmada akış, ısı ve kütle transferi, şarj korunumu ve elektrokimyasal<br />

reaksiyonlar modellenmiş, model farklı çalışma parametreleri için sayısal olarak<br />

çözülmüştür. Sonuçlar elektrokimyasal reaksiyonların akım toplayıcı yakınında<br />

daha yoğun olduğunu ve bu yüzden sıcaklığın bu bölgelerde daha yüksek olduğunu<br />

göstermiştir. Ayrıca gerek akış doğrultusunda gerekse de kanal derinliği doğrultusunda<br />

sıcaklık ve madde dağılımlarında değişmeler olduğunu ortaya koymuştur.<br />

Yüksek sıcaklık farklılığının ve düşük çalışma voltajlarının MEG için zararlı olabilecek<br />

termal gerilmelere neden olacağı sonucuna varılmıştır.<br />

Sayısal sonuçlar ile deneysel sonuçlar yakın değerler ortaya koymuştur. Bu iki<br />

sonuç arasındaki farklılıklar deneysel çalışmadaki akım toplamada karşılaşılan<br />

problemlere ve sayısal çalışmadaki kabullere bağlanmıştır.

---

276<br />

Kaynakça<br />

[1] Yakabe H., Hishinuma M., Uratani M., Matsuzaki Y., Yasuda I., Evaluation and modeling<br />

of performance of anode-supported solid oxide fuel cell, J Power Sources 86 (2000)<br />

423–31.<br />

[2] Recknagle K. P., Williford R. E., Chick L. A., Rector D. R., Khaleel M. A., Threedimensional<br />

thermo-fluid electrochemical modeling of planar SOFC stacks, Journal of<br />

Power Sources 113 (2003) 109-114.<br />

[3] Wang Y., Yoshiba F., Watanabe T., Wang S., Numerical analysis of electrochemical<br />

characteristics and heat/species transport for planar porous-electrode-supported SOFC,<br />

Journal of Power Sources 170 (2007) 101-110.<br />

[4] Pasaogullari U., Wang C.Y., "Computational Fluid Dynamics Modeling of Solid Oxide<br />

Fuel Cells", in Proceedings of SOFC-V<strong>II</strong>I, Eds. S.C. Singhal and M. Dokiya (2003)<br />

1403-1412.<br />

[5] Incropera F. P., Dewitt D. P., Introduction to Heat Transfer, John Wiley & Sons, (1996)<br />

New York.<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

ALTERNATİF ENERJİLER VE MAKİNE<br />

TEKNOLOJ<strong>İLERİ</strong> UYGULAMALARI<br />

277

---

278

---

OPTİK TEKNOLOJİSİNİN ÖLÇÜM TEKNİKLERİ VE KONTROL<br />

SİSTEMLERİ ALANINDAKİ UYGULAMALARI<br />

Özet<br />

Ferit ARTKIN<br />

Kocaeli Üniversitesi Gebze Meslek Yüksekokulu<br />

279<br />

Optik ve lazer teknolojisinin ölçüm ve kontrol tekniklerinde kullanılan bazı uygulamaları<br />

arasında; Optik Sensörler, Malzemelerdeki Yüzey Pürüzlülüklerinin Hesaplanması,<br />

Fotogrametri Teknikleri, Lazer Tarama ve Dijital Görüntüleme ve<br />

Kalite Kontrol gösterilebilir. Bu alanlarda matematiksel modellemeler dışında<br />

endüstriyel uygulamalarda bulunmaktadır. Sensörlerin endüstriyel uygulamaları<br />

için; uygun amaçlara yönelik kullanılması oldukça önemlidir. Sensör seçimi statik<br />

ve dinamik karakteristikler yanında ortam etkileri ve işlevsellik gibi faktörlere de<br />

bağlıdır. Bununla birlikte ölçüm, veri toplama sistemi, maliyet şartları da<br />

gözönünde bulundurulmalıdır. Optik sensörler endüstriyel uygulamaların çeşitli<br />

aşamalarında; bir işin otomatik olarak yapılması gereken yerlerde yaygın olarak<br />

kullanılmaktadır.<br />

Anahtar Kelimeler: Optik Ölçüm ve Kontrol, Sensörler, Yüzey Pürüzlüğünün Optik Yöntemlerle<br />

Hesaplanması Fotogrametri, Kalite Kontrol.<br />

Giriş<br />

Optik teknolojisindeki baş döndürücü gelişmeler endüstriyel alanlarda ve günlük<br />

yaşantımızda uygulama alanları bulmuştur, her geçen günde uygulama alanlarında<br />

artış gözlemlenmektedir. Optik tarama teknolojisi geliştikçe veri yakalama çözümleri<br />

açısından tüm sektörler daha fazla seçeneğe sahip olmaktadır. Lazer tarama<br />

teknikleri kullanılarak malzemelerin yüzey pürüzlülükleri optik yöntemlerle belirlenebilmektedir,<br />

özellikle karmaşık geometriye sahip objelerin ve yüzeylerin analizi<br />

diğer ölçüm tekniklerine kıyasla çok kısa sürede ve yüksek detay zenginliğinde 3boyutlu<br />

olarak elde edilebilmektedir. Endüstriyel uygulamalarda sık kullanılan bir<br />

sensör türü de optik sensörlerdir. Bu sensörlerin endüstriyel uygulamalarda sağlamış<br />

olduğu bazı avantajlarda bulunmaktadır. Fotogrametri uygulamaları ile kalite<br />

kontrol alanında interferometre, dijital mikroskoplar alanında da optik ölçüm ve<br />

kontrol teknikleri kullanılır.<br />

1. Lazer Tarama Teknolojileri<br />

Lazer tarama sistemi çalışma mekanizması lazer ışını üreten bir sistem yardımıyla<br />

ışını odaklamak için bir mercek kullanılmasıyla gerçekleşir hareket eden otomatik

---

280<br />

kontrol sistemi aracılığıyla hedef boyunca hızla ileri-geri hareket ettirilerek hedefi<br />

aydınlatan bir lazer hattı oluşturur. Hedeften yansıtılan lazer ışığı bir foto detektör<br />

üzerine gönderilir, toplanan lazer ışın demeti dışarıdan bu demete müdahale edebilecek<br />

ışığı reddetmesine olanak verir, bu sistemin en önemli avantajlarından biridir.<br />

Bu aşamadan sonra; foto detektör yansıtılan lazer ışığını elektrik analog sinyaline<br />

dönüştürür ve analog sinyali dijital veriye çevirir. Tarayıcı dijital verileri işler ve<br />

verileri yorumlamak için semboloji algoritması uygular, en son basamakta ise; bir<br />

denetleme basamağı üzerinden bilgileri doğrular verileri sisteme bağlı ana bilgisayara<br />

gönderir.<br />

Lazer tarama sistemleri kullanım amacına göre; düşük fiyat ve yüksek verimlilik<br />

sağlayabilmektedir. Lazer tarayıcılar ışık hüzmesini yayılmadan ve dağılmadan<br />

yansıtabilme özelliğine sahip olması diğer avantajıdır. Lazer ışını, tarayıcı sensörün<br />

görüş hattından yayıldığı için doğrudan tarama yapmak kolaylaşır. Lazer tam olarak<br />

tarayıcı sensörün gördüğü her şeyi yansıtabilir, bu şekilde tarama işlemi hızla gerçekleşebilir.<br />

2. Fotogrametri<br />

Ölçme ve görüntüleme sistemlerinin gelişmesi gerçek anlamda fotogrametri tekniklerini<br />

gelecekte en çok kullanılacak yöntemler haline dönüştürecektir.<br />

Fotogrametrinin amaçlarından birisi, gerçek dünyayı sanal dünyaya dönüştürmektir.<br />

Bu konuda kullanılan görüntüleme yöntemleri güvenlik, telekonferans, tanıtım,<br />

sanal gezi, robot navigasyonu gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaya<br />

başlamıştır. Internet ve multimedya teknolojisinin gelişmesi ile izleyiciler panorama<br />

(bütün görüş) ile ortamı sanki ‘gerçekte oradaymış gibi’ gezebilirler.<br />

Panoramik görüntülerin avantajı iç mekanın ya da şehir meydanları gibi büyük<br />

alanların birkaç resim ya da tek resim ile yüksek çözünürlükte fakat düşük maliyet<br />

ile görüntülenebilmesidir. Bu tarz mekanların üç boyutlu yüksek çözünürlüklü<br />

modellerini oluşturabilmek, yapı cepheleri gibi mimari fotogrametrinin gereksinim<br />

duyduğu yüksek çözünürlüklü ortofotografları elde edebilmek ve diğer mimari<br />

fotogrametrik uygulamalar için avantaj sağlamaktadır.<br />

3. Optik Sensörler ve Endüstriyel Uygulamaları<br />

Optik dönüştürücüler ve sensörlerdeki uygulamalar günlük hayatımızda da uygulama<br />

alanları bulmuştur. Güneş pili ve enerji uygulamalarında, sokak aydınlatmalarında,<br />

optik sensörlü otomatik kapılarda v.b. alanlarda uygulamaları bulunmaktadır.<br />

Güneş pilleri (foto-voltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik<br />

enerjisine dönüştüren yarı iletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire<br />

şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında,<br />

kalınlıkları ise 0.2-0.4 mm. arasındadır.

---

(a) (b)<br />

Şekil 1. Şebekeye enerji veren güneş pilleri (a), güneş enerjisi ile cep telefonu şarjı (b).<br />

(c) (d)<br />

Şekil 2. Güneş pilleri ile sokak aydınlatması (c), çatısı güneş pili kaplı bir ev (d).<br />

281<br />

Günümüzde endüstriyel uygulamalar için çok çeşitli sensör tipleri mevcuttur bu<br />

sensörlerden kullanım amacına göre doğru tercihin yapılması oldukça önemlidir.<br />

Sensör seçimi yapılırken dikkat edilmesi gereken kriterler; statik özellikler (doğruluk,<br />

uygunluk, bozulma, topraklama, izolasyon, mesafe, tekrarlanabilirlik, çözünürlük..),<br />

dinamik özellikler (transfer fonksiyonu, frekans cevabı, darbe etkisi, adım<br />

tepkisi..), ortam etkileri (çalışma sıcaklık sınırı, termal çevrimi, çalışma nem sınırı,<br />

EMI koruma, RFI koruma) ve işlevsellikdir. Bununla birlikte dikkat edilmesi gereken<br />

diğer kriterler arasında ölçüm, veri toplama sistemi, bulunabilirlik ve maliyet<br />

şartları da göz önünde bulundurulmalıdır.

---

282<br />

Endüstriyel uygulamalarda oldukça yaygın bir şekilde kullanılan sensör tipide optik<br />

sensörlerdir. Optik sensörler hareket ve otomatik kontrol gerektiren sistemlerde<br />

yaygın bir şekilde tercih edilirler. Optik sensörlerin endüstriyel uygulamalarda<br />

sağlamış olduğu bazı avantajlar bulunmaktadır. Bu avantajlardan bazıları;<br />

� Algılanan cisme teması yoktur.<br />

� Algılanacak cisim farklı tipte malzemeler olabilir.<br />

� Algılama mesafesi uzundur (Cisimden yansımalı da 1 m, karşılıklı tipte 60<br />

m’dir.)<br />

� Cevap süresi kısadır (20 µs’ye kadar düşebilir).<br />

� Hassas konumlama yapılabilir.<br />

� Renk ayrımı yapılabilir.<br />

Endüstriyel alanlarda kullanılan çeşitleri;<br />

Karşılıklı Tip: Karşılıklı tip sensörde, cisim alıcı-verici sensör algılayıcıların olduğu<br />

eksene girdiğinde algılama yapabilirler.<br />

Şekil 3. Karşılıklı tip optik sensör ve uygulaması.<br />

eflektörden Yansımalı Tip: Reflektörden yansımalı modelde sensör algılacısından<br />

yayılan ışık reflektörden yansıyarak geri dönmektedir. Cisim reflökter ile sensör<br />

arasına girdiğinde algılanabilir.<br />

Şekil 4. Reklektörden yansımalı tip optik sensör.<br />

Cisimden Yansımalı Tip: Cisimden geri dönen ışık kazanımı tanımlanan eşik<br />

değerini geçtiğinde algılama yapılabilir.<br />

Şekil 5. Cisimden yansımalı tip optik sensör.

---

Odaklı Cisimden Yansımalı Tip: Cisim üzerine gönderilen ışın odaklanmıştır.<br />

Eğer odaktan bir kayma gerçekleşirse algılama yapılabilir.<br />

Uygulama Örnekleri:<br />

Şekil 6. Odaktan yansımalı tip optik sensör.<br />

Şekil 7. Ürün bandında ilerleyen parçaların sağlamlık kontrolünde kullanılan optik sensörler.<br />

4. Sonuç<br />

283<br />

Yapılan çalışma sonunda optik kontrol mekanizmalarının doğruluk, zaman, verimlilik<br />

yönünden diğer sistemlerden daha üstün olduğu ortaya konulmuştur. Günümüzde<br />

her geçen gün uygulama alanları genişleyen optik kontrol ve uygulamaları ile<br />

ilgili bazı örnekler ve endüstriyel uygulamalar bu çalışmada incelenmiştir. Optik<br />

sensörlerin özellikle otomatik kontrol, robotik sistemler ve CNC (Computer<br />

Numeric Control) tezgahlarında ve PLC sistemlerinde geniş uygulama alanı bulunmaktadır.<br />

Kaynakça<br />

1. Baştanlar, Y., Yardımcı, Y., 2005, Hiperbolik Aynalı Katadioptrik Tüm Yönlü Kameralar<br />

için Parametre Çıkarımı, IEEE Xplore, 20.04.2009.<br />

2. Kwiatek, K., 2005, Generation of virtual tour in the 3D space applying panoramas,<br />

exercised on the site of Dresden and Crakow. AGH University of Science and<br />

Technology.<br />

3. B.Ergün, C.Şahin, Digital Spherical Photogrammery Techniques Recently in Use, Harita<br />

Dergisi, Temmuz 2009.<br />

4. Akyol O., Duran Z., Aydar U., <strong>2011</strong>. Düşük Maliyetli Optik Tarayıcı Sistem Örneği,<br />

Türkiye Ulusal Fotogrametri ve Uzaktan Algılama Birliği, VI. Teknik Sempozyumu, 23-<br />

26 Şubat <strong>2011</strong>, Antalya.

---

284<br />

5. Reshetyuk Y., 2006. Investigation and calibration of pulsed time of flight terrrestrial<br />

laser scanners, Royal Institute of Technology Department of Transport and Economic<br />

Division of Geodesy, Stockholm, Sweden.<br />

6. U. Aydar, Ö. Avşar, Ş.Kaya, E. Bozkurtoğlu, D.Z.Şeker, Yüzey Pürüzlülük Açılarının<br />

Lazer Tarayıcılar Yardımıyla Belirlenmesi, TMMOB Harita ve Kadastro Müh.Odası 13.<br />

Türkiye Harita Bilimsel Teknik Kurultayı, 18-22 Nisan <strong>2011</strong>, Ankara.<br />

7. Elektrik-Elektronik Teknolojisi, Elektronik Enstrümantasyon ve Kontrol, 523EO0088<br />

Modülü, Ankara, <strong>2011</strong>.<br />

8. Kalite Kontrolde Ölçme Teknikleri, Gaziantep Üniversitesi, Makine Müh. ME472 Seminer,<br />

Yrd.Doç.Dr.A.Tolga Bozdana.<br />

9. Parian, J. A., 2007. Sensor Modeling Calibration and Point Positining with Terrestrial<br />

Panoramic Cameras. Doctora Thesis, E.T.H. Zurich, Swisszerland.<br />

10. Parian, J. A., 2006. Panoramic Imaging Techniques, Sensor Modelling and Applications,<br />

International Summer School ‘‘Digital Recording and 3D Modelling’’, Crete, Greec 24-<br />

29th April 2006.<br />

11. Şahin, C., 2009, Yakın Resim Alanında Fotogrametri ve Lazer Tarama Yöntemlerinin<br />

Optimizasyonu ve Bütünleştirilmesi, Doktora tezi ara raporu, Yıldız Teknik Üniversitesi,<br />

Fen Bilimleri Enstitiüsü, İstanbul.<br />

12. Duran Z., Aydar U., 2009. Nippur Uzunluk Ölçme Aletinin 3B Modellemesi ve Görselleştirilmesi,<br />

Türkiye Ulusal Fotogrametri ve Uzaktan Algılama Birliği V. Teknik Sempozyumu,<br />

Şubat 4-5, Ankara.<br />

13. Gümüş K., Erkaya H., 2007. Mühendislik Uygulamalarında Kullanılan Yersel Lazer<br />

Tarayıcı Sistemler, TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası 11. Türkiye Harita<br />

Bilimsel ve Teknik Kurultayı, 2-6 Nisan 2007.

---

ÜRETİMDE KALİTE ARTIŞINA BAĞLI REKABET<br />

GÜCÜNÜ ARTTIRMAK İÇİN TEZGAHLARININ<br />

TEKNOLOJİK GÜCÜNÜ KULLANMAK<br />

Dr. Müh. Erdal GAMSIZ<br />

TİAD Yönetim Kurulu Başkanı<br />

285<br />

Yaşamımızın her alanında olduğu gibi, imalat sektöründe de rekabetçi olabilmek<br />

“ürünü satılabilir hale getirme yeteneğini” geliştirmekle mümkün olabilir. Rekabet<br />

gücünü arttıran, dünya pazarlarında rakipleri ile mücadele edebilen ve rakiplerini<br />

maliyet/kalite/temin süresi üçgeninde geçebilen firmalar varlıklarını devam ettirebilecekler<br />

ve gelişeceklerdir. İmalat sektöründe de rekabetçiliğin tanımı; En kısa<br />

sürede, en iyi ve kaliteli ürünü, en ucuza yapabilmektir. Bu üçlü geleneksel temel<br />

rekabet unsurlarına günümüzde bir de “Karlı satabilme yeteneğini” eklemek gerekir.<br />

Bu üçlüde rekabet gücünde vazgeçilemez unsur KALİTE ‘dir. Üretimde kaliteli<br />

üretim yapmanın en temel yolu takım tezgahların teknolojik gücünü kullanmaktan<br />

geçmektedir. Başta üretim kapasitelerinde sağladığı artışlar olmak<br />

üzere, özellikle de son yıllarda takım tezgahlarındaki teknolojik gelişmelere bağlı<br />

yüksek hızlarda ve yüksek hassasiyetlerdeki çok fonksiyonlu ve çok eksenli takım<br />

tezgahları ve bunları destekleyen tasarım ve imalat yazılımları sayesinde en üst<br />

düzeyde KALİTELİ KALIPLAR, Makine parçaları, otomobil, uçak ve beyaz eşya<br />

gibi bir çok sektörde parça ve ürünler üretilmektedir.<br />

Rekabetçilik Nedir?<br />

Rekabetçilik; en kısa sürede, en kaliteli ürünü, en ucuza yapabilme ve bunu yaparken<br />

de minimum alanda, minimum adam ile, minimum zamanda maksimum işi elde<br />

etmektir.<br />

Özet olarak rekabetçilik; ürünü karlı satabilme yeteneği<br />

Maliyet kalemlerine bakıldığında, maliyetleri; Takım Giderleri, Ham Madde/Malzeme<br />

giderleri, İşçilik, Makine Yatırım giderleri ve Genel giderler olarak<br />

sıralayabiliriz. Bu maliyet kalemlerindeki giderleri ne kadar düşülürse, o kadar daha<br />

rekabetçi olunabilir ve ürünleri daha karlı satma imkanı elde edilir.<br />

Bu maliyetleri düşürmek için gereksinimlerin başında performans gelir. Performansı<br />

etkileyen faktörleri ise; HIZ, KALİTE ve VERİM olarak özetlemek mümkündür.<br />

CNC Takım Tezgahlarının teknolojik gücünü kullanabilmek için bazı ihtiyaçları<br />

karşılamak gerekir. Bunlar üretimdeki rekabet gücünü etkileyen en önemli ihtiyaçlar<br />

ve kriterlerdir.

---

286<br />

I- Kesici Takım Teknolojileri<br />

KESİCİ TAKIM Teknolojileri başta gelen ve rekabette en önemli parametrelerden<br />

birisidir. Kesici takımları seçerken dikkat edilmesi gereken en önemli hususları<br />

aşağıdaki şekilde sıralamak mümkündür;<br />

- Yüksek Hız ve Yüksek Performanslı İşleme Takımları<br />

- Minimum Takım Sayısı (Kombine Takım Kullanımı)<br />

- Hassas Takım Tutucu seçimi<br />

<strong>II</strong>- Bağlama ve Aparat Sistemleri<br />

Bağlama ve Aparat Sistemleri rekabetteki diğer önemli bir parametredir. İyi tasarlanmış<br />

bir bağlama ekipmanı ile;<br />

� Hız (yüksek hızda kesim): Maliyette kazanç<br />

� Yüksek Parça Kalitesi (hassasiyet): YÜKSEK YETERLİLİK (Cp, Cpk)<br />

� Güvenilirlik<br />

� Esnek imalatta düşük ayar süreleri<br />

Çoklu Bağlama Sistemleri<br />

� Fikstür konsept & tasarımı:<br />

– Maksimum adette parça bağlama<br />

– Minimum operasyon sayısı<br />

– Maksimum parça işlenebilirliği (değişik açılardan parçanın işlenebilmesi)<br />

– Operasyon balansı<br />

– Minimum talaş birikimi<br />

– Rijitlik<br />

– Bağlama hassasiyeti ve tekrarlaması (kaliteli komponent kullanımı)<br />

– Parça bağlama sürelerinin optimizasyonu (hidrolik/mekanik fikstür)<br />

– Parça oturma teyidi<br />

– Otomasyon için parça sıkma-sökme teyidi<br />

<strong>II</strong>I- Makina Teknolojileri<br />

Üretimde kalite artışına bağlı rekabet gücünü arttırmak için takım tezgahlarının<br />

teknolojik gücünü kullanmak en önemli husustur. Kaliteli üretim yapmayı ve rekabeti<br />

direk etkileyen üretim araçlardır. Takım tezgahlarını seçerken dikkat edilmesi<br />

gereken en önemli hususları aşağıdaki şekilde sıralamak mümkündür;<br />

Hız<br />

� Durmaksızın yüksek hızlarda çalışabilecek tasarım ve kalite<br />

� İş mili devri ve ivmelenmesi

---

Sonuç<br />

� Eksen hızları, ivmelenme ve yavaşlama<br />

� Takım değiştirme süresi<br />

� Takım hazırlık süresi<br />

� Paralel prosesler<br />

Hassasiyet<br />

� Gövde Yapısı (rijitlik)<br />

� Termal stabilite (ısı değişimlerine karşı koruma)<br />

� Vidalı mil soğutma<br />

� İş mili<br />

- Titreşim<br />

- Salgı<br />

- Yağlama<br />

- Rulman yapısı<br />

- Soğutma<br />

- Uzama kontrolü<br />

Güvenilirlik<br />

� Yüksek imalat kalitesi<br />

� Kaliteli komponent ve yan ekipmanlar<br />

� Kolay bakım<br />

- AAOZ (arızalar arası ortalama zaman) & OTS (ortalama tamir süresi)<br />

- AAOZ=2000 saat, OTS=18 saat<br />

287<br />

Rekabet gücünü arttırmak için maliyetlerin düşürülmesi kaçınılmazdır. Makina<br />

performansının %30 artırılması ile parça maliyetlerinin düşürülmesi %15-%20 arası<br />

kazanç sağlar.<br />

Maliyet kalemleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir:<br />

Gider Tanımı Oran (%)<br />

Malzeme 22%<br />

Makina 26%<br />

İşçilik 28%<br />

Genel Giderler 21%<br />

Takım 3%<br />

Toplam 100%

---

288<br />

Rekabetçi olabilmek ve yüksek verimlilikte üretim yapabilmek için;<br />

� Teknolojik makinalar<br />

� Yüksek hassasiyetlerde kesici takımlar<br />

� Bağlama ekipmanı (özellikle çoklu)<br />

� (Robot) entegrasyonunu veya yükleme ve boşaltma sistemlerini optimum<br />

şekilde yapmak kaçınılmazdır<br />

Bilgisayar destekli tasarım ve imalat çözümleri aşağıdaki şekilde özetlenebilir;<br />

� Tasarım<br />

� Onaylama analiz<br />

� Bilgi yönetimi<br />

� İletişim<br />

� Dökümantasyon<br />

� CAM<br />

� Yayınlamak<br />

IV- Onaylama Analiz (Similasyon)<br />

En kısa sürede, en kaliteli ürünü, en ucuza yapabilmek için tasarımda doğrulama en<br />

önemli olgudur. Tasarımda onaylama teknolojileri Verimliliği %50 civarında daha<br />

hızlandırmakta ve bu teknolojileri kullanan firmaların rekabet gücünü arttırmaktadır.<br />

CAD ve ANALİZ Programları ile Daha VERİMLİ Sonuçlar elde edersiniz.<br />

CAD ve analiz sistemlerini kullanmanın sonuçları 80,000+ kullanıcı 50+ ülkede<br />

yapılan araştırmaya göre;<br />

� 50% hataları azalttı<br />

� %70 CAD maliyetini azalttı<br />

� %30 verimliliği arttırdı<br />

� %40 ürün geliştirme maliyetlerini düşürdü<br />

� Verimlilik %50 daha hızlandı<br />

� %50 ürün geliştirme zamanını azalttı<br />

� %400 ürün satışını arttırdı<br />

KATMA Değer, ürünün son aşamasında ilave edilebilir bir şey değildir. İyi Tasarım<br />

ile daha tasarım Aşamasında analiz programları kullanılarak gerçekleştirilebilir.<br />

V- Bulut Teknolojileri<br />

Basit network diagramlarında Internet’i temsil etmede çoğunlukla kullanılan bulut<br />

resminden yola çıkılarak adı konulan “Bulut Bilgi İşlem” kavramı herhangi temel

---

289<br />

bir uygulamanın Internet üzerinden çalışılabilmesi demektir. Özellikle son yıllarda<br />

bulut teknolojileri başta tasarım araçlarında olmak üzere üretimde de kullanılmaya<br />

başlamıştır.<br />

Yeni bulut uygulamarın ana özellikeri şunlardır:<br />

1. Başka lokasyonlar ile ONLINE çalışabilme imkanı<br />

2. Ortak kullanılan tasarımları, parçaları, standart elemanları direk kullanabilme<br />

imkanı<br />

3. Platform ve cihazlardan bağımlılığı yoktur. Bağımsızdır ve her platform ve<br />

cihazda çalışabilmekte<br />

4. Local de çalışabilme. Internet bağlantınız olmadan çalışabilmekte<br />

5. Güvenlik ve kişiye özel güvenlik ayarları. Kullanıcının izin verdiği ölçüde<br />

buluttaki veriler paylaşılabilir.<br />

6. Arzu edilen kişi kadar kullanıcı. Sınırsız kullanıcı yetkisi<br />

7. Local deki verilerle senkronizasyon imkanına sahip<br />

CNC Takım tezgahlarında kaliteli, hassas ve verimli işler yapabilmenin yolu ise<br />

ileri teknoloji ve bilgiden geçmektedir.<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

290

---

TAKIM TEZGAHLARI SEKTÖRÜNÜN<br />

GELECEĞİ VE TEKNİK EĞİTİMİN ÖNEMİ<br />

Mak. Yük. Müh. Hayrettin KAĞNICI<br />

TİAD Yönetim Kurulu Üyesi<br />

291<br />

Takım Tezgahları, bütün diğer makinaların imalatını sağlayan bir ana makinadır.<br />

İmal edilen her şey, ya bir takım tezgahı ya da yine bir takım tezgahı ile imal edilmiş<br />

bir makina vasıtası ile imal edilmektedir.<br />

Türk Takım Tezgahları sektörünü, Almanya, Japonya, Tayvan, Kore gibi ülkelerle<br />

kıyasladığımızda aşağıdaki tablolar ortaya çıkmaktadır:

---

292

---

Sanayileşmek gelişmiş ülke olmanın tariflerinin başında gelmekte olup, yüksek<br />

kapasiteli ve teknolojik ürünler üretmektir.<br />

Ülke kalkınması sanayileşme ile gerçekleşir. Sanayileşme; “TEKNİK EĞİTİM”<br />

ile başlar.<br />

Takım Tezgahları teknolojisi ne kadar yeni ise, tezgahlarda üretilen ürünler de o<br />

kadar yeni ve ileri teknoloji olacaktır.<br />

Teknolojinin takibi ancak devamlı, kesintisiz (ömür boyu) öğrenim ve bilgi ile<br />

olabilmektedir.<br />

293<br />

Türkiye Sanayi Strateji Belgesi ve Eylem Planında “Beceri ve İnsan Kaynağı”,<br />

Makine Sanayi Strateji Belgesi ve Eylem Planı Taslağında ise “Öncelikli Sorun<br />

Alanları” başlıkları altında Nitelikli İş Gücü yetiştirilmesi amacıyla Mesleki ve<br />

Teknik Eğitimin önemi bir kez daha vurgulanmıştır.<br />

Örnek verecek olursa Güney Kore’de 1998 yılında artan işsizliğe karşı hazırlanan<br />

önlem paketi dört ana başlıktan oluşuyordu:<br />

� İstihdamı koruma<br />

� Yeni istihdam yaratma<br />

� Mesleki eğitim<br />

� İşe yerleştirme<br />

Güney Kore’de “Mesleki Eğitim” programı işsizliğe karşı hazırlanan önlem paketinin<br />

bir ayağını oluşturuyordu. Bu programlar:<br />

1- İşyerlerinden çıkartılan işçileri meslek içi eğitim yoluyla yeniden işe kazandırmak<br />

2- Geçici ve yarı zamanlı işlerde çalışmış, ancak halihazırda işsiz olan kişilere<br />

yönelik kurslar<br />

3- İşgücüne yeni katılan işsiz gençlere yönelik meslek edindirme kursları<br />

4- Kendi işini kurmak isteyenlere yönelik girişimcilik kursları<br />

5- Fiziksel güç isteyen işlere yönelik kurslar<br />

Bu kurslardan ilki dışındakiler için merkezi bütçeden kaynak ayrıldı.

---

294<br />

1998 ve 1999 yıllarında işsizlerin yaklaşık yarısını oluşturan toplam 700 binden<br />

fazla kişi bu kurslara katıldı. 1998 yılında kursa katılanların %20’si Makine,<br />

%16,7’si Bilgi Teknolojileri, %16,6’sı Hizmet, %17,2’si Yöneticilik üzerine eğitim<br />

aldı.<br />

GÜNEY KORE TAKIM TEZGAHI SEKTÖRÜ GELİŞİMİ (Milyon USD)<br />

Teknik Eğitimde TİAD Çalışmaları<br />

TİAD, Mesleki ve Teknik Eğitim faaliyetlerini TİAD Akademi-Uygulamalı ve<br />

Mesleki Eğitim Merkezi’nde yürütmektedir.<br />

TİAD Akademi Amaçları, Ülkeler arasında yaşanan rekabette ülkemiz için gerekli<br />

olan nitelikli yetişkin insan gücünün oluşmasına katkıda bulunmaktır. TİAD Akademi<br />

Hedefleri ise, üretilecek ürünlerinin projelendirilmesi, CNC sistemlerinin

---

295<br />

kullanımının özendirilmesi, Takım tezgahlarının daha verimli çalıştırılmasını sağlamak,<br />

firmanın üretim kapasitesini arttırmaktır.<br />

Bu amaçlar ve hedefler doğrultusunda TİAD AKADEMİ 2007 Yılı Ocak ayı İtibariyle<br />

Faaliyetlerine Başladı. Geride Bıraktığı 5 Yılda çalışanlara yönelik haftaiçi<br />

akşam ve haftasonu verilen eğitimlerde toplam 990 kişiye eğitim verildi.<br />

Kaynaklar<br />

İstatistikler: Kaynak: VDW, JMTBA, TAMI, KOMMA, TUIK<br />

Güney Kore Örneği: Kriz Sonrasında İşsizliği Düşürmek Mümkün: Güney Kore<br />

Deneyimi - Sumru Öz – Ekim 2009.<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

296

---

PEYNİR ALTI SUYUNDAN TEK KADEMELİ VE İKİ KADEMELİ<br />

AR-GE DENEY SİSTEMİNDE BİYOGAZ ÜRETİMİ<br />

Özet<br />

E. TAŞDEMİRCİ 1 , K.S. YİĞİT 1 , M. GÜNDÜZ 2 , G. ŞERİT 2<br />

1 Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Bölümü<br />

2 İZAYDAŞ Atık ve Artıkları Arıtma Yakma ve Değerlendirme A.Ş<br />

297<br />

Bu çalışmada peynir altı suyundan tek kademeli ve iki kademeli sindiricilerde<br />

mezofilik şartlarda biyogaz üretimi araştırılmıştır. 50 ve 80 litrelik iki adet deney<br />

reaktörü imal edilmiş ve bu çalışmada kullanılmıştır. Tek kademeli deneyde peynir<br />

altı suyu, inek gübresi ve tavuk gübresinden %5, %6 ve %8’lik kuru madde miktarları<br />

(KMM) ile karışımlar oluşturulmuştur. %5 KMM’lik beslemede 237,3 lt<br />

CH4/kg UO, %6 KMM’lik beslemede 571,4 ltCH4/kgUO, %8 KMM’lik beslemede<br />

ise 184,8 ltCH4/kgUO gaz üretkenliği elde edilmiştir. İki kademeli biyogaz üretiminde<br />

S1 asitleşme reaktörü, S2 metan üretim reaktörü olarak kullanılmıştır. Bu<br />

çalışmada ise %6 KMM’lik günlük 2 kg beslemelerde 595 lt CH4/kg UO gaz üretkenliği<br />

elde edilmiştir. Fakat asitojen sindiricinin dengeli çalışması sağlanamamıştır.<br />

Peynir altı suyu ile biyogaz üretiminde tek kademeli ve iki kademeli sürekli<br />

sistem arasında verim farkı görülmemiştir. Bu sebeple sadece peynir altı suyundan<br />

biyogaz üretimi için tek kademeli sistemin daha uygun olduğu anlaşılmıştır.<br />

Anahtar Kelimler: Biyogaz, Tek kademeli, İki Kademeli biyogaz üretimi, Biyogaz reaktörü,<br />

İnek Gübresi, Peynir Altı Suyu, Tavuk Gübresi.<br />

Abstract<br />

In this study, biogas production from cheese whey has been investigated. Two<br />

reactors that has 83 and 52 liter capacity was constructed and used Mesophilic<br />

condition in the experiments. Biogas production in the One-Phase experiment,<br />

cheese whey, cow manure, poultry manure; %5, %6 and %8 dry matter was mixed<br />

and used. At nutrition feeding with %5 total solid (TS) 237,3 lt CH4/kg UO, %6 TS<br />

571,4 lt CH4/kg UO and %8 TS 184,8 lt CH4/kgUO gas productivity has been<br />

achieved. Two-phase experiments S1 was used for acidification and S2 was used<br />

for methane production. In this study nutrition with % 6 TS was feed in the system<br />

and methane production rate was found 595 lt CH4/kg VS but asidogenesis digester<br />

working balance wasn’t provided. It has been found that there is no difference<br />

between one and two-phase biogas system in production biogas from only cheese<br />

whey. In this case, one-stage system is more useful for biogas production from only<br />

cheese whey.

---

298<br />

Keywords: Biogas, One-Phase, Two- Phase biogas production, Biogas Reactor, Cheese<br />

Whey, Cow Manure, Poultry Manure<br />

Giriş<br />

Teknolojinin gelişmesi ve enerji tüketiminin sürekli olarak artması doğal enerji<br />

kaynaklarının tükenmesine ve gün geçtikçe enerji üretim maliyetlerinin artmasına<br />

sebep olmaktadır. Bu durum insanları farklı enerji kaynaklarını aramaya sevk etmiş<br />

ve günümüzde yenilenebilir enerji kaynakları üzerine yapılan çalışmalar hız kazanmıştır[1].<br />

Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan biyogaz enerjisi Türkiye’nin<br />

doğalgaz ihtiyacının önemli bir kısmını karşılamada alternatif olacaktır.<br />

Ayrıca Türkiye’nin büyük tarım ve hayvancılık potansiyeline sahip bir ülke olması,<br />

biyogazın tesislerinin kullanımının hızlı bir şekilde yaygınlaşmasına sebep olacaktır.<br />

Biyogaz tesislerinin yaygınlaşması ile birlikte biyogaz üretiminde de hızlı bir<br />

teknolojik gelişme sağlanacaktır.<br />

Türkiye’de süt ve süt ürünlerinin üretimi oldukça gelişmiştir. Özellikle de süt fabrikalarının<br />

atık suyu olarak sınıflandırılan peynir altı suyunun doğaya serbest halde<br />

bırakılması organik kirlenmeye, atık bölgesinde mikroorganizma faaliyetlerinin<br />

artması ve kötü koku yayması gibi sebepler ile çevrenin kirlenmesine neden olabilmektedir.<br />

Türkiye’de, Devlet İstatistik Kurumu Kasım 2010 verilerinde, Kasım<br />

ayına ait peynir üretimi 34555 ton olarak gerçekleşmiştir. Bu veri doğrultusunda 1<br />

kg peynir üretilirken 6 kg peynir altı suyunun açığa çıktığı varsayılır ise, ayda yaklaşık<br />

207000 ton peynir altı suyu atık olarak ortaya çıkmaktadır [1].<br />

Çıkan peynir altı suyunun üç farklı şekilde bertaraf edilmesi mümkündür. Bunlardan<br />

birincisi, süt tozu üretimi yapan fabrikalarda değerlendirilebilir, ikinci olarak<br />

kanalizasyon hattına gönderilebilir veya üçüncü olarak biyogaz reaktörlerinde gazı<br />

alındıktan sonra çıkan ürün organik gübre olarak tarımda kullanılabilir. Özelikle süt<br />

tozu üretimi yapan fabrikaların ihtiyacından fazla peynir altı suyu açığa çıktığı için<br />

kullanılamayan peynir altı suyu kanalizasyon sistemine gönderilmekte, bu da arıtma<br />

tesislerinin organik yükünü artırmaktadır. Bu olumsuzluğu ortadan kaldırmanın<br />

ekonomik kazanımlar açısından en uygun olanı büyük hacimli biyogaz tesisleri<br />

kurarak peynir altı suyundan biyogaz üretiminin yapılmasıdır.<br />

Biyogaz; organik maddelerin anaerobik ortamlarda çeşitli bakteri kültürleri tarafından<br />

bozunması sonucunda ortaya çıkan yanıcı gaza verilen addır. İçeriğinde %50-<br />

70 oranında metan (CH4); %30-50 karbondioksit (CO2); %0-3 Azot (N2); %0-1<br />

hidrojen (H2); %0-1 hidrojen sülfür (H2S) ve çok az miktarda karbon monoksit<br />

(CO) gazları bulunmaktadır. Biyogazın gaz konsantrasyonu; üretim ortamının sıcaklığına,<br />

pH değerine ve bozunan organik maddenin türüne göre değişiklik gösterebilir.<br />

Genel olarak 1 m 3 biyogazın alt ısıl değeri 19 – 24 MJ/m 3 arasında değişmektedir<br />

[2].

---

299<br />

Bu çalışmada süt ve süt ürünlerinin elde edilmesi sırasında açığa çıkan organik<br />

atıklardan biri olan peynir altı suyunun değerlendirilerek biyogaz elde edilmesi<br />

üzerine tek ve iki kademeli deney sisteminde çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmaların<br />

ışığında, hem peynir altı suyu kullanılarak biyogaz üretimi gerçekleştirilecek,<br />

hem kojenerasyon yöntemi ile elektrik ve ısı enerjisi elde edilecek hem de tarım<br />

sektöründe toprak ıslahı için kullanılabilecek yüksek kalitede organik gübre elde<br />

edilmiş olacaktır.<br />

Materyal ve Metod<br />

Farklı organik maddeler ile çalışabilecek şekilde tasarlanmış deney sistemi esas<br />

itibariyle farklı hacimlerde iki sindirici, gübre tankı, gaz toplama tankı, kontrol<br />

ünitesi ve ölçme sisteminden oluşmaktadır. Deney sisteminin şematik görünüşü<br />

Şekil 1.1’de verilmiştir. Deney düzeneği oluşturulurken literatürdeki çalışmalardan<br />

ve daha önceki çalışmalardan elde edilen tecrübelerden yararlanılmıştır. 50 ve 80<br />

litre çalışma hacimli paslanmaz çelik malzemeden yapılmış birbiri ile seri bağlı tam<br />

karıştırmalı iki adet sindirici kullanılmıştır. Sindirici sıcaklığı 36 o C’de sabit tutulmaya<br />

çalışılmış ve 10 d/d hız ile 1’er saat aralıklarla 15 dakika boyunca sindiricideki<br />

organik malzeme karıştırılmıştır. Çalışmada kullanılan peynir altı suyu Rella<br />

Gıda A.Ş.’den temin edilmiştir.<br />

1: Birinci Sindirici “S1”, 2: İkinci Sindirici “S2”, 3: Gübre Tankı, 4: Gaz Sayaç Kutusu, 5: Kontrol<br />

Panosu, 6: Gaz Deposu, 7: Alev Geri Tepme Önleyici, 8: Gaz Ocağı, 9: Termokupllar, 10: Gaz Ölçüm<br />

Bağlantı Uçları, 11: Motor-Redüktör, 12: Sindirici Besleme Girişleri, 13: Karıştırıcı, 14: Numune Alma<br />

Vanaları, 15: Isıtma Sistemi, 16: Taban Deşarj Vanaları, 17: Göstergeli Sıcaklık Kontrol Cihazları, 18:<br />

Acil Durdurma Butonu, 19: Kontrol Anahtarları, 20: Gaz Vanaları, 21: Nem Tutucu, 22: Gaz Sayacı, 23:<br />

Sindirici Ayırma Vanası, 24: Drenaj Vanası, 25: Basınç Göstergesi, 26: Deşarj Borusu.<br />

Şelik 1. İki kademeli biyogaz reaktörünün şematik görünümü

---

300<br />

Tek ve iki kademeli deneyler boyunca sindiricilerdeki kuru madde yüzdesi nem<br />

cihazında 105 o C’de kurutularak, uçucu organik madde miktarı 2,5 saat 550 o C’de<br />

yakılarak ölçülmüştür. Sayaçlar, sindirici pH’ları, uçucu yağ asitleri miktarı her<br />

gün, toplam azot, amonyum, potasyum, fosfat, nitrat, sülfat, nitrit, sülfit değerleri<br />

ise hafta bir kez ölçülmüşlerdir. Sistem basıncı ve sıcaklıklar gün içinde 2 kez kontrol<br />

edilmiştir. Kullanılan cihaz ve araç gereçler; Nem Tayin Cihazı (Sartorius<br />

MA35), spektrofotometre (HACH LANGE DR 5000), termoreaktör (HACH DRB<br />

200), pH metre (WTW pH3210), etüv (UME MF 100), gaz sayaçları (ALICAT<br />

SCIENTIFIC M500), gaz analiz cihazı (LMSxi GAS DATA), manometreler<br />

(PAKKENS), hassas tartı (SCALTEC SBA 51)’dır.<br />

Bu deneysel çalışmada yapılan deneyler aşağıda verilmiştir.<br />

1. Biyogaz sistemini devreye alma<br />

İnek gübresi + tavuk gübresi + peynir altı suyu karışımı ile<br />

2. Tek kademeli sistemde biyogaz üretim deneyleri<br />

a) İnek gübresi + tavuk gübresi + peynir altı suyu karışımı ile yapılan deneyeler<br />

b) Sadece peynir altı suyu ile yapılan deneyler<br />

3. İki kademeli sistemde biyogaz ürerim deneyleri<br />

Sadece peynir altı suyu ile yapılan deneyler<br />

1. Devreye Alma (Start Up)<br />

Peynir altı suyu, inek gübresi ve tavuk gübresi ile bir karışım oluşturulmuştur.<br />

Gerekli bakteri kültürü oluşuncaya kadar beklenmiş daha sonra aşağıdaki yükleme<br />

bilgilerine göre sisteme organik yükleme yapılmıştır.<br />

2. Tek Kademeli Sistemde Biyogaz Üretim Deneyleri<br />

Hidroliz, asitleşme ve metanlaşma sürecinin aynı sindiricide gerçekleştiği tek kademeli<br />

deneyler S2 sindiricisinde yapılmıştır. Peynir altı suyu, inek gübresi ve<br />

tavuk gübresi karışımından oluşan organik malzeme ile biyogaz üretimi için yeni<br />

bir menü oluşturulmuştur. Bu menü ile ilgili örnek bir çalışmaya ait bilgiler Tablo<br />

1.1’de verilmiştir.

---

Tablo 1. Tek kademeli sistemde %5 kuru maddelik inek gübresi + tavuk gübresi + peynir altı suyu<br />

günlük besleme menüsü<br />

Beslemede<br />

Kullanılan<br />

Organik<br />

Madde<br />

İnek<br />

Gübresi<br />

Tavuk<br />

Gübresi<br />

Peynir<br />

Altı Suyu<br />

C (%)<br />

N (%)<br />

C/N<br />

Kuru Madde Miktarı<br />

(%)<br />

UO (%-%KMM)<br />

Besleme<br />

Miktarı (kg)<br />

30 1,7 18,1 15,7 80 0,08<br />

41,1 5,5 7,5 75 83 0,08<br />

4,7 0,1 42,6 6 70 1,1<br />

Su - - - - - 1,45<br />

Toplam -<br />

Ortalama<br />

- - 9 5 - 2,71<br />

Hidrolik Bekleme<br />

Süresi<br />

Teorik ORL<br />

(kg UO/m 3 gün)<br />

Teorik Gaz Üretkenliği<br />

(ltCH4/kgUO)<br />

30 1,2 471,8<br />

301<br />

Sindiriciye beslenen günlük uçucu organik madde miktarını arttırmak için beslemenin<br />

kuru madde miktarı %8’e çıkarılmıştır. Günlük besleme miktarı 2,71 kg olarak<br />

sabit kalmıştır. Sadece peynir altı suyundan tek kademeli sistemde biyogaz üretimi;<br />

aynı ortam şartlarında S2 reaktöründe sadece peynir altı suyu beslemesi yapılması<br />

durumunda biyogaz üretiminin nasıl gerçekleşeceği belirlenmek üzere ele alınıp<br />

incelenmiştir. Bu çalışmada besleme metodu çeşitlendirilmiş ve iki farklı besleme<br />

yöntemi uygulanmıştır. Birincisi 15 günlük süre içerisinde sadece peynir altı suyu<br />

kullanılarak günde 2 kg ve tek seferde gerçekleşecek şekilde beslemeler yapılmıştır.<br />

Ortam pH’ının besleme yapılmasından sonra hızlı bir düşüş ve yavaş bir yükseliş<br />

eğilimi göstermesinden dolayı ikinci yöntemde 197. güne kadar gün içersine yayılı<br />

besleme yöntemi uygulanmıştır. Peynir altı suyu cam bir şişeye konulup reaktör<br />

besleme ağzına bağlanarak damla damla besleme ile bu işlem gerçekleştirilmiştir.<br />

Sistem 2 kg’lık peynir altı suyu beslemesi ile rejime girdikten sonra kuru madde<br />

miktarı değiştirilemediğinden hidrolik bekleme süresi kısaltılmıştır.<br />

3. İki Kademeli Sistemde Biyogaz Üretim Deneyleri<br />

Tek kademeli biyogaz üretimi için yapılan deneysel çalışmaların sona ermesi üzerine<br />

sindiriciler iki kademeli çalışacak şekilde aradaki ayırma vanası açılmıştır. S1<br />

sindiricisinde hidroliz, organik asit ve asetat üretiminin, S2’de ise metan üretiminin<br />

gerçekleştirilmesi planlanmıştır. Tek kademeli biyogaz üretim deneylerinde kullanılan<br />

S2 sindiricisindeki organik maddenin bir kısmı S1’e aktarılmıştır. 50 litrelik<br />

organik madde S1’de, 30 litrelik organik madde ise S2’de bulunmaktadır. 80 litrelik<br />

S2’nin seviye ayarlaması için dışarıdan sindiriciye 20 lt kadar 35 o C sıcaklığında su

---

302<br />

ilavesi yapılmıştır. Kısa bir bekleme süresinin ardından günlük beslemelere başlanmıştır.<br />

Beslemeler S1 sindiricisine yapılmıştır. Asitleşme sürecini tamamlamış<br />

olan organik madde yeni madde girişi ile S2’ye aktarılmış olur. S2 sindiricisinde ise<br />

gazı alınan ve organik gübreye dönüşen maddenin besleme miktarı kadarı ise deşarj<br />

borusundan gübre tankına akmaktadır. Herhangi bir enerji girdisi olmadan serbest<br />

akışla bu iletimler sağlanmaktadır.<br />

İki kademeli sistemde 7 gün ara ile günlük besleme miktarları 0,5’er kg arttırılmıştır.<br />

Bu süreçte S1’in hangi besleme miktarında asitleşmeye başladığının tespiti çok önemlidir.<br />

Çünkü asitleşmeye başlamadan önceki beslemelerde S1 sindiricisi tek kademeli<br />

sistem olarak çalışmaya devam edecektir. S1’in asitleşmesinin ardından sindiricinin<br />

gaz üretim kapasitesinin belirlenebilmesi mümkün olacaktır. 2,5 kg’lık beslemelerle<br />

yapılan deneysel çalışmanın ardından günlük beslemeler 3 kg’a çıkarılmıştır.<br />

Deneysel Veriler<br />

Deney sonucunda pH-uçucu yağ asitlerindeki, günlük gaz üretimindeki ve gaz konsantrasyonlarındaki<br />

günlük değişimler, sırası ile Şekil 1.2, Şekil 1.3 ve Şekil 1.4’te<br />

grafikler halinde verilmiştir. Tablo 1.2’de ise deney sonuçları ile ilgili bilgiler verilmiştir.<br />

Tek kademeli sistemin devreye alınması aşamasında, sindiriciye 4,29 kg inek<br />

gübresi +2,57 kg tavuk gübresi +8,5 kg peynir altı suyu ve 55 kg su eklenerek sistemde<br />

bakteri kültürlerinin çoğalması ve gelişmesi için 84 gün boyunca beklenmiştir. Bu<br />

süreçte biyogaz üretimi 42. günde 48,8 lt/gün olarak ölçülmüş ve metan gazı konsantrasyonu<br />

%70’e çıkmıştır. Devreye alma süreci sonunda ortalama biyogaz üretimi<br />

13,24 lt/gün ve ortalama metan gazı konsantrasyonu %50 olarak belirlenmiştir.<br />

pH - UYA (g/lt)<br />

14<br />

13<br />

12<br />

11<br />

10<br />

9<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

Tek kademe S2 pH Tek kademe s2 UYA<br />

İki Kademe S2 UYA İki Kademe S2 pH<br />

İki Kademe S1 UYA İki Kademe S1 pH<br />

İnek Güb+Tavuk Güb+PAS süreci<br />

İki kademeli deney başlangıcı<br />

Sadece PAS Beslemesi<br />

A B C D E F G H<br />

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340<br />

Zaman (gün)<br />

Şekil 1.2. Deneysel çalışma süresi boyunca pH ve UYA derişiminin değişim grafiği

---

Biyogaz Üretimi (lt/gün)<br />

Gaz Konsantrasyonu (%)<br />

250<br />

200<br />

150<br />

100<br />

50<br />

0<br />

100<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

A B C D E F G<br />

Tek Kademeli CH4<br />

İki Kademeli S1<br />

İki Kademeli S2<br />

İki Kademeli Toplam<br />

İnek Güb+Tavuk Güb+PAS Süreci<br />

Sadece PAS Beslemesi<br />

İki kademeli deney başlangıcı<br />

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340<br />

Zaman (gün)<br />

Şekil 1.3. Deneysel çalışma süresi boyunca günlük biyogaz üretim miktarları.<br />

Tek Kademe CH4 Tek Kademe CO2 İki Kademeli S1 CH4<br />

İki Kademeli S1 CO4 İki Kademeli S2 CH4 İki kademeli S2 CO2<br />

İnek Güb+Tavuk Güb+PAS süreci<br />

0<br />

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340<br />

Zaman (gün)<br />

Sadece PAS beslemesi<br />

iki kademeli deney başlangıcı<br />

A B C D E F G<br />

Şekil 1.4. Deneysel çalışma süresi boyunca CH4 ve CO2 gazı konsantrasyonlarının değişimi.<br />

H<br />

H<br />

303

---

304<br />

Tablo 1.2. Tek ve iki kademeli sistemde yapılan deneysel çalışmanın sonuç değer tablosu<br />

Deney Süreci Karışım Besleme<br />

A<br />

B<br />

C<br />

D<br />

E<br />

F<br />

G<br />

Devreye<br />

Alma (0. -<br />

84. gün)<br />

% 5 kuru<br />

madde<br />

peynir altı<br />

suyu gübre<br />

karışımı<br />

(84. -102.<br />

gün)<br />

% 5 kuru<br />

madde<br />

peynir altı<br />

suyu gübre<br />

karışımı<br />

(103. -<br />

158. gün)<br />

% 8 kuru<br />

madde<br />

peynir altı<br />

suyu gübre<br />

karışımı<br />

(159. -<br />

177. gün)<br />

2 kg Peynir<br />

altı suyu<br />

beslendi<br />

(185. -<br />

206. gün)<br />

3 kg Peynir<br />

altı suyu<br />

beslendi<br />

(207. -<br />

261. gün)<br />

İki kademeli<br />

sisteme 2<br />

kg peynir<br />

altı suyu<br />

beslendi<br />

İnek<br />

Gübresi<br />

Tavuk<br />

Gübresi<br />

Peynir Altı<br />

Suyu<br />

Miktarı<br />

kg/gü<br />

n<br />

Kuru Madde miktarı<br />

Kuru Madde miktarı<br />

% kg/gün<br />

Uçucu<br />

Organikler<br />

%<br />

(KMM)<br />

Uçucu<br />

Organikler<br />

4,29 15,7 0,7 80,0 0,539<br />

2,57 75,0 1,9 83,0 1,600<br />

8,50 6,0 0,5 70,0 0,357<br />

Su 55,00 0,0 0,0 0,0 0,000<br />

Karışım 70,36 5,0 3,1 80,2 2,496<br />

İnek<br />

Gübresi<br />

0,08 15,7 0,0 80,0 0,010<br />

Tavuk<br />

Gübresi<br />

0,08 75,0 0,1 83,0 0,050<br />

Peynir Altı<br />

Suyu<br />

1,10 6,0 0,1 70,0 0,046<br />

Su 1,45 0,0 0,0 0,0 0,000<br />

Karışım 2,71 5,0 0,1 76,5 0,106<br />

İnek<br />

Gübresi<br />

0,08 15,7 0,0 80,0 0,010<br />

Tavuk<br />

Gübresi<br />

0,08 75,0 0,1 83,0 0,050<br />

Peynir Altı<br />

Suyu<br />

1,10 6,0 0,1 70,0 0,046<br />

Su 1,45 0,0 0,0 0,0 0,000<br />

Karışım 2,71 5,0 0,1 76,5 0,106<br />

İnek<br />

Gübresi<br />

0,07 15,7 0,0 80,0 0,009<br />

Tavuk<br />

Gübresi<br />

0,07 75,0 0,1 83,0 0,044<br />

Peynir Altı<br />

Suyu<br />

2,60 6,0 0,2 70,0 0,109<br />

Karışım 2,74 5,0 0,2 73,6 0,162<br />

Peynir Altı<br />

Suyu<br />

Peynir Altı<br />

Suyu<br />

Peynir Altı<br />

Suyu<br />

Ortalama Biyogaz<br />

Üretim Miktarı<br />

Metan Gazı<br />

Konsantr.<br />

Ortalama Metan<br />

Gazı Üretim Miktarı<br />

Teorik Gaz Üretkenliği<br />

Gaz<br />

Üretkenliği<br />

kg/gün lt/gün % lt/gün ltCH4/kgUO ltCH4/kgUO<br />

13,24 50 6,62 - -<br />

17,88 45 8,05 471,8 75,9<br />

42,66 59 25,17 471,8 237,3<br />

60,00 50 29,94 329,9 184,8<br />

2,00 6,0 0,1 70,0 0,084 80* 60* 48,00 396,0 571,4<br />

3,00 6,0 0,2 70,0 0,126 129,6* 54* 69,98 396,0 555,4<br />

2,00 6,0 0,1 70,0 0,084<br />

* Sistem rejime girdikten sonra alınan değerlerin ortalaması.<br />

** İki sindiriciden elde edilen biyogazın ortalama değerleri.<br />

130,1<br />

**<br />

57<br />

**<br />

74,3<br />

**<br />

396,0 -

---

305<br />

Tek kademeli sistemde; 80 g inek gübresi +80 g tavuk gübresi +1100 g peynir altı<br />

suyu +1450 g su karışımından oluşan ve %5 kuru madde miktarı bulunan beslemenin<br />

yapıldığı deneylerde teorik gaz üretkenliği 471,8 lt CH4/kg UO olarak hesaplanmıştır.<br />

Tekrar beslemelere başlanmış ve sistem rejime girdiğinde tekrar değerlendirme<br />

yapılmıştır. (D) sürecindeki deneysel çalışmanın sonucunda gaz üretkenliği 237,3 lt<br />

CH4/kg UO olarak tespit edilmiştir. Sonuç olarak gaz üretkenliği beklenen üretkenliğin<br />

yarısı kadar çıkmıştır.<br />

70 g inek gübresi +70 g tavuk gübresi +2600 g peynir altı suyu karışımından oluşan<br />

%8 kuru maddelik besleme ile yapılan çalışmada metan gazı üretkenliği 184,8 lt<br />

CH4/kg UO’dir. Sisteme beslenen organik madde miktarının fazlalığı sebebiyle pH<br />

hızla düşmüş ve hedeflenen gaz üretkenliği sağlanamamıştır.<br />

(F-G) sürecinde tek ve iki kademeli sistemde günlük 3 kg peynir altı suyu beslemesi<br />

yapılmış benzer şekilde elde edilen sonuçlar tabloda verilmiştir. 2 kg/gün’lük<br />

beslemeye nazaran gaz üretkenliğinin bir miktar düşmesi hidrolik bekleme süresinin<br />

kısalmasından kaynaklanmaktadır. Bununla beraber tek kademeli sistemde<br />

günde ortalama 129,6 lt biyogaz üretimi sağlanmış ve metan gazı konsantrasyonu<br />

ortalama %54 olarak elde edilmiştir. İki kademeli sistemde ise günde ortalama<br />

130,1biyogaz üretimi sağlanmış ve metan gazı konsantrasyonu ortalama %57 olmuştur.<br />

Sonuç<br />

Bu çalışmanın sonucunda görülmüştür ki; sadece peynir altı suyundan biyogaz<br />

üretimi yapılmak istendiğinde tek kademeli sistemin kullanılması daha uygundur.<br />

Tek kademeli sistemin gaz üretkenliği ile iki kademeli sistemin gaz üretkenliği<br />

birbirlerine yakın çıkmaktadır. Buna karşın iki kademeli sisteminde birinci sindiricinin<br />

hızlı asitleşmesi ve kararlı bir işletme sağlanamaması sebebiyle sadece peynir<br />

altı suyu ile biyogaz üretiminde bu sistemin kullanımı uygun değildir.<br />

Kaynaklar<br />

[1] Taşdemirci, E., “Tek ve İki Kademeli Deney Sisteminde Peynir Altı Suyundan Biyogaz<br />

Üretiminin Araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,<br />

Kocaeli, (<strong>2011</strong>).<br />

[2] Tübitak Dergisi “Biyogaz”, Sayı 467, Bilim Ve Teknik, 42-47, (2006).<br />

[3] Yiğit, K. Süleyman, Gündüz, M., Şerit, G., Saraç, M., “Evsel Organik Atık ve Çöp Sızıntı<br />

Suyundan Biyogaz Üretimi”, IWES-2 Uluslar arası Atıktan Enerji Sempozyumu, İstanbul,<br />

(2009)<br />

[4] Öztürk, İ., “Hayvan Gübresinden Biogaz Üretimi”, Çevre ve Orman Bakanlığı Yayınları,<br />

(2005).

---

306

---

ULAŞTIRMA SEKTÖRÜNDE ALTERNATİF YAKIT SİSTEMLERİ<br />

M. Faruk. SERİNCAN, M. Süha. YAZICI, Mustafa. HATİPOGLU<br />

Uluslararası Hidrojen Enerji Teknolojileri Merkezi (ICHET)<br />

307<br />

Özet<br />

Küresel iklim değişikliliğinin sonuçlarının gözlemlenebilir bir şekilde ortaya çıkmasıyla<br />

birlikte, dünya çapında alternatif ulaşım yakıtlarına yöneliş otomotiv firmalarının<br />

öncülüğünde hızlandı. Alternatif yakıt kullanımı ulaşım sektöründe büyük<br />

miktarlarda CO2 azalımına yol açacaktır. Eğer hidrojen üretimi yenilenebilir<br />

enerji kaynakları üzerinden olur ise, bu azalım 100% ler seviyesinde olacağı gibi<br />

NOx, SO2 veya CO gibi hava kirletici salınımlar olmayacaktır. Ulaşım sektörü, (a)<br />

sıfır emisyon, (b) CO2 salınımı azaltılması, (c) alternatif yakıt beklentilerine cevap<br />

olarak CNG, hidrojenli yakıt pili sistemlerini ve akülü araçları çare olarak görmektedir.<br />

Dünyada lider konumda bulunan 10 otomotiv şirketinin (Ford, Toyota, GM,<br />

Honda, Daimler, Chrysler-Fiat, Renault-Nissan, Kia-Hyundai, BMW) hepsinin de<br />

elektrikli ve yakıt pilli araçlarının bulunması, onların bu teknolojileri geleceğe yönelik<br />

çözüm olarak gördüklerinin bir göstergesidir. Her bir sistem kendi içerisinde<br />

avantajlar ve dezavantajlar taşımaktadır. Yukarıda bahsedilen çözümlerin birbirlerine<br />

karşı avantajları ve dezavantajları mevcuttur. Akülü sistemler, enerji verimliliği<br />

ve mesafe/fiyat önceliği ile öne çıkarken, yakıt pili sistemleri, yüksek enerji yoğunluğu,<br />

kısa dolum süresi (3-5 dk) ve sürüş mesafesi (500+ km) ile avantaj sunmaktadır.<br />

Akülü sistemlerin, kısa mesafeler için çözüm olması, dolum süresinin<br />

uzunluğu ana dezavantajlar iken, hidrojen fiyatları, toplam sistem verimliliğinin<br />

düşüklüğü, altyapı eksikliği hidrojenli yakıt pili sistemlerini dezavantajlı duruma<br />

düşürmektedir. En iyi veya tek çözüm gibi bir yaklaşım yanlış olacağından, entegre<br />

ulaşım sistemi bütün alternatifleri bünyesinde barındıracaktır.<br />

Giriş<br />

Fosil yakıtlara olan bağımlılık, iklim değişikliği ile birlikte ulaşım sektörü için alternatifler<br />

arama sürecini hızlandırdı[1,2]. Enerji alanında paradigmanın artık yakıt<br />

konseptinden elektrik konseptine yöneldiği bir ortamda otomotiv şirketleri bu sürece<br />

hazır gibi gözüküyorlar. Gelişmiş ülkelerin gündeminde 20-30 yıldır olan bu<br />

süreç, popüler magazin sayesinde 1 yıl içinde gelişmekte olan ülkelerin gündemine<br />

de girdi. Gelişmiş ülkeler düşük emisyonlu ulaşım için yol haritalarını çıkararak<br />

kısa, orta ve uzun vadeli planlamalarını yaptıkları için kesintisiz bir süreçte çok iyi<br />

noktalara gelmiş durumdalar. 1980 lerden beri ABD, Japonya ve Kore gibi ülkelerde<br />

CNG’li toplu tasım araçları yaygın olarak kullanılmaktadır. Japonya 2020 ye<br />

kadar 5 milyon yakıt pilli araç ve 4000 dolum istasyonunun ülkede bulunacağını<br />

öngördüğü bir plan uygulamaktadır[3]. Japonya’nın otomotiv devleri, Toyota,<br />

Honda, Nissan ve Mazda bu planın uygulayıcıları konumundadır. Dünyadaki otomotiv<br />

firmaları içten yanmalı motordan batarya ve yakıt pillerine geçiş sürecinde<br />

Ar-Ge altyapıları ile ürünlerini müşterilerine sunmaya hazır durumdadırlar. Hem

---

308<br />

Ar-Ge, hem de fiziksel altyapı olarak hazır olmadığımız alternatif ulaşım teknolojilerini<br />

tanımamız, gerekli bilgi ve beceri ile donatılmış olmamız, Ar-Ge altyapısına<br />

sahip olmamız, gelecekte bu teknolojileri ithal eden değil üreten ve satan ülkeler<br />

konumuna ulaşabilmemiz için şarttır.<br />

Alternatif ulaşım teknolojilerinden ikisi ve belki de en önemlisi olan elektrikli araçlar<br />

ve hidrojen yakıtlı araçlar elektrokimyasal prensipler üzerinden çalışır ve<br />

birçok benzerlikler yanında farklılıklar gösterirler. Elektrik ve hidrojen yenilenebilir<br />

enerji kaynaklarından üretildiğinde 100% lük bir CO2 azalımı yanında 100% lük bir<br />

yakıt bağımsızlığı ve esneklik sağlarlar.<br />

Yakıtlar<br />

Alternatif yakıtlar kapsamında doğal veya petrol gazları, biyo yakıtlar ve hidrojen<br />

düşünülebilir. Bunlardan en yaygın olanı doğal gazin basınçlı olarak (CNG) ve<br />

petrol gazlarının sıvı formda (LPG) konvansiyonel araçlara tank eklenmesi ile elde<br />

edilen kullanımdır. Bu kullanım %30 lari asan bir emisyon azalması sağlarken<br />

daha az partikulu atmosfere atmaktadır. Dünyada 12 milyondan fazla doğal gazlı<br />

araç olduğu tahmin edilmektedir.<br />

Elektrikli Araçlar<br />

Batarya, kapasitor ve yakıt pili teknolojileri benzer prensipler üzerinden çalışan<br />

elektrokimyasal güç kaynaklarıdır ve verimlilikleri konvansiyonel sistemlerden<br />

oldukça fazladır (Şekil 1). Elektrikli araçlar, batarya teknolojisi kullandıkları için<br />

mevcut elektrik sistemi içerisinde yer alırlar. Elektrikli araçlara geçiş sürecinde yer<br />

alan hibrit araçlar, içten yanmalı motor yanında batarya kullanarak gerektiğinde<br />

frenlerde oluşan gücü bataryaları şarj ederek ek enerji olarak faydaya dönüştürdükleri<br />

için hem yakıt verimliliği hem de emisyon azaltmada önemli bir rol oynamaktadır.<br />

Buna karşın bu teknolojinin bir geçiş süreci olduğu ve daha açık faydalar<br />

sağlayacak (hem performans, hem de çevresel) teknolojilere gerek olduğu sektör<br />

tarafından kabul edilmektedir. Hibrit araçlarda Ni-Metal hidrür bataryalar kullanılmakta<br />

iken, şimdi Lityum-iyon teknolojisinde gelinen nokta, yüksek enerji yoğunluğu<br />

(hem kütlesel hem de hacimsel) sebebiyle elektrik araçlar için en uygun sistem<br />

yapmıştır.<br />

Şekil 1. Verimlilikler ve elektrokimyasal güç kaynakları

---

309<br />

Elektrikli araçlarda ortak nokta elektrik motoru ve elektronik kontrol noktasıdır.<br />

Elektrik motoru sürekli güç ihtiyacını bataryalar veya yakıt pili üzerinden sağlarken,<br />

anlık yüksek güç ihtiyaçları için superkapasitörler kullanılarak, hem enerji<br />

geri-kazanımlı verimlilik artışı sağlanmakta hem de batarya ve/veya yakıt pili üzerindeki<br />

yük azaltılarak ömrü uzatılmaktadır(Şekil 2).<br />

Sekil 2. Elektrikli araç komponentleri<br />

2010 yılında birçok firma elektrikli araçları piyasaya çıkaracağını duyurmuştur<br />

(Sekil 3). Batarya teknolojisinin imkânlarının sınırlı olması sebebiyle, içten yanmalı<br />

motorlarda gördüğümüz sürüş mesafeleri bataryalı elektrik araçlarında mümkün<br />

olmayacaktır Kullanım sonrası şarj için değişik senaryolar mümkündür (evde veya<br />

park yerinde yavaş şarj; şarj istasyonunda hızlı şarj; batarya değiştirme gibi). Bu<br />

araçların en az 40 kWh güç gereksinimi olacağı düşünülürse, şarj işleminin elektrik<br />

sistemi üzerine getireceği fazladan yük çok büyük boyutlarda olacaktır.<br />

Sekil 3. Bazı elektrikli araçlar ( bilgiler yaklaşık olarak verilmiştir)

---

310<br />

Hidrojen ve Yakıt Pilleri<br />

Hidrojenin yüksek verimlikteki yakıt pillerinde kullanımı ulaşım sektöründe büyük<br />

miktarlarda CO2 azalımına yol açacaktır. Eğer hidrojen üretimi yenilenebilir enerji<br />

kaynakları üzerinden olur ise, bu azalım 100% ler seviyesinde olacağı gibi NOx,<br />

SO2 veya CO gibi hava kirletici salınımlar olmayacaktır. Oldukça düşük gürültü<br />

seviyesinde olmaları, güç kalitesi ve boyutlardan bağımsız yüksek verimlikler hidrojen<br />

sistemlerini avantajlı kılan diğer faydalardır.<br />

Şekil 4. Honda FCX yakıt pilli araç [4]<br />

Dünyanın en büyük otomotiv şirketleri 2009 yılında bir araya gelerek, 2015 yılında<br />

yakıt pilli araçları ticaretleştirecekleri yönünde anlaşmaya imza atmışlardır. Hidrojen<br />

üretim, dolum ve dağıtım altyapısının hazırlanması yönünde bir girişim olmazsa,<br />

ticaretleşme sekteye uğrayacaktır (Sekil 5).

---

Sekil 5. Yakıt pilli araç örnekleri (bilgiler yaklaşık olarak verilmiştir)<br />

311<br />

Bataryalı ve Yakıt Pıllı Araç Karşılaştırmaları<br />

Batarya elektrik ve yakıt pili elektrik motor sistemleri enerji verimliliği ve sıfır<br />

emisyon noktasından kullanıcıya avantajlar sunacaktır. Şekil 6 da görüleceği üzere<br />

Her iki teknolojinin de birbirlerine karşı bir takım avantaj ve dezavantajları vardır.<br />

Birim ağırlık veya hacimden alınan enerji (Wh/kg veya Wh/l) açısından, yakıt pilleri<br />

yüksek enerji içeriğine sahiptir. Bataryalar %95 lere varan verimlilik sergilerler.<br />

Yakıt pillerinin %50 verimliliği, içten yanmalı motorla karşılaştırılınca oldukça<br />

iyidir. Kullanım ömrü her iki sistem içinde 100,000 km civarlarında öngörülmektedir.<br />

Yakıt pilleri dolum süresi ve dolum sıklığı göz önüne alındığında, müşteriye<br />

şu an kullanılan sistemlerden fark hissettirmeyecek bir yapıdadır (3 dk dolum/500<br />

km sürüş mesafesi).<br />

Yakıt pili sistemlerinin ticaretleşmesi yönünde en büyük engel fiyatlarının yüksek<br />

olmasıdır. Amerika Enerji Bakanlığının yaptığı bir çalışma, 1 milyon civarında<br />

yakıt pilli araç üretimi için yakıt pili fiyatlarının $70-80 civarına çekilebileceğini<br />

öngörmektedir. Seri üretimde içten yanmalı motorların $50/kW civarlarında üretildiği<br />

düşünülürse, günümüz şartlarında çevresel teknolojilere verilen teşvik kapsamında<br />

bu fiyat aralığı ticarileşme için kabul edilebilir. Hidrojen depolama tankı<br />

diğer yakıtların depolarına göre çok daha büyük boyutlardadır. Buna rağmen, 350<br />

bar ve 700 bar basınçlar altında 500 km ile 800 km sürüş aralığına sahip yakıt pilli<br />

araçlar mevcuttur. Hidrojeni dezavantajlı konuma sokan bir diğer husus, üretim<br />

altyapısının olmamasından kaynaklanan yüksek hidrojen fiyatlarıdır. Güvenlik<br />

noktasında, toplumda oluşan fikrin aksine, hidrojen sistemleri güvenlidir ve mevcut<br />

standartların üzerinde bir güvenlik sağlamaktadır. Buna karşın, Lityum-iyon bataryalar,<br />

kullanılan yanıcı elektrolitler ve şarj sırasında açığa çıkan ekzotermik ısı<br />

sebebiyle hala güvenlik açısından gelişme istemektedir.

---

312<br />

Şekil 6. Yakıt pilli araç ile bataryalı araç için örnek karşılaştırma<br />

Her iki teknoloji için bir diğer avantaj, her ikisinin de yerel bazda araç dolum’una<br />

müsaade etmeleridir. Evlerde (Şekil 7) veya park yerlerinde oluşturulacak şarj cihazları<br />

veya hidrojen üretim ve pompalama noktaları, yerinde yakıt üretimini mümkün<br />

kılarak, petrol ve doğal gaz bağımlılığını ortadan kaldırarak enerji bağımsızlığını<br />

mümkün kılacaktır.<br />

Sonuç<br />

Şekil 7. Honda Motor şirketinin hidrojen için dolum ve evsel kullanım konsepti<br />

Şu andaki küresel ve çevresel kaygılardan kaynaklanan iteleme, ulaşım için alternatif<br />

yakıtların uygulanmasını şart kılmaktadır. Bu süreçte altyapının oluşturulması<br />

kaçınılmazdır. Emisyonu büyük ölçülerde azaltacak, gaz yakıtlar kısa ve orta vadede<br />

etken çözümler olarak gelişmiş ülkelerde toplu taşım için yaygın olarak kullanılmaktadır.<br />

Elektrik hareket sistemleri, şehir içi, kısa mesafeli kişisel tasıma amaçlı<br />

olarak uzun vadede dominant faktör olacaktır. En iyi veya tek çözüm gibi bir yaklaşım<br />

yanlış olacağından, entegre ulaşım sistemi bütün alternatifleri bünyesinde barındıracaktır.

---

313<br />

Yenilenebilir enerjinin, Türkiye’nin enerji üretiminde payının artacağı düşünülürse,<br />

ulaşım sektöründe geleceğe yönelik yatırımların yapılması, daha sonra oluşacak<br />

olumsuzlukları engellemesi açışından şarttır. Bu elektrik altyapısı yanında yakıt<br />

dağıtım sistemini de içermelidir. Bu alana yapılacak yatırımlarda başlangıç noktası<br />

endüstriyel ve sanayi faydalar için analiz ve yol haritası çıkarılması, dünyadaki<br />

örneklerinin incelenmesidir.<br />

Kaynaklar<br />

[1] Energy Infrastructure 21: Role of Hydrogen in Addressing the Challenges in the new<br />

Global Energy System.<br />

[2] Hydrogen energy and fuel cells a vision of our future, European Commission,<br />

Directorate-General for Research, 2003, Directorate-General for Energy and Transport,<br />

http://europa.eu.int/comm/research/energy/pdf/h2fuell_cell_en.pdf<br />

[3] Koji NAKUI, Director General New Energy and Industrial Technology Development<br />

Organization (NEDO), Japanese Fuel Cell & Hydrogen Programmes and Initiatives,<br />

www.nachhaltigwirtschaften.at/edz_pdf/20040331_nakui.pdf<br />

[4] http://www.fueleconomy.gov/feg/fuelcell.shtml<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

314

---

Özet<br />

ENERJİ’DE GELİŞMELER - FIRSATLAR<br />

M. Ünal AZAKLIOĞULLARI 1, Çetin BOLCAL 2<br />

1 İstanbul Kültür Üniversitesi, 2 İstanbul Kültür Üniversitesi<br />

315<br />

Halen ülkemizde artan nüfus ile birlikte artan teknolojik araçların kullanımı ve refah<br />

anlayışının değişimi ile enerji arz ve talebi arasındaki makasın gittikçe açılmaya<br />

devam etmesi;<br />

� buna karşın enerji yöneticilerinin hangi enerji kaynağı -fosil ve/veya yenilenebilir-<br />

olursa olsun küçüklü büyüklü her türlü kaynaktan yararlanma ihtiyacına<br />

yönelik girişimlere hemen destek vermesi,<br />

� diğer yandan -özellikle çevrecileri- yalnızca göz önüne alınan çevre açısından<br />

bakılan karşı değerlendirmeleri ve bunun sonucunda ortaya çıkan nispeten<br />

küçük direnç gruplarının yörelerde kurulması planlanan elektrik üretim<br />

santrallarına karşı çıkışları ve bunların toplumda yarattığı gerilimler;<br />

ülkemizde enerjiye yönelik tüketim ve beklentileri her an değerlendirme ihtiyacını<br />

ortaya çıkarmaktadır.<br />

Geleceğe yön vermede de enerji konusu; artık toplumun her kesimini (Bilişim, konut,<br />

şehirleşme, altyapı, vb alanları) ilgilendiren, refah ve gelişmeyi gösteren temel<br />

bir unsur olmuştur.<br />

Enerji tüketiminde heryıl yaklaşık %5 lik bir büyümenin yaşandığı ülkemizde; hem<br />

kaynak temini açısından ve hem de enerji teknolojileri açısından gittikçe artan dışa<br />

bağımlılığı azaltmanın ve toplumda bu yönde gittikçe artmakta olan bilinçlibilinçsiz<br />

karşı duruş ve gerilimlerin azaltılması ve bu yönde ortak akıl oluşturulması<br />

için, ihtiyacı öne çıkaran, bir enerji yönetim sisteminin hayata geçirilmesi (kaynak<br />

üretim ve kullanım çeşitliliği, enerji teknolojileri geliştirme, verim, karbon yayılımı<br />

kontrolu, vb) ve bu sistemin topluma yayılması için üniversitelerle ve sivil toplum<br />

kuruluşları ile işbirliğine gidilmesi, küçük uygulamaların – özellikle binalarda aktif<br />

ve pasif uygulamaların – teşvik edilmesi yönünde AB ülkelerinde olduğu gibi vergi<br />

indirimleri ve/veya muafiyetleri getirilmesi gerekmektedir.<br />

Konuya yönelik çeşitli enerji uygulamaları ve fırsatlarına değinilmektedir.<br />

1. Giriş<br />

Bilindiği gibi bilim - teknoloji ve geleceğe yönelik kalkınma stratejisini benimsemiş<br />

ülkeler;<br />

� Gelecek öngörüleri olanlar; kendilerini bu gelecekte bir yerde konumlandıran, konumlarına<br />

uygun çalışmalar için “ne yapmalıyım” sorusunun cevabını arayanlar, örnekler;<br />

ABD, AB, Japonya, Güney Kore,...

---

316<br />

� Gelişmeleri İzleyenler; gelişmeleri izlerken “ne yapabilirim” sorusunun cevabını arayanlar,<br />

� Türkiye ???<br />

Batı toplumlarında refaha ulaşma ve geleceğin inşası; “buluş ve yenilik” yaratılarak<br />

sürdürülmeye çalışılmaktadır. Ülkemizde ise refaha ulaşma ve geleceğin inşası;<br />

ithal etme sürecinden başlayarak, hazır teknoloji kullanımı ve teşvik sistemi ile<br />

birlikte, buluştan ve yenilikçilikten uzak bir gelişme içinde olduğu hepimizce bilinmektedir.<br />

Yine bilindiği üzere günümüzde ise AR-GE ile yaratılan buluş ve yenilikçilikten<br />

üreyen talep, ekonomiyi yönlendirmektedir.<br />

Ülke olarak ekonomik kaynaklarının oldukça büyük bir payını enerjiye ayıran ülkemizden<br />

başka, enerji alanında, günümüzde çeşitli ülkelerin – özellikle AB ülkelerinin<br />

– enerji temini ve üretiminde karşılaştıkları çok derin sorunları bulunmakta ve<br />

bu sorunların çözümünde yarattıkları sinerji ile ortak akıl ve çabalar, bu yöndeki<br />

sorunlarını giderek azaltmaya yönelik olmaktadır. Örneğin; Almanya’da bir yandan<br />

çeşitli enerji kaynakları kullanımı, enerji verimliliği ve karbon yayılımına yönelik<br />

bir koordinasyon içinde pek çok çalışma yapılırken, yeni yapılmakta olan binalar<br />

için güneşten yararlanma, bina ruhsatı için temel unsur olarak öne çıkarılmaktadır.<br />

Halen AB içinde enerji alanında; bir yanda gelişen ihtiyaca bağlı olarak petrol, doğalgaz<br />

v.b gibi geleneksel kaynaklardan nasıl yararlanılacağı (uluslararası anlaşmalar,<br />

güvenlik ve güvenirlik kavramları ile birlikte) araştırılır ve bunlara yönelik<br />

çözümler aranırken, diğer yandan amaçları önceden belirlenen çeşitli projelerin,<br />

ilgili oldukları şemsiyelerin altında toplanan platformların içerdikleri konulara göre<br />

geliştirilen “Stratejik Enerji Teknoloji (SET)” Planı(1) ile de yenilebilir enerji kaynaklarından<br />

nasıl ve ne oranda verimli yararlanılabilir hedefini gerçekleştirmeye<br />

çalışılmaktadır.<br />

22 Kasım 2007 tarihinde kabul edilen SET Plan’ın en önemli unsurları; yeni enerji<br />

teknolojilerinin araştırılması, geliştirilmesi ve pazar tarafından kabul edilmesini<br />

kolaylaştırmaya yönelik uzun vadeli enerji araştırma, ekonomik ve teknik yapılabilirlik<br />

ve yenilik geliştirme (inovasyon) gündemlerinin oluşturulmasıdır.<br />

Buna uygun olarak da SET Planında; uzun (2050) ve kısa (2020) vadede kilit enerji<br />

teknolojileri alanlarında aşılması gereken zorluklar belirlenmiştir.<br />

Kendi kaynaklarını yaratma ve dışa bağımlılığı azaltma konusunda gelecek için<br />

ciddi kaygıları olan AB içinde(2,3); yenilenebilir enerji kaynakları, akıllı enerji<br />

sistemleri ve enerji verimliliği için geliştirilen “Stratejik Enerji Teknoloji (SET)”<br />

planında öngörülen öncelikli sanayi girişimleri, konuya belli oranda açıklık getirmek<br />

amacıyla, şu şekilde verilmektedir.<br />

� Rüzgar enerjisi,<br />

� Güneş enerjisi (Güneş pilleri ve toplayıcıları),<br />

� Hidrojen enerjisi ve yakıt hücreleri

---

� Biyoenerji – Biyoyakıt,<br />

� Taşımacılık ve depolamada CO2 yayılımını azaltma-önleme,<br />

� Sürdürülebilir nükleer enerji kullanımı (Dördüncü kuşak nükleer reaktörler),<br />

� AB çapında elektrik şebekeleri bağlantısı,<br />

� Akıllı şehirler,<br />

Bu girişim için belirlenen ana prensipler de;<br />

� Sanayinin öncülüğü,<br />

� Araştırma ve yenilik yaratmayı teşvik,<br />

� Teknoloji geliştirmeyi hızlandırma,<br />

� Teknolojik gelişme ilerledikçe uygulama ve kullanıma teşvik,<br />

� Gerçeklenebilir amaçlar ile hedefleri açıkça tanımlama ve gerçekleştirme,<br />

� Enerji ve iklim değişimine yönelik politika ve strateji ile gelişmeyi sürdürme<br />

olarak belirlenmiştir.<br />

2. Stratejik Enerji Teknolojileri<br />

2.1. Rüzgar Enerjisi<br />

317<br />

Ortaya konan stratejik plana göre, 2030 yılında, AB içinde ve buna bağlı olarak<br />

dünyada rüzgar enerjisinin (2,4), “en büyük enerji kaynağı” olacağı ifade edilmektedir.<br />

Bunun uzantısında, AB içinde rüzgarın kullanımı için belirlenen hedefler<br />

de; kısa vade olarak nitelenen 2020 yılından itibaren kurulu rüzgar gücünü 57<br />

Gigawatt’dan 180 Gigawatt’a arttırma (40 Gigawatt’ı kıyıdan uzak denizde olmak<br />

üzere), orta vade olarak nitelenen 2030’ da 300 Gigawatt’a (her yıl 20 Gigawatt güç<br />

eklenmesi ile) ve uzun vade olarak nitelenen 2030–2050 yılları arasında ise, AB<br />

ülkelerinden diğer ülkelere rüzgar enerjisi ihracaatı, rüzgar enerjisi kilowatt-saat<br />

maliyetini de; kilowatt-saat başına 0.05–0.09 €’dan 0.04 €‘ya düşürme ve elektrik<br />

şebekesine bağlanma hedeflenmektedir.<br />

Halen bu hedefleri gerçekleştirmek üzere de bilhassa rüzgar türbinleri üzerinde çok<br />

çeşitli çalışmalar sürdürülmektedir.<br />

2.2. Güneş Enerjisi<br />

AB içinde güneş enerjisinin(2,5) kullanımı için belirlenen hedefler de; 2020 yılından<br />

itibaren<br />

güneş enerjisi maliyetini kilowatt başına 0.25–0.65 €’dan, 0.10–0.15 €‘ya düşürme,<br />

AB içinde 2020 yılında, elektrikteki talebin; %3’den daha fazlasını güneşten sağlama,<br />

Avrupa’nın güneş pilinde liderliği, hedeflenmektedir.<br />

Bu hedefleri gerçekleştirmek üzere de; Gigawatt mertebesinde üretimi daha fazla<br />

arttırma (yeni yöntem ve sistemler (akıllı enerji sistemleri), düşük maliyetli yeni<br />

malzemeler), güneş pillerini binalara yerleştirme ve uygulama, güneş pilleri modül-

---

318<br />

leri için geri dönüşüm sistemleri geliştirme, iletişim ve farkındalık yaratma, uzun<br />

vadeli yeni çözümler – akıllı enerji<br />

sistemleri ve elektrik şebekesine bağlantı, binalarda enerjiyi verimli kullanım faaliyetleri<br />

sürdürülmektedir.<br />

2.3. Hidrojen Enerjisi ve Yakıt Hücreleri<br />

Sera gazları ve karbon yayılımını azaltmak üzere hidrojen enerjisi ve yakıt hücrelerinin<br />

geliştirilmesi(6) ile ilgili yapılan çalışmalarda ortaya konan hedefler de; sera<br />

gazlarının çıkışında 1990‘lı yıllara göre %20 azalma, AB çapında birincil enerji<br />

kullanımında (akıllı enerji sistemleri ve enerji verimliliği ile birlikte) %20 azalma,<br />

AB içinde yenilenebilir enerji kullanımının %20‘ye çıkarılması olarak belirlenmiştir.<br />

2.4. Biyoenerji- Biyoyakıt<br />

Biyoenerji (3,7) ve 2006 yılında kurulan, Avrupa Biyoyakıt Teknoloji Platformu,<br />

vasıtasıyla sanayi ile işbirliği içinde biyoyakıtlar konusunda, belirlenen hedefler<br />

doğrultusunda, pilot projeleri ve tesisleri ile birlikte çok çeşitli çalışmalar yapılmaktadır.<br />

Bu çalışmaların uzantısında oto yakıtlarında en az %10 biyoyakıt kullanımı<br />

hedeflenmektedir.<br />

2.5. Karbon Yayılımını Durdurma ve Depolama<br />

AB içinde çevrenin kirlenmesini önleme açısından karbon yayılımını durdurma ve<br />

depolama (2,3) yönünde belirlenen hedefler de; 2015 yılına kadar, karbon yayılımını<br />

durdurma ve depolama için sanayi boyutunda 10-12 adet pilot projeyi gerçekleştirme,<br />

işler haldeki bir karbon pazarında ticari olarak ayakta kalma - 2020 yılına<br />

kadar tanıtımı arttırma- şeklinde belirlenmiştir.<br />

Aynı şekilde; AB içinde sürdürülebilir nükleer enerji kullanımı - Dördüncü kuşak<br />

nükleer reaktörler - için de burada sayılamayacak sayı ve boyutta - ayrı bir rapor<br />

konusu olan-, ancak hedefleri önceden belirlenen, çok çeşitli çalışmalar yapılmaktadır.<br />

Yine AB içinde enerji güvenliği ile ilgili olarak da; enerji temin yolları, stratejisi ve<br />

bütünüyle enerjiye bağlı yaşam koşulları ve alt yapının korunmasına yönelik çok<br />

kapsamlı çalışmalar da yürütülmektedir.<br />

3. Akıllı Enerji Sistemleri<br />

Günümüzde yaşamı daha kolaylaştırmaya, daha yaşanabilir çevrede hayatı beraberce<br />

paylaşmaya yönelik geliştirilmekte olan ve “akıllı kentler” kavramı ile temsil<br />

edilen kentlerin yaratılması için geliştirilen “akıllı enerji sistemleri”ne(8,9) yönelik<br />

yapılan/yapılmakta olan çalışmalar da; yenilenebilir enerjiler ile ilgili 186 proje,<br />

enerji verimliliği ile ilgili olarak da 152 proje geliştirilmiş olup, dikkatinize sunmak<br />

üzere, bu projelere yönelik kısa açıklamalar aşağıda verilmektedir.

---

319<br />

� Enerji Verimli Evler ve Binalar – Verimli Kullanımın Çekiciliği, 48 Proje,<br />

AB Akıllı Enerji Fonu Desteği<br />

� Binalarda Yenilenebilir Enerji – Gülümseyen Binalar, 25 Proje, AB Akıllı<br />

Enerji Fonu Desteği<br />

� Sürdürülebilir Enerji Toplumu – Ortak Hedefler İçin Ortak Hareketler, 34<br />

Proje, AB Akıllı Enerji Fonu Desteği<br />

� Endüstride Enerji Verimliliği – Enerji Yükünü Hafifletme-Azaltma, 24 Proje,<br />

AB Akıllı Enerji Fonu Desteği<br />

� Enerji Verimli Taşımacılık – Taşımada Yeşil Hareket, 34 Proje, AB Akıllı<br />

Enerji Fonu Desteği<br />

� Biyoyakıtları Yakıt Karışımı İçin Kullanma, 16 Proje, AB Akıllı Enerji Fonu<br />

Desteği<br />

� Yenilenebilir Enerji – Dönüşüm Yapmak, 22 Proje, AB Akıllı Enerji Fonu<br />

Desteği<br />

� Enerji Verimli Ürünler – Yeşili Kullanma, 22 Proje, AB Akıllı Enerji Fonu<br />

Desteği<br />

� Enerji Eğitimi – Hayat Boyu Onların Yaşam Çevresini Değiştirme, 16 Proje,<br />

AB Akıllı Enerji Fonu Desteği<br />

4. Sonuç<br />

Günümüzde - özellikle bazı AB ülkelerinde ortaya çıkan - ekonomik krizin gölgesinde<br />

kalan ve ayrıca Japonya’da geçtiğimiz mart ayında meydana gelen deprem ve<br />

sonrası Fukushima nükleer santralı kazasının geleceğe yönelik nükleer enerjiden<br />

daha fazla yararlanmada yarattığı belirsizliklerin ışığında enerji alanında yapılması<br />

gerekenler daha fazla önem kazanmakta ve ülkemiz için yeni fırsatlar yaratmaktadır.<br />

Bilindiği gibi ülkemiz hem enerji kaynakları ve hem de enerji teknolojilerinde dışa<br />

bağımlıdır(10) ve bu bağımlılık, enerji talebi daha da arttıkça artarak devam edecektir.<br />

Ülkemizde çeşitli üniversite ve kuruluşlarda bu yöndeki bağımlılığın azaltılmasına<br />

yönelik bazı çalışmalar yapılmaktadır (11,12).<br />

Diğer yandan ülkemizin bir enerji terminali olması yönünde harcanan çabalar ve<br />

buna uygun harekete geçirilen ve/veya geçirilmekte olan projeler -özellikle doğalgaz<br />

geçiş hatları-; ülkemizde günün talebini ve/veya yakın gelecekteki ihtiyacı karşılamaya<br />

ve bu zaman zarfında belirli ülkelere karşı stratejik üstünlük sağlamaya<br />

yöneliktir.<br />

Enerji tüketiminde heryıl yaklaşık %5 lik bir büyümenin yaşandığı ülkemizde; hem<br />

kaynak temini açısından ve hem de enerji teknolojileri açısından gittikçe artan dışa<br />

bağımlılığı azaltmanın ve toplumda bu yönde gittikçe artmakta olan bilinçlibilinçsiz<br />

karşı duruş ve gerilimlerin azaltılması ve bu yönde ortak akıl oluşturulması<br />

için; kaynak çeşitliliği ve ihtiyacı, yerli kaynakları ve çevreye duyarlı teknolojileri

---

320<br />

öne çıkaran yenilenebilir enerji kaynaklarına, bu kaynakların her boyut ve ortamda<br />

etkin kullanımını sağlayacak akıllı enerji sistemlerine, enerji verimini etkin şekilde<br />

dikkate alacak, bir enerji yönetim sisteminin hayata geçirilmesi (kaynak üretim ve<br />

kullanım çeşitliliği, enerji teknolojileri geliştirme, verim, karbon yayılımı kontrolu,<br />

vb) ve bu sistemin topluma yayılması için üniversitelerle ve sivil toplum kuruluşları<br />

ile işbirliğine gidilmesi, küçük uygulamaların – özellikle binalarda aktif ve pasif<br />

uygulamaların – teşvik edilmesi yönünde AB ülkelerinde olduğu gibi vergi indirimleri<br />

ve/veya muafiyetleri getirilmesi gerekmektedir.<br />

Kaynaklar<br />

1) Strategic Energy Technology (SET) Plan: Industrial Initiatives, F. Barbaso, 26 / 06 /<br />

2008, Brussels.<br />

2) Communication from the Commission to the Council, the European Parliament, the<br />

European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions - Towards<br />

a European Strategic Energy Technology Plan, 10 / 01 / 2007, Brussels<br />

3) Towards a new Energy Strategy for Europe <strong>2011</strong>- 2020 - Second Energy Action Plan,<br />

02/07/2010, EU, Brussels<br />

4) Strategic Research Agenda – Market Deployment Strategy, From 2008 to 2030, July<br />

2008, EU<br />

5) A Strategic Research Agenda for PV Solar Energy Technology, 2007, EU<br />

6) Fuel Cells and Hydrogen, M.A.Morales, 11 June 2008, National Contact Points Meeting<br />

- Brussels<br />

7) The Bioregions – Regional Networks for the of a Sustainable Market for Bioenergy in<br />

Europe, M. Papapetrou, IEE, <strong>2011</strong>, Brussels<br />

8) Nearly Zero Energy Buildings in Europe - Perspectives and Paths to 2020, 2 February<br />

2010, IEE, Brussels<br />

9) Final Evaluation of the Intelligent Energy-Europe <strong>II</strong> Programme within the<br />

Competitiveness and Innovation - Framework Programme, Final Report, 8 June <strong>2011</strong>,<br />

European Commission Directorate-General for Energy<br />

10) Enerji Senaryoları ve Politikalar Paneli, B. Sanlı – T. Topkaya, 25 / 06 / 2008, TMMOB<br />

- Ankara<br />

11) Güneş Enerjisinde Yeni Ufuklara Doğru Fikir Paylaşımı ve Nihai Ürünlerinin Tanıtımı,<br />

T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 30 Ocak 2009, MTA - Konferans Salonu, Ankara<br />

12) Enerjide Dışa Bağımlılığa Çözümler I : Yerel ve Bölgesel Enerji Potansiyelleri : Türkiye<br />

Birinci Bölge Isıtma ve Soğutma Konferansı, T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı,<br />

01-02 Mayıs 2009, Muğla Üniversitesi

---

Özet<br />

YENİLENEBİLİR ENERJİ TEKNOLOJ<strong>İLERİ</strong><br />

Bekir YELMEN 1 , Serdar ÖZTEKİN 2 , M.Tarık ÇAKIR 3<br />

1 Yrd.Doç.Dr. Aksaray Üniversitesi<br />

2 Prof.Dr.Çukurova Üniversitesi<br />

3 Dr.Sağlık Bakanlığı İnşaat ve Onarım Daire Başkanlığı<br />

321<br />

Dünya ekonomisindeki hızlı büyüme ve nüfus artışı enerjiye olan talebi artırmaktadır.<br />

Fosil yakıtların doğrudan veya dolaylı olarak kullanımıyla ortaya çıkan çevresel<br />

sorunların etkin bir şekilde önlenebilmesi için, yenilenebilir enerji kaynaklarından<br />

yararlanılması gerekir. Bununla birlikte, çeşitli sektörlerde yenilenebilir enerji kaynaklarının<br />

ekonomik uygulanabilirliği ve uygulama yöntemi, bölgesel koşullara<br />

bağlı olarak değişir. Günümüzde enerji tüketiminin hızla artmasına paralel olarak<br />

alışıla gelen enerji kaynaklarının yakın bir gelecekte tükeneceği bilimsel bulgularla<br />

ispatlanmış bir gerçektir. Bunun için şu an tüm dünyada enerji üretiminde yenilenebilir<br />

enerji kaynakları önerilmekte ve kullanılmaktadır. Bu enerji kaynakları temel<br />

olarak hidroelektrik enerji, rüzgar enerjisi, güneş enerjisi, jeotermal enerji, biokütle<br />

enerji ve hidrojen enerjisi olarak sınıflandırılabilir. Bu çalışmada bu enerji kaynaklarından<br />

enerji üretimi yöntemleri, çevre ile ilişkileri, avantajları, dezavantajları,<br />

maliyet değerleri ve bu enerji kaynakları ile kullanılan yeni teknolojiler anlatılmıştır.<br />

Bu enerji kaynakları arasında karşılaştırmalar yapılmıştır.<br />

Anahtar Sözcükler: Temiz Enerji,Yenilenebilir Enerji, Enerji Verimliliği.<br />

1. Giriş<br />

Dünya ekonomisindeki hızlı büyüme, nüfus artışı, sanayileşme ve şehirleşmenin<br />

artmasıyla enerji talebi de giderek artmaktadır.Kaynakları hızla tükenmekte olan<br />

dünyamızda, kullanılan enerji miktarının hızla artması ve buna bağlı olarak ekosistem<br />

dengesinin bozulması sadece çevreyi koruma konusunda değil, aynı zamanda<br />

enerji kullanımı üzerinde de yeni yaklaşımların oluşmasına neden olmuştur. Artan<br />

nüfus ve sanayileşmeden kaynaklanan enerji gereksinimi dünyanın kısıtlı kaynaklarıyla<br />

karşılanamamakta, enerji üretimi ve tüketimi arasındaki açık hızla büyümektedir.<br />

Diğer taraftan, geleneksel enerji üretim yöntemleri bugün çevre kirliliğinin<br />

önemli nedenlerinden biridir. Ayrıca, fosil yakıtların bir süre sonra tükeneceği de<br />

yadsınamayacak bir gerçektir. Endüstriyel faaliyetler sonucunda her yıl atmosfere<br />

yaklaşık 20 milyar ton karbondioksit, 100 milyon ton kükürt bileşikleri, 2 milyon<br />

ton kurşun ve diğer zehirli kimyasal bileşikler salınmaktadır[1]. Yeşil binalar, yeşil<br />

enerji ve sürdürülebilir çevre ve kaynak kullanımı gibi terimler yukarıda belirtilen<br />

süreçlerin sonuçları olarak hem uygulama hem de yasal düzenlemelerde karşımıza<br />

çıkmaktadır. Özellikle enerji verimliliği konusu, yaşanan enerji krizleri ve sera gazı<br />

salınımlarının yarattığı iklim değişikliği gerçeği ile birleşince, öncelikle ABD’de ve<br />

Avrupa’da ve sonrasında küresel ölçekte mal ve hizmet alımlarındaki karar verme

---

322<br />

süreçlerinde önemli bir etken olmaya başlamış ve aynı ölçüde yasal düzenlemelerde<br />

de yer bulmaya başlamıştır. İnsan doğal çevrede yaşarken önceleri doğal kaynakları<br />

kullanmıştır. Teknoloji ilerledikçe enerjiye olan ihtiyaç artmaya başlamıştır. Artan<br />

enerji ihtiyacını karşılamak için insanoğlu daha verimli enerji üretebileceği kaynaklara<br />

yönelmiş, böylelikle yakılması ile daha çok enerji üreten fosil kaynaklı yakıtlar<br />

kullanılmaya başlanmıştır. Ancak milyonlarca yılda oluşmuş bu yakıtların bir anda<br />

yakılarak tüketilmesi dünyanın ekolojik dengesi üzerinde ciddi problemler yaratmıştır.<br />

Son yüz yılda oluşan bu durum küresel iklim değişikliklerine ve ciddi boyutlarda<br />

olumsuzluk gösteren doğal ve yaşamsal etkilere neden olmuştur. Bununla<br />

birlikte dünyadaki toplam enerji tüketiminin yaklaşık %86'sını fosil tabanlı enerjiler<br />

kapsamaktadır. Yenilenebilir ve nükleer kaynaklardan elde edilen enerjiler ise,<br />

sadece birincil enerji tüketimi içinde % 7,8 ve % 6,5'lik paylara sahiptir[2]. İnsanlığın<br />

ileri uygarlıklara ulaşma çabasının yarattığı tüm olumlu gelişmeler doğal kaynakların<br />

cömertçe kullanılması ile sağlanmıştır.Enerji ihtiyacının büyük bölümünü<br />

karşılayan fosil yakıtlar gün geçtikçe azalmakta ve dünyanın sahip olduğu petrol,<br />

kömür ve doğal gaz gibi fosil yakıtların özellikle 20. yüzyılda yoğun bir şekilde<br />

kullanılması ile ozon tabakası delinmesi, asit yağmurları, küresel ısınma gibi etkileri,<br />

dünyayı belki de geriye dönüşü zor bir çevre kirliliği ile karşı karşıya bırakmıştır.<br />

Tüm bu sebeplerden dolayı, enerji veriminin yüksek, bunun yanında çevresel etkilerinin<br />

az olduğu, süreklilik arz eden yeni enerji kaynakları bulma arayışı içine girilmiştir. Bu<br />

nedenle fosil yakıt rezervlerinin bitmesini beklemeden temiz enerji kaynaklarına<br />

yönelmek zorundadır[3]. Petrol fiyatlarının yükselmesi, kaynaklarının sınırlı olması<br />

ve çevre problemleri nedeniylede petrol ve kömüre dayalı klasik yöntemlerle elektrik<br />

enerjisi üretimine alternatif olarak yeşil enerji kaynakların kullanımı gün geçtikçe<br />

önem kazanmaktadır. Yeşil enerji kaynakları, rüzgar enerjisi, güneş enerjisi, su<br />

gücü, biyolojik yakıt enerjisi, deniz dalgalarının gücü, jeotermik enerji, ve benzeri<br />

biçimlerde karşımıza çıkar[4].<br />

2. Yenilenebilir Enerji Teknolojileri<br />

Kojenerasyon, enerjinin hem elektrik hem de ısı formlarında aynı sistemden birlikte<br />

üretilmesidir. Bu tekniğe "birleşik ısı-güç sistemleri" ya da kısaca "kojenerasyon"<br />

denmektedir.Bu teknikle ülke genelinde sağlanacak yararlar; birincil enerji kullanımında<br />

sağlanan verimlilikle yerel ve ithal enerji kaynaklarına bağımlılığı azaltma;<br />

elektrik enerjisi iletim ve dağıtım kayıpları gidermesi[5]. Basınçlı hava, bir motor<br />

aracılığıyla atmosfer ortamında serbest halde bulunan havanın küçük hacimli kaplarda<br />

daha sonra kullanılmak üzere basınç altında saklanmasıdır. Basınçlı hava uygulamaları,<br />

değişen hava ihtiyacına bağlı güç tüketimini kontrol ederek daha az<br />

enerji tüketmektedir. Yüksek Verimli Motor Kullanımı: Bu motorlar, %1-5 oranında<br />

daha az enerji tükettiği için enerji tasarrufu sağlamasının yanı sıra CO2 emisyonunu<br />

azaltarak çevre korunmasına da katkıda bulunur [6]. Yakıt Pilleri: Yakıt<br />

pilleri, temiz, çevreye zarar vermeyen ve yüksek verime sahip enerji dönüşüm teknolojileridir.<br />

Bir buhar kazanı veya türbin kullanılmadan yalnızca kimyasal reaksiyon<br />

ile elektrik üretilen yakıt pillerinin toplam verimlilikleri %80'lere kadar ulaşabilmektedir.<br />

Boyutlarının küçük olması, yüksek verimle çalışmaları ve atık ısılarının

---

323<br />

kullanılabilir olması, kullanıcıya yakın inşa edilebilmeleri gibi özellikleri bulunmaktadır.<br />

Rüzgar Enerjisi Teknolojileri: Elektrik enerjisi üretimi için kullanılan<br />

rüzgâr enerjisi, doğada bol bulunan ve maliyeti olmayan bir enerji kaynağıdır. Rüzgâr<br />

enerjisinden elektrik üretmek amacıyla rüzgâr türbinlerinden yararlanılmaktadır.<br />

Yatırım maliyetleri yüksek olmasına karşın, işletim maliyet giderek düşmektedir[7].<br />

Güneş Enerjisi Teknolojileri: Elektrik enerjisi elde etmek ya da doğrudan güneşten<br />

gelen ısıdan yararlanmak üzere geliştirilmiş güneş pilleri ve güneş enerjili ısıtma<br />

sistemleridir. Güneş pilleri, yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine<br />

dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Bu pillerin yapısına bağlı olarak güneş<br />

enerjisi %5-20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilmektedir. Güneş<br />

enerjili ısıtma sistemleri, suyu ısıtmak için güneşten yararlanmaktadır. Dolayısıyla<br />

su ısıtmada kullanılacak fosil yakıt kullanımı azalttığı için enerji tasarrufu sağlamaktadır.<br />

3. Yenilenebilir Enerji Kaynakları<br />

3.1. Güneş Enerjisi<br />

Güneş enerjisinin kullanımı prototip çalışma, değer üretimi ve yaygın ticari üretim<br />

olmak üzere 3 temel basamaktan geçmek zorundadır. Elektrik güç üretimleri ve<br />

binaları ısıtmak veya soğutmak için güneş enerjisi kullanımları halen aktif bir çalışma<br />

sürecindedir. Güneş enerjisi günümüzde en çok su ısıtma amacıyla kullanılmaktadır.<br />

Bu ısıtma şekli evlerde, okullarda ve çeşitli kurumlarda yaygın olarak<br />

kullanılmaktadır. Yüzme havuzlarının sularının ısıtılması amacıyla da bu enerjiden<br />

yararlanılmaktadır[8].Güneş enerjisi, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci<br />

ile açığa çıkan ışıma enerjisidir ve güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi<br />

şeklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır.<br />

Foto voltaik enerji üretimi, diğer enerji kaynaklarıyla kıyaslandığında henüz ekonomik<br />

değildir. Ancak yapılan araştırmalar sonucunda, maliyetlerin düşürülmesi<br />

başarılabilmiştir. Bu alanda araştırma yapan ve alanın öncü devletleri, ABD, Almanya<br />

ve Japonya, yılda yaklaşık bir milyar dolar civarında yatırımı, bu konuyla<br />

ilgili harcamalara yapmaktadırlar. 2050 yılında dünyadaki enerji tüketiminin<br />

%15’nin güneşten elde edilmesi planlanmaktadır[9]. Güneş enerjisiyle, enerji dış<br />

alım artış hızı frenlenebilir ve fosil yakıtlardan kaynaklanan çevre kirliliği engellenebilir[10].<br />

Çünkü, güneş enerjisi elde etmek amacıyla kurulan sistemler, yanmadan<br />

dolayı açığa çıkan gazlar olmaksızın enerjiyi güneşten, direk olarak almaktadır[11].Ülkemiz,<br />

coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli<br />

açısından birçok ülkeye göre şanslı durumdadır. Elektrik İşleri Etüd İdaresi tarafından<br />

yapılan çalışmaya göre Türkiye’nin ortalama günlük toplam güneşlenme süresi<br />

7.2 saat, yıllık 2640 saattir.Ortalama toplam ışınım şiddeti ise 1311 kwh/m 2 -yıl<br />

olarak saptanmıştır. Türkiye’nin en fazla güneş alan bölgesi Güneydoğu Anadolu<br />

Bölgesi olup, bunu Akdeniz Bölgesi izlemektedir. Türkiye’de güneş enerjisinin en<br />

yaygın kullanımı sıcak su ısıtma sistemleridir. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki<br />

çalışmalar özellikle 1970’lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri<br />

teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, güneş

---

324<br />

enerjisi çevresel açıdan temiz bir enerji kaynağı olarak kabul edilmiştir [12]. Bununla<br />

birlikte güneş enerjisi kolektörleri binaların çatılarında görüntü kirliliği oluşturmaktadır[13].<br />

3.2. Hidrolik Enerjisi<br />

Hidrolik enerji; suyun potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüştürülmesi sonucu<br />

elde edilen bir enerji türüdür. Alternatif bir kaynak oluşu, çevreye etkisinin en alt<br />

düzeylerde olması, herhangi bir çevre kirliliğine neden olmaması, işletme ve bakım<br />

masraflarının az olması, ulusal bir kaynak olması ve güvenilir bir enerji arzı sağlayan<br />

bir kaynak oluşu ile hidroelektrik enerjisi, gün geçtikçe önem kazanmaktadır[14].<br />

Hidrolik enerjiden yaygın olarak, nehirler üzerine barajlar inşa ederek, suyun<br />

potansiyel enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek suretiyle enerji elde edilmektedir.<br />

ABD’de enerji ihtiyacının %10’nu hidrolik enerjiden sağlanmaktadır.<br />

Türkiye’de ise hidrolik enerjiden üretilen enerjinin payı gittikçe azalmaktadır. 1990<br />

yılında elektrik üretiminde, hidrolik enerjinin payın %40 iken, 2001 yılında bu oran<br />

%20 ‘ye düşmüştür. Termik santrallerden üretilen enerji miktarının artması hidrolik<br />

enerjinin payının düşmesinde etkili olmuştur[15]. Yinede hidrolik enerji 2000 yılında<br />

31000 GWh enerji üretimi ile küçümsenmeyecek bir boyuttadır. Yenilenebilir<br />

enerji kaynakları içinde, hidrolik enerji kurulu gücümüz en yüksek paya sahiptir[16].<br />

Hidrolik santraller, termik santrallere ve doğal gaz santrallerine göre çevresel<br />

faktörler ve dünyadaki eğilimler karşılaştırıldığında daha avantajlı konumdadırlar[17].<br />

3.3. Rüzgar Enerjisi<br />

Dünya rüzgar enerji potansiyelinin, 50° kuzey ve güney enlemleri arasındaki alanda<br />

26.000 TWh/yıl olduğu ve ekonomik ve diğer nedenlerden dolayı 9.000 TWh/yıl<br />

kapasitenin kullanılabilir olduğu tahmin edilmektedir[18]. Yine yapılan çalışmalara<br />

göre, dünya karasal alanları toplamının %27’sinin yıllık ortalama 5.1 m/s’den daha<br />

yüksek rüzgar hızının etkisi altında kaldığı belirtilmektedir. Bu rüzgar enerjisinden<br />

yararlanma imkanının olabileceği varsayımıyla 8 MW/km 2 üretim kapasitesi ile<br />

240.000 GW Kurulu güce sahip olunacağı hesaplanmaktadır.<br />

70+ Calif.’da<br />

lease edildi. +500<br />

Şekil 1. Dünyada rüzgar enerji santrallarının gücünün artışı[19]

---

325<br />

Şekil 1. de dünyanın rüzgar enerji santralarının kurulu güçlerinin artışı verilmektedir.<br />

Buradan hesaplanırsa, 2004 yılı sonuna kadar tüm dünyada kullanılan rüzgar<br />

enerji potansiyeli kurulu gücü 2/10000 oranında kullanılmaktadır. Bu da dünyada<br />

rüzgar enerji potansiyelinin yüksek olup bu potansiyeli kullanamayan ülkelerin<br />

olduğunu ve potansiyelinin tamamına yakınını kullanan ülkelerin olduğunu göstermektedir..<br />

Şekil 2. kıtalara göre kurulu gücün paylaşımını göstermektedir.<br />

Şekil 2. Kıtalarda kurulu gücün paylaşımı[19]<br />

Şekil 2.’den de görüldüğü gibi, dünya rüzgar enerjisi pazarını Amerika ve Avrupa<br />

sürüklemektedir. Amerika’da birçok hanede kişisel kullanım görülmekte; Avrupa’da<br />

da bu tip kullanım gitgide yaygınlaşmaktadır[20]. Yeni kurulan rüzgar santrallerinin<br />

%90’ı Amerika ve Avrupa’da kurulmaktadır. Bu arada Hindistan’da 2110<br />

MW’a ulaşan güç, iyi bir pazarın habercisi olup Amerika ve Avrupa dışında bulunan<br />

en büyük kurulu güçtür. Tablo 1. rüzgar enerji santrallerini en çok kullanan<br />

ülkeleri göstermektedir[21].<br />

Tablo 1. Rüzgar enerji sanrallarının en çok kullanan ülkeler<br />

En Büyük 5<br />

Pazar<br />

2002 Eklemeleri<br />

(MW)<br />

2002 Sonu (MW) 2003 Eklemeleri<br />

(MW)<br />

2003 Sonu (MW)<br />

Almanya 3247 12001 2645 14609<br />

ABD 410 4685 1687 6374<br />

İspanya 1493 4830 1377 6202<br />

Danimarka 407 2880 243 3110<br />

Hindistan 195 1702 408 2110<br />

Rüzgar enerjisi kullanımında dünya genelindeki artış oranı her yıl gitgide azalmaktadır<br />

(%21). Bunun nedeni ise özellikle lider pazarların (Amerika, Almanya, Dani-

---

326<br />

marka) yeni santral kurma hızlarının düşmüş olmasıdır. 2010 yılında dünya rüzgar<br />

enerji santrallarının hedefi 75000 MW olarak tahmin edilmektedir[22].<br />

Rüzgar Enerji Santralarındaki Gelişmeler<br />

Rüzgar türbinleri ile ilgili gelişmeler teknoloji ile birlikte her geçen gün artmaktadır.<br />

Günümüzde rüzgar türbinlerinde en çok gelişen sahalardan biri türbinin elektronik<br />

sistemlere adaptasyonudur. Rüzgar enerji santrallarında aşağıdaki gelişmeler<br />

olduğunda bu enerji kaynağının daha da kullanılabilir olacağı aşikardır. Daha verimli<br />

tasarım ve üretim (aerodinamik tasarım, gelişmiş yük ve dayanım güvenliği,<br />

yüksek dayanımlı ve sönümlü malzemelerin kullanımı, gelişmiş üretim teknolojileri,<br />

yeni konseptlerin oluşturulması, gelişmiş kanat tasarımı ve bakım-onarım masraflarının<br />

azaltılması), türbülans altında yüklerin durumunu, yapısını ve türbin ömrüne<br />

etkisini kavrayabilmek, sistem model ve simülasyonlarını geliştirmek, entegre<br />

jeneratör ve güç elektroniği sayesinde mekanik dişli kutularından kurtulmak, verimli<br />

ve düşük maliyetli enerji depolamak, daha iyi rüzgar hızı karakter analizi yapmaktır.<br />

Yapılacak araştırmalar sonucunda daha iyi tasarım, geliştirme ve üretim<br />

yaparak rüzgar enerjisinin kullanılabilirlik yüzdesini arttırmak temel amaçtır.<br />

Rüzgardan elde edilecek enerji tamamen rüzgarın hızına ve esme süresine bağlıdır.<br />

Kararlı, güvenilir, sürekli bir kaynaktır. Türbin için geniş alana gereksinim<br />

gösterebilirler. Tek bir türbin için 700-1000 m2/MW alan gereksinilebilir. Dışa<br />

bağımlı değildir. Gürültülüdürler ve kuş ölümlerine neden olur, radyo ve TV alıcılarında<br />

parazitlenme yaparlar. Bu nedenle İngiltere başta olmak üzere birçok<br />

Avrupa ülkesinde büyük rüzgar türbinlerinin yarattığı çevre sorunları nedeniyle<br />

milli park alanlarının sınırları içine ve çok yakınlarına kurulması yasaklanmıştır.<br />

Rüzgar enerjisi maliyeti değişkendir. Rüzgar enerjisinin desteklenmesinde çevresel<br />

ve enerji üretimi hedeflerinin yanında endüstriyel ve ekonomik büyüme ve<br />

bunlara paralel olarak işgücü yaratımı hedefleri de büyük önem taşımaktadır.<br />

Genel olarak, elektrik hizmet sektörünün merkezi yönetiminin kontrolünde olduğu<br />

ülkelerde daha çok büyük/orta ölçekli rüzgar tarlalarının kurulması tercih edilirken,<br />

serbest piyasa ekonomisinin hakim olduğu ülkelerde küçük ölçekli, bağımsız<br />

özel kullanımların yaygın olduğu görülmektedir. Rüzgar enerjisinden elektrik<br />

üretim sürecinin karbondan bağımsız olması, yani atmosfer kirliliğine sebebiyet<br />

vermemesi nedeniyle bu kaynak “temiz enerji” olarak nitelendirilmektedir. Rüzgar<br />

enerjisi projelerinin çevreyle uyumlu, duyarlı gelişimlerinin sağlanmasında<br />

yerel ve bölgesel fiziksel planlama çalışmaları; eldeki haritalar, arazi kullanım<br />

yaklaşımları, planlama ve tasarım kriterleri önemli bir araç olarak karşımıza çıkmaktadır.<br />

Bugün en çok üzerinde durulan konu rüzgar santrallerinin veya türbin<br />

gruplarının görsel etkisidir. Temel kriter doğaya uyumlu bütünleşmiş bir görsel<br />

etkinin yaratılmasıdır. Rüzgar enerjisinin bir şekilde desteklenmesindeki temel<br />

amaç çevresel kaygılardan çok, enerji gereksinimini karşılamada kaynak çeşitliliğine<br />

gitmek ve yerel kaynaklardan yararlanmaktır[23].

---

3.4. Jeotermal Enerji<br />

327<br />

Jeotermal enerji, yerkabuğunun derinliklerindeki ısının yer altı sularını ısıtması<br />

sonucunda ısınan suyun yeryüzüne çıkmasıyla oluşan bir enerji türüdür. Bu enerjinin<br />

daha çok ısı enerjisi olarak kullanılması önerilmektedir. Bunun yanında sanayi<br />

için diğer enerji kaynaklarından çok daha ucuzdur. ABD’de konut ısıtma amacıyla<br />

ilk kez 1891 yılında kullanılmıştır. 1904 yılında İtalya’da ilk defa jeotermal kuru<br />

buhardan elektrik üretilmiştir. Ülkemiz jeotermal enerji potansiyeli açısından dünyadaki<br />

zengin ülkeler arasında yer almaktadır. Dünyada toplam elektrik kurulu<br />

gücü 8274 MW'e iken ülkemizde 20.4 MW'e'dir. Mevcut şartlara göre ülkemizde,<br />

2010 yılı hedefi 500 MW ve 2020 yılı hedefi 1000 MW olarak öngörülmektedir[24].<br />

1969 yılında Fransa’da büyük şehirlerin jeotermal enerjiyle ısıtılmasına<br />

başlanmıştır. Türkiye’de ısınma amacıyla ilk olarak 1964 yılında Gönen’de (Balıkesir)<br />

bir otelde kullanılmıştır. Türkiye’deki konutların %30’unun jeotermal enerji ile<br />

ısıtılması mümkündür. 31500 megawattlık enerjinin günümüzde sadece %2’ si kullanılmaktadır[25].<br />

Jeotermal enerjiden konutlarda ısıtma, kaplıcalarda, sera ısıtmacılığı<br />

ve elektrik üretiminde faydalanılmaktadır.<br />

3.5. Biokütle Enerjisi<br />

Karbon içeren her türlü bitkisel veya hayvansal atıklardan oluşan organik maddelere<br />

biokütle denir. Bu kaynaklar, bitkisel atıklar, hayvansal atıklar ile şehir ve endüstri<br />

atıkları olarak sınıflandırılır. Yeryüzünde doğrudan veya dolaylı olarak fotosentezin<br />

ürünü olan biokütle, yanma denilen oksijen ile tepkimesi sonucu içinde<br />

depolanmış güneş enerjisini ortaya çıkarır. Dolayısıyla her türlü biokütle yakılarak<br />

enerji elde edilebilir. Enerji üretme prensipleri termik santrallerle aynıdır. Temel<br />

fark yakıt olarak kömür yerine biokütlenin kullanılmasıdır. Biokütle enerjisinin<br />

farklı yollardan enerji sağlayabilmesi için birçok formları oluşturulmaktadır. Yenilenebilir<br />

biokütle ve biokütleden elde edilen yakıtlar çevresel fayda sağlaması sebebiyle<br />

günümüz enerji kullanımında kolaylıkla fosil yakıtların yerine geçebilecektir.<br />

Ayrıca biokütlenin gazlaştırılması ile elde edilen gaz, doğal gazın kullanıldığı yerlerde<br />

küçük modifikasyonlar yapılarak kullanılabilir ve yaygınlaştırılabilir. Bilinen<br />

bir husus da bir husus da bir enerji kaynağı olarak kullanılan biokütlenin birçok<br />

dezavantajının olduğudur. Düşük enerji yoğunluğuna sahip (yaklaşık 16-20 MJ/kg)<br />

ham biokütle kaynakları direkt olarak yakıldığı takdirde, verim çok düşüktür ve içdış<br />

mekanlarda yüksek seviyede hava kirliliği oluşmasına neden olur. Sağlığa zararları<br />

açısından koku, gürültü, yanma/patlama riski, CO zehirlenmesi, akıt gaz ve<br />

gazın temizlenme prosesinden kaynaklı pis su çıkışı dezavantajlarıdır. Biokütle<br />

gazlaştırma prosesinde katı yakıt deposu, yanabilen tozlar, yakıtın kurutulması ve<br />

üretilen gaz temel risk faktörlerini oluştururlar. Renksiz ve kokusuz olan karbon<br />

monoksit gazı solunduğunda tehlikeli bir toksik etki yaratır. Daha az kullanılmasındaki<br />

en önemli faktör; petrol ürünlerine göre üretimi ve depolanmasının daha zahmetli<br />

olması, gaz üretim sistemlerinin çalıştırılması için farklı üniteler gerektirmesidir.<br />

Yapılan araştırmalara göre, 2025 yılında dünya genelinde biokütleden sağlanacak<br />

enerji, Dünya Enerji Konseyi'nin Raporu'nda 1.339.3 Mtep ile 3.291.5 Mtep

---

328<br />

arasında bildirilmiştir. En düşük öngörüm Dünya Enerji Konseyi'ne aittir. Dünya<br />

Enerji Konseyi raporlarında 2020 yılında yeni ve yenilenebilir kaynaklarla enerji<br />

talebinin minimum %3-4'ünün, maksimum % 8-12'sinin. Ortaya konulan senaryoya<br />

göre modern biokütle ile sağlanacak enerji jeotermal enerjinin 6.4 katı, rüzgar enerjisinin<br />

2.6-3 katı, güneş enerjisinin 1.6-2.2 katı olabilecektir. Görüleceği gibi en<br />

büyük pay modern biokütleye ayrılmıştır. Günümüzde Avrupa Birliği kapsamında<br />

enerji tüketiminin % 2-3'ü biokütleden karşılanmakta olup, bazı AB ülkelerinde<br />

biokütlenin payı %10-16 düzeyinde bulunmaktadır. 2020 yılında modern biokütle<br />

enerji üretiminin ABD'de 235-410 Mtep, Almanya'da 11-21 Mtep, Japonya'da 9-12<br />

Mtep olması planlanmıştır.<br />

Biokütle Enerjili Isı-Güç Santralleri<br />

Günümüzde elektrik enerjisine katkı sağlamak için atık maddelerden faydalanılabilinir.<br />

Özellikle büyük yerleşim merkezlerinde toplanılan atıkların daha uzak bölgelere<br />

dökülmesi kısa süreli çözümlerdir. Bunları yakarak buradan açığa çıkan ısı<br />

enerjisi ile suyu buharlaştırıp türbin-jeneratör grubunun çalıştırılması ile elektrik<br />

enerjisi üretmek mümkündür. Ayrıca burada atıklarda çok bol miktarda metan gazı<br />

ve açığa çıkmaktadır. Bu gazlar da ısıtma için kullanılabilmektedir. Yapılan araştırmalara<br />

göre bu yöntem, yakıttan elde edilen temel enerjinin en yüksek verim<br />

olanağını sağlayan tekniktir.<br />

Gazlaştırma<br />

Gazlaştırma biokütleden gaz yakıt elde edilen termokimyasal bir dönüşüm prosesidir.<br />

Diğer bir deyişle biokütle termokimyasal bir dönüşümle gaz yakıta dönüştürülür.<br />

Modernize edilmiş biokütle enerjisi teknolojilerinin amacı üretim ve kullanım<br />

sırasında emisyonları azaltırken yakıtın yoğunluğunu arttırmaktır. Üretilen gazın<br />

enerji içeriği içten yanmalı motorlarda, kazanlarda ve fırınlarda kullanıma uygundur.<br />

Fakat azot içeren gaz orta ve uzun taşımacılık için tavsiye edilmez. Biokütlenin<br />

gazlaştırılmasında tam kapasiteli yanmanın sağlanabilmesi için havanın yerine<br />

oksidan olarak saf oksijen veya buhar kullanıldığında yüksek enerji yoğunluğuna<br />

sahip gaz elde edilir[26]. Isıl değeri düşük olmasın rağmen gaz motorları ve türbinlerinde,<br />

elektrik üretiminde veya içten yanmalı motorlarda katı biokütle gazlaştırılarak<br />

enerji kaynağı olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu metotla kullanılabilir ve<br />

modernize edilen gaz yakıtlar daha az zararlı emisyon ile geleneksel yakıtlar gibi<br />

kullanılabilir.<br />

3.6. Hidrojen Enerjisi<br />

Hidrojen doğada serbest halde bulunmaz, bileşikler halinde bulunur. En çok bilinen<br />

bileşiği ise sudur. Hidrojenin yakıt olarak kullanıldığı enerji sistemlerinde, atmosfere<br />

atılan ürün sadece su veya su buharı olmaktadır. Hidrojen petrol yakıtlarına göre<br />

ortalama 1.33 kat daha verimli bir yakıttır, bilinen en hafif gazdır ve yanıcı özelliğe<br />

sahiptir. En önemli özelliği yanarken, diğer yakıtların çıkarttığı karbondioksit gibi<br />

zararlı gazları çıkarmaması ve geriye sadece saf su bırakmasıdır. Hidrojenden enerji

---

329<br />

elde edilmesi esnasında su buharı dışında çevreyi kirletici ve sera etkisini artırıcı<br />

hiçbir gaz ve zararlı kimyasal madde üretimi söz konusu değildir. Hidrojen hala<br />

kullanılan konvansiyonel yakıtlar gibi, motorlarda ya da buharlaştırıcılarda, ısı ve<br />

güç sağlamada yakıt olarak kullanılabilir. Hidrojenin araç ve elektrik üretimi uygulamalarında<br />

yakıt olarak kullanılmasının yararları oldukça açıktır. Yakıt olarak<br />

kullanımında, yüksek sıcaklık işlemlerindeki çok az miktarlarda üretilen emisyon<br />

hiç üretilmemektedir. Hidrojenin yaygın bir şekilde kullanılması ile oldukça belirgin<br />

kirlilik azalma etkileri olacaktır[27]. Hidrojen karbon içermeyen bir yakıt olduğundan,<br />

fosil yakıtların neden olduğu türden bir kirliliğe yol açmaz. Hidrojen kullanım<br />

teknolojilerinin gelişmesi ve fosil enerji kaynaklarının yakıt hücresi gibi farklı<br />

teknolojilerle kullanılması halinde, fosil yakıtların çevresel zararları daha da azaltılabilecektir.<br />

3.7. Isı Pompa Sistemleri<br />

Isı pompası, düşük sıcaklıktaki ısı kaynağından ısı çekerek daha yüksek sıcaklıklarda<br />

ısı üreten ünitedir. Isı pompalarının kurulma maliyeti, diğer ısıtma sistemlerine<br />

göre daha yüksektir. Fakat uzun vadede kullanılması durumunda diğer sistemlere<br />

oranla daha avantajlı olmaktadır. Isı pompalarında enerji kaynağı olarak su ve toprak<br />

kullanılsa da en çok kullanılan enerji kaynağı genellikle çevre havasıdır. Isı<br />

pompaları sıcak su üretimi amaçlarıyla kullanılabilir. Bina ve işyeri ısıtmalarında,<br />

yerden yapılan ısıtmada, sıcak havalı sistemlerde, iklimlendirme tesislerinde ve<br />

yüzme havuzlarının ısıtılmasında kullanılır. Endüstriyel uygulamalarda çeşitli kurutma,<br />

buharlaştırma, damıtma işlemlerinde ve süt pastörizasyon işlemlerinde kullanılmaktadır.<br />

Ayrıca kombine uygulamalarda ısı pompası kışın ısıtma yazın ise<br />

soğutma yapılan tesislerde kullanılabilmektedir. Isı pompalarının buharlaştırıcısı,<br />

güneş enerjisini direkt alacak şekilde açık alana yerleştirilebilir. Soğutucu akışkan<br />

buharlaştırıcı içinden geçerken buharlaştırıcı üzerine gelen güneş enerjisinden aldığı<br />

ısıyla buharlaşır. Bu şekildeki güneş enerjisi kaynaklı ısı pompaları açık günlerde<br />

kullanılabilir.<br />

3.8. Dalga Enerjisi<br />

Okyanus dalgaları enerjiyi uzak mesafeler taşırlar. Kullanılabilir kapasitenin, sahilin<br />

birim uzunluğu başına sakin havalarda birkaç MW/m olduğu hesaplanmaktadır.<br />

Kapasite derinlikle artar ve 100 m derinliğe kadar kullanılabilir[28]. Dünya yüzeyinin<br />

farklı ısınması sonucu olu-şan rüzgârların deniz yüzeyinde esmesi ile meydana<br />

gelen deniz dalgalarındaki gücün, diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre 10-15<br />

kat daha fazla olduğu hesaplanmıştır. Dalga enerjisi sayesinde denizlerimizin sınırsız<br />

enerjisi istenilen noktada alınabilir. Toprak kaybı yaratmaz. Denizdeki ekolojik<br />

dengeye katkıda bulunur. Dalga enerjisinden elde edilen doğal enerji kullanımı<br />

yaygınlaştığında, ısınma amaçlı kullanılacağından; havadaki karbon ve nitrojen<br />

türevleri azalacak, soluduğumuz havanın kalitesi yükselecek, ülkemizde ve dünyada<br />

daha sağlıklı nesiller yetişecektir[29]. Güç kaynağının sonsuz ve bol olması, fosil<br />

yakıtlara bağımlılığı, küresel ısınmayı, asit yağmurlarını, her türlü kirliliği dolaylı

---

330<br />

olarak azaltması, iş sahası açması, elektrik şebekesinin olmadığı uzak alanlara<br />

elektrik sağlaması, deniz ortamında yapılacak diğer çalışmalarda potansiyel teknolojinin<br />

kullanımına olanak tanıması, tuzlu suyun tatlı suya çevrilip ihtiyaç olan bölgeye<br />

pompalanması, dalga enerjisinin olumlu yönleridir. Ayrıca dalga enerjisinin<br />

avantajları arasında; temiz ve sınırsız enerji üretmesi, çevreye hiçbir zararlı etkisinin<br />

olmaması, ilk yatırımından başka hiçbir girdisinin olmaması, primer enerjiye<br />

hiçbir bedel ödenmemesi, nüfus yoğunluğu kıyılarda toplanmış olan ülkemizde<br />

enerjinin üretildiği yerde tüketilebilmesi ve böylece uzun iletim hattına gerek olmaması<br />

ve santralin öngörülen enerji ihtiyacına göre boyutlandırılması sayılabilir.<br />

4. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Karşılaştırılması<br />

Enerji üretim sistemlerinin karşılaştırılması, çevre ve ekonomik açıdan yapılmıştır.<br />

Bunun için de tablolar halinde açıklanmıştır.<br />

Tablo 2. Enerji türlerinin yaklaşık olarak yatırım ve birim enerji maliyetlerinin karşılaştırılması<br />

Yatırım Maliyeti ($/kWh) Üretim Maliyeti (cent/kWh)<br />

Petrol 1500-2000 6<br />

Kömür 1400-1600 2.5-3<br />

Doğalgaz 600-700 3<br />

Nükleer 3000-4000 7.5<br />

Hidrolik 750-1200 0.5-2<br />

Güneş Yüksek 10-20<br />

Jeotermal 1500-2000 3-4<br />

Rüzgar 1000-1200 3.5-4.5<br />

Tablo 3. Enerji türlerinin çevresel etkilerinin karşılaştırılması<br />

İklim<br />

Değişikliği<br />

Asit<br />

Yağmuru<br />

Su<br />

Kirliliği<br />

Toprak<br />

Kirliliği Gürültü Radyasyon<br />

Petrol + + + + + -<br />

Kömür + + + + + +<br />

Doğalgaz + + + - + -<br />

Nükleer - - + + - +<br />

Hidrolik + - - - - -<br />

Güneş - - - - - -<br />

Jeotermal - - + + - -<br />

Rüzgar - - - - + -

---

331<br />

Yukarıdaki tablolara baktığımızda yenilenebilir enerji kaynakları oldukça avantajlı<br />

görünmektedir. Bir tek yatırım maliyeti ve birim enerji maliyeti diğer enerji kaynaklarına<br />

nazaran daha pahalıdır. Teknolojinin ilerlemesiyle ve seri imalata geçilmek<br />

suretiyle ileriki yıllarda daha da ucuzlayacağı aşikardır. Yenilenebilir enerji<br />

kaynakları ile kurulan santrallerin güçlerini, fosil yakıtlı santrallerin güçleri ile karşılaştırmak<br />

mümkün değildir. Bu sebeple yenilenebilir enerji kaynakları ile çalışan<br />

santraller ile fosil yakıtlı santralleri karşılaştırmaya gerek yoktur, yenilenebilir enerji<br />

kaynakları her zaman diğer enerji kaynaklarının tamamlayıcısı olmuştur.<br />

5. Sonuçlar ve Öneriler<br />

Yenilenebilir enerji ve üretim sistemlerinde yaşanan yavaş gelişmenin nedeni genellikle<br />

yerleşik çıkar ilişkileri, mevcut altyapının yetersizliği, ekonomik koşullar,<br />

finans bulmaktaki zorluklar, bilimsel ve teknik yetersizlikler, yenilenebilir enerji<br />

teknolojileri ve kaynakları ile ilgili bilgi eksikliğine bağlanmaktadır. Yenilenebilir<br />

enerji kaynaklarına ait sağlıklı ve güvenilir veri setleri oluşturulmalı ve bu veri setlerinin<br />

sürekliliği ve güncellenmesi sağlanmalıdır. Mesela; güneş ve rüzgâr enerjisi<br />

ölçümleri yerel ve kesintisiz olarak yapılmalı ve kaydedilmelidir. Yenilenebilir<br />

enerji teknolojileri konusunda ilerlemeler dünya genelinde takip edilmeli, ülke genelinde<br />

çalışmalar teşvik edilmeli ve desteklenmelidir, Avrupa’da olduğu gibi yenilenebilir<br />

enerjinin yaygınlaşması için, yatırımcılara cazip bir pazar oluşturulmalıdır.<br />

Yatırımcılar hatta kullanıcılar devlet tarafından (vergi indirimi, kredi vb. ile) teşvik<br />

edilmelidir, Ülkesel ve yöresel gerçeklere uygun olarak, sivil toplum kuruluşları ve<br />

diğer aktörlerle birlikte yenilenebilir enerji yasası geliştirilmelidir, Sürdürülebilir<br />

enerjilerin toplumsal ve çevresel yararları nedeniyle ödüllendirildiği, kirletici enerjilerin<br />

ise toplumsal maliyetlerinin fiyatlarına eklendiği bir sistem kurulmalı, yatırım<br />

kararlarında uzun vadede toplumsal maliyeti en düşük projelere öncelik verilmelidir,<br />

Bir çok sektörde yenilenebilir enerjilerin payını artıracak, öncelikli ulusal<br />

hedefler ile takvim, uygulama planı, destek ve yatırımlar belirlenmelidir, Endüstriyel<br />

üretim işlemlerinde de enerji kullanım etkinliğine önem verilmelidir. İşletme<br />

ölçeğinde yapılacak olan etkin bir mekanizasyon planlaması ile işletme için uygun<br />

mekanizasyon alt yapısı sağlanmalıdır, İşletmelerin mekanizasyon alt yapısı için<br />

enerji verimliliği yüksek olan teknolojilerden yararlanılmalıdır,<br />

Kaynaklar<br />

[1] Kadıoğlu S., Tellioğlu Z.,(1996).“Enerji Kaynaklarının Kullanımı ve Çevreye Etkileri”,<br />

TMMOB Türkiye Enerji Sempozyumu, s. 55-67, 1996.<br />

[2] Altın, V. Enerji Dosyamız, Bilim ve Teknik Dergisi, Sayı: 470, Yeni Ufuklara Eki 2007.<br />

[3] Görez, T., Alkan, A. 2005. Türkiye‘nin Yenilenebilir Enerji Kaynakları Yeksem 2005<br />

<strong>II</strong>I.Yenilenebilir Enerji Kaynakları Semp., 19-21 Ekim 2005. Mersin, s.123-127.<br />

[4] J.W. Twidell and A.D. Weir, “Renewable Energy Resources”, E.& F.N. Spon Ltd.,<br />

London, New York, 1986.<br />

[5] “Kojenerasyon Nedir?” http://www.kojenerasyon.com/,12.10.2008.<br />

[6] Enerji Verimliliği, Etüt, Proje ve Uygulamaları,<br />

http://www.optimalas.com.tr/default.asp?page=97&subp=162&ssub=163, (12.10.2008).

---

332<br />

[7] Atagündüz, Gürbüz (1992), “Temiz Enerji Teknolojileri”, Ekoloji, Sayı: 3, s.6,<br />

http://www.ekolojidergisi.com.tr/resimler/3-1.pdf, (15.09.2008).<br />

[8] Morse, R.N. Solar heating as a major source of energy for Australia, 10th World Energy<br />

Conference, Sept.19-23 1977, s.1-22, İstanbul.<br />

[9] Doğan, M. (2001). “Sanayileşme ve Çevre Sorunları”, Yeni ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları<br />

Sempozyumu, TMMOB, 12-13 Ekim 2001, Kayseri, s.245-251<br />

[10] www.tubitak.gov.tr/btpd/btspd/platform/enerji/altgrup/cevre/bolum4.pdf<br />

[11] Parfit, Michael. (2005). “Alternatif Enerji”, National Geographic,Ağustos-2005,ss.87<br />

[12] http://www.eie.gov.tr, 2005<br />

[13] Özyurt, M., Kumbur, H. Visual pollution in Mersin and its environmental effects, 12th<br />

Int.Symp. onEnviron.Poll. and its Impact on Life in the Mediterr.Region, Oct.4-8 2003,<br />

Antalya<br />

[14] www.tubitak.gov.tr/btpd/btspd/platform/enerji/altgrup/cevre/bolum2.pdf,<br />

[15] Çengel, Y.A. (2003). “Dünyada ve Türkiye’de Jeoterma, Rüzgar ve Diğer Yenilenebilir<br />

Enerjilerin Kullanımı”, Yeni ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu,<br />

TMMOB, 3-4 Ekim Kayseri, s.1-14<br />

[16] Tuğrul, A. B. (2003). “Türkiye’de Yeni ve Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Enerji<br />

Politikaları İçindeki Yeri”, Yeni ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu,<br />

TMMOB, 3-4 Ekim 2003, Kayseri, ss.319-324<br />

[17] Çetinkaya, Merve & Filiz Karaosmanoğlu. (2004). “Türkiye Enerji profili ve Hidrojen”,<br />

www.dizayn.com/223/223/turkiye_enerji.pdf,<br />

[18] www.windpower.com/index.htm<br />

[19] www.ewea.com/2004facts.pdf<br />

[20] Johnson, G.L., “ Wind Energy Systems”, Manhattan, 2001<br />

[21] Spera A. D., “ Wind Turbine Technology”, ASME Press, 1-31, 1998<br />

[22] Heier S., “Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems”, John Wiley&Sons<br />

Pres, 1998<br />

[23] Peker, Z. Wind farms on our landscapes: A new legend in our plans, Thermal Energy<br />

ongress Proceedings,July 8-12 2001, İzmir.<br />

[24] Sağlam, M., Uyar, T.S. 2005. Dalga Enerjisi ve Türkiye‘nin Dalga Enerjisi Teknik<br />

Potansiyeli, Yeksem 2005 <strong>II</strong>I.Yenilenebilir Enerji Kaynakları Semp., 19-21 Ekim 2005.<br />

Mersin, s.275-279.<br />

[25] İnan, D. (2001). Geçmişten Bugüne Enerji Kullanımı, Temiz Enerji Vakfı Yayınları,<br />

Ankara<br />

[26] Acaroğlu, M., “Alternatif Enerji Kaynakları”,,Atlas yayın,2003<br />

[27] Ersöz, A., Yolcular, S., Olgun, Ö. 2001. Geleceğin Yakıtı Hidrojen,<br />

YEKS’01Yenilenebilir Enerji Kaynakları Semp., 12-13 Ekim 2001. Kayseri, s.239-244.<br />

[28] Aybers, N., Şahin, B. 1995. Dalga ve Jeotermal Enerji, Enerji Maliyeti, YTÜ Yayını,no.299,<br />

s.210.<br />

[29] Çokan, M. 2004. (Dalga Enerjisi) Dalga Elektrik Santralleri, V.Ulusal Temiz Enerji<br />

Semp., 26-28 Mayıs 2004. İstanbul, s.233-242.

---

Özet<br />

RÜZGAR ENERJİSİ ÜRETİM SİSTEMLERİNİN<br />

ÇEVRESEL ETK<strong>İLERİ</strong><br />

Yrd.Doç.Dr. Bekir YELMEN 1 , Prof.Dr.Serdar ÖZTEKİN 2 ,<br />

Dr.M.Tarık ÇAKIR 3<br />

1 Aksaray Üniversitesi, 2 Çukurova Üniversitesi<br />

3 Sağlık Bakanlığı İnşaat ve Onarım Daire Başkanlığı<br />

333<br />

Enerjinin önemi her geçen gün artmaktadır. Tüketilen enerji miktarı, günümüzde<br />

ülkelerin gelişmişlik seviyesini gösterir. Fosil yakıtların giderek azalması nedeniyle<br />

yenilenebilir enerji kaynaklarına olan talep giderek artmaktadır. Yenilenebilir enerji<br />

kaynaklarının çevreye olumsuz etkileri, konvansiyonel enerji kaynaklarına göre<br />

daha azdır. Fosil yakıtların doğrudan veya dolaylı olarak kullanımıyla ortaya çıkan<br />

çevresel sorunların etkin bir şekilde önlenebilmesi için, yenilenebilir enerji kaynaklarından<br />

yararlanılması gerekir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının maliyetleri fosil<br />

kökenli yakıtlara göre daha azdır, yenilenebilir olduklarından dolayı tükenmezler ve<br />

konvansiyonel yakıtların aksine çevre ve insan sağlığı için önemli bir tehdit oluşturmazlar.<br />

Bugün büyük miktarda ve küresel ölçekte çevre kirliliğine sebep olan<br />

klasik fosil yakıt kaynaklı enerji üretim sistemleri yerine hem çevresel etkileri daha<br />

az, hatta hiç olmayan, hem de devamlılığı ve yenilenebilirliği sağlayan enerji kaynaklarını<br />

bulmak ve geliştirmek zorundayız. Bu makalede, bugün başta güneş, rüzgâr,<br />

deniz-dalga, jeotermal ve hidrojen enerjileri olmak üzere yenilenebilir enerji<br />

kaynağı diye nitelendirdiğimiz enerji kaynakları içerisinde önemli bir yere sahip<br />

olan rüzgâr kaynaklı enerji üretim sistemlerinin çevresel etkileri incelenmeye çalışılmış<br />

ve muhtemel olumsuz etkilerin minimize edilmesi için bazı önerilerde bulunulmuştur.<br />

Anahtar Kelimeler: Rüzgar enerjisi, Çevresel etkiler<br />

1. Giriş<br />

Enerji modern toplumun temel taşlarından biridir. İnsanoğlunun bugünkü modern<br />

hayatını devam ettirebilmesi ve gelişebilmesi için enerji, olmazsa olmazlardandır.<br />

Bu sebepledir ki enerji, üzerinde düşünülmesi, politika ve strateji geliştirilmesi<br />

gereken bir konudur. Bu bağlamda enerji konusundaki hassasiyet başlıca iki sebebe<br />

bağlanabilir. Birincisi; dünyanın 1970’li yıllarda yaşamış olduğu enerji krizini bir<br />

daha yaşamama isteği, ikincisi ise teknolojik gelişmelerin ve modern yaşamın enerjiye<br />

olan gereksinimindeki devam eden artış [1]. Enerji ihtiyacının artmasına rağmen<br />

mevcut enerji kaynakları aynı kalmakta, miktarlarında ise kullanımdan kaynaklanan<br />

bir azalma söz konusudur. Bugün kullanılan klasik fosil yakıtların bir gün<br />

tükeneceği bilinen bir gerçektir. Ayrıca enerji üretimlerinin tümü, günümüz şartlarına<br />

göre her ne kadar tedbir alınırsa alınsın yine de çevresel açıdan olumsuzluklar

---

334<br />

içerebilmektedir [2]. Mesela kömür yakıldığında, yakılan her gram kömür başına 4<br />

gram karbondioksit (CO2) açığa çıkmaktadır.<br />

Gerekli tedbirlerin alınmadığı yanma olaylarında yakılan kömürün dört misli ağırlığında<br />

CO2 atmosfere verilerek sera etkisine sebep olunmaktadır [3]. Kaynak kısıtlığının<br />

yanı sıra yukarıda örnek verilmeye çalışılan enerji üretiminden kaynaklanan<br />

çevresel etkilerin, geri dönüşsüz bir şekilde dünyanın doğal yapı ve dengesi üzerinde<br />

yapmış olduğu tahribat endişe verici düzeylere ulaşmıştır.Tüm bu sebeplerden<br />

dolayı, enerji veriminin yüksek, bunun yanında çevresel etkilerinin az olduğu, süreklilik<br />

arz eden yeni enerji kaynakları bulma arayışı içine girilmiştir. Ulusal ve<br />

uluslararası hukuki ve kanuni düzenlemeler de bu arayışı hızlandırmaktadır. Enerji<br />

üretirken çevreyi kirletmek, ardından temizlemek ve arıtmak yerine çevreyi kirletmeyen<br />

enerji üretim sistemlerini ve kaynaklarını geliştirmek; üretilen enerjinin bir<br />

kısmının da arıtma için kullanılması yerine, bu enerjinin temiz üretim sistemlerinin<br />

geliştirilmesi için harcanması muhtemelen daha akıllıca olacaktır. İşte bu sebeple,<br />

günümüzde klasik enerji kaynaklarına ek olarak, yeni ve yenilenebilir enerji kaynağı<br />

olarak isimlendirilen güneş, rüzgâr, jeotermal, hidrojen, deniz-dalga enerjileri<br />

gibi enerji kaynakları üzerine çalışmalar ve araştırmalar yapılmakta, uygulamalar<br />

gerçekleştirilmektedir. Bugün bu yenilenebilir enerji kaynaklarının dünyadaki üretim<br />

kapasitesi yılda milyon kWh mertebelerine ulaşmıştır [2]. Teknolojik imkânların<br />

artması ve Ar-Ge çalışmaları sayesinde bu miktarların gelecek yıllarda daha da<br />

artacağı düşünülmektedir. Rüzgâr kaynaklı enerji üretimi, yenilenebilir enerji kaynakları<br />

içinde en ileri ve ticari olarak mevcut olanı, aynı zamanda en hızlı gelişenidir.<br />

Rüzgâr enerjisinin bu kadar hızlı gelişmesinin nedeni olarak; atmosferde doğal<br />

olarak oluşması, kolay kurulumu, teknolojik geliştirilebilirlik yanında giderek ucuzlayan<br />

maliyeti gösterilebilir [4]. Rüzgâr enerjisinden elektrik üretim sürecinin karbona<br />

bağımsız olması, yani atmosfer kirliliğine sebebiyet vermemesi nedeniyle bu<br />

kaynak “temiz enerji” olarak da nitelendirilmektedir [5]. Buna karşın her enerji<br />

üretiminde olduğu gibi rüzgâr kaynaklı enerji üretiminde de bazı çevresel olumsuzluklar<br />

yaşanabilmektedir. Ancak amaç olumsuz etkilerin varlığından dolayı bu kaynaktan<br />

vazgeçmek değil, aksine olumsuz etkilerin giderilmesine yönelik çalışmaların<br />

yapılması sonucunda, bu enerji kaynağından en üst düzeyde fayda sağlarken,<br />

çevresel etkilerini de en alt seviyelere indirmek olmalıdır.<br />

2. Rüzgar Enerjisi<br />

Rüzgar enerjisi, herhangi bir emisyonu olmayan, doğal kaynakları tüketmeyen,<br />

küresel ısınmaya katkısı olmayan, asit yağmurlarına neden olmayan, yerel çevreye<br />

duyarlı bir enerji kaynağı olan bir enerji kaynağıdır. Rüzgar enerjisinin yakın çevresine<br />

verdiği gürültü, TV ve radyo yayınlarıyla etkileşimi, kuşlara yarattığı tehlike<br />

ve görsel etkileri, bilinen çevresel etkileridir. Türkiye rüzgar bakımından zengin bir<br />

ülkedir. 10 m yükseklikteki yıllık ortalama rüzgar hızı ve güç yoğunluğu açısından<br />

en yüksek değer 3.29 m/sn ve 51.91 W/m 2 ile Marmara Bölgesi'nde saptanmıştır.<br />

En düşük değer ise, 2.12 m/sn hız ve 13.19 W/m 2 güç yoğunluğu ile Doğu Anadolu<br />

Bölgesi'ndedir. Türkiye'nin % 64.5'inde rüzgar enerjisi güç yoğunluğu 20 W/m 2 'yi

---

335<br />

aşmazken, %16.11'inde 30-40 W/m 2 arasında, %5.9'unda 50 W/m 2 nin ve<br />

%0.08'inde de 100 W/m 2 nin üzerindedir [6]. Bugün ülkemizde Alaçatı ve Bozcaada'da<br />

kurulmuş iki rüzgar tarlası, Germiyan'da 3 türbinden oluşan otoprodüktör bir<br />

santral bulunmaktadır. Ayrıca onay almış toplam 16 rüzgar tarlası projesi yanı sıra,<br />

küçük ölçekli özel kullanıma yönelik talepler oluşurken, yine küçük ölçekte türbin<br />

üretimi de başlamıştır[7]. Rüzgardan elde edilecek enerji tamamen rüzgarın hızına<br />

ve esme süresine bağlıdır. Rüzgar; kararlı, güvenilir, sürekli bir kaynaktır. Rüzgar<br />

santralleri, türbin için geniş alana gereksinim gösterebilirler, dışa bağımlı değillerdir,<br />

gürültülüdürler ve kuş ölümlerine neden olurlar, radyo ve TV alıcılarında parazitlenme<br />

yaparlar. Bu nedenle İngiltere başta olmak üzere birçok Avrupa ülkesinde<br />

büyük rüzgar türbinlerinin, yarattığı çevre sorunları nedeniyle milli park alanlarının<br />

sınırları içine ve çok yakınlarına kurulması yasaklanmıştır[8]. Rüzgar enerjisinden<br />

elektrik üretim sürecinin karbondan bağımsız olması, yani atmosfer kirliliğine sebebiyet<br />

vermemesi nedeniyle bu kaynak temiz enerji olarak nitelendirilmektedir.<br />

Bugün en çok üzerinde durulan konu rüzgar santrallerinin veya türbin gruplarının<br />

görsel etkisidir. Temel kriter, doğaya uyumlu, bütünleşmiş bir görsel etkinin oluşturulmasıdır.<br />

Rüzgar enerjisinin desteklenmesindeki temel amaç, çevresel kaygılardan<br />

çok, enerji gereksinimini karşılamada kaynak çeşitliliğine gitmek ve yerel kaynaklardan<br />

yararlanmaktır[9]. Rüzgar enerjisinin avantajları arasında; kararlı, güvenilir<br />

ve sürekli bir kaynak olması, dışa bağımlı olmaması ve gelişen teknoloji ile birlikte<br />

enerji birim maliyetlerinin düşmesi sayılabilir. Rüzgar türbinleri için geniş alanların<br />

ve sürekli rüzgar alan bölgelerin gerekmesi, görsel ve estetik olarak olumsuz olmaları,<br />

gürültülü çalışmaları, kuş ölümlerine neden olmaları, radyo ve TV alıcılarında<br />

parazitlenme yapmaları rüzgar santrallerinin dezavantajlarıdır. Rüzgar enerjisi en az<br />

çevre sorunu yaratan yenilenebilir enerji kaynağıdır. Karşılaşılan sorunlar uygun<br />

tasarım ve sağlam tesisatla önlenebilmektedir. Kanatlar elektromanyetik dalgaları<br />

yansıtarak haberleşme ve görüntü sinyallerini etkilemektedir. Ancak bu etki metal<br />

kanatlar yerine fiberglas malzeme kullanılarak önemli ölçüde giderilebilir. Rüzgar<br />

tirbünleri genellikle yerleşim bölgeleri dışında inşa edildiklerinden gürültü ve görüntü<br />

kirliliği en az düzeydedir. Rüzgâr haritaları genel olarak Çizelge 1’de gösterilen<br />

rüzgâr gücü sınıflandırılmasına göre potansiyel rüzgâr enerjisi dönüşümü için<br />

kullanılır. Burada, her bir sınıf, yıllık ortalama rüzgâr gücü yoğunluklarının ve<br />

eşdeğer ortalama rüzgâr şiddetlerinin aralığına göre verilmiştir. Mesela, sınıf 3<br />

veya daha yüksek sınıfta olanlar, rüzgâr türbini uygulamaları için uygundurlar.<br />

Rüzgâr enerjisinden elektrik üretilmesi düşünüldüğünde bu çizelgede yer alan değerlere<br />

bakılarak karar verilebilir.

---

336<br />

Çizelge 1. Farklı seviyeler için rüzgâr gücü yoğunluğu ve hızı [10]<br />

3. Rüzgâr Kaynaklı Enerji Üretimi<br />

Rüzgâr, önüne bir engel konulması veya sabit bir engelle karşılaşması halinde, onun<br />

üzerine bir basınç uygular. Böyle bir engelin harekete müsait olması durumunda,<br />

rüzgâr, o engelin hareket etmesine de sebep olur. İşte bu mantıktan hareketle, bir<br />

mil etrafında dönebilecek bir pervanenin (türbin) rüzgâr etkisi ile o mil etrafında<br />

dönmesi mümkün olabilmektedir. Bu fikir günümüzdeki rüzgâr türbinleri ile eski<br />

çağlardaki yel değirmenlerinin ilk çalışma ilkelerini teşkil eder. Yel değirmenleri,<br />

sulama ve benzeri uygulamalarda aslında insanlığın eskiden beri kullandığı doğal<br />

bir kaynak olan rüzgâr enerjisinin elektrik üretiminde kullanılmasına ancak<br />

1970’lerde yaşanan petrol krizinden sonra Avrupa ülkelerinde başlanmıştır [10].<br />

Rüzgâr enerjisinin kanıtlanmış bir başarısı vardır ve bu sebeple de kullanımı hızla<br />

artmaktadır. Küçük ölçekli türbinler vasıta ile birkaç W (watt) değerinde güçler<br />

ortaya konabilirken, orta ölçeklerde birkaç yüz kW (kilowatt), büyük güçlerde ise<br />

birkaç MW (megawatt)’a varan seviyelerde güç üretilebilmektedir [11]. Rüzgâr<br />

enerjisinin, dünya enerji sektöründeki yeri ve gelişmelerine bakılacak olursa, rüzgâr<br />

gücü yatırımlarının iki farklı yaklaşımla gerçekleştiği görülecektir [5]. Veya desteklendiği<br />

Birinci yaklaşım, gelişmiş batı ülkelerinin çevresel kaygıların ön plana çıkmasıyla<br />

ve uluslararası imzalanan protokol şartlarının sağlanması amacıyla çevre<br />

politikalarıyla uyumlu, enerji politikalarının çerçevesinde rüzgâr enerjisinin desteklenmesi<br />

eğilimi iken, diğer hâkim yaklaşım ise gelişmekte olan ülkelerin hızla artan<br />

enerji gereksinimlerini karşılamada kaynak çeşitliliğine gitme, dışa bağımlılıklarını<br />

azaltma, kaynağa kolay, çabuk ve ucuz erişme anlamında rüzgâr enerjisine yönelme<br />

eğilimidir [5]. Yaklaşım ne olursa olsun, rüzgâr gücünün hızla benimsenmesinin en<br />

temel sebeplerinden biri teknolojinin giderek ucuzluyor olmasıdır [5].<br />

Rüzgâr türbinleri, atmosferdeki sıcaklık ve basınç farkından oluşan rüzgârın kinetik<br />

enerjisini mekanik enerjiye dönüştürün mekanizmalardır [12].

---

Şekil 1. Tipik bir rüzgâr türbini[13]<br />

Şekil 2. Değişik Rüzgâr türbinleri[10]<br />

337<br />

Genel olarak rüzgâr türbinleri iki kategoriye ayrılırlar. Birincisi düşey eksenli rüzgâr<br />

türbinleri, ikincisi ise yatay eksenli rüzgâr türbinleridir [10]. Elektrik üretim<br />

uygulamalarında çoğunlukla yatay eksenli rüzgâr türbinleri kullanılır. Şekil 1’de<br />

tipik bir rüzgâr türbini şematize edilmiştir. Şimdiye kadar kullanılan değişik rüzgâr<br />

türbin tipleri<br />

İse Şekil 2’de gösterilmiştir. Modern rüzgâr türbinleri aerodinamik olarak rüzgârın<br />

sürükleme (drag) ve kaldırma (lift) kuvvetlerinden yararlanarak çalışır. Sürükleme<br />

kuvveti rüzgâr esme yönünde türbin yüzeyine, kaldırma kuvveti ise esme yönüne<br />

diktir. 80 m yüksekliğinde, 80 m çapında ve 2.500 kW enerji kapasitesinde olan<br />

dünyanın en güçlü rüzgâr türbini prototipi Hollanda’da bulunmaktadır [14]. Rüzgâr<br />

gücü gelişimleri; 200 kW bağımsız türbinlerden, 5 MW’a kadar türbin gruplarından<br />

oluşan, özel şahıs mülkiyetinde, şebeke bağlantısız sistemler ve büyüklükleri 5–100

---

338<br />

MW (veya daha fazla ancak yaygın olarak 20–50 MW) olan ticari amaçlı<br />

rüzgâr tarlaları biçiminde gerçekleşmektedir [5]. Piyasada mevcut olan türbinlerin<br />

çoğu 4 m/sn’lik rüzgâr hızlarından başlayarak rüzgâr enerjisi üretmeye başlar.İşte<br />

bu ilk hız değerine, rüzgâr türbini enerji üretimine başlama (cut-in) hızı adı verilir.<br />

Bu hızdan daha düşük olan türbinlerden rüzgâr enerjisinin üretilmesi mümkün<br />

olmaz. Genel olarak bu hız, V0 notasyonu ile gösterilir. Bu ilk hız değerinden<br />

başlayarak artan rüzgâr hızıyla üretilen enerji miktarı doğru orantılı olarak artar ve<br />

birçok çalışmalarda bu artışın doğrusal olduğu kabulü yapılır veya türbin tasarımı<br />

buna göre ayarlanır. Bu doğrusal artış V1 gibi bir üst rüzgâr hızına kadar devam<br />

eder. İşte bu üst hız türbin stabilitesi için çok önemlidir. Bu hızdan sonra artık türbinin<br />

enerji üretmesine müsaade edilmez. Pratik uygulamalarda üst hız 25 m/sn’yi<br />

pek geçmez [10]. Rüzgâr enerjisi üretmeye elverişli olan bir yere en azından birkaç<br />

tane rüzgâr gücünü elektrik enerjisine dönüştürecek türbinin kurulmasıyla rüzgâr<br />

çiftlikleri oluşur. Rüzgâr çiftlikleri, kurulmaları uygun yerlere yaklaşık 100-200 m<br />

aralıklarla türbinlerin yerleştirilmesi ile ortaya çıkar.<br />

Rüzgâr Kaynaklı Enerji Üretiminin Faydaları; Rüzgâr santrallerinin avantajları;<br />

hammaddelerinin atmosferdeki hava olması, kurulumlarının diğer enerji santrallerine<br />

göre daha hızlı oluşu, temiz ve sürdürülebilir enerji kaynağı olmaları, enerjide<br />

dışa bağımlılığı azaltmaları, fosil yakıt tüketimini azaltmaları neticesinde sera etkisinin<br />

azaltımına katkıları, her geçen gün güvenilirliklerinin artması ile maliyetlerinin<br />

ucuzlaması, bunun yanında rüzgâr türbinlerinin kurulduğu arazinin tarım alanı<br />

olarak kullanılabilmesi gibi sıralanabilir. Rüzgâr enerjisinin diğer enerji türlerine<br />

göre en önemli avantajı soğutma suyuna ihtiyaç duymamasıdır[15]. Bu durum rüzgâr<br />

enerjisini en zararsız enerji kaynağı haline getirmektedir. Rüzgâr tamamen atmosferde<br />

güneş etkileşimi ile meydana gelen yatay hava hareketleri olduğundan,<br />

rüzgâr kaynaklı enerji üretim sisteminin hammaddesi bedavadır denebilir. Ancak bu<br />

hammadde tamamen meteorolojik şartlara bağlı olduğundan yılın her gününde ve<br />

ayında aynı miktarda bulunmaz, değişkenliği oldukça fazladır[10]. Kurulması diğer<br />

enerji santrallerine göre daha hızlıdır. Diğer tüm enerji üretim birimlerinin planlanması,<br />

projelendirilerek inşasının tamamlanması uzun zamanları ve büyük mali<br />

yatırımları gerektirir. Hatta inşaat tamamlandıktan sonra bile hammadde için<br />

kaynak noktaları ile ulaşım ve taşınım sürekli sağlanmalıdır. Rüzgâr türbinlerinin<br />

yatırımına karar verdikten sonra mali bütçenin de hazır olması ile üç ay gibi kısa bir<br />

zaman zarfında inşası tamamlanarak üretime başlanabilir[10]. Diğer taraftan, rüzgâr<br />

türbinlerinin ömrü 30–40 yıl olarak garanti edildiğinden, yatırım maliyeti uzun<br />

vadede azdır. Bir rüzgâr türbininin yatırım maliyeti yaklaşık 2–3 sene içinde kendisini<br />

amorte edebilmektedir. Enerjide dışa bağımlılığı da azaltan rüzgâr kaynaklı<br />

enerji üretim sistemleri teknolojik ilerlemeler sayesinde her gün daha da ucuzlamaktadır.<br />

Rüzgâr enerjisinin hammaddesi tamamen atmosferdeki hava hareketleri<br />

olduğundan hava veya çevre kirlenmesi şeklinde bir kirleticietkisi bulunmamaktadır.<br />

Rüzgârdan enerji eldesi için kullanılan 1 MW kapasiteli bir türbin, aynı enerji<br />

kömür ile çalışan bir santralden karşılanmak istendiğinde yakılacak olan ve 135.000<br />

ağacın üretebileceği oksijeni tasarruf etmek demektir. Klasikkonvansiyonel enerji<br />

kaynaklarının ömürleri sınırlı iken, rüzgâr enerjisinin az olan miktarına karşılık

---

339<br />

böyle bir ömür sorunu yoktur. Bu bakımdan rüzgâr enerjisi sürdürülebilirdir. Rüzgâr<br />

enerjisi kullanımının artması ve yaygınlaşması ile çevre kirliliğine sebep olan<br />

fosil yakıt kullanımının azalması ve bu sebeple fosil yakıt kullanımından kaynaklanan<br />

sera gazı artışının da azalması ve ozon tabakasında iyileşmeler ile iklim değişikliği<br />

hususunda normale dönüşün sağlanabileceği düşünülmektedir. Herhangi bir<br />

radyoaktif ışınım tahribatı yapmamaları, atık üretmemeleri, hammadde için dışarıya<br />

bağımlı olmamaları, teknolojilerinin basitliği, atmosfere ısıl emisyonlarının olmaması,<br />

işletmeye alınma sürelerinin kısalığı gibi avantajlar rüzgâr türbinlerini günden<br />

güne tüm dünyada daha da popüler yapmaktadır[11].<br />

4. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Çevresel Etkileri<br />

Fosil yakıtları esas alan enerji kullanımı; yakıt konusunda dışa bağımlılık, yüksek<br />

ithalat giderleri ve çevre sorunları gibi önemli olumsuzlukların yanında, dünya fosil<br />

yakıt rezervlerinin hızla tükenmesi sebebiyle yenilenebilir enerji kaynaklarının<br />

önemini arttırmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynakları, sürekliliği nedeni ile sürdürülebilir<br />

olmasının yanında dünyanın her ülkesinde bulunabilmesi ile de büyük<br />

önem taşımaktadır. Ayrıca çevresel etkileri, yenilenemeyen enerji kaynaklarına<br />

oranla çok azdır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı, mevcut teknik ve<br />

ekonomik sorunların çözümlenmesi halinde 21. yüzyılda en önemli enerji kaynağı<br />

olacağı kabul edilmektedir (Çizelge 2).<br />

Çizelge 2. 2020 Yılında Yenilenebilir Enerji Kaynakları Tahmini[16].<br />

2020 Yılında Minimum 2020 Yılında Maksimum<br />

Enerji Kaynağı MTEP % MTEP Toplamın %<br />

Modern Biyokütle 243 45 561 42<br />

Güneş 109 20 355 26<br />

Rüzgar 85 15 215 16<br />

Jeotermal 40 7 91 7<br />

Küçük Hidrolik 48 9 69 5<br />

Deniz Enerjileri 14 4 55 4<br />

TOPLAM 539 100 1345 100<br />

TEP: Ton eşdeğer petrol<br />

Rüzgâr santrallerinin çevresel etkileri; arazi kullanımı, gürültü, görsel ve estetik<br />

etkiler, doğal hayat ve habitata etki, elektromanyetik alan etkisi, gölge ve titreşimler<br />

olarak sıralanabilir[17] [13]. Ayrıca kesikli bir enerji kaynağı olması da dezavantaj<br />

olarak söylenebilir.<br />

Yer Seçimi ve Alan ihtiyacı; Rüzgâr enerjisi uygulamaları ve gelişimlerin çevresel<br />

etkileri konuları temel olarak “arazi kullanım uygunluğu” bağlamında fiziksel planlamanın<br />

bir problemi olarak ele alınabilir. Rüzgâr enerjisinden elektrik üretiminin<br />

bir kara parçası üzerinde gerçekleşmesi, yer seçtiği alanı yeni arazi kullanım biçi-

---

340<br />

mine dönüştürmektedir. Ayrıca bu araziye insanın girmesi de tehlikelidir [15]. Yer<br />

kullanımı rüzgâr türbinlerinin yerleşiminden etkilenen bugünkü ve gelecekteki kullanımların<br />

değişimi olarak anlatılabilir. Büyük alanlar gerektiren büyük ve orta<br />

ölçekli rüzgâr tarlaları yaygın olarak yerleşmeler dışındaki, uzak, açık alanlarda,<br />

kırsal alanlarda yer seçmektedir. Kırsal alanlarda yer seçtiği durumlarda, rüzgâr<br />

türbinlerinin kurulduğu alanın toplam proje alanının yaklaşık %1-3’ünü kaplarlar.<br />

Kalan %97-99’luk boş kısım ise diğer kullanımlara açık olması itibari ile tarımsal<br />

faaliyet yapılarak arazinin ikili kullanımı sağlanabilmektedir [5].<br />

Gürültü Etkisi; Gürültü istenmeyen ses olarak tanımlanır. Gürültünün yayılmasını<br />

etkileyen en önemli faktörler; gürültü kaynağı tipi, kaynaktan uzaklık, rüzgâr hızı,<br />

sıcaklık, nem, bariyerlerin ve yapıların basıncıdır[18]. Rüzgâr çiftlikleri gürültüye<br />

sebep olmaktadırlar[19]. Rüzgâr türbininin pervanelerinden kaynaklanan gürültü<br />

kaynak tipine bağlı olarak iki farklı şekilde incelenebilir: Mekanik ve aerodinamik<br />

gürültü. Mekanik gürültü vites kutusundan, jeneratörden ve mil yatağından ileri<br />

gelir. Aerodinamik gürültü ise döner pervanelerden kaynaklanır. Dönüşüm sistemi<br />

ne kadar büyükse üretilen ses de o kadar yüksek olur [20]. Rüzgâr türbinleri tarafından<br />

oluşturulan gürültü, rüzgâr hızının artması ile yükselir. Bu gürültü, duyulabilir<br />

ses oranın altındaki düşük frekans boyutundadır. Düşük frekans ses dalgaları<br />

evlerin ve diğer yapıların titreşimine neden olmaktadır. Bu durum ancak bu seviyedeki<br />

ses frekanslarına dayanıklı binaların yapılmasıyla ortadan kaldırılabilmektedir.<br />

Gürültü seviyesi pervanelerin tipine, hızına, şekline ve özelliklerine bağlıdır. Hız<br />

arttıkça ve uygun pervane seçilmedikçe aerodinamik gürültü artar.<br />

Elektromanyetik Alana Etki; Rüzgâr türbini veya üretim donanımı elektromanyetik<br />

alana tesir edip Radyo-TV alıcılarında parazit yapabilirler. Bunun en temel sebebi<br />

türbin kanatlarıdır. Bu kanatlar dönerken radyo ve TV alıcıları ile radyo dalgalarını<br />

geri yansıtır, parazit yapar, kuleler de sinyalleri yansıtabilir. Fakat engellenmesi<br />

basit ve ucuzdur [18, 20].<br />

Görsel Etkiler; Enerji üretmek amacıyla kurulan rüzgâr çiftliklerinin görsel etkilerinden<br />

söz etmek mümkündür[19]. Görsellik, estetik subjektif bir olgudur. Ancak<br />

temel kıstas, doğaya uyumlu bütünleşmiş bir görsel etkinin oluşturulmasıdır [5].<br />

Rüzgâr türbinlerinin yerleşimi çevrenin görsel ve estetik özelliklerini etkilemektedir.<br />

Gelişen teknoloji yüksek dönme hızlarına sahip yoğun gruplanmayı düşürmekte<br />

daha düşük dönme hızına sahip daha büyük makineler getirmektedir. Işıklandırma<br />

da türbinlerin görsel etkilerinden sayılır[18].<br />

Kesintili Olması; Rüzgâr düzenli olmayıp kesintili olduğundan kontrolü güçtür.<br />

Elektrik üretiminin güvenilir olmaması, tutulan üretim rezervinin arttırılmasını ve<br />

elektrik üretiminin yedeklenmesini, bir başka deyişle, her bir MW rüzgâr santrali<br />

için bir MW’ta güvenilir yedek kapasite oluşturulmasını gerektirmektedir.<br />

5. Sonuç ve Öneriler<br />

Enerji miktarındaki artış çevre sorunlarının giderek fazlalaşmasına neden olmaktadır.<br />

Oluşan çevre problemleri insan sağlığını tehdit etmekte, ekolojik dengenin

---

341<br />

bozulması gibi kısa ve uzun vadeli etkiler yaratmaktadır. Günümüz faaliyetleri sonucu<br />

ortaya çıkan çevre sorunlarının en önemlisinin sera etkisi dolayısı ile iklim<br />

değişikliği beklentisi, asit yağmurları ve nükleer tehlike olacağı belirtilmektedir.<br />

Ayrıca son yıllarda enerjinin yarattığı çevre sorunlarının çözümüne önemli oranda<br />

katkıda bulunabilecek ve özellikle fosil yakıtların tüketimini azaltabilecek kaynaklar<br />

olarak gösterilen alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesine önem verilmelidir.<br />

Cinsi ne olursa olsun, enerji üretim sistemle-rinin çevre üzerinde etkisi vardır.<br />

Çevreye hiçbir olumsuz etkisi olmayan temiz enerji kaynaklarından güneş ve rüzgarın<br />

uzun dönemde ekonomik olarak elektrik enerjisi üretiminde kullanılabileceği<br />

ümit edilmektedir.Rüzgâr enerjisi, dünyadaki enerji sorununa atmosferde doğal<br />

olarak oluşması ve çevre kirliliği oluşturmaması gibi özellikleriyle uygun alanlarda<br />

çözüm olabilecek bir enerji kaynağıdır.<br />

Bir rüzgar enerjisinden elektrik üretimi projesi değerlendirilirken şu hususlar dikkate<br />

alınmalıdır; yer seçimi, rüzgâr kaynağı özellikleri, alanın mevcut özellikleri, tahsisli-düzenli<br />

koruma alanları, görsel etki, gürültü etkisi, ekolojik etkiler, arkeolojik<br />

alanlar, manyetik alan etkileşimi, trafik yönetimi, turistik ve rekreasyonel etkiler ve<br />

küresel çevresel etkileri. Proje yukarıda sayılan çevresel etkilere çözüm içermelidir.<br />

Çevresel etkilerin azaltılması ve düzenli gelişimin sağlanması amacıyla hazırlanan<br />

projeler rüzgâr çiftliklerinin arazinin mevcut doğal yapısına, peyzajına en uygun<br />

şekilde yerleştirilmesini sağlamalıdır. Rüzgâr santralinin kurulacağı yerin seçiminde<br />

yeterli rüzgâr potansiyeli ve arazi imkânından başka iletim hattına uzaklığı, trafo<br />

gücü, sit alanı ve/veya doğal koruma, milli park alanı olup olmaması, yakınında<br />

uzun mesafeli alıcı-verici antenler ve bağlantı hatları bulunmaması ayrıca göçmen<br />

kuşların uçuş yolları üzerinde olmaması gibi özelliklere dikkat edilmelidir.<br />

Muhtemel olumsuz çevresel etkilerden dolayı yerleşim yerlerinin rüzgâr santrallerine<br />

500 m’den fazla yaklaşmasına izin verilmemelidir[15]. Çoğu çevresel etkiler için<br />

bilgisayar ortamında yaratılacak simülasyonlarla, 3d programların yardımıyla bu<br />

etkiler test edilebilir, alternatif yer seçimleri veya türbin dizilim tasarımları arasından<br />

en uygunu seçilebilir. Gürültü ve radyo ve televizyon sinyalleri ile parazit etkisi<br />

uygun pervane kanadı malzemesi seçilerek ve türbinlerin dikkatli yerleşimi ile engellenebilir.<br />

Rüzgâr türbinleri toplamda en az rahatsızlığa sebep olacak şekilde<br />

yerleştirilmelidir Ayrıca pervane gürültüsü türbinler ve yerleşim yerleri arasında<br />

tampon bölge oluşturarak dengelenebilir.<br />

Yeni teknolojiler ve dizaynlar türbin gürültüsünü minimize edebilirler. Çevresel<br />

etkilerin çoğu teknolojik imkânlar ve düzenli yerleştirilen rüzgâr tesisleri sayesinde<br />

azaltılıp hatta tamamen çözüme kavuşturulabilir. Çevrenin korunması ile ilgili getirilen<br />

ulusal ve uluslararası yükümlülükler yenilenebilir ve özellikle rüzgar kaynaklı<br />

elektrik enerjisi üretiminin artırılmasını gerektirmektedir.

---

342<br />

Kaynaklar<br />

[1] BOYNUKARA Adnan, “Enerji Savaşları Devrinde Türkiye’de Enerji”, Mimar ve Mühendis<br />

Dergisi, Sayı: 33, Nisan-Mayıs-Haziran, 2004.<br />

[2] KAVAS Ahmet Oktay, “Enerji Politikaları, Üretimi ve Fiyatlandırmaları”, Mimar ve<br />

Mühendis Dergisi, Sayı: 33, Nisan-Mayıs-Haziran, 2004.<br />

[3] ALTIN Vural, “Enerji Sorunu ve Türkiye”, Mimar ve Mühendis Dergisi, Sayı:33, Nisan-<br />

Mayıs-Haziran, 2004.<br />

[4] TOPÇU Sema, MENTEŞ Ş. Sibel, YURDANUR S. Ünal, ASLAN Zafer, “Rüzgâr Enerjisi<br />

Potansiyelinin Belirlenmesinde Yer Seçiminin Önemi: Sinop Örneği”, TMMOB Makine<br />

Mühendisleri Odası, <strong>II</strong>. Çevre ve Enerji Kongresi, İstanbul, 15–16–17 Kasım 2001.<br />

[5] PEKER Zeynep, “Rüzgâr Enerjisinin Çevresel Etkileri ve Bu Etkilerin Azaltılmasında<br />

Planlamanın Rolü”, TMMOB Makine Mühendisleri Odası, <strong>II</strong>. Çevre ve Enerji Kongresi,<br />

İstanbul, 15–16–17 Kasım 2001.<br />

[6] ALAÇAKIR F. B., “Ülkemizde elektrik üretimini destekleyen bir çözüm: Güneş pilleri”,<br />

Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, s. 182-185, İzmir, 2001.<br />

[7] Türkiye’deki genel enerji durumu 2001 Raporu. www.enerji.gov.tr/Enerji.html, 2001<br />

[8] ÖZYURT, M., Dönmez, G. 2005. Alternatif Enerji Kaynaklarının Çevresel Etkilerinin<br />

Değerlendi-rilmesi, Yeksem 2005 <strong>II</strong>I.Yenilenebilir Enerji Kaynakları Semp., 19-21<br />

Ekim 2005. Mersin, s.39-42.<br />

[9] PEKER, Z. 2001. Wind Farms on Our Lands-capes: A New Legend in Our Plans,<br />

Thermal Energy Congress Proceedings, İzmir.<br />

[10] ŞEN Zekâi, “Temiz Enerji ve Kaynakları”, Su Vakfı Yayınları, İstanbul, 2002.<br />

[11] Bursa Çevre Merkezi, “BÇM Aktüel”, Aylık bülten, www.bcm.org.tr, Bursa, Mayıs,<br />

2000.<br />

[12] KÜLTÜR Ömer Faruk, “Enerji ve Çevre İlişkisi”, Mimar ve Mühendis Dergisi, Sayı:<br />

33, Nisan-Mayıs-Haziran, 2004.<br />

[13] BİLİR Şefik, “Alternatif Enerji Sistemleri”, Mimar ve Mühendis Dergisi, Sayı: 33,<br />

Nisan-Mayıs-Haziran, 2004.<br />

[14] Bursa Çevre Merkezi, “BÇM Aktüel”, Aylık bülten, www.bcm.org.tr, Bursa, Kasım,<br />

2000.<br />

[15] AKKAYA Ali Volkan, AKKAYA KOCA Ebru, DAĞDAŞ Ahmet, “Yenilenebilir Enerji<br />

Kaynaklarının Çevresel Değerlendirilmesi”, IV. Ulusal Sempozyumu Bildiri Kitabı<br />

Cilt I, Su Vakfı Yayınları, İstanbul, 16–18 Ekim 2002.<br />

[16] Türkiye Enerji Üretimi; Kaynak: http ://www.enerü.gov.tr/enerjiuretimi. htm,<br />

[17] Özyurt, M., Kumbur, H. 2003. Visual Pollution in Mersin and its Environmental Effects,<br />

12 th Int. Symp. on Environ. Poll. And its Impact on Life in the Mediterr. Region, Antalya<br />

[18] Gençoğlu, M.T. 2005. Güneş Enerjisi İle Çalı-şan Su Pompalama Sistemleri, 3e<br />

Electrotech, Ağustos 2005/8, s.94-97.<br />

[19] Pimentel, D., Rodrigues, G., and et. al, “Renewable Energy: Economics and<br />

Environmental Issues”, Bioscience, volume 44, no: 8, September, 1994.<br />

[20] Discussion, “Footprints in the Wind? Environmental impacts of wind power<br />

development”, Refocus, volume 3, issues 5, pages 30-33, September-October, 2002.

---

Özet<br />

ENERJİ EKONOMİSİ UYGULAMALARININ<br />

TEMİZ ENERJİ EVİ ÖRNEĞİ<br />

Yrd.Doç.Dr. Bekir YELMEN 1 , Prof. Dr.Serdar ÖZTEKİN 2 ,<br />

Dr. M.Tarık ÇAKIR 3<br />

1 Aksaray Üniversitesi , 2 Çukurova Üniversitesi<br />

3 Dr.Sağlık Bakanlığı İnşaat ve Onarım Daire Başkanlığı<br />

343<br />

Enerji ihtiyaçlarımızın hızla artmasıyla, kolay bulunan, çevreyi kirletmeyen, sürekliliği<br />

olan yeni enerji kaynaklarına yönelik çalışmaların hız kazanmıştır. Isı pompaları<br />

enerji tasarrufu sağlamak ve CO2 emisyonlarını azaltmak için etkili teknik olanaklar<br />

sunmaktadır. Isı yalıtımı uygulamaları ile enerji gereksinimi çok düşük temiz<br />

enerji evlerinde ve yeni binalarda elektrikli ısı pompaları iyi bir alternatif oluşturmaktadır.<br />

Isı pompası, yenilenebilir ısı enerjisini mahal ve kullanma suyu ısıtmasında<br />

etkin bir şekilde kullanmak için gerekli teknik şartları sunabilir. Isı pompası,<br />

ısıtma için gerekli enerjinin 3/4‘ünü çevreden almakta ve geri kalanını ise tahrik<br />

enerjisi olarak elektrik akımından temin etmektedir. Bu çalışmada, temiz enerji<br />

evinde uygulanabilen ısı pompaları incelenmekte ve projelendirilmesi ile ilgili bilgi<br />

verilmektedir. Ayrıca ısı pompalarının genel tanımı, çalışma prensibi ve tipleri özetlenmiş<br />

olup, sistem avantaj ve dezavantajları ve uygulamaları anlatılmıştır.<br />

Anahtar Kelime: Temiz Enerji Evi, Isı Pompası, Isı Pompası Projelendirme.<br />

1. Giriş<br />

Günümüzde enerji ihtiyacının önem kazanmasıyla yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarına<br />

yönelik çalışmalar hızla artmaktadır.Türkiye; güneş, rüzgar ve jeotermal<br />

gibi yenilenebilir enerji kaynakları bakımından oldukça zengin bir ülkedir. Ancak<br />

enerji olarak kullanımı yeterli düzeyde değildir. En az 10 000 MW’lık ekonomik<br />

olarak anlamlı potansiyeli olduğu tahmin edilen rüzgar enerjisi çok kısıtlı olarak<br />

elektrik üretiminde rüzgar türbinlerinde kullanılmaktadır. Elektrik işleri Etüt idaresi<br />

verilerine göre ülkemizdeki kurulu rüzgar türbini işletme gücü 200 MW, inşaa halindeki<br />

işletme gücü ise 601 MW’tır. Ülkemizin jeotermal enerji ile elektrik üretimi<br />

toplam kurulu gücü 77.2 MW olup, inşaa halindeki işletme kapasitesi 17 MW ‘dir.<br />

Güneş enerjisi açısından da oldukça zengin olan ülkemizde güneşten genel olarak<br />

su ısıtılması konusunda faydalanılmaktadır. Ülkemiz güneş potansiyeli açısından<br />

coğrafi konumu nedeni ile oldukça şanslı bir durumdadır. Elektrik işleri Etüt idaresi<br />

tarafından yapılan çalışmaya göre, Türkiye’nin yıllık toplam güneşlenme süresi<br />

2640 saat ve ortalama toplam ışınım şiddeti 1,311 kW-saat/m 2 -yıl olarak hesaplanmıştır.<br />

Enerji Bakanlığı verilerine göre; elektrik amaçlı kullanılabilecek güneş potansiyelimiz<br />

8.8 milyon ton petrol eşdeğeri(mtpe), ısınma amaçlı kullanılabilecek<br />

potansiyel ise 26.4 mtpe’dir. Isı pompaları, elektrikli sistemlere göre üç hatta altı

---

344<br />

kat daha az kaynak kullanarak istenilen enerjiyi sağlayabilmektedir. Isı pompaları<br />

çevre kirlenmesine neden olmadan endüstriyel ve günlük uygulamalarda kullanılabildiği<br />

için son yıllarda üzerinde yoğun çalışmalar yapılan bir konu haline gelmiştir.<br />

Isı pompaları enerji tasarrufu sağlamak ve CO2 emisyonlarını azaltmak için etkili<br />

teknik olanaklar sunmaktadır. Isı yalıtımı uygulamaları ile enerji gereksinimi çok<br />

düşük temiz enerji evlerinde ve yeni binalarda elektrikli ısı pompaları iyi bir alternatif<br />

oluşturmaktadır. İlk ısı pompası İngiltere’de Sumner tarafından kendi evini<br />

ısıtmak için dış hava kaynaklı olarak üretilmiş daha sonradan yapılan çalışmalar ile<br />

1 metre derinlikteki topraktan ısı çekilmeye başlanmıştır. Bu sistemin ısıtma tesir<br />

katsayısı ortalama 2,8’dir ve günümüzde halen çalışmaktadır[1]. Emniyetli ve ekonomik<br />

bir işletme için ısı kaynağının ve ısıtma sisteminin ısı pompasına uygun projelendirilmesi<br />

gerekmektedir. Isı pompası, yenilenebilir ısı enerjisini mahal ve kullanma<br />

suyu ısıtmasında etkin bir şekilde kullanmak için gerekli teknik şartları sunabilir.<br />

Isı pompası, ısıtma için gerekli enerjinin 3/4‘ünü çevreden almakta ve geri<br />

kalanını ise tahrik enerjisi olarak elektrik akımından temin etmektedir. Çevre ısısı;<br />

toprakta, suda ve havada depolanmış olan güneş ısısı sonsuza kadar kullanılabilir.<br />

Isı pompası çevre ısısını kullanarak, enerji tasarrufu ve çevre dostu bir ısıtma sağlar.<br />

Isı pompası teknolojisi uzun yıllardır bilinmekle birlikte yaygın kullanılmaya başlanması,<br />

ancak son yıllarda mümkün olabilmiştir. Isı pompalarında fosil yakıtlar<br />

kullanılmadığı için alternatif ısıtma sistemi olarak düşünülebilir. Isı pompası çalışma<br />

mantığı toprak, hava veya su gibi ısı kaynaklarından elde edilen enerjinin ısı<br />

pompasının kapalı devresinde bulunan buharlaştırıcı üzerinden alınması ile ısı taşıyıcı<br />

sıcaklığının artırılması ve buharlaştırılması, kompresör yardımı ile basınç ve<br />

sıcaklığı iyice artırılan gazın enerjisini yoğuşturucu üzerinde kullanılacak kapalı<br />

devrede bulunan suya aktarılmasına dayalıdır. Yoğuşturucuda enerjisini bırakan gaz<br />

tekrar buharlaştırıcıya girmeden genleşme vanasından geçirilerek çevrim tamamlanır.<br />

Aynı işlemler tersten yapılarak alan soğutması gerçekleştirilir[2].<br />

Kaynakları hızla tükenmekte olan dünyamızda, kullanılan enerji miktarının hızla<br />

artması ve buna bağlı olarak ekosistem dengesinin bozulması sadece çevreyi koruma<br />

konusunda değil, aynı zamanda enerji kullanımı üzerinde de yeni yaklaşımların<br />

oluşmasına neden olmuştur. Yeşil binalar, yeşil enerji ve sürdürülebilir çevre ve<br />

kaynak kullanımı gibi terimler yukarıda belirtilen süreçlerin sonuçları olarak hem<br />

uygulama hem de yasal düzenlemelerde karşımıza çıkmaktadır. Bilindiği gibi, akıllı<br />

binalar enerji verimliliğini artırmak üzere binanın enerji harcamalarının otomatik<br />

olarak binanın kendisiyle ve ek sistemlerle kontrol edildiği sistemlerdir. Dolayısıyla<br />

akıllı binanın en önemli görevi, kullanıcı konforundan ödün vermeden binanın enerji<br />

harcamalarının en az düzeyde olmasını sağlamaktır. Bütün dünyada olduğu gibi<br />

ülkemizde de toplam enerjinin çok önemli bir oranı binalarda kullanıcı konforunu<br />

sağlamak üzere ısıtma, klima, havalandırma ve aydınlatma amaçlı kullanılmaktadır.<br />

Bu oranlar ülkemiz için yaklaşık olarak Şekil.1’de gösterilmiştir. Dünyada binalarda<br />

kullanılan enerjinin toplam enerji içerisindeki payı yaklaşık %40’a kadar çıkabilmektedir.<br />

Bu durum binalarda enerji tasarrufunun ve yönetiminin ne kadar önemli<br />

olduğunun göstergesidir.

---

Şekil 1. Türkiye'de binalarda kullanılan enerjinin toplam enerji içerisindeki payı<br />

345<br />

Binanın pasif sistem olarak kendisinin enerji etkin olmasının yanı sıra yüksek maliyetli<br />

otomatik kontrol sistemlerine de gereksinim duyulduğundan, genellikle akıllı<br />

bina uygulamaları enerji harcamalarının çok yüksek olduğu büyük kamu ve ofis<br />

binaları gibi kullanım alanı ve kullanıcı sayısı fazla olan binalar için öngörülmektedir.<br />

Akıllı bina denildiğinde, özellikle ülkemizde binanın mekanik ve elektrik sistemlerinin<br />

otomatik kontrolü ile enerji yönetiminin yapılması anlaşılmakta, binanın<br />

tasarım ve yapımının da enerji etkin akıllı olması göz ardı edilerek eksik uygulamalar<br />

yapılmaktadır. Oysaki bina; mimari tasarımı, yapım sistemi, taşıyıcı sistemi,<br />

mekanik ve elektrik sistemi gibi alt sistemlerin bir bütünüdür. Bu alt sistemlerin her<br />

birisinin akıllı bina kavramına uygun olmaması durumunda o binadan akıllı bina<br />

diye söz etmek mümkün değildir. Bu tür binalar mekanik ve elektrik sistemlerinin<br />

otomatik kontrolü yapılmış standart binalardır ve üstelik bu yüksek maliyetli sistemlere<br />

karşın, binanın asıl kendisi akıllı olmadığı için, binanın enerji verimliliği ve<br />

enerji yönetiminin performansı olabileceğinin çok altında kalabilir. O nedenle, akıllı<br />

bina tasarım aşamasından itibaren ilgili tüm bina alt sistemleri enerji etkin olacak<br />

şekilde mimar ve mühendislerin işbirliği ile gerçekleştirilebilir. Binanın enerji etkinliğinde<br />

en önemli rolü ise, binanın yenilenebilir enerji kaynaklarından yeteri<br />

kadar yararlanan pasif sistem olarak gösterdiği enerji performansı oynar.<br />

1.1. Temiz Enerji Evi<br />

Temiz enerji evi, fosil yakıt kullanmadan, güneş, su, toprak, rüzgar ve jeotermal<br />

enerjileri kullanarak ihtiyaçlarını karşılayan evlerdir. Günümüzde tüketilen toplam<br />

enerjinin yaklaşık %80 i fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Elektrik üretiminin üçte<br />

ikisi ve ulaşım araçlarının büyük çoğunluğu fosil yakıtlarla çalışmaktadır. Fosil<br />

yakıt kullanımı hava kirliliği ve sera etkisini oluşturan karbondioksit salınımına<br />

sebep olur. Ayrıca fosil yakıtların zamanla tükeneceği bilinen bir gerçektir. Yeni ve<br />

çevreci enerji kaynaklarına yönelimin hızla arttığı günümüzde, bu yeni enerjilerin,<br />

fosil yakıtlardan daha temiz, çevre dostu, tehlikesiz, ülke ekonomisine yük getirmeyen,<br />

enerjide dışa bağımlılığı önleyen ve sürekli kullanıma elverişli olması istenmektedir.<br />

Temiz enerji evleri, mahal ısıtma ve kullanım suyu ısıtması için güneş<br />

enerjisi, ısı pompası, jeotermal enerji, biyogaz kullanır, elektrik ihtiyacı için rüzgar<br />

enerjisi, güneş enerjisi, su enerjisi, hidrojen enerjisi, biyogaz kullanır. Büyük potan-

---

346<br />

siyele sahip güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir ve temiz enerji kaynaklarından<br />

yararlanmak için sürekliliğin sağlanması gereklidir. Bu nedenle süreklilik<br />

sağlanabilmesi için enerjinin depolanması gerekir. Bu konuda en büyük<br />

uygulama potansiyeline sahip olan yöntem, hidrojen kullanımıdır. Güneş enerjisiyle<br />

sudan hidrojen elde etmek, hidrojeni istenildiğinde kullanmak üzere depolamak ve<br />

istenildiğinde gaz yakıt olarak kullanmak veya yakıt pili kullanarak elektrik enerjisine<br />

çevirmek en mantıklı çözümlerden birisidir. Güneş ısısını depolayan toprak, su<br />

ve havayı kaynak olarak kullanan ısı pompaları temiz enerji evlerinde sıklıkla kullanılmaktadır[3].<br />

1.2. Isı Pompası Çalışma Prensibi<br />

Isı pompası bir buzdolabı gibi çalışmaktadır. Buzdolabında bulunan soğutucu akışkanın<br />

ısısı bir kompresör ve buharlaştırıcıyla alınır ve cihazdaki yoğuşturucu üzerinden<br />

istenilen yere verilir. Isı pompasında ise çevremizde bulunan ısı, toprak, su,<br />

veya havadan alınır ve ısıtma sistemine verilir. Soğutucu akışkan, düşük sıcaklıklarda<br />

dahi kaynayan bir sıvıdır ve buzdolabında sürekli bir çevrim içinde sırasıyla<br />

buharlaşır, sıkıştırılır, yoğuşur ve genleşir.<br />

Şekil 2.1. Isı Pompası Çevrimi[4] Çevreden ısı alınması: Buharlaştırıcıda soğutucu<br />

akışkan düşük basınç altındadır. Buharlaştırıcıdaki çevre sıcaklık seviyesi, soğutucu<br />

akışkanın mevcut basınçtaki kaynama noktası aralığının üzerindedir. Bu sıcaklık<br />

farkı çevre ısısının soğutucu akışkana aktarılmasını sağlar ve soğutucu önce kaynar<br />

ve buharlaşır[5]. Bu işlem için gerekli ısı enerjisi ısı kaynağından elde edilir.<br />

Kompresördeki sıcaklık artışı Kompresör akışkan buharını buharlaştırıcıdan çeker<br />

ve sıkıştırır. Sıkıştırma esnasında buhar fazındaki akışkanın basıncı ve sıcaklığı<br />

artar. Isıtma sistemine ısı aktarımı: Buhar fazındaki soğutucu akışkan, kompresörden<br />

ısıtma suyu ile çevrili kondensere ulaşır. Isıtma suyunun sıcaklığı soğutucu<br />

akışkanın yoğuşma sıcaklığından daha düşüktür. Bu sebepten buhar soğur ve tekrar<br />

sıvı faza geçer (yoğuşur) [5]. Buharlaştırıcı tarafından kazanılan enerji: (ısı) ve<br />

sıkıştırmada kullanılan elektrik enerjisi yoğuşma sonucu tekrar serbest kalır ve ısıtma<br />

suyuna aktarılır. Çevrim tamamlanır. Akışkan bir genleşme valfi üzerinden<br />

buharlaştırıcıya geri gönderilir. Bu esnada akışkan kompresörün yüksek basıncından<br />

buharlaştırıcının düşük basıncına genleşir. Buharlaştırıcıya girişte başlangıç<br />

basıncına ve sıcaklığına ulaşılır. Böylece kapalı çevrim tamamlanmıştır[5].<br />

2. Sürdürülebilir ve Yenilenebilir Enerji Kavramları<br />

Fosil ve nükleer yakıtlara alternatif doğal enerji kaynakları konusunda yapılan araştırmalar<br />

sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji kavramlarını da gündeme getirmiştir.<br />

Enerji için kaynakların yenilenebilir olması yeterli değildir. Zira bazı kaynaklar<br />

yenilenebilir bile olsalar etkileri yaşamın sürdürülebilir olmasını engellemektedir.<br />

Ekolojik denge için kaynakların sadece yenilenebilir değil aynı zamanda sürdürülebilir<br />

olması gerekir. Enerji kaynaklarının sürekliliği, sürdürülebilir olduğunu göstermez.<br />

Yenilenebilirlik, bütün açısından ancak sürdürülebilir olursa mümkündür.

---

347<br />

Bu nedenle enerji sistemlerinin yenilenebilir, enerji kaynaklarının sürdürülebilir<br />

olması gerekmektedir. Yenilenebilir enerji, "doğanın kendi çevrimi içinde, bir sonraki<br />

kısa süreçte aynen mevcut olabilen enerji kaynağı" olarak tanımlanır. Bugün<br />

yaygın olarak kullanılan fosil yakıtlar, yakılınca biten ve yenilenmeyen enerji kaynaklarıdır.<br />

Oysa hidrolik, güneş, rüzgar ve jeotermal gibi doğal kaynaklar yenilenebilir<br />

olmalarının yanı sıra temiz enerji kaynakları olarak karşımıza çıkmaktadır[6].<br />

3. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Yapılarda Kullanım Olanakları<br />

Yapı yaşam döngüsü boyunca kullanılan toplam enerjinin %94,4'ü kullanım sırasında<br />

yapı içi konfor koşullarını sağlayan ısıtma/havalandırma/iklimlendirme sistemleri<br />

için tüketilmektedir[7]. Bu oranı düşürmek için konfor koşullarının mekanik<br />

sistemler yerine doğal yöntemlerle ve yenilenebilir enerjiler kullanılarak karşılanması<br />

etkili bir yöntem olmaktadır. Bu şekilde, yapı içinde insan sağlığı için daha<br />

uygun fiziksel koşullar oluşurken aynı zamanda, yaygın olarak kullanılan fosil tabanlı<br />

enerji gereksinimini azaldığı için ekonomik ve çevresel yararlar da sağlanmaktadır.<br />

Yenilenebilir enerji kaynakları, sürekli devam eden doğal proseslerdeki<br />

var olan enerji akışından elde edilen enerjidir. Genel olarak, yenilenebilir enerji<br />

kaynağı; enerji kaynağından alınan enerjiye eşit oranda veya kaynağın tükenme<br />

hızından daha çabuk bir şekilde kendini yenileyebilmesi ile tanımlanır[8]. Su Enerjisi,<br />

rüzgar enerjisi, güneş enerjisi, dalga ve gelgit enerjisi, biyoyakıt, jeotermal<br />

enerji, hidrojen enerjisi, yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Kömür ve petrol gibi<br />

günümüzde ağırlıklı olarak kullanılan enerjilerin tükenme olasılığı, insanlığı yeni<br />

enerji kaynaklarına yöneltmiştir. Enerji kaynakları seçilirken çevreye zarar vermeyen,<br />

yüksek ısıl değerli güvenli, temiz, ekonomik ve en önemlisi yenilenebilir kaynaklı<br />

olmasına dikkat edilmektedir. Bu tür enerjiler özelliklerine göre çeşitli alanlarda<br />

kullanılabilirler. Yapılarda da bu tür enerjilerin kullanılması, diğer tükenebilir<br />

kaynaklı enerjilere olan gereksinimi azalttığı gibi aynı zamanda enerji kullanımından<br />

kaynaklanan çevre sorunlarının azalmasına önemli katkılarda bulunmaktadır.<br />

Yenilenebilir enerji türlerinin yapılarda kullanılma şekilleri:<br />

Yapılarda Rüzgar Enerjisi Kullanımı<br />

Yapılarda Pasif Sistemlerle Rüzgar Enerjisi Kullanımı<br />

Sıcak nemli iklimlerdeki pasif yapı soğutmasında başlıca strateji doğal havalandırma<br />

sağlamaktır. Doğal havalandırma için açılabilir pencerelerin kullanımı en yaygın<br />

olanıdır. Ayrıca planlama aşamasında yapı içerisinde hâkim rüzgâr yönünde<br />

olacak şekilde bir iç avlu tasarlanabilir. İç avluyu saran hacimler pencereler yoluyla<br />

soğuk havayla dolarken, avlu sıcak havayı toplayarak dışarı taşır. Soğutma yükünün<br />

fazla olduğu Ortadoğu ülkelerindeki geleneksel yapılarda, yaygın olarak kullanılan<br />

ve "badgir" olarak isimlendirilen rüzgâr bacaları da, rüzgâr enerjisinden pasif sistemlerle<br />

yararlanmaya örnek olarak gösterilebilir.

---

348<br />

Yapılarda Aktif Sistemlerle Rüzgar Enerjisi Kullanımı<br />

Dünya yüzeyinin %27'sinde rüzgârdan elektrik elde etmek mümkündür. 2040 yılında<br />

tüm dünyanın, enerjinin %40'ını rüzgârdan elde etmesi öngörülmektedir. Ülkemizde<br />

ekonomik rüzgâr potansiyeli yıllık 10.000 MW olarak hesaplanmıştır[9].<br />

Aktif rüzgâr enerjisi kullanım sistemleri rüzgâr tribünleridir. Binalarda orta ve küçük<br />

ölçekli rüzgâr tribünleri kullanılmaktadır. Bu tribünler bahçede uygun bir noktaya<br />

konulabildiği gibi çatılara konulabilmektedir. Çok katlı yüksek yapılarda ise<br />

yapıya entegre rüzgar tribünlerinin kullanım örnekleri vardır.<br />

Yapılarda Güneş Enerjisi Kullanımı<br />

Güneş, sınırsız ışık ve ısı enerjisi kaynağıdır. Yapılarda güneş enerjisi kullanmaya<br />

yönelik tasarımlarda ana prensip olarak, ısısal enerjisinin iletim (kondüksiyon),<br />

taşınım (konveksiyon) ve ışınım (radyasyon) yoluyla akışı kullanılmaktadır. Bu<br />

doğal süreçler yapının ısınmasına ve soğutulmasına yardım eden bir yapı tasarımı<br />

aracılığıyla yönetilmektedir. Yapı yüzeyine gelen güneş ışınları yapı malzemesi<br />

tarafından yansıtılır, geçirilir veya emilir. Ayrıca güneş tarafından üretilen ısı, tasarlanmış<br />

alanlar içinde önceden tahmin edilebilir hava hareketlerine neden olmaktadır.<br />

Güneş ısısının bu temel etkisi, yapının içinde ısınma ve soğutma etkisi sağlayan<br />

malzeme seçimi ve yapı elemanı tasarımına öncülük eder. Bu tasarımlarda uygun<br />

yapı malzeme seçiminde malzemelerin kalınlığı, yoğunluğu (5) (g/cm 3 ), ısı iletim<br />

katsayısı (A) (W/m 2 °K) özgül ısısı (c) (Wh/m 3 °K), yüzeyinin ışığı emme ve yansıtma<br />

katsayısı, yüzeyin düzlüğü veya pürüzlülüğü, boşluk ve doluluğu göz önünde<br />

bulundurulmalıdır. Güneş enerjisinden mimaride tasarımda alınan önlemlerle etken<br />

(aktif) ve edilgen (pasif) olarak yararlanmak olanaklıdır.<br />

Yapılarda Pasif Sistemlerle Güneş Enerjisi Kullanımı<br />

Pasif güneş sistemlerine yönelik tasarım uygulamaları ile güneş enerjisinden kış<br />

ayları boyunca güneş ısı kazançlarını artırma, yaz ayları boyunca soğutma -<br />

havalandırma ve doğal aydınlatma için yararlanılabilir. Güneş enerjisini ısıtma<br />

amaçlı kullanmada temel prensip, yapı kabuğunu oluşturan elemanların bu amaca<br />

yönelik tasarlanarak güneş ışınımından mümkün olduğu kadar çok yararlanmayı<br />

sağlamaktır. Sistemde kullanılan üç temel öğe vardır. Bunlar, toplaçlar (kolektörler),<br />

depolayıcılar ve dağıtıcılardır. Toplaçlar, güneş enerjisini toplamakta ve ısıya<br />

dönüştürmektedir. Depolayıcılar güneş enerjisi olmadığı durumlarda ısıdan yararlanmayı<br />

sağlamaktadır. Dağıtıcıların görevi ise toplaçlar aracılığıyla toplanan enerjiyi<br />

depolama elemanlarına ve gereksinim duyulan mekânlara aktarmaktır. Sıcak<br />

nemli iklimlerde soğutma-havalandırma için güneş enerjisinden yine pasif sistemler<br />

kullanılarak yararlanılabilir. Pasif yapı soğutmasında başlıca strateji doğal havalandırma<br />

sağlamaktır. Isı kazancı sağlama amacıyla düzenlenen ısısal kütle duvar ve<br />

güneş odası düzenlemeleri, farklı şekillerde kullanılarak havalandırma ve soğutma<br />

sağlayabilmektedir. Isısal baca tasarımlarıyla da güneş enerjisinden pasif yöntemle<br />

havalandırma ve soğutma amaçlı yararlanmak mümkün olmaktadır. Isısal bacalar,<br />

yapının güney cephesinde düzenlenmiş ve çatı seviyesinde sona eren dar bir baca

---

349<br />

konumundadır. Güneş alan yüzeyinde cam kaplama ve camın arkasında siyah renkli<br />

metal malzemeden güneş ışınlarını emen bir tabaka bulunmaktadır. Bu tabakanın<br />

arkasında bulunan baca içindeki hava kolayca yüksek sıcaklıklara ulaşabilmektedir.<br />

Rüzgar hızı düşük olduğu zaman baca içindeki ısınmış havanın dışarı çıkışını hızlandırmak<br />

için üst kısma dönen metal bir kepçe yerleştirilebilir (Şekil 2) [1°]. Isısal<br />

bacadan yükselerek dışarı çıkan hava, bacanın alt kısmında bulunan ve iç mekânla<br />

bağlantılı olan havalandırma deliğinden iç mekândaki havayı çekerek burada bir<br />

hava hareketi oluşturur. Baca tarafından çekilen iç havanın yerine yapının soğuk<br />

tarafındaki pencereden serin havanın içeri dolmasını sağlayarak, içeride hem havalandırma<br />

hem de soğutma meydana getirmektedir. Şekil 2. Isısal baca ile havalandırma<br />

ve soğutma sağlanması [1°]<br />

Şekil 2. Isısal baca ile havalandırma ve soğutma sağlanması<br />

Yapılarda Aktif Sistemlerle Güneş Enerjisi Kullanımı<br />

Güneş enerjisini soğutma amaçlı kullanmada yararlanılarak başka bir yöntem ise,<br />

18° dereceye kadar güneş enerjisi ile ısıtılan suyun 144 derecede ve 4 barlık basınçta<br />

buhar halini alması ve bunun daha sonra iki kademeli makinede soğuğa dönüştürülmesidir[10].<br />

Dünyada kullanılan tüm enerjinin %17'si aydınlatma amaçlı tüketilmektedir.<br />

Doğru bir tasarımla aydınlatma ihtiyacının %7°'ini güneşten sağlanabilir.<br />

Sıradan binalarda bu oran %25'dir. Yapılarda mekânların aydınlatılmasında,<br />

görsel konfor ihtiyaçlarına göre mümkün olduğunca günışığından yararlanılması,<br />

yapay aydınlatma gereksinimini azaltarak, yapıların kullanım sürecinde daha az<br />

enerji tüketmesini sağlamaktadır. Doğal aydınlatma yapı kabuğunda bırakılan açıklıklar<br />

aracılığıyla sağlanabileceği gibi, güneş ışığını dış mekândan iç mekâna aktarabilen<br />

ışık tüpleri aracılığıyla da sağlanabilir[9]. Güneş enerjisinin kullanıldığı<br />

aktif sistemler, amaca göre üretilmiş toplaçlar aracılığıyla yutulan güneş ışınımını,<br />

istenen biçimdeki enerjiye dönüştürüp bunun yapıda kullanımına olanak veren mekanik<br />

ve/ya elektronik elemanların bütününden oluşan sistemlerdir. Bu sistemler

---

350<br />

aracılığı ile güneş ışınımı ısı ve elektrik enerjisine dönüşebilmektedir[11]. Güneş<br />

ışınımlarını enerjiye dönüştüren bu sistemler ürettikleri enerjilere göre; Isı enerjisi<br />

üreten, güneş enerjili ısıtma sistemleri (Solar Thermal systems), ve elektrik enerjisi<br />

üreten, ısıl elektrik (Fotovoltaik) sistemler (PV systems) olarak ikiye ayrılır. Bu<br />

sistemler aşağıda kısaca açıklanmaktadır.<br />

Güneş enerjili ısıtma sistemleri: Güneş ışınımlarını toplaçlarla ısı enerjisine dönüştürüp;<br />

bu ısıyı su, hava vb bir akışkan ile doğrudan; ya da bir depolama ünitesinde<br />

değerlendirerek kullanımını sağlayan mekanik ve/veya elektronik sistemlerin bütününe,<br />

Güneş Enerjili Isıtma Sistemleri (etken güneş ısıtma sistemleri denir. Güneş<br />

enerjili etken ısıtma sistemleri yapılarda, kullanımı/havuz suyunun ısıtılması, İklimlendirme<br />

havasının ön ısıtılması ve mekân ısıtması için kullanılmaktadır[11]. Isıtma<br />

sistemlerinin genel çalışma ilkesi, ısının toplaçlar aracılığı ile toplanması, gerekli<br />

durumlarda toplanan ısı enerjisinin daha sonra da kullanılabilmesi için depolanması<br />

ve ilgili alanlara dağıtılması esasına dayanır[12].<br />

Güneş enerjili su ısıtma sistemleri: Bu sistemler, güneş ışınımını ısı enerjisine dönüştürüp,<br />

bu ısıyı su ortamında saklayan ve dağıtan elemanlardan oluşmaktadır.<br />

Gereksinimin karmaşıklığına ve büyüklüğüne bağlı olarak sistemlerin ayrım göstermesine<br />

karşın, tüm güneş enerjili su ısıtma sistemleri, suyun ısıtılması, depolanması<br />

ve dağıtılması temeline dayanır. Güneş enerjisinin dönüşümü ile üretilen sıcak<br />

su, sistemin özelliklerine bağlı olarak, yıkanma, çamaşır, bulaşık gibi kullanıcı gereksinimlerinin<br />

karşılanması için doğrudan kullanılabildiği gibi geleneksel ısıtma<br />

sisteminin desteklenmesi için de kullanılabilir[11].<br />

Fotovoltaik Sistemler: Güneş ışınımından toplaçlar aracılığı ile elektrik enerjisi<br />

üretip, bu enerjinin kullanımına olanak sağlayan bileşenlerin tümüne fotovoltaik<br />

(PV) sistemler denir. PV sistemler, basit ya da karmaşık değişik yapılanmalarla, yol<br />

aydınlatması, deniz fenerleri, taşıt araçları, yapılar, elektrik santralleri, gibi birçok<br />

ayrı alanda elektrik üretimi için kullanılmaktadır. Bir fotovoltaik sistem, elektrik<br />

enerjisi üretir, üretilen enerjiyi gerekli durumlarda saklar ve bu enerjiyi kullanım<br />

alanlarına güvenilir biçimde aktarır. Fotovoltaik piller yapılarda cephe ve çatılara<br />

yerleştirilerek bu yüzeylere gelen güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirmektedir.<br />

Evsel amaçlı kullanılan güneş pilleri bir inverter aracılığı ile elektrik şebekesine<br />

bağlanmakta, böylece üretilen elektriğin akülerde depolanmasından tasarruf edilmektedir.<br />

Yapılarda Jeotermal Enerji Kullanımı<br />

Jeotermal enerji, yeraltında olağandışı birikmiş olarak bulunan ısının çatlaklardan<br />

yeryüzüne su veya su buharı olarak çıkması ile elde edilir. Bazen de sondaj çalışmaları<br />

ile yeraltından sıcak su, sıcak su ve su buharı karışımı ya da buhar olarak çıkartılabilir.<br />

Kaynaklarının sadece %3'ünü kullanabilen Türkiye, dünyanın 7'inci Jeotermal<br />

gücüne sahiptir. Buna göre, Türkiye'de ev ısıtma ihtiyacının %30 gibi çok<br />

büyük bir bölümü jeotermal kaynaklardan karşılanabilir. Jeotermal enerji konutlarda<br />

ısıtma ve soğutmada, seracılıkta, tarımda kullanılmaktadır. Jeotermal akışkanın

---

351<br />

uygulama yöntemlerine göre jeotermal enerji sistemleri, ısı pompaları, kuyu içi<br />

eşanjörler ve ısı boruları olarak üç farklı şekilde uygulanmaktadır. Yapılarda yaygın<br />

kullanım ısı boruları şeklindedir. Jeotermal enerjinin bir başka kullanım şekli ise<br />

toprak sıcaklığının kullanıldığı yöntemlerdir. Yeryüzünün bir miktar altında sıcaklık<br />

enleme de bağlı olarak sürekli 45-75 °F (7.22 °C - 23.88 °C) arasındadır[13].<br />

Toprağın bu sıcaklığından hava yoluyla veya su yoluyla yararlanılabilmektedir.<br />

Toprağın çeşitli derinliklerinde açılmış bacalar aracılığıyla alınan hava yapı içerisine<br />

aktarılır ve iç hacmin toprak sıcaklığı ile aynı seviyeye gelmesi sağlanır. Bu<br />

uygulama kışın ısıtma yazın ise soğutma yönünde yarar sağlar. Benzer uygulama<br />

yeraltı sularının sıcaklığından faydalanmak için de yapılmakta, borular aracılığıyla<br />

yapı içerisinde dolaştırılan su, sahip olduğu ısıyı iç hacimlere yaymaktadır. Aşağıda<br />

bu uygulamaları gösteren şematik şekil verilmiştir.<br />

Yapılarda Biyokütle Enerjisi Kullanımı<br />

Biyo enerjiye canlılık enerjisi de denebilir. Bütün canlılar güneş enerjisi kullanırlar.<br />

Bu nedenle her türlü biyolojik madde enerji içermekte, yakılınca bu enerji açığa<br />

çıkmaktadır. Bitkiler fotosentez yaparak güneş enerjisini kimyasal enerjiye çevirir<br />

ve depolar, böylelikle biyolojik kütle ve organik madde kaynağı oluşur, buna<br />

biyokütle denir[14]. Biyokütle enerji teknolojisi kapsamında; odun (enerji ormanları,<br />

ağaç artıkları), yağlı tohum bitkileri (ayçiçek, kolza, soya vb), karbo-hidrat bitkileri<br />

(patates, buğday, mısır, pancar, vb), elyaf bitkileri (keten, kenaf, kenevir, sorgum,<br />

vb), bitkisel artıklar (dal, sap, saman, kök, kabuk vb), hayvansal atıklar ile<br />

şehirsel ve endüstriyel atıklar değerlendirilmektedir. Biyokütle yenilenebilir, her<br />

yerde yetiştirilebilen, sosyo-ekonomik gelişme sağlayan, çevre dostu, elektrik üretilebilen,<br />

taşıtlar için yakıt elde edilebilen stratejik bir enerji kaynağıdır. Biyokütle<br />

doğrudan yakılarak veya çeşitli süreçlerle yakıt kalitesi arttırılıp, mevcut yakıtlara<br />

eşdeğer özelliklerde alternatif biyoyakıtlar (kolay taşınabilir, depolanabilir ve kullanılabilir<br />

yakıtlar) elde edilerek enerji teknolojisinde değerlendirilmektedir.<br />

Biyokütleden; fiziksel süreçler (boyut küçültme-kırma ve öğütme, kurutma,<br />

filtrasyon, ekstraksiyon ve biriketleme) ve dönüşüm süreçleri (biyokimyasal ve<br />

termokimyasal süreçler) ile yakıt elde edilmektedir[15]. Konutlarda biyokütle kaynağından;<br />

havasız çürütme yöntemi ile elde edilen biyogaz elektrik üretiminde,<br />

piroliz yöntemi ile elde edilen etanol ısınma amaçlı, doğrudan yakma yöntemi ile<br />

elde edilen hidrojen su ısıtma amaçlı kullanılmaktadır[11].<br />

Yapılarda Hidrojen Enerjisi Kullanımı<br />

Hidrojen enerjisi, konutları ısıtmada, sıcak su temininde, yemek pişirmede ve elektrik<br />

ihtiyacını karşılamak amacıyla kullanılabilir. Hidrojeni buralarda kullanmak için<br />

önce onun üretilmesine, depolanmasına ve nakledilmesine ihtiyaç vardır. Hidrojen<br />

güneş, hidroelektrik, rüzgâr, jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilebilir.<br />

Günümüzde yenilenebilir enerji kaynakları arasında güneş-hidrojen hibrid<br />

sistemi en verimli sistem olarak göze çarpmaktadır. Böyle bir sistemde fotovoltaik<br />

paneller, elektrolizör, yakıt pili, Hidrojen (H2) depolama tankı, akü grubu, inverter

---

352<br />

(dönüştürücü) gibi bileşenlere ihtiyaç vardır. Güneş-Hidrojen Evi enerji düzeneğinde<br />

sistemin işleyişi şu şekildedir[16];<br />

PV paneller ile güneş enerjisinden elektrik üretilir, elektrolizör ile H2ve O2 üretilir,<br />

gazlar yer ve su ısıtımı için depolama tankına alınır, kışın katalitik hidrojen yakıcısı<br />

(1.5 kW) ile hidrojen alevsiz yakılarak havalandırma sistemindeki hava ısıtılır, ilave<br />

elektriğe ihtiyaç varsa yakıt pili devreye girer, yakıt pilinde açığa çıkan ısının bir<br />

kısmı suyu ısıtmada da kullanılır.<br />

4. Sonuç ve Öneriler<br />

Fotovoltaik paneller gibi yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı, bina ve enerji<br />

kontrol sistemleri bu teknolojik gelişmelere örnektir. Ancak kentsel tasarım planları<br />

olmadan, bina aralıkları ve konumlarında, iklim, ışık durumu, yönlenme, hava sirkülasyonu<br />

gibi çok önemli konulara dikkat edilmeden planlamalar yapılmaktadır.<br />

Bu da kentleri enerji boyutundaki sürdürülebilirliği konusunda sıkıntıya sokmaktadır.<br />

Sürdürülebilirlik kapsamında yenilenebilir ve etkin enerji kullanımı bu konuda<br />

yürürlükte olan ve enerji etkin bina tasarım ve yapımında doğru sonuçlar sağlayan,<br />

doğru yönetmelik ve standartların uygulanması ile mümkün olabilecektir. Dünyada<br />

bu çalışmaların örnekleri mevcuttur. Enerjide sürdürülebilirliğin sağlanmasında en<br />

etkili yol, başlangıç aşamasında binaların enerji etkin sistemlere tasarlanmasıdır. Bu<br />

noktada da, yapının bulunduğu yer, yönleniş, yapı formu, yapı kabuğunun optik ve<br />

termofiziksel özellikleri önemli tasarım parametreleridir[17]. Tasarım, esneklik ve<br />

değişebilirlik kriterlerine olanak sağlamalı ve mekânlar fonksiyonel kullanılabilmelidir[18].<br />

Ülkemiz yenilenebilir enerji kaynakları yönünden zengindir. Bu nedenle yapılarda<br />

sadece güneş enerjisi kullanımı ile sınırlı kalınmamalı, biyokütle enerjisi rüzgâr<br />

enerjisi, jeotermal enerji, hidrojen enerjisi gibi farklı alternatifler arasından bölgeye<br />

uygun olan sistemler tercih edilmelidir. Yapılarda kullanım aşamasında ısınma,<br />

soğutma, havalandırma, doğal aydınlatma gibi konfor koşullarının sağlanmasında<br />

önemli miktarlarda enerji tüketilmektedir. Bu koşulların mümkün olduğu yenilenebilir<br />

enerjilerle sağlanması, sınırlı ve kirletici enerji enerjilerin kullanımını azalttığı<br />

için birçok çevresel ve ekonomik yararlar sağlayacaktır. Ancak yenilenebilir enerji<br />

kaynaklarının yapılarda kullanılmasının yaygınlaşması için yönetimler tarafından<br />

gerekli yasaların ve düzenlemelerin hazırlanması, bunların uygulanmaları için de<br />

yaptırımların ve teşviklerin olması gerekli ve önemli görülmektedir.<br />

5. Kaynaklar<br />

[1] Demir H., Mobedi M., Ülkü S., 2005, Adsorpsyonlu Isı Pompaları. 28-30.<br />

[2] Anonim, 2005. European Heat Pump Association Ehpa,, Heat Pumps-Technology And<br />

Environmental Impact. 69<br />

[3] Lucia U., Gervino G., 2005. Thermo Economic Analysis Of An İrreversible Stirling Heat<br />

Pump Cycle. 113. Torino<br />

[4] Anonim, 2004. Energy Efficiency Best Practice İn Housing Domestic Ground Source<br />

Heat Pumps: Design And İnstallation Of Closed-Loop Systems.

---

[5] Anonim, 2006. Viessmann, Technical Information Heat Pumps. 40-77.<br />

[6] T.Sıdkı Uyar, “Yenilenebilir Enerji Kaynakları”,<br />

[7] Scheuer, C., Gregory, A., Reppe, P., “Life Cycle Energy And Environmental<br />

Performance Of A New University Building: Modeling Challenges And Design<br />

İmplictions “, Enerji And Building Volume 35, Issue 10, pp. 1049-1064, 2003.<br />

[8] http://tr.wikipedia.org/wiki/Yenilenebilir_enerji Erişim, 09.11.2010<br />

[9] Enerji Yolculugunda Önemli Bir Durak, Bilgilendirme Kitabı, Diyarbakır Günes Evi,<br />

Diyarbakır, 2008.<br />

[10] http://www.kobifinans.com.tr/tr/sektor/011902/16775/4 Erişim, 09.11.2010<br />

[11] Sakınç, E., Sürdürülebilirlik Bağlamında Mimaride Güneş Enerjili Etken Sistemlerin<br />

Tasarım Öğesi Olarak Değerlendirilmesine Yönelik Bir Yaklaşım, YTÜ, FBE, Doktora<br />

Tezi, İstanbul, 2006<br />

[12] Şerefhanoğlu, M., Güneş Işınımlarından Yararlanma ve Korunma, YTÜ Basımevi,<br />

İstanbul, 1988.<br />

[13] http://www.earthenergysystems.com/for_architects Erişim, 09.11.2010<br />

[14] Göksu, Ç., Günes Kent- Güneş Enerjili Yerleşim Modeli, Güneş Kitapları, Ankara<br />

[15] Karaosmanoğlu, F., Yenilenebilir Enerji Kaynakları ve Türkiye, Görüş Dergisi, İstanbul,2003.<br />

[16] Tabakoğlu, Ö., Hidrojen Enerjisi ve Binalarda Kullanımı Enerji-Ekoloji Paneli, Diyarbakır,<br />

2007.<br />

[17] Oral Koçlar, G. “Sağlıklı Binalar İçin Enerji Verimliliği ve Isı Yalıtımı” V<strong>II</strong>I. Ulusal<br />

Tesisat Müh. Kongresi İzmir 25-28 Ekim 2007<br />

[18] Bostancıoğlu, E., Düzgün Birer, E. “Ekoloji ve Ahşap-Türkiye’de Ahşap Malzemenin<br />

Geleceği” Müh. Mim. Dergisi,Cilt 9 Sayı 2, Bursa 2004<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı<br />

353

---

354

---

Özet<br />

TÜRKİYE’DE RÜZGAR ENERJİSİ<br />

UYGULAMALARININ GELİŞİMİ<br />

Yrd.Doç.Dr. Bekir YELMEN 1 , Prof. Dr. Serdar ÖZTEKİN 2 ,<br />

Dr. M.Tarık ÇAKIR 3<br />

1 Aksaray Üniversitesi, 2 Çukurova Üniversitesi,<br />

3 Sağlık Bakanlığı İnşaat ve Onarım Daire Başkanlığı<br />

355<br />

Elektrik enerjisi üretiminde kullanılan fosil yakıtların gelecekte tükenecek olmaları<br />

ve çevresel etkileri nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılmasıyla<br />

elektrik enerjisi üretilmesi üzerine çalışmalar devam etmektedir. Ülkemizde elektrik<br />

enerjisi üretiminde çoğunlukla hidrolik kaynaklar ile linyit, doğal gaz, kömür, fuel<br />

oil gibi termik kaynaklar kullanılmaktadır. Yenilenebilir kaynaklar içerisinde yer<br />

alan ve son yıllarda dünyada büyük bir gelişim gösteren oldukça büyük bir potansiyele<br />

sahip olduğumuz rüzgar enerjisinin kullanımı ile elektrik enerjisi üretimi ülkemizde<br />

yok denecek kadar azdır. Rüzgar enerjisi, özelliği gereği çevreye en az<br />

zarar veren, dolayısıyla dış maliyetleri en düşük enerji kaynağıdır. Bu bağlamda<br />

pek çok ülke 2012 yılında elektrik enerjisi gereksinimlerinin yakla yaklaşık<br />

%10'unu rüzgar enerjisinden karşılamayı planlamaktadır. Çünkü; rüzgar, güneş,<br />

jeotermal, biyokütle ve dalga gibi yenilenebilir enerji kaynakları arasında elektrik<br />

üretimi konusunda en fazla ümit veren yenilenebilir enerji kaynağı, rüzgar enerjisidir.<br />

Bu nedenle, pek çok ülke ulusal programlar ve teşvikler uygulayarak<br />

rüzgar enerjisi teknolojisini geliştirmeye çalışmaktadırlar. Bu bildiride dünyada<br />

ve Türkiye'de rüzgar enerjisi kullanımı mevcut durumu, gelişimi incelenerek,<br />

ele alınmıştır. Yaşanan sürece koşut olarak da, ülkemizde rüzgar potansiyelinin en<br />

etkin ve yaygın şekilde kullanılması yönünde görüşler aktarılmış, öneriler geliştirilmiştir.<br />

Anahtar Kelimeler: Rüzgar enerjisi, Yenilenebilir enerji, Enerji verimliliği.<br />

Giriş<br />

Enerjinin yeterli, zamanında, kaliteli, ekonomik, güvenilir ve temiz olarak sunumu<br />

günümüzde ülkelerin gelişmişlik düzeylerini belirleyen en önemli göstergelerden<br />

biridir. Sanayinin olduğu kadar halkın günlük yaşantısının da en<br />

önemli girdilerinden olan enerjiye talep sürekli olarak artarken enerji kaynakları<br />

da hızlı bir şekilde tükenmektedir. Sürdürülebilir bir dengenin sağlanabilmesi<br />

için enerji kaynak çeşitliliğinin sağlanması ve konvansiyonel enerji kaynaklarının<br />

yanında, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanıma sunulması büyük<br />

önem kazanmıştır. Enerji kaynakları, yenilenemeyen enerji kaynakları (petrol,<br />

doğal gaz, kömür, nükleer vb) ve yenilenebilir enerji kaynakları (rüzgar, güneş,<br />

jeotermal, gel-git, hidrolik vb) olmak üzere iki ana grupta sınıflandırılmaktadır<br />

[1,2]. Ülkemizde son yıllarda enerji gereksinimi gittikçe artmakta, buna karşın,

---

356<br />

enerji üretimi enerji gereksinimini karşılayamamaktadır. Enerji açığının kapatılması<br />

amacıyla yenilenebilir doğal enerji kaynaklarından yararlanılması bir yöntem olarak<br />

düşünülebilir. Dünyanın 2020 yılında ihtiyaç duyacağı enerji miktarının yaklaşık<br />

olarak 25.000 TWh/yıl olması beklenmektedir. Dünyada teknik olarak yararlanabilecek<br />

rüzgâr enerjisi kaynağının miktarına gelince, dünyanın gereksinim duyacağı<br />

yıllık elektrik enerjisi ihtiyacının iki katı kadardır. Bu miktar ise 53.000 TWh/yıl<br />

olarak tahmin edilmektedir[3]. Günümüzün en önemli sorunlarından ikisi, CO2<br />

salınımıyla ortaya çıkan hava kirliliği ve sera gazlarının etkisiyle meydana gelen<br />

küresel ısınmadır. Bunun en büyük sebebi temiz enerji kaynağı olmayan fosil yakıtlarının<br />

kullanımıdır. Rüzgâr önemli bir temiz enerji kaynağıdır. Böylece, rüzgâr<br />

santralleri hiçbir şekilde CO2 salınımı oluşturmaz ve dünyanın temiz kalmasına<br />

katkıda bulunur. Küresel ısınmaya da etkisi yoktur. Ayrıca rüzgar santrallerinin<br />

ham maddesi bedavadır ve süreklidir. Bu haliyle yerli bir kaynaktır.Doğal enerji<br />

kaynaklarından rüzgar enerjisinin yenilenebilir bir enerji kaynağı olması, ucuz olması<br />

ve çevreye atık madde bırakmaması, bu enerji kaynağına olan ilgiyi gün geçtikçe<br />

artırmaktadır. Buna ek olarak, yetmişli yılların sonlarında rüzgar türbinlerinde<br />

verim % 18-45 iken [4] son yıllarda rüzgar enerjisi teknolojisindeki gelişmelerle<br />

verim % 45-50’ye kadar artırılmıştır[5]. Teknolojideki bu gelişmeler, ülkemizin<br />

bazı yörelerinde yüksek potansiyele sahip rüzgar enerjisinden yararlanmak amacı<br />

ile çalışmaların yapılmasında etken olmuştur. Rüzgar enerjisi, günümüzde doğrudan<br />

elektrik enerjisine veya bir ısı pompası yardımıyla ısı enerjisine çevrilebilmektedir.<br />

Elde edilen bu enerji ısıtma veya soğutma amaçlı kullanılabilmektedir. Bu amaçla,<br />

bir ısı pompasını çalıştırabilen rüzgar tesisleri yapılmaktadır. Bu tip tesislerde, rüzgar<br />

kuvvet makinası, ısı pompasının devresinde bulunan kompresör için gerekli<br />

olan işletme enerjisini sağlamaktadır[6]. Isı pompalarında ısıtma katsayısı bazı teknik<br />

ve termik şartlara bağlı olarak 1-6 arasında değişmektedir[7,8]. Rüzgar enerjisinin<br />

ısıtma veya soğutma amacıyla kullanılmasına dönük olarak ülkemizde henüz<br />

yeterince araştırma yapılmamıştır. Bu nedenle, yapılabilecek çalışmalar için alt yapı<br />

oluşturulması ve ısı enerjisi modelleri geliştirilmesi yararlı olacaktır.Türkiye'nin<br />

ihtiyaç duyduğu enerji, gelişmiş bir ülke olma çabalarına koşut olarak günden<br />

güne artmaktadır. Sürdürülebilir kalkınmanın itici gücü olan enerji kaynaklarının<br />

çeşitlilik bakımından neredeyse tamamına sahip ülkemizde, yerli kaynaklarımız<br />

miktar bakımından yeterli değildir. Bu nedenle Türkiye enerji ithalatçısı<br />

bir ülke konumunda bulunmaktadır. 2000 yılında Türkiye'nin elektrik enerjisi<br />

talebi 128 500 GWh olarak gerçekleşirken bunun 3800 GWh'ı ithal edilerek<br />

karşılanmıştır. Ülkemizin elektrik enerjisi talebi yılda ortalama %8 artış göstermektedir<br />

[9]. 1999 yılında Türkiye'nin toplam kurulu elektrik gücü 26 117<br />

MW iken, 8. Beş Yıllık Kalkınma Planı'na göre, 2005 yılındaki kurulu güc<br />

42 738 MW olacaktır. Aynı yıl için öngörülen elektrik tüketimi 195 100<br />

GWh olmasına karşın, öngörülen üretim 193 900 GWh dır [10]. Farkın elektrik<br />

enerjisi ithal edilerek karşılanması planlanmıştır. Bu tahminlere göre Türkiye'nin<br />

enerji ihtiyacının güvenli olarak karşılanması için, birçok ülkede olduğu gibi ülkemizde<br />

de sonsuz, tükenmeyen, temiz ve dışa bağımlı olmayan yenilenebilir enerji<br />

kaynaklarına yönelinmesi önem kazanmıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları

---

357<br />

olarak bilinen hidrolik, rüzgar, güneş, jeotermal, biyokütle, dalga, gel-git enerjileri<br />

içerisinde en yaygın olan ve teknolojisi en hızlı gelişeni ise rüzgar enerjisidir.<br />

Rüzgar enerjisinin bu kadar hızlı gelişmesinin nedeni, doğada serbest bir<br />

halde ve bol olarak bulunması ile enerji kaynağı çeşitliliği yaratması yanında<br />

dışa bağımlı olmayan temiz bir enerji.<br />

Rüzgar Türbinleri<br />

Rüzgar türbinleri esas itibariyle yatay ve düşey eksenli olmak üzere iki şekilde sınıflandırılırlar.<br />

Hesaba dayalı olarak yapılan ilk yatay eksenli rüzgar çarklarının<br />

tasarımı 1930’lu yıllarda Betz tarafından yapılmıştır. Bu rüzgar çarklarının teorik<br />

verimi %59 olup literatürde Betz limiti olarak tanınır. Modern düşey eksenli rüzgar<br />

türbinleri üzerindeki ilk çalışmalar Savonius ve Darrieus tarafından yapılmıştır.<br />

Daha sonra düşey eksenli bu iki rüzgar çarkının üstünlükleri ve sakıncaları göz<br />

önünde bulundurularak birleşik Savonius-Darrieus rüzgar çarkları geliştirilmiştir.<br />

Bu iki sınıftaki yatay ve düşey eksenli rüzgar çarklarının yapısal özellikleri de göz<br />

önünde bulundurularak çeşitli alt sınıflara ayrılabilir. Türbinler hareket halindeki<br />

havanın kinetik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmektedirler. Bundan dolayı<br />

rüzgardan elektrik enerjisi üretimi rüzgar enerjisi uygulamalarının temel yöntemlerindendir.<br />

Genel olarak, bir rüzgar türbini üç bölümden oluşur [11]. 1) Pervane<br />

kanatları: Rüzgar harekete geçtiğinde pervane kanatlarına çarpar ve onu döndürmeye<br />

başlar. Böylece rüzgar enerjisinden kinetik enerji elde edilir, 2) Şaft: Rüzgarın<br />

çarpmasıyla harekete geçen pervaneler kendisine bağlı olan şaftı da harekete<br />

geçirir. Şaftın dönmesiyle de motor içinde hareket meydana gelir ve elektrik enerjisi<br />

sağlanmış olur, 3. Jeneratör: Oldukça basit bir çalışma yöntemi vardır. Elektromanyetik<br />

indüksiyon ile elektrik enerjisi üretilir. Küçük oyuncak arabalardaki elektrik<br />

motoruna benzer bir sistemdir. İçinde mıknatıslar bulunur. Bu mıknatısların<br />

ortasında da ince tellerle sarılmış bir bölüm vardır. Pervane şaftı döndürdüğü zaman<br />

motor içindeki bu sarım bölgesi, etrafındaki mıknatısların ortasında dönmeye başlar.<br />

Bunun sonucunda da alternatif akım (AC) meydana gelir [11].<br />

Elektrik Üretimi<br />

Rüzgar enerjisi santrallerinde oluşabilecek önemli çevresel etki olarak gürültü gösterilmektedir.<br />

Ancak rüzgar enerjisi santralleri, rüzgar rejimine bağlı olarak, genelde<br />

yerleşimin olmadığı veya rakım farklılıkları sebebiyle gürültü etkilerinin daha az<br />

hissedildiği yerlerde kurulmaktadır. Diğer yandan türbin teknolojisindeki gelişmeler<br />

doğrultusunda gürültü emisyonları gün geçtikçe düşürülmekte ve hatta türbinlerden<br />

150-200 metre uzaklıkta 40 dB ‘in altına inilmektedir. Dolayısıyla gürültü etkisiyle<br />

oluşacak bir çevresel kirlenme rüzgar enerjisi santralları için göz ardı edilebilecek<br />

orandadır [12].Rüzgar türbini, rüzgardaki kinetik enerjiyi önce mekanik daha sonra<br />

da elektrik enerjisine dönüştüren sistem olduğunu söylemiştik. Bir rüzgar türbini<br />

genel olarak kule, jeneratör, hız dönüştürücüleri (dişli kutusu), elektrik-elektronik<br />

elemanlar ve pervaneden ibarettir. Rüzgarın kinetik enerjisi rotorda mekanik enerjiye<br />

çevrilir. Rotor milinin devir hareketi hızlandırılarak gövdedeki jeneratöre aktarılır.

---

358<br />

Jeneratörlerden elde edilen elektrik enerjisi ise alıcılara ulaştırılır[13].Üretilecek<br />

güç, türbinlerin pervane çapına bağlı olmakla birlikte, rüzgar hızına da bağlıdır.<br />

Tablo 1’de rüzgar hızı ve pervane çapına bağlı olarak elde edilecek tahmini güç<br />

miktarları verilmiştir.<br />

Çizelge.1. Rüzgar Hızı Ve Alana Bağlı Elde Edilebilecek Tahmini Güç Miktarları [14].<br />

1 metre yarıçaplı<br />

pervane (A ~ 3 m 2 )<br />

3 metre yarıçaplı<br />

pervane (A ~ 27m 2 )<br />

10 metre yarıçaplı<br />

pervane (A ~300m 2 )<br />

30 metre yarıçaplı<br />

pervane(A ~2700m 2 )<br />

Rüzgar Enerjisinin Kullanım Alanları<br />

Rüzgar hızı = 5 m/s Rüzgar hızı 10 m/s Rüzgar hızı = 15 m/s<br />

Güç ~ 75 Watt Güç ~ 600 Watt Güç ~ 2 KWatt<br />

Güç ~ 700 Watt Güç ~ 6 KWatt Güç ~ 20 KWatt<br />

Güç ~ 7.5 KWatt Güç ~ 60 KW Güç ~ 200 KWatt<br />

Güç ~ 70 KWatt Güç ~ 600 KW Güç ~ 2 MWatt<br />

Rüzgar türbin teknolojisi son zamanlarda kazandığı ivmeyle önemli derecede gelişmiş<br />

ve maliyet açısından bilindik güç santralleriyle yarışabilecek hale gelmiştir.<br />

Bu durum rüzgar enerji santral ve sistemlerinin yaygınlaşmasına katkıda bulunmaktadır.<br />

Zamanla yaygınlaşan rüzgar enerjisi su depolama, su pompalama, tahıl öğütme,<br />

soğutma, taşımacılık çeşitli ürünleri kesme-biçme gibi mekanik enerjiye ihtiyaç<br />

duyulan yerlerde kullanılabilmektedir. Rüzgar enerjisinin en büyük kullanım alanı<br />

ise rüzgar türbinleri ile elektrik üretiminin yapılmasıdır [15].<br />

Rüzgar Enerjisinin Yararları<br />

� Temiz, çevreyi kirletmeyen, ham maddesi bedava bir enerjidir,<br />

� Herhangi bir ön işlem yapılmaksızın doğadaki rüzgar doğrudan kullanılabilir,<br />

� Rüzgar türbinlerinin mekanizması karmaşık değildir. Operatöre ihtiyaç duyulmadan<br />

çalıştırılabilmektedirler,<br />

� Türbinler, patlama yapmazlar, radyasyon yaymazlar,<br />

� Aniden ortaya çıkan maliyetleri yoktur,<br />

� Tehlikeli atık üretimleri yoktur,<br />

� Rüzgar yerli bir enerji kaynağıdır,<br />

� Rüzgar türbininin işletmeye alınması kısa bir sürede gerçekleşebilmektedir,<br />

� Rüzgar türbinleri modüler olup herhangi bir büyüklükte imal edilebilmektedir,<br />

� Ömrünü tamamlamış rüzgar türbinlerinin hurda değeri söküm maliyetlerini<br />

kolayca karşılamaktadır,<br />

� Rüzgarın çokluğundan dolayı çoğu zaman türbinler yüksek tepe ve tepeciklere<br />

kurulmaktadır.<br />

Bu alanlar aynı zamanda hayvancılık veya tarımsal faaliyetler için kullanılabilmektedir<br />

[16].

---

Rüzgar Enerjisinin Zararları<br />

� Rüzgar türbinlerinin gürültülü olması,<br />

� Elektromanyetik girişime neden olması,<br />

� Rüzgar türbinlerinin arazi işgali,<br />

� Rüzgarın kesikli olması,<br />

� Türbinlerin kuş ölümlerine sebebiyet vermesi[17].<br />

Rüzgar Enerjisinin Maliyet Açısından İncelenmesi<br />

359<br />

Enerji yatırımlarında da yatırımın yapılıp yapılmayacağına karar verilirken, maliyet<br />

ve elde edilmesi beklenen getiri karşılaştırılır. Üretilecek birim enerji başına maliyet<br />

hesaplanarak o yatırımın yapılıp yapılmayacağına karar verilir (Şekil 1). Rüzgar<br />

türbini için her ne kadar yakıt bedava olsa bile ilk yatırım maliyeti oldukça yüksektir.<br />

Projenin başlangıç yatırımı için maliyet açısından değerlendirmeler yapılırken<br />

rüzgar türbinin maliyetinin yanı sıra yer, iletim hatları, güç ayar sistemleri gibi diğer<br />

önemli ihtiyaçlar için yatırım hesapları kesinlikle yapılmalıdır. Yatırım kararı<br />

verilmeden önce projeden elde edilecek net kazanç hesaplanmalıdır. Bunun için<br />

üretimi kapsayan maliyetleri de belirlemek gerekmektedir. Rüzgardan elektrik üretiminin<br />

maliyeti son 20 yılda büyük oranda azalırken rüzgar enerjisi ekonomisi aynı<br />

dönemde önemli ölçüde değişmiştir. Rüzgar enerji sektörü gelişip büyüdükçe maliyetler<br />

de ters orantılı olarak düşmüştür. Bu düşüşün zamanla devam etmesi beklenmektedir.<br />

Şekil 1. Yatırım maliyeti dağılımı[15].

---

360<br />

Rüzgar enerjisi projelerinde en büyük gideri türbin maliyeti oluşturmaktadır. Şekil<br />

1’de görüldüğü gibi yatırım maliyetinin hemen hemen %70’lik kısmını türbin maliyeti<br />

meydana getirmektedir. İkinci sırada olan İnşaat işleri yatırımın yaklaşık<br />

%10’luk kısmını oluştururken, %9’unu elektrik altyapısı, %7’sini ise güç ayar sistemleri<br />

oluşturmaktadır. Geriye kalan kısım da kuruluş ve diğer maliyetlerdir. Türbinlerin<br />

belirli aralıklarla bakım ve onarımlarının yapılması bir ek maliyettir. Türbin<br />

ne kadar çok çalışırsa, o kadar çok yıpranır ve bakım-onarım giderlerinde de o<br />

kadar artış görülür, çünkü türbinin bakım-onarım giderleri çalıştığı süreyle doğru<br />

orantılıdır. Pervane, alternatör, dişli kutusu, bıçaklar, jeneratör, kule gibi türbin<br />

parçaları ve enerjinin iletimi için gerekli olan trafolar, elektrik direkleri, iletim hatlarının<br />

bakımlarının yapılması ayrıca bir maliyettir.<br />

Rüzgar ile Diğer Yakıtların Maliyeti<br />

Güç üretiminde kullanılan farklı yöntemlerle elde edilen elektriğin maliyet karşılaştırması<br />

Çizelge 2‘de verilmiştir. Görüldüğü gibi rüzgar enerjisi, ekonomik olarak<br />

diğer enerji üretim sistemleri ile yarışabilir düzeydedir. Ayrıca, gelişen teknoloji ve<br />

gerçekçi fizibilite çalışmaları sonucu rüzgardan elde edilen enerjinin maliyeti sürekli<br />

düşmektedir. 1980 yılında rüzgardan elde edilen 1 kWh enerjinin maliyeti 30 cent<br />

iken, 1991‘de bu değer 6 cent‘e düşmüştür. Bunun aksine diğer konvansiyonel<br />

enerji kaynaklarında maliyetler her geçen gün artmaktadır[18].<br />

Çizelge 2. Rüzgar Enerjisinin Diğer Enerji Kaynaklarıyla Karşılaştırılması[18].<br />

Enerji Türü Min<br />

Min<br />

(c/kWh)<br />

Max<br />

(c/kWh)<br />

Solar,termal,hibrit 6 7.8 6.9<br />

Nükleer 5.3 9.3 7.3<br />

Doğalgaz 4.4 5 4.7<br />

Ort<br />

(c/kWh)<br />

Hidrolik 5.2 18.9 12.1<br />

Rüzgar 4.7 7.2 6<br />

Kömür 4.5 7 5.8<br />

Jeotermal 4.3 6.8 5.6<br />

Biyomas 4.2 7.9 6.1<br />

Rüzgar Enerjisi Santrali Proje Aşamaları<br />

Her bir rüzgar enerjisi santrali farklı özelliklere sahiptir. Ancak genel hatlarıyla<br />

bakıldığında, projelerin ortaya çıkarılması için atılan adımlar birbirleriyle benzer<br />

özelliklere sahiptir.Projelerin ortaya çıkarılması için izlenen yol kısaca ve sırayla şu<br />

şekildedir.<br />

� Yer seçimi,<br />

� Rüzgar ölçümleri,<br />

� Fizibilite (yapılabilirlik),

---

� Gerekli onay ve izinlerin alınması,<br />

� Projenin yapım aşaması,<br />

� Projenin çalıştırılması[19].<br />

Dünyada Rüzgar Enerjisi Potansiyeli<br />

361<br />

Yenilenebilir enerji kaynakları arasında rüzgar enerjisi, tamamen doğal bir kaynak<br />

olarak kirliliğe neden olmayan ve tükenme olasılığı olmayan bir güç sağlamaktadır.<br />

Rüzgar enerjisi son yıllarda dünyada en hızlı büyüyen enerji kaynağı olmuştur.<br />

Daha önce de bahsedildiği üzere Dünya’da toplam teknik potansiyelin 53.000<br />

TWh/yıl olduğu tahmin edilmektedir. Şekil 2’de rüzgar enerji potansiyelinin dünya<br />

üzerindeki dağılımını görmekteyiz[15].<br />

Şekil 2. Dünya’da teknik rüzgar enerjisi potansiyelinin dağılımı[15].<br />

Özellikle Avrupa sahip olduğu rüzgar enerjisi potansiyelini mümkün olduğunca<br />

verimli bir şekilde değerlendirmeye çalışmaktadır.Binlerce yıldır insanlığın hizmetinde<br />

bulunan rüzgar enerjisinden elektrik üretimi ilk olarak 1891 yılında Danimarka'da<br />

gerçekleştirilmiştir. Bundan kısa bir süre sonra da Amerika Birleşik Devletleri'nde<br />

yer değirmenlerinin küçük gücteki rüzgar türbinlerine dönüştüğü ve elektrik<br />

enerjisi ürettiği bilinmektedir. Fosil yakıtların ucuzluğu nedeniyle yeterli seviyede<br />

benimsenmeyen rüzgar enerjisi, 1970'li yıllardaki petrol krizi nedeniyle yeniden<br />

hatırlanmış ve bundan sonra, rüzgar türbinlerinin seri üretime geçilmesi ile, bu<br />

alandaki yatırımlar gittikçe artan oranlarda gelişmiş ve rüzgar enerjisi santralleri<br />

oluşturulmaya başlanmıştır. Önceleri kara parçaları üzerinde oluşturulan bu santraller<br />

kıyı açıklarına yani deniz üzerine de kurulmaya başlamıştır. Rüzgar enerjisi<br />

sistemlerinin tasarımı, planlaması ve çalıştırılması için rüzgarın karakteristiklerinin<br />

tüm detaylarıyla bilinmesi gerekmektedir. Türbin yerleşimi ve rüzgar enerji potansiyelinin<br />

belirlenebilmesi için uzun süreli güvenilir verilere ihtiyaç duyulmaktadır.<br />

Bunun en iyi örneklerinden biri, Avrupa Birliği ülkelerindeki rüzgar enerjisi potan-

---

362<br />

siyelini belirlemek için 200 den fazla yerde kurulan uygun meteoroloji istasyonlarının<br />

10 yılı aşan verileri sonucu oluşturulan "Avrupa Rüzgar Atlas" ıdır[20]. Bu<br />

Atlas, Ege Denizi ve buna komşu Yunanistan kıyılarının yüksek rüzgar enerjisi<br />

kapasitelerine sahip olduğunu göstermektedir. Ülkemizin özellikle Ege Denizi'ne<br />

kıyısı olan batı bölgelerinde yapılan rüzgar ölçümleri de bu potansiyeli doğrulamaktadır[21,22].<br />

2002 yılı sonu itibariyle, tüm dünyada kurulu bulunan rüzgar santrallerinin<br />

nominal gücü 31 128 MW dır [23,24]. Sadece 2002 yılında ilave olan güc<br />

değeri 6868 MW dır ve bu durum bir önceki yıla göre %28'lik bir artışı belirtmektedir..<br />

Rüzgar enerjisi kurulu gücünün 1995-2002 yılları arasındaki büyüme payı,<br />

ortalama olarak, yıllık %31’dir. En büyük yıllık artışlar da 1998 ve 2001 yıllarında<br />

olmuştur. Çizelge 3'de 1995-2002 döneme ait veriler daha detaylı bir şekilde verilmektedir[23,25].<br />

Çizelge 3. (1995-2002) Arası Dünya Pazarındaki Büyüme Oranları[23,25].<br />

2002 yılında ilave olanlarla birlikte dünyadaki kurulu toplam rüzgar gücünün kıtalara<br />

göre dağılımı ise Çizelge 4'te verilmiştir.<br />

Çizelge 4. 2002 Yılı İtibarıyla Dünyadaki Kurulu Gücün Dağılımı [23,24].<br />

Türkiye'nin de içinde bulunduğu Avrupa kıtasını ele aldığımızda Almanya, 2002<br />

yılında tesis ettiği 3247 MW yeni kapasite ile toplamda 12 001 MW kurulu güce<br />

ulaşarak, tüm dünyadaki kurulu rüzgar gücünün % 38' ine ulaşmış durumdadır.<br />

Avrupa'da bu alanda yatırım yapan belli başlı ülkelerdeki durum Çizelge 5'te verilmektedir.

---

Çizelge 5.2002 Yılı İtibarıyla Avrupa’daki Bazı Ülkelerde Bulunan Kurulu Güç [23,24].<br />

Çizelge 6. Dünyada Kurulu Elektrik Gücü ve Rüzgar Elektriğinin Payı [25,26].<br />

363<br />

Günümüzde, gelişen teknolojiye koşut olarak, gerek deniz üstüne gerekse kara üstüne<br />

inşa edilen santrallerde yüksek güc değerinde türbinler kullanılmaktadır. Almanya'da<br />

ortalama türbin boyutu 1 281 kW değerine ulaşmıştır. Bu değer Amerika<br />

Birleşik Devletleri'nde 908 kW, Danimarka'da ise 850 kW dır[26]. 2006 yılına yapılan<br />

projeksiyonlara göre dünyadaki tüm rüzgar enerjisi kurulu gücünün 79 363 MW<br />

olacağı düşünülmektedir . Burada en büyük katkının 54 067 MW ile Avrupa kıtasından<br />

geleceği varsayılmıştır. <strong>2011</strong> yılına yapılan daha ileri projeksiyonlar ise,<br />

toplam kurulu gücün 179 392 MW olacağını göstermektedir [26].<br />

11. Türkiye’de Rüzgar Enerjisi Potansiyeli<br />

Türkiye’de son yıllarda gittikçe artan enerji sorunu; özellikle elektrik enerjisi üretiminde<br />

doğal gaz gibi büyük ölçüde dışa bağımlılığı arttırmış ve sonuç olarak enerji<br />

üretiminde dengesizliklerin oluşmasına neden olmuştur. Yenilenebilir enerji kaynaklarından<br />

rüzgar enerjisi ülkemizde iyi bir potansiyele sahip olup bu potansiyelden<br />

yeteri kadar yararlanılmadığı gerçeği ortadadır. Dışa bağımlı olmayan bir enerji<br />

kaynağı olması nedeniyle rüzgar enerjisi giderek cazibesini arttırmaktadır [27].

---

364<br />

E.İ.E.İ tarafından yapılan ve D.M.İ İstasyonlarını temel alan rüzgar enerjisi potansiyeli<br />

bakımından zengin bazı bölgeler Çizelge 7’de gösterilmiştir. Marmara, Ege, Güneydoğu<br />

ve Karadeniz bölgeleri rüzgar enerjisi potansiyeli yüksek olan yerlerdir[28].<br />

Çizelge 7.Rüzgar Potansiyeli Zengin Olan Yöreler [28].<br />

İstasyon adı Ortalama Rüzgar Hızı (m/s) Rüzgar Gücü Yoğunluğu(W/m 2<br />

)<br />

Bandırma 5.1 152.6<br />

Antakya 4.5 108.9<br />

Kumköy 4.1 82.0<br />

Mardin 4.1 81.4<br />

Sinop 4.1 77.9<br />

Gökçeada 4.0 74.5<br />

Çorlu 4.0 72.3<br />

Çanakkale 3.9 71.2<br />

Türkiye’nin rüzgar potansiyeli için yapılan ve ilk kez TÜSİAD’ın “21. Yüzyıla Girerken<br />

Türkiye’nin Enerji Stratejisinin Değerlendirilmesi” adlı raporunda açıklanan bulgulara<br />

göre; Türkiye’nin karasal alanlarında 20000 MW kullanılabilir rüzgar enerjisine<br />

sahip olduğu denizlerde ise bu rakamın 15000 MW olduğu ortaya koyulmuştur[11].<br />

Ancak,bütün bunlara rağmen Türkiye’nin toplam kurulu rüzgâr gücü sadece<br />

20,1 MW’ tır.Günümüzde bu miktarda artış olduğu görülmektedir. Türkiye Rüzgar<br />

Atlası için, Danimarka Meteoroloji Teşkilatınca hazırlanan ve Avrupa Rüzgar Atlası’nın<br />

hazırlanmasında da kullanılan WASP paket programından yararlanılmıştır. Bu<br />

çalışma için Türkiye üzerinde eştür (homojen) dağılım gösteren 96 adet meteoroloji<br />

istasyonu için yerinde incelemeler yapılmıştır. Bu istasyonlardan 45 adetinin verileri<br />

kullanılarak Türkiye Rüzgar Atlası hazırlanmıştır(Şekil.3) [29].<br />

Şekil 3. Türkiye rüzgar atlası[29]

---

365<br />

Avrupa Rüzgar Enerjisi Birliği’nin yaptığı sınıflandırmaya göre, rüzgar enerjisinden<br />

yararlanılacak yükseklikteki ortalama rüzgar hızları, sırasıyla 6,5 m/s için “iyiye<br />

yakın”, 7,5 için m/s “iyi” ve 8,5 m/s için “çok iyi” olarak belirtilmiştir. Böylece,<br />

Ege ve Marmara Bölgeleri ile Batı Karadeniz ve Hatay civarında rüzgar enerjisinden<br />

yararlanılabileceği görülmektedir (Çizelge 8) [30].<br />

Çizelge 8. Bölgelere Göre Ortalama Rüzgar yoğunluğu[30].<br />

Bölge Adı Ort. Rüzgar Gücü Yoğunluğu (W/m 2 )<br />

Marmara Bölgesi 51.91<br />

Güneydoğu Anadolu Bölgesi 29.33<br />

Ege Bölgesi 23.47<br />

Akdeniz Bölgesi 21.36<br />

Karadeniz Bölgesi 21.31<br />

İç Anadolu Bölgesi 20.14<br />

Doğu Anadolu Bölgesi 13.19<br />

Yapılan ölçümlere göre Türkiye’nin %64,5’inde rüzgar enerjisi güç yoğunluğu 20<br />

W/m’ yi aşmazken, %16.11’inde 30–40 W/m arasında, %5.9’unda 50 W/m’nin ve<br />

%0.08’inde de 100 W/m’nin üzerindedir[13]. Ölçümler çoğunlukla 10 m yükseklikte<br />

alınmakla birlikte, 30 m yükseklikte alınan ölçümler de mevcuttur. Veriler birer<br />

saatlik ve 10 dakikalık aralıklarla toplanmakta, yazılım programı kullanılarak işlenmekte<br />

ve arşivlenmektedir. Bölgesel ve yerel bazı ölçümler yapılmış olsa bile,<br />

bu ölçümlere göre hareket edilmemeli ve proje geliştirilmemelidir, çünkü bu ölçümler<br />

ilk aşamada fikir vermesi bakımından önemli olmasına rağmen, noktasal olarak<br />

yanıltıcı olabilir. Bu sebeple proje geliştirilmeden önce muhakkak noktasal ölçümler<br />

yapılmalı ve bu ölçümler doğrultusunda hareket edilmelidir.<br />

12. Sonuç<br />

Enerji ihtiyacının büyük bir oranını sağlayan fosil yakıtların yakın ve orta gelecekte<br />

tükenecek olması gerçeği, ülkeleri enerji kaynaklarını çeşitlendirmeye ve mevcut<br />

kaynaklarını da daha verimli kullanmaya zorlamaktadır. Ülkemizde ise yenilenebilir<br />

enerji kaynakları politikaları genelinde belirsizlikler yaşanmaktadır. Bu yaklaşım<br />

belirli ve takip edilen bir rüzgar enerjisi politikasının da olmaması sonucunu doğurmaktadır.<br />

Halbuki enerjide uzun vadeli bir planlama yapılması zorunludur. Ancak,<br />

bu tür planlamalar yapılırken de temel verilerin doğru olarak saptanması gerekmektedir.<br />

Bu bağlamda, yerli ve yenilenebilir enerji kaynakları, özellikle de<br />

elektrik enerjisi alanında rüzgar enerjisi kaynakları, kullanımını özendirecek teşvik<br />

uygulamaları, dünyadaki örnekleri incelenerek ve toplumsal fayda ön planda tutularak,<br />

yasal düzenlemelere yansıtılmalıdır.Alternatif enerjilerinin önde gelen kaynaklarından<br />

biri de rüzgar enerjisidir. İlk başlarda fosil yakıt kaynaklarının ucuzluğu<br />

nedeniyle fazla benimsenmeyen rüzgâr enerjisi günümüzde önem kazanmaya başlamıştır.<br />

Önceleri kara parçaları üzerinde kurulan rüzgâr santralleri şimdilerde açık

---

366<br />

denizlerde de kurulmakta ve enerji üretiminde kullanılmaktadır. Dünya’da teknik<br />

olarak yararlanabilecek rüzgâr enerjisi kaynağının yıllık 53.000 TWh/yıl olduğu<br />

tahmin edilmektedir. Dünyadaki enerji rezervlerinin durumu dikkate alındığında,<br />

rüzgar enerjisinden yararlanmanın, hem çevresel hemde kaynak varlığı açısından<br />

önemli olduğu anlaşılmaktadır. Dünya enerji rezervi tükenme yılı yaklaşık olarak<br />

kömür için 200 yıl, gaz için 65 yıl, petrol için 40 yıl ve rüzgar için ise sonsuzdur.<br />

Mevcut fosil kaynaklı enerji rezervlerinin gelecekte tükenecek olması, şu anda büyük<br />

bir bölümünü ithal eden bir ülke olarak Türkiye’ yi, artacak olan fiyatlardan ve<br />

teminindeki problemlerden dolayı zora sokacaktır. Bu nedenle elektrik enerjisi üretimini<br />

yenilenebilir kaynaklara doğru yönlendirmemiz, mevcut hidrolik kaynaklarımız<br />

ile birlikte rüzgar enerjisinden faydalanmamız gerekmektedir.2020 yılında şu<br />

anki elektrik enerjisi tüketiminin iki katına çıkması durumunda bile dünyanın tüketeceği<br />

elektrik enerjisinin %12’sinin rüzgardan karşılanabileceği şeklinde ileriye<br />

dönük çalışmalar mevcuttur. 2020 yılında global elektrik talebinin %12’ sinin rüzgardan<br />

sağlanacağı varsayımıyla 10771 milyon ton CO2 azalması elde edilebilecektir.<br />

Bu da çevreye yayılan CO2 gazının önemli oranda azalacağı anlamına gelmektedir.Türkiye’nin<br />

kurulu rüzgâr gücü barındırdığı potansiyelle karşılaştırıldığında<br />

aradaki farkın çok büyük olduğu görülmektedir. Öyle ki karasal alanda potansiyel<br />

rüzgar gücü 20.000 MW olup kurulu rüzgar gücü sadece 20,1 MW’tır. Türkiye için<br />

rüzgar enerjisi hem teknik açıdan hem de potansiyel açısından çok önemli boyutlarda<br />

olmakla birlikte kurulu güç ve enerji üretim miktarları maalesef çok düşük seviyelerdedir.<br />

Baktığımızda Türkiye’nin kurulu rüzgâr gücünün dünyadaki kurulu<br />

rüzgâr gücüne oranı bir hayli düşük seviyelerdedir. Daha fazla zaman kaybedilmeden<br />

sahip olduğumuz potansiyel verimli bir şekilde değerlendirilmelidir. Türkiye<br />

dünya ölçeğinde yaşanan gelişmeleri ve enerji ihtiyaçlarında meydana gelecek artışları<br />

göz önünde bulundurarak yerli enerji üretimi içersindeki rüzgar enerji kaynakları<br />

payını arttırmak ve bu yolla hem dışa bağımlı enerji politikasını hem de ekonomik<br />

kırılganlığı belli ölçülerde azaltmak durumundadır.<br />

Kaynaklar<br />

[1]. ŞAHİNOĞLU, M. 1992. Enerji Sektörünün Yapısı ve Geleceği. Türkiye Ekonomisi<br />

Sektörel Gelişmeler.Türkiye Ekonomi Kurumu. Özyurt Matbaacılık. Ankara.<br />

[2]. TELATAR, E. 1998. Enerji Sektöründeki Gelişmeler. Türkiye Ekonomisi Sektörel Analiz.<br />

Turhan Yay.<br />

[3]. YAMAK, T., 2006, Türkiye’nin Alternatif Enerji Kaynakları Potansiyeli ve Ekonomik_Analizler,<br />

Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, İstanbul,<br />

Türkiye.<br />

[4]. STOUT, B.A., MYERS, C.A., HURAND. A. and FAİDLEY, L.W. 1979. Energy For<br />

World Agriculture. Food And Agriculture Organization of The United Nations. FAO<br />

Agriculture Series No: 7. Rome.<br />

[5]. ATAGÜNDÜZ, G. 1997. Rüzgar Güneş Enerjisi Hibrit Sistemi ile Hidrojen Üretimi. 11.<br />

Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi Edirne.<br />

[6]. ÜLGER, P.ve KAYIŞOĞLU. B. 1992. Makina Bilgisi. Trakya Üniversitesi.Tekirdağ<br />

Ziraat Fakültesi. Yayın No:11. Tekirdağ.

---

[7]. ÖNEN, E. 1985. Havalandırma ve Klima Tesisatı. T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı<br />

Teknik El Kitapları. No: 9. Ankara.<br />

[8]. KREİDER, J.F.and RABL. A. 1994. Heating and Cooling of Buildings. McGraw-Hill<br />

International Editions. Mechanical Engineering Series.<br />

[9]. YİĞİTGÜDEN, H.Y., " Rüzgar Enerjisinin Dünü Bugünü Yarını", Rüzgar Enerjisi<br />

Sempozyumu, 5:7 Nisan 2001, Çe!me:Đzmir.<br />

[10]. BeşYıllık Kalkınma Planı (2001:2005), Devlet Planlama Te!kilatı, Ankara, 2001.<br />

[11]. Url-1: www.arfenteknoloji.com/RuzgarTurbiniNasilCalisir.pdf, ErişimTarihi:17.10.10<br />

[12]. AKYÜZ, O., “Rüzgar Enerjisi İle Diğer Enerji Kaynaklarının Fiyat / Maliyet Analiz<br />

Raporu”, http://www.unimedya.net.tr/egetek/pages/news/asmakmaliyet.html<br />

[13]. GÜNEŞ, M. Ali., 2009, Türkiye’nin Enerji Sorunu İçin Alternatif Çözüm Önerileri ve<br />

Rüzgar Enerjisinin Önemi, Yüksek Lisans Tezi, Adnan Menderes Üniversitesi_Sosyal<br />

Bilimler Enstitüsü Maliye ABD, Aydın.<br />

[14]. http://www.fen.bilkent.edu.tr/~aykutlu/ruzgargulu.htm, Erişim Tarihi:17.10.10<br />

[15]. MEHEL, N., 2009, Dünya’da ve Türkiye’de Rüzgar Enerjisi Potansiyeli, Kullanımı ve<br />

Almanya- Türkiye Karşılaştırması, Yüksek LisansTezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi<br />

Sosyal Bilimler Enstitüsü,Eskişehir.<br />

[16]. TURHAN, F., 2009, Rüzgar Enerjisinin Dünya’da ve Türkiye’de Kullanımı, Eskişehir<br />

Merkezinin Rüzgar Değerlerinin İncelemesi, YLT, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi<br />

Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.<br />

[17]. ŞEN, Z., 2002, Temiz Enerji ve Kaynakları, Su Vakfı Yayınları, İstanbul, Türkiye<br />

[18]. AKKAYA, S., 2007, Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Türkiye Açısından Önemi<br />

ve_bir Rüzgar Enerjisi Uygulaması, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri<br />

Enstitüsü, Elazığ, Türkiye.<br />

[19]. Deniz, M.(2002) Türkiye’de Rüzgar Enerjisi Potansiyeli ve Türkiye Enerji İhtiyacına<br />

Katkısı., Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 130s.<br />

[20]. TROEN I, Petersen E.L., "Avrupa Rüzgar Atlası", Riso Ulusal Laboratuvarı, Danimarka.<br />

[21]. TOLUN, S, Mente6, S, Aslan, Z, Yükselen, M.A., "The wind energy potential of<br />

Gökçeada in the northern Aegean Sea", Renewable Energy 1995 6(7): 679:685.<br />

[22]. ÖZERDEM, B., Türkeli, M., "An Investigation of Wind Characteristics on the Campus<br />

of Izmir Institute of Technology, Turkey", Renewable Energy, 2003, 28, 1013:1027.<br />

[23]. http:// www.awea.org<br />

[24]. http:// www.ewea.org<br />

[25]. BTM Consult ApS, " International Wind Energy Development", 2001, Danimarka.<br />

[26]. BTM Consult ApS, " International Wind Energy Development", 2001, Danimarka.<br />

[27].DEDA, B. (2000) Savoniu Rüzgar Enerjisi ve Savonius Rüzgar Çarklarının Performanslarının<br />

Arttırılması., Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,<br />

Denizli, 100s.<br />

[28].CELAYİR, N., 2008, Rüzgar Enerjisinin Dünyadaki Gelişimi ve Türkiye’deki Potansiyeli,<br />

Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,İstanbul,<br />

Türkiye<br />

[29]. ŞİMŞEK, V., 2007, Rüzgar Enerjisi ve Sivas Şartlarında Bir Rüzgar Santrali Tasarımı,Yüksek<br />

Lisans Tezi, Cumhuriyet Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği<br />

ABD, Sivas, Türkiye.<br />

[30]. DERELİ S. “Rüzgar enerjisi”, Ankara; Tübitak Yayını; 2001.<br />

367

---

368

---

TARİHSEL PERSPEKTİFTEN İNOVASYON VE TEKNOLOJİ:<br />

GÜNÜMÜZDE ÇİN ÖRNEĞİ<br />

Cengiz EKİN, Mehmet YÜKSEL<br />

369<br />

İnovasyon, başkaları tarafından tahmin edilemeyen etkili yenilik meydana getirmektir.<br />

İnovasyon yeteneğine sahip olma, teknolojik üstünlüğün hegemonya mücadelesini<br />

kazandıracak etkinlikte bir bakış açısı ile dinamik olarak kullanılmasını<br />

gerektirir. İnovasyon, daha önce akıllara gelmemiş yeni bir yol, yöntem de olabilir.<br />

İnovatif devletler hem teknolojide hem de diğer alanlarda güç sahibidir. Çünkü<br />

inovasyon alanında ortaya koyduğu yenilikler, diğerleri üzerinde avantajlı bir farklılığı<br />

yaratacaktır.<br />

İnovasyonun günümüz şartlarında alt unsurları aşağıdaki gibi sıralanabilir: Teknolojik<br />

üstünlük, bilimsel konularda öncülük, uzay hâkimiyeti, malzeme bilimi, araştırma<br />

ve geliştirme (ARGE)’dir.<br />

Küresel hegemonyanın oluşturulmasında ve sürdürülmesinde kuvvet çarpanı etkisi<br />

olan inovasyonla teknoloji yakın ilişkilidir. İnovasyon ile ortaya konulan yenilikler,<br />

teknoloji ile endüstriyel hale getirilir. Endüstride kullanım alanına getirilen teknolojik<br />

yenilikler, karşı tarafa üstünlük sağlayacaktır. Bu bakımdan hegemon adayının<br />

sahip olması gereken özellikler arasında inovasyon ve teknolojik üstünlük ayrı bir<br />

öneme sahiptir.<br />

Günümüzde herhangi bir ülkenin gelişmişlik düzeyini belirleyici faktörlerin başında<br />

o ülkenin sahip olduğu teknoloji düzeyi gelmektedir. Teknolojiyi elinde tutan taraf<br />

diğer ülkelere göre bilim ve teknik alanında daha hızlı yol almakta, dolayısıyla diğer<br />

ülkelerle arasındaki gelişmişlik düzeyini hızla artırmaktadır. Teknoloji yoksunu<br />

ülkeler ise gelişmiş teknolojiye sahip ülkelerin teknoloji ihraç ettiği modern sömürge<br />

alanları olmakta, bir anlamda bu ülkelere bağımlı hale gelmektedirler. Teknolojik<br />

üstünlüğün en azından çağa göre belirlenecek stratejik sektörlerde öncülüğünü<br />

muhafaza etme, asgari yapılması gerekendir. Bu bakımdan, teknolojik üstünlüğe<br />

sahip olmak isteyen bir ülkenin aşağıda belirtilen konularda sahip olduğu kabiliyetlerini<br />

geliştirmesi büyük önemi haizdir: Alternatif nükleer tahrik gücü, iletişim ve<br />

muhabere, malzeme teknolojisi, nano teknoloji, silah sanayi, tasarım mühendisliği,<br />

bilgi bankası (enformasyon ve know-how), mikro elektronik, uzay teknolojisi, insansız<br />

araç teknolojisi, sistem entegrasyonu, stealth (gizlilik) teknolojisi, bio teknoloji,<br />

süper kavitasyon teknolojisi, malzeme bilimi ve robot teknolojisidir.<br />

İlk yelkenlilerden nükleer güce kadar geçen süreçte denizcilik, teknolojik yenilikleri<br />

en çok zorlayan ve kullanan bir alan olma özelliğindedir. Teknoloji ve yenilikleri<br />

keşfeden ve kullanan tarafın sağladığı avantajlardan dolayı, bu alanda adeta bir<br />

yarış ve teknoloji savaşı, gerçek savaşlardan önce yaşanmıştır.<br />

1789 Fransız İhtilalı ile Avrupa’da başlayan, dogmalardan uzak “akılcı” yaklaşım<br />

kendisini en fazla bilim ve teknik alanında göstermiş, bu alanlarda yapılan keşif ve

---

370<br />

icatlar Avrupa’ya çağ atlatmış, bir anlamda Avrupa bir dönüşüm evresi geçirmiştir.<br />

Bilim ve teknolojiyi takip edemeyen ülkeler ise çağın gerisinde kalmış ve hızla<br />

gerilemeye yüz tutmuşlardır. Bu bakımdan günümüzde inovasyona en önemli katkıyı<br />

sağlayan alan bilimdir. Bilimin esas alındığı ülkeler hızla yükselerek diğer<br />

ülkelere üstün bir konuma gelmektedir.<br />

20. yüzyıldan itibaren uzay teknolojisi alanında yapılan yenilikler, bu alanda birçok<br />

atılımın yapılmasına olanak sağlamıştır. Yaşanan gelişmelerle birlikte dünyanın<br />

çevresi adeta uydulardan oluşan bir bulut ile kaplanmış, haberleşme, istihbarat,<br />

meteoroloji, küresel yer belirleme (GPS), televizyon ve radyo yayınları gibi daha<br />

birçok amaçla kullanılan uydular insanoğluna birçok kolaylık sunmuştur. Günümüzde<br />

uydu teknolojisine sahip ülkeler, uzaya gönderdikleri uydular ile bu teknolojiden<br />

yoksun ülkelere bir takım hizmetler satabilmekte, ayrıca dünya üzerinde istihbarat<br />

toplayabilmektedir. Ayrıca bu ülkeler için uydu yapımı ve fırlatma endüstrisi<br />

oluşmuştur. Bugün gelinen noktada uydulardan sağlanan görüntüler sayesinde dünyanın<br />

gerçek boyutlu görüntüsü internet üzerinden rahatlıkla izlenebilir hale gelmiştir.<br />

Uyduların sağladığı tüm bu faydalara bakıldığında hegemon olma yolundaki bir<br />

ülkenin uzayda söz sahibi olması ve uzay teknolojisinde lider ülke olma konumunda<br />

bulunması gerektiği söylenebilir. Son küresel hegemonun uzaydan yararlanma<br />

yolunda geliştirdiği projelerle adeta uzayı, oradan tüm küreyi gözetleyebileceği bir<br />

hale getirmeye çalışmaktadır. Diğer bir hegemon adayı ise ilk kez uzaydaki bir<br />

uydusunu güdümlü bir füze ile vurmuştur. Ayrıca uydu-radar teknolojisi üzerinde<br />

çalışmaya başlamıştır. Yeni dönemin hegemonya mücadele alanlarından biri şimdiden<br />

uzay ortamı olmuştur.<br />

İnovasyon sürecinin önemli bir ara öğesi de malzeme bilimidir. Yeni bir ürün tasarlama<br />

ve üretme süreçlerinde çok kritik bir özelliğe sahiptir. Malzeme bilimi, bir<br />

ürünün daha farklı nasıl oluşturulacağı, hammaddenin farklı işlenmesi ile ilgilidir.<br />

İnovatif süreçlerde bilinenin dışında farklı ve değişik bir işleme süreci orijinal bir<br />

ürünün ortaya çıkmasına neden olacaktır. Bu konuya bir örnek, çeliğin farklı işlenmesi<br />

ile denizaltıların ezilme derinliği sınırlamasının ortadan kaldırılmasıdır. Bu<br />

sayede okyanusların derinliklerinin de uzay gibi yeni dönemde hegemonya mücadelesine<br />

açıldığını görmek gerekir.<br />

ARGE faaliyetleri ve inovasyon insanoğlunun yaratıcı zekâsının iki farklı ürünüdür.<br />

ARGE’yi var olan bir cihaz ve sistemin üzerinde yapılan geliştirme faaliyetleri,<br />

inovasyonu ise hiç kimsenin aklında bulunmayan yaratıcı bir buluş veya yeniliğin<br />

yapılması, bulunması şeklinde tanımlayabiliriz. Bilgisayarların ilk zamanlardaki<br />

büyük ve hantal yapısından ceplere sığan bir duruma getirilişine kadar yaşanan<br />

gelişmeler ARGE çalışmalarının bir ürünü olarak karşımıza çıkarken, Google arama<br />

motorunun veya Facebook paylaşım sitesinin kısa bir çalışma periyodu sonunda,<br />

sıfırdan meydana getirilmesi inovasyon olarak karşımıza çıkmaktadır. Günümüzde<br />

hegemon ülkeler yaratıcı zekâya büyük önem vermekte, bu uğurda üçüncü dünya<br />

ülkelerinden beyin ithal etmektedir. Bu bağlamda, küresel aktör konumuna gelmek<br />

isteyen ülkeler ARGE çalışmalarına büyük önem vermeleri gerektiği sonucuna<br />

varılabilir. Akıllı devletler ve kurumlar için ARGE yatırımlarına ayrılan bütçe

---

371<br />

payları, boşa yapılan yatırımlar değil bilakis fazlasıyla geri dönüşü olan yatırımlardır.<br />

Günümüzde hegemonyal mücadelede, ARGE alanı ve ona yapılan yatırımlar,<br />

istihdam edilen personel ile özel sektörün ve kamunun bütçeden ayırdığı pay, üstünlüğün<br />

mukayese aracıdır.<br />

Tarihsel Dönemlerde İnovasyon ve Teknoloji<br />

Küresel hegemonyanın el değiştirmesi süreçleri incelendiğinde, çıkış noktasının<br />

deniz alanındaki inovatif girişimler olduğu görülmektedir. Hegemon devletlere<br />

meydan okuyan devletlerin ortaya koyduğu ve bu sayede avantajlı bir konuma geçerek<br />

üstünlüğü ele geçirmesini sağlayan girişimler denizlerde gerçekleşmiştir.<br />

Yukarıda bu durum tablo halinde gösterilmiştir.<br />

Küresel hegemon olan devletler incelendiğinde, onları diğerlerinden farklı kılanın,<br />

yaptıkları inovatif çalışmalara ağırlık vermeleri ve sonuçlarını pratik hayata, hedefler<br />

doğrultusunda başarı ile aktarmaları olduğu görülmektedir.<br />

Tablo 6. Küresel Hegemonların Deniz Alanındaki Girişimleri 1<br />

Küresel<br />

Hegemon<br />

Portekiz<br />

1430-1540<br />

Hollanda<br />

1540-1640<br />

Britanya I<br />

1640-1740<br />

Britanya <strong>II</strong><br />

1740-1850<br />

ABD<br />

1850-1970<br />

Donanım Konsept-Sistem<br />

- Karavela, (1430 civarı)<br />

- Nau (Büyük Gemi)<br />

(1500 civarı)<br />

- Kalyon (1515 civarı)<br />

- Deniz Topçuluğu<br />

- Carrack tipi gemi<br />

- Bakır kaplama<br />

- Hat gemisi, denizlerin<br />

egemen gücü (1637)<br />

- Kronometre (1765-<br />

1773)<br />

- Harpte zırhlı harp gemisi<br />

(1862)<br />

- Deniz Havacılığı (1908)<br />

- Okyanus Gücü (1415)<br />

- Okyanus Seyirciliği (1480)<br />

(Regimento do Astrolabio)<br />

- Okyanus Temelli Ağ Konsep-<br />

ti (1505) (Regimento for<br />

Almeida)<br />

- Merkator Haritası (1554)<br />

- Savaşma Talimatı (1653)<br />

Diğer Güçlerin Giri-<br />

şimleri<br />

- Hava Tahmin aleti<br />

- Süratli kalyonu (İngil-<br />

tere)<br />

- Pitt Sistemi - Patlayıcı mermiler<br />

- Deniz Harp Akademisi<br />

(1884)<br />

- Deniz Gücü (1890)<br />

- Zırhlı araçlar 1850<br />

- Dretnotlar 1906<br />

- Uçak gemisi (İngiltere<br />

1916)<br />

Portekiz inovatif süreçte, keşif politikası ve okyanus ticareti gibi daha önceden<br />

uygulamada olmayan alternatifleri kurgulamıştır. Bu politika, önce Atlantik daha<br />

sonraları ise Hint Okyanusundaki birçok adanın ele geçirilmesini sağlamış, bu<br />

1 George Modelski, Seapower in Global Politics, 1494-1993, University of Washington Press, Seattle,<br />

1988., s. 25.

---

372<br />

süreçte okyanusta seyrin beraberinde getirdiği harita ve seyir (navigasyon) gibi<br />

sorunların araştırılmasını ve bu problemlerin üstesinden gelebilecek yeni gemiler ve<br />

teçhizatlar üretilmesini mümkün kılmıştır. Geliştirdiği harita, seyir araçları ve gemileri<br />

kullanıma sokarak okyanusta seyir yapabilmenin zorluklarını yenmiş ve kıtalararası<br />

ticareti okyanuslar üzerinden yapmayı başarmıştır. Okyanuslarda ağır deniz<br />

şartlarında seyir yapabilecek büyük gemi tiplerini (Karavela ve Nau) geliştirmiş,<br />

tersanelerinde inşa ederek Atlantik ve Hint Okyanuslarında kullanmıştır. Yenilik<br />

olarak ortaya konulan gemi tiplerinden, karavela, 1430 yılında Afrika sahilinin keşfi<br />

sırasında geliştirilmiş; Nau ise Hindistan’a yapılacak bir sefer için Ümit Burnu çevresindeki<br />

ağır seyir şartlarının üstesinden gelebilecek şekilde tasarlanmıştır. Gemilerde<br />

kullanılan rampa muharebesi yerine silah sistemi ve top kullanımını geliştirerek<br />

daha uzaktan savaş yapmayı ortaya koymuştur. Portekiz, gemi bordalarının<br />

içine top yerleştirme yeniliğini uygulamış ve deniz savaşlarında gerçek anlamda top<br />

kullanan ilk ülke olmuştur. Portekiz her yıl Hindistan’a çok sayıda gemi göndererek<br />

diğer herkesi bunun dışında tutabilmiş okyanuslarda serbest hareket kabiliyetine<br />

sahip ilk deniz gücü olmuştur. Bütün bu yeniliklerle keşif asrının küresel ihtiyaçlarına<br />

cevap verebilmiştir. 2<br />

Portekiz, teknoloji alanındaki pek çok yeniliği ve gelişmeyi deniz alanında uygulamaya<br />

koymuş ve meydan okuyan diğer küresel güçlerle arasında bir fark oluşturmuş<br />

ve küresel hegemon olmuştur. Dönemin diğer güçleri İspanya, Fransa, İngiltere<br />

ve Osmanlı İmparatorluğu muhtelif denizlerde Portekiz ile çatışmış ancak bu çatışmalardan<br />

galip çıkan hep Portekiz olmuştur. Bunun en büyük sebebi diğer güçlerde<br />

bulunmayan 1000 tonluk yelkenli gemiler ve geliştirilen yeni nesil toplardır.<br />

"Nau”ların büyük ambarlara sahip olması ve gemilerin seyir sığasını 3 arttırarak<br />

küresel operasyonları mümkün kılmıştır. Bu gemiler hem askeri hem de ticari maksatla<br />

kullanılmış, bir dönem Avrupa'nın tüm baharat ticareti bu gemilerle Lizbon<br />

üzerinden yapılmıştır. Manevrası kısıtlı olan bu gemiler sonraki zamanlarda askeri<br />

görevlerini aynı tonajda ama daha ince ve daha uzun inşa edilen kalyonlara devrederek<br />

ticaret gemileri olarak görevlerini sürdürmüşlerdir. İnşa edilen bu yeni kalyonlar<br />

Portekiz kontrolünde olmayan deniz yollarına saldırmak ve özellikle Atlas<br />

Okyanusu üzerinde yeni deniz yolları oluşturmak gibi önemli görevler yerine getirmişlerdir.<br />

Portekiz incelendiğinde özellikle girişimler bağlamında bir inovasyon süreci işlettiği<br />

görülmektedir. Diğer devletler kıyı denizciliği yahut kapalı veya yarı kapalı denizlere<br />

yönelik uygulamalar yaparken Portekiz daha önce hiçbir ülkenin yapmadığı<br />

bir şekilde dönemin teknolojisini de yenileştirerek küresel hegemonyasının temeli<br />

olan açık denizlerde faaliyet gösterme stratejisini hayata geçirmiştir.<br />

Hollanda ise kendi iç birliğini sağladıktan sonra (Union of Utrecht) özellikle dünyanın<br />

küreselliğini düz haritalara taşıyarak (Merkator Projeksiyonu) seyir kolaylığı<br />

2<br />

George Modelski, Long Cycles in World Politics, Seattle ve Londra, University of Washington Press,<br />

1987, s. 72-73.<br />

3<br />

Bir geminin, gerekli ikmal maddeleri ve yakıtı bünyesinden kullanarak karaya tekrar çıkma veya<br />

lojistik desteğe ihtiyacı olmaksızın denizde kalma süresidir.

---

373<br />

sağlayan girişimler oluşturmuştur. Bu girişim okyanuslarda hareket üstünlüğü sağlamış,<br />

zaman, maliyet avantajı getirmiştir.<br />

İngiltere, kendi küresel hegemonyasının ilk döneminde özellikle deniz alanında<br />

yaptığı girişimlerle hegemonyasına zemin hazırlamış ve böylece hegemonluğunu<br />

gerçekleştirmiştir. Hat gemileri uygulamasına geçilerek manevra ve ateş gücü üstünlüğü<br />

ile gemilerin birlikte savaşması talimatını ilk kez geliştirerek denizlerde<br />

üstünlük kurmuş ve bunu hegemonyaya dönüştürmüştür. İkinci hegemonyal döneminde<br />

ise kronometrenin icadı ile deniz savaşlarında daha hassas hesap ile sürat<br />

avantajını kullanabilir hale gelmiştir.<br />

ABD, tarihte ilk defa deniz alanında zırhlı savaş gemileri ve deniz havacılığı uygulamasına<br />

geçerek mukavemeti yüksek ve aynı zamanda güç aktarımı sağlamış; nitel<br />

boyutta ise deniz harp akademisini kurmuş ve oradan ilk defa “deniz gücü” konsepti<br />

oluşturarak uygulamaya sokmuştur. Böylelikle ABD, bu ve bunların devamı niteliğinde<br />

girişimler kurgulayarak küresel hegemonyasını denizden başlatmıştır.<br />

Yukarıdaki tarihsel girişimler genel olarak değerlendirildiğinde, deniz hegemonyasında<br />

inovatif girişimler etkili olmuştur. İnovatif girişimlerin etkinliği küresel<br />

hegemona avantaj kazandırmış ve diğer devletlerin de inovatif girişim alanına dikkatle<br />

odaklanmasını sağlamıştır.<br />

Deniz alanındaki girişimleri, hep deniz hegemonyası ve onunla bir bütünlük içinde<br />

ele alınması gereken küresel hegemonya alt unsurları ile birlikte düşünmek icap<br />

eder. Girişimleri, zihniyet-eğitim, strateji-taktik, silahlı ve sivil deniz gücü, denizlerin<br />

kontrolü ve küresel deniz gücü etkinliği kapsamında; en başta, gelişim safhasında<br />

ve en sonda gibi bir zaman boyutunda ve harcanan enerji ve emek gibi bir maliyet-etkinlik<br />

gibi alt unsurları ile değerlendirilmelidir. Girişimlerin tasniflenmesine<br />

göre deniz alanındaki gelişmeler, girişimlerin tetikleyicisi olarak görülmektedir.<br />

Deniz alanındaki girişimler, mevcut ya da en son hegemon tarafından ya da potansiyel<br />

hegemon adayları tarafından başlatılmış olabilir.<br />

Çin’in İnovasyon ve Teknoloji Alanındaki Gelişimleri<br />

Modernizasyonun hızlanması için gerçek katalizör, ABD’nin 1990’larda Körfez<br />

Savaşında beklenmedik şekilde ve hızla elde ettiği başarıları ve askeri konularda<br />

devrimin etkinliğini ve gerçekliğini gösteren çalışmalar olmuştur. Buna tepki olarak<br />

PLA’in hedefi, 1994’lerde kitle hareketinden, ileri teknoloji şartlarında sınırlı harbe<br />

doğru değişmiştir. Yeni değişikliğin şartları “Savaş Alanı Kampanyası” (War Zone<br />

Campaign-WZC) doktrininde olduğu gibi toprak kazanmak yerine politik zafer<br />

kazanmak hedefine oturtulmuştur. Askeri sonuçların üzerinde politik sonuçlara<br />

yapılan vurgu, Çin stratejik düşüncesinin ortak bir paydasıdır. Askeri açıdan sorgulanabilir<br />

olan Kore ve Vietnam savaşları, başarılı olarak görülmüştür. Çünkü Çin<br />

arzu ettiği politik hedefleri elde etmiştir.<br />

Hegemon ülkenin başta inovasyon düşüncesi olmak üzere bilimsel konularda teknolojik<br />

üstünlüğe sahip olması gerekmekte, yetişmiş elemanları sayesinde geleceğe

---

374<br />

yön verebilecek kimi alanlarda (bioteknoloji, nanoteknoloji, nükleer enerji vb.)<br />

üstün konumda olması gerekmektedir. Bu bağlamda Çin'in teknoloji alanındaki<br />

altyapısı ve küresel şirketlerin Çin'de gerçekleştirdiği yatırımlar bu üstünlüğü açıkça<br />

ortaya koymaktadır.<br />

Çin, 1970 yılında yörüngeye ilk uydusunu tamamen milli imkânlarıyla oturtmayı<br />

başarmıştır. Araştırma-Geliştirme faaliyetleri için ayırdığı bütçenin yaklaşık 140<br />

milyar dolar olduğu tahmin edilmektedir. Kendi nükleer silahını ve füze sistemlerini<br />

geliştirmiştir. Askeri alanda inovasyon çalışmaları ise dikkat çekicidir.<br />

Bir inovasyon olarak, Çin, denizaltıları uzaydan tespit etme teknolojisi üzerinde<br />

çalışmalar başlatmıştır. Kendisi dünyanın taktik denizaltı gücünde bir numara olurken<br />

önemine binaen kuvvet yapısının ağırlık merkezine denizaltıları koymuş, kendine<br />

tehdit olabilecek muhasım denizaltıları da kimsenin elinde olmayan bir teknoloji<br />

ile uzaydan her türlü hava şartlarında ve derinliklerde tespit etmeye gayret ederek<br />

tehdidi bertaraf etmek istemektedir.<br />

Çin uzaya uydular göndermiş, bu uydulardan birini güdümlü füzeyle vurma denemesi<br />

yapmış ve başarmıştır. Bu çalışma, alanında bir ilktir ve yeniliktir. Hegemon,<br />

yeni fikirler ve uygulamalar ortaya koyar ve başarmaya odaklanır. Bu yeniliği dünyaya<br />

duyurduğuna göre, Çin’in daha başka alanlarda da yeniliklerin peşinde oluğunu<br />

düşünmek gerekmektedir. Bunlar da zamanla ancak Çin’in izlediği stratejilere<br />

bağlı olarak çeşitli girişimlerle ortaya çıkacaktır.<br />

Çin, en büyük tehdit olarak görülen uçak gemilerini vurabilecek ve saf dışı bırakabilecek<br />

yeni balistik füze teknolojisi üzerinde çalışmaktadır. Belki de bu teknoloji<br />

gelecek savaşların belirleyicisi olacaktır. ABD deniz planlamacıları bu teknolojiyi<br />

oyunun kurallarını değiştiren bir silah olarak yorumlamıştır. Bu silah (Dong Feng<br />

21D), 900 deniz mili (1500 km) menzilli, daha önce benzeri olmayan, karadan atılan,<br />

uçak gemisini tespit edebilecek hassasiyete ve uçak gemisinin savunmasını<br />

delebilecek özelliklere sahip bir güdümlü mermidir.<br />

Çin’in bu füze girişimi Pasifik güç dengesini değiştirebilir. ABD küresel hava ve<br />

deniz gücünü uçak gemileri oluşturmuştur. Karaya sıkışmış bölgelere jet uçaklarını<br />

taşıyan ABD uçak gemileri ile açık denizlerin hâkimi olmayı başarmış ve sürdürmüştür.<br />

Uzun zamandır uçak gemilerinin zayıf tarafları ile ilgili çalışmalar yapmakta<br />

olan Çin, bu girişimi ile denizlerde ABD üstünlüğüne son verebilme gücüne erişebilir.<br />

Askeri analistler, füzenin son testinin bu sene sonuna yetişebileceğini ifade etmekle<br />

birlikte bazı sorularla beraber şu önemli sorununun cevabını aramaktadırlar; “Çin<br />

nasıl bu kadar hızlı bir şekilde denizdeki bir uçak gemisini tehdit edebilecek hassasiyete<br />

ulaştı?”. Bu silah Çin’in Pasifik güç dengesindeki rolünü bir devrim şeklinde<br />

değiştirecek gibi görünmektedir. Bu gelişmeler ABD’nin muhtemel bir Tayvan<br />

veya Kuzey Kore çatışmasına müdahalesini de zayıflatacak görünmektedir. Bu silah<br />

aynı zamanda Çin’e kıyılarından itibaren 11.200 mile (18.000 km) kadar da erişimini<br />

tehdit etmektedir.

---

375<br />

Nükleer bir bombayla uçak gemisi batırılabilir ancak bu silahı kullanan bir devlet<br />

aynı zamanda nükleer savaşı tetiklemiş olacaktır. Denizde dolaşan ve kuvvetli olarak<br />

savunulan bir uçak gemisini “iğne deliği” keskinliği ile vurma yeteneği ile klasik<br />

harp başlıklı “Dong Feng 21D” füzesi ile durum tamamen farklılaşmaktadır. Bu<br />

inovatif girişim ile son küresel savaşın belirleyici silahı kabul edilen uçak gemilerinin<br />

bertaraf edilmesi yeni bir hegemonyaya giden yolun da açık bir işaretidir.<br />

Önümüzdeki yıllarda ilk uçak gemisini hizmete sokmayı planlayan Çin 4 , temelde<br />

Sovyetler Birliği’nden aldığı teknolojiyi kullanmış ve gittikçe artan oranda milli<br />

platform ve silah sistemleri ile bu teknolojiyi geliştirmiştir. Çin Deniz Kuvvetlerinde<br />

hizmet veren 72 modern firkateyn ve destroyer, 10 adedi nükleer tahrikli olmak<br />

üzere 60 adet denizaltı, 40’tan fazla güdümlü mermili hücumbot ile yaklaşık 10.000<br />

teçhizatlı askeri denizden intikal ettirebilecek 50 adet orta ve büyük tonajlı amfibi<br />

gemi bulunduğu tahmin edilmektedir 5 .<br />

Çin kendi askeri modernizasyonunu yürütmek için 1949’dan itibaren yardım, tedarik<br />

ya da casusluk yoluyla yabancı teknolojiden yararlanarak oluşturmaktaydı.<br />

1940-1960 arasında ise doğrudan Rusya’dan, füze, uçak, askeri elektronik, deniz ve<br />

hava cihazları transfer etmiştir. İlk nükleer teknoloji yardımını da Rusya’dan almıştır.<br />

Rus-Çin işbirliğinin sona ermesinden sonra, Çin yine Vietnam ve Mısır üzerinden<br />

Rusya teknolojisine bel bağlamaya devam etmiştir. 1970’lerden sonra Sovyet<br />

karşıtlığı kapsamında ABD ve İsrail, Çin ile işbirliği yapmıştır. Bu işbirliği de<br />

1980’lerde Çin’deki iki demokrasi hareketine hükümetin sert tepkisinden sonra<br />

bitmiş, ABD ve Avrupa’nın Çin’e karşı silah ambargosu yürürlüğe girmiştir. Sovyet<br />

rejiminin çökmesi ile Çin tekrar Moskova ile bu alanda işbirliğini başlatmış ve zengin<br />

bir müşterisi olmuştur. Bu işbirliği, Pekin’in askeri teknolojide iki üç nesillik<br />

sıçrama yapmasına neden olmuştur. 1980’lerin ortalarından itibaren Çin sadece<br />

silah almamış kendi teknolojisinin de altyapısını kurmaya başlamıştır. Çin’in derin<br />

amacı, askeri teknoloji olarak kendi kendine yeterli olmak ve nihayetinde askeri<br />

inovator olmaktır. Bu tarihlerden sonra Çin, temel bilim ve teknoloji ile personele<br />

yoğun yatırım yapmıştır.<br />

Çin’in önemli savaş sistemlerinin çoğu, dışarıdan alımlardan oluşmaktadır. Ancak<br />

bu da kendi yenilikçi teknolojilerini üretmede bir basamaktır. Bununla beraber, Çin,<br />

turbo fan motorlar, radar çeşitleri ve güdümlü silahlar gibi alt yetenekler de göstermektedir.<br />

Çin teknolojik gelişmelerinin yansıması olan modernizasyon çalışmaları iki prensip<br />

üzerinde oluşmaktadır: Silah sistemleri ve personel giderleri. Silah sistemleri ile<br />

ilgili teknoloji transferini günümüzde çoğunlukla Rusya’dan yapmakta ve kendi<br />

4 Çin Savunma Bakanı Liang Guanglie 23 Mart 2009 tarihinde gizli olarak uçak gemisi projesi<br />

yürütüldüğü ile ilgili kendisine sorulan bir soru üzerine “Çin elbet uçak gemisi olan büyük devletler<br />

arasına katılacaktır” şeklinde demeç vermiştir. Aynı tarihlerde ABD Savunma Bakanlığı’nın Kongre’ye<br />

sunduğu raporda eldeki veriler ışığında Çin’in 2020 yılında en az 1 uçak gemisine sahip olacağı iddia<br />

edilmiştir.<br />

5 ABD Ulusal Kongresi’ne sunulan yıllık “Military Power of the People’s Republic of China” başlıklı<br />

rapor, 2008

---

376<br />

tiplerini oluşturmaktadır. Örneğin Rusya’dan yeni uçak (Su-27 ve Su-30MKK) alıp<br />

kendi modelini (J-11B) üretmiştir. 12 adet Kilo sınıfı dizel denizaltı almış ve ardından<br />

nükleer hızlı taarruz denizaltısı üretmiştir. İlaveten yeni Jin sınıfı balistik füze<br />

denizaltısı üretmektedir. Sovremenny sınıfı muhrip alıp kendi ürettiği radarlarla<br />

donatmıştır. Bunu yaparken kendi ürettiği platformlarındaki (Tip 052B Luyang I)<br />

teknolojik sıçramalar oldukça dikkat çekmektedir.<br />

Çin’in Rusya’dan uzay teknolojisini absorbe etmesi daha da hızlı olmuştur. Çin’in<br />

Shenzhou uzay gemisi, Rus Soyuz insanlı uzay aracının bir modifikasyonudur.<br />

Çin’in ilk uzay istasyonu ise Rus Salyut serisinden oldukça etkilenmiştir. Uzay<br />

programlarının geleceğinde önemli Rus girdilerine ihtiyaç olacağı değerlendirilmektedir.<br />

1980-1990 arasında Çin’e askeri teknoloji aktarma alanında ikinci önemli bir aktör<br />

daha devrede olmuştur: İsrail. Çin’in artan askeri teknoloji taleplerinin önemli bir<br />

kısmını da İsrail’den satın almıştır. Uçak (J-10), dizel denizaltı (Tip 039) ve antitank<br />

füzesi (PL-9 ve HJ-9) teknolojisi, İsrail’den alınmıştır. Haziran 2010’da İsrail,<br />

Çin ile olan ve AWACS radar sistemini kapsayan 250 milyon dolarlık (USD) sözleşmeyi,<br />

ABD’nin baskısı ile iptal etmiştir. ABD, Çin’in bu gelişmiş radarı, Amerikan<br />

jetlerini traklamada kullanacağı endişesi ile iptal ettirmiştir. ABD, 2004’de<br />

İsrail’in, Çin’e sattığı anti radar dronlarını, bakım veya tadilat için almasını da engellemiştir.<br />

Çin, İsrail ile YJ-91 süpersonik ARM füzeleri için geniş bant arama<br />

radarı ve Kh-31 füzesi motoru için ortak üretim kapsamında işbirliği yapmıştır. Bu<br />

noktada, Bush yönetimi, İsrail’e Çin ile savunma işbirliği programlarında kısıtlama<br />

yapması için ağır baskı kurmuştur. İsrail buna rağmen Çin’e teröre karşı mücadele<br />

sistemleri gibi, belli seviyede askeri teknoloji satmaya devam etmiştir. Fakat<br />

Washington, ısrarcı bir tutumla İsrail ile tehlikeli askeri teknolojinin satışlarını sınırlandıran<br />

ikili anlaşma imzalamıştır. Burada konumuz açısından baktığımızda<br />

hegemonya mücadelesinin teknolojide üstünlük mücadelesine yansıdığını görmekteyiz.<br />

Daha üstün olan son hegemonun potansiyel adayların teknolojide (ve hatta<br />

bütün alanlarda) kendi seviyelerini yakalamasını ve geçmesini engellemek için her<br />

türlü yola başvurabileceğini tespit etmekteyiz.<br />

ABD ve AB, Çin’in silah teknolojisinde ilerlemesini kontrol altına almak amacıyla<br />

Tiananmen Meydanı olaylarını da bahane ederek Çin ile yeni askeri ve savunma<br />

malzemeleri sözleşmeleri yapılmasını yasaklamıştır. Ancak bazı Avrupa firmaları<br />

çok amaçlı kullanımı olan teknolojilerde ilişkisini sürdürmüştür. ABD, sıkı bir ambargo<br />

sürdürürken, 1990’ların ortasında çoğu Avrupa devletleri, 1989 AB yasağının,<br />

ölümcül olmayan savunma teknolojisini kapsamadığı şeklinde yorumlamıştır.<br />

Bazı askeri elektronik ürünleri ve askeri helikopter teknolojisi ile ilgili satışı sürdürmüştür.<br />

2003’de Çin, Fransa ve Almanya’yı, 1989 AB yasağının kaldırılması<br />

konusunda açıkça desteklemeye ikna etmiştir. AB, bu alanda Çin ile ilgili ivme<br />

kazanmak için uğraşırken, 2004 başında ABD, bu girişimlere karşı yüksek seviyede<br />

bir lobi faaliyetine girişmiş ve Mayıs 2005’te AB üyelerini ikna etmiştir. Bununla<br />

beraber bazı ABD yetkilileri, yasağın gelecekte kaldırılabileceğini kabul etmiştir.

---

377<br />

Bu ambargo kaldırılsa da Avrupa’nın Çin’e yüklü bir silah satışından kazanç beklenmemelidir,<br />

ancak işbirliği ve yatırım ilişkisi oluşabilir. AB’nin Çin ile savunma<br />

sanayi işbirliğinden beklentisi, kendisinin ABD ile yüksek teknolojili silah alanında<br />

rekabette geri kalmamak ve ABD’nin politik isteklerinden göreli bağımsızlığını<br />

artırmak şeklindedir. Irak işgali sonrasında farklı politik konumlanmalar nedeniyle<br />

yaşanan benzer durumlar, ABD-AB ilişkilerine de olumsuz yansımış hatta ABD,<br />

AB’ye bile savunma işbirliği konusunda kongreden yeni yasama düzenlemeleri ile<br />

tehdit etmiştir.<br />

ABD’nin Çin’e yakın gelecekte, savunma teknolojileri satışının başlaması mümkün<br />

görünmemektedir. Çin’in 1990 ortalarında nükleer ve füze teknolojisi casusluk<br />

skandalı, buna ilaveten artan stratejik rekabet ve Tayvan üzerinde savaşma ihtimali,<br />

ABD’nin Tiananmen silah ambargosunu kaldıracağa benzememektedir. Bununla<br />

beraber ABD, çift kullanımlı bazı araç ve sivil helikopter satışlarına izin vermiştir.<br />

1990’lar boyunca Ukrayna, KH-55 karaya atılan Kruz mermi, pasif tespit teknolojisi<br />

ve deniz fazlı dizi aktif radarı gibi sistemlerle, Çin’in yabancı teknoloji kaynağı<br />

haline gelmiştir. Bu süreçte daha az görünür olan Çin’in kendi inovatif teknolojisini<br />

üretim ve bakım için verimli ve etkili sistemler yaratmak için temel geliştirmedeki<br />

ilerleyişidir. “863 Program” 6 ve devamında ortaya konulan çabalar incelendiğinde,<br />

Çin, gelecek askeri inovasyonlar için esas olabilecek temel bilimlerdeki ilerlemelere<br />

büyük kaynaklar ayırdığı söylenebilir. Çin teknik üniversiteleri, askeri araştırma<br />

çalışmalarına entegre olmuştur. Pek çok öğrenci, en son teknolojiyi öğrenmek için<br />

ABD, Rusya ve Avrupa üniversitelerine gönderilmektedir. Bununla beraber Çin,<br />

geçiş dönemindedir. Çin, dördüncü nesil askeri turbo fan motor geliştirebilir, bu<br />

gelişme Rus benzerlerinden iyi olsa da Avrupa motor verimlilik seviyesinden uzaktır.<br />

Bununla beraber, enerji silahları, siber savaş ve uzay silahları gibi alanlarda Çin,<br />

erken bir inovator olarak kendini ispatlayabilir.<br />

Düşman karar vericilerini baskı altında geri çevirmek amacıyla, WZC doktrini,<br />

düşman yığınaklanmasını rahatsız etmek için özel kuvvetlerin kullanılmasını, ön<br />

alıcı darbelerle inisiyatifin kazanılmasını ve hızlı bir sonuca zorlamak için seyyar<br />

birliklerle çabuk bir muharebe yapmayı içermektedir.<br />

Değişimi tetikleyen diğer bir anahtar faktör ise Tayvan Boğazı krizidir. Bu kriz<br />

esnasında ABD, bölgeye iki uçak gemisi grubu göndermiştir. Çin bu kriz sonucu,<br />

adayı almak için ABD ile mücadele etmesi gerektiğini ve bunu da bu şartlarda yapamayacağını<br />

öğrenmiştir.<br />

PLA’in yeni dönem silahları kullanma kabiliyeti için anahtar, bir seri doktrinsel,<br />

organizasyonel ve personel politikası değişikliği gerçekleştirilmiştir. 1990’larda<br />

PLA doktrini, geniş savunma temelli “halkın savaşı” anlayışından, “aktif savunma”<br />

anlayışına yönelik yeni taarruz ve taktiklerine değişmiştir. “Müşterek Harekât” için<br />

doktrinleri geliştirme safhasına gelinmiştir. Askeri bölge barış zamanı organizasyonu<br />

için temel olurken, “savaş alanları” ilanı veya aynı hedefe odaklanan farklı kuv-<br />

6 863 Programı, önceki döneme ait modernizasyon programıdır.

---

378<br />

vet birlikleri ile karışık yapıları kullanabilecek durumdadır. Kara kuvveti merkezli<br />

yapıdan bu müşterek yapıya geçilerek kurumsallaştırılmıştır. 2004’ten itibaren komuta<br />

ve karargâh yapıları, deniz ve hava kuvvetleri komutanları ve subaylarını da<br />

dâhil edecek şekilde müşterekleşmiştir.<br />

Harekâtta taarruz gücünü korumak ve kuvvetlerin emniyetini sağlamak için şok ve<br />

sürpriz yaratmak üzere PLA, karışık aldatma teknikleri kullanmaktadır. Özellikle<br />

geniş bant ve kablosuz muhabere ağları, uydu muhabere ağları ve otomatik komuta<br />

kontrol sistemlerini kapsayan yeni bilgi teknolojilerinde de seviyeyi yükseltmektedir.<br />

Mayıs 1999’da ABD’nin’ Çin Belgrat Büyükelçiliği’ni bombalamasından sonra,<br />

Washington’daki casus skandalı ile ABD ile bozulan ilişkiler kuvvetli bir söyleme<br />

gidişi sağlamıştır;: PLA’nın dönüştürülmesi. Bu da sonuçta, düşmanın teslim olmasını<br />

hızlandıracak inovatif taktikler ve özel zayıflıklara yöneltilmiş yeni gizli silahlar<br />

düşüncesini ortaya çıkarmıştır. Bu motivasyon, 1995’ten sonra “998 Devlet<br />

Güvenlik Projesi” 7 adı verilen yeni ileri teknolojik silahlar geliştirme programı<br />

sonucunu doğurmuştur. Bu daha önce 863 Programı denilen ve başarı ile yürütülen<br />

faaliyetlere göre modellenmiştir. Çok gizli olan program ile ilgili sadece bazı tahminler,<br />

yeni füzelerden sibere, ray-silahtan enerji ve uzay silahlarına kadar bir yelpazede<br />

olduğu tahmin edilmektedir. Birden fazla ve farklı yollarla çalışıldığı anlaşılmaktadır.<br />

Çin, yeni amfibi kabiliyet geliştirmek için de ciddi yatırımlar yapmaktadır. Yeni<br />

Tip 071 LPD yapımına Aralık 2006’da başlanmıştır. Bazı kaynaklar bu alanda da<br />

Çin’in yeni inovatif tekniklere özel ilgi gösterdiğini belirtmektedir. Tayvan’ın kendine<br />

has zor coğrafyasının üstesinden gelmek için özel geçici karaya çıkma iskeleleri<br />

dizaynı üzerinde çalışmaktadırlar. Ayrıca Çin, sivil hızlı feribotlar ve araç taşıyan<br />

yük gemilerinden yararlanmayı planlamaktadır. 15 yeni LST/LSM, 6 LPD ve<br />

ulaştırma hoverkraftı inşa edilmektedir.<br />

Mart 2007’de Ulusal Halk Kongresi sözcüsü, Çin’in savunma bütçesinin yüzde<br />

17,8’e yükseltildiği ve 15 yıl boyunca çift rakamlı olmaya devam edeceğini ifade<br />

etmiştir. 2007 için 44,06 milyar olan bu miktar, 2000 yılındaki miktarın iki katıdır.<br />

Bununla beraber resmi rakamların savunma harcamalarının gerçeklerin çok altında<br />

olduğunu belirtmektedirler. 11. Beş Yıllık Kalkınma Planında da bu ivme görülmüştür.<br />

Tabloda görüldüğü gibi harcama miktarları arada bir yıl olsa bile yüksek bir<br />

oranda artış sergilemektedir.<br />

Tablo 8. Çin Askeri Harcama Oranları (2007-2008)<br />

Harcama Miktarları (milyon) 2007 (USD) 2008 (USD)<br />

Toplam Savunma Harcamaları 44,060 58,700<br />

Toplam Tedarik Harcamaları 11,020 19,740<br />

7 863 Programının başarı ile sonuçlandırılmasından sonra, bu defa 998 Programı devreye konulmuştur.<br />

Bu program daha gelişmiş teknolojinin kullanılmasını temel almaktadır. Sonuçları beklenmektedir.

---

379<br />

Daha önce görülmemiş Pekin finansal desteği ile 1990’lardan bu yana sayıları yaklaşık<br />

10.000’i bulan şirketleri ile Çin savunma endüstrisi, büyük bir reform ve modernizasyon<br />

içindedir. Geçmiş birkaç sene içinde görülen inovasyon ve teknoloji<br />

girişimlerinin daha fazlası, önümüzdeki on yılda görülecektir. 8<br />

Çin’in büyüyen askeri endüstri kabiliyetini Rusya ile sağlamıştır. Rusya’dan yapılan<br />

ithalat oranı, Çin’in toplam silah ithalatının %94’ünü teşkil etmektedir. 2008’de<br />

bu oran azalmasına rağmen hala toplam silah ithalatının %89 oranına Rusya sahip<br />

olmuştur. Bu arada Çin’in kendi savunma ihracatı, Afrika, Ortadoğu ve Orta Asya’ya<br />

olmaktadır. Pakistan, Çin’in en baş müşterisidir ve Çin’in toplam savunma<br />

ihracatının %36’sını Pakistan oluşturmaktadır.<br />

DF 21D özellikle ABD’nin uçak gemisi grubu ile kuvvet aktarımını durdurmayı<br />

hedefleyen ve bu maksatla dizayn edilen bir “gemiye karşı güdümlü mermi”dir.<br />

Muhtemel bir çatışma öncesi harekât ortamını hazırlama kapsamında, Çin,<br />

ABD’den -MEB iddia ettiği, Sarı, Doğu ve Güney Çin Denizinin çoğunu kapsayan-<br />

okyanus çevresinden uzak durması taleplerini artan bir şekilde seslendirmektedir.<br />

ABD-Güney Kore ortak tatbikatı kapsamında ABD’nin Kuzey Çin kıyıları açıklarında<br />

Sarı Denizde uçak gemisini konuşlandırmasına itiraz etmiştir. Bu itirazın nedeni,<br />

uçak gemisinden havalanacak F-18 jetlerinin harekât yarıçapının Pekin’i içine<br />

alacak olmasıdır. Çin, bunu açık bir kışkırtma olarak nitelemiş ve şiddetle karşı<br />

çıkmıştır. Uçak gemisi bunun yerine Japon Denizinde manevralara katılmış ve Amerikan<br />

yetkililer, Çin baskısını inkâr etmiş ve “nerede harekât yapacaklarını kendilerine<br />

Pekin’in söyleyemeyeceğini” belirtmiştir. Ayrıca “dünyanın herhangi bir yerinde<br />

uluslararası sularda tatbikat yapma hakkını saklı tuttuklarını” beyan etmişlerdir.<br />

Amerikan uçak gemileri ve üzerindeki jetler Çin’e tehdit olmadan önce Çin tarafından<br />

uzak menzilden vurulabilir duruma düşmüştür. Dünyada askeri caydırıcılık<br />

bağlamında çok büyük ve önemli bir güç olan uçak gemileri 9 tarihte iki defa böylesine<br />

hassas bir duruma düşmüştür: Birincisi <strong>II</strong>. Dünya savaşında Japonlara karşı,<br />

ikincisi ise Soğuk Savaş döneminde Sovyet Bombardıman uçaklarına karşı olmuştur.<br />

Çin’in Uçak gemisi batıran füzeleri, ABD politikacıları üzerinde uzun tesirli bir<br />

psikolojik etki yaratabilir. Çünkü ABD deniz gücü <strong>II</strong>. Dünya Savaşından bu yana<br />

dalgalara hükmedemeyecek ve böylece denizlerdeki hâkimiyeti tartışma konusu<br />

haline gelecektir. Birçok özelliği henüz tartışılmayan DF 21D, Afganistan ve Irak’a<br />

odaklanmış Washington’da “şok ve korku” tesiri yapmıştır.<br />

Askeri analizler, Çin’in kendi uçak gemisi filosunu oluşturma çabalarının, ABD’li<br />

mürettebatın uzmanlık, eğitim ve tecrübe seviyesine gelmesinin onlarca yıl alabile-<br />

8 Çin Savunma Beyaz Kitabı 2008 (China Defence White Paper 2008), Ocak 2009’da yayımlanmıştır.<br />

9 Günümüzde dünyada 22 uçak gemisi bulunmaktadır. Bunlardan 11’i ABD Deniz Kuvvetleri’ne aittir.<br />

Söz konusu 11 uçak gemisi, diğerlerine göre hem donanım hem de refakat gücü bakımından daha<br />

üstündür. Ayrıca diğer NATO ülkelerinin de 6 adet uçak gemisi var. Çin’in ise uçak gemisi henüz<br />

mevcut değildir. İlki deniz seyir tecrübelerine başlamıştır. Buna karşılık Pekin’in planı 2020 yıllarına<br />

yetişecek şekilde 4 adet uçak gemisi yapmaktır.

---

380<br />

ceğine dikkat çekmektedir. Hâlbuki yeni gelişen durumda Çin’in ABD uçak gemilerine<br />

bire bir yetişmesine gerek kalmamıştır. Dong Feng 21 D, daha akıllı, daha<br />

ucuz ve başarılı bir şekilde Amerikan uçak gemilerine saldırabilir veya en azından<br />

ana karaya çok yaklaşmasını caydırabilir bir özellik taşımaktadır.<br />

Amerikan Savunma Bakanı Gates, Eylül 2009’da bir konferansta yaptığı konuşmasında:<br />

“Çin gibi devletlerin, askeri modernizasyon programlarına baktığımızda,<br />

ABD gücüne simetrik olarak meydan okuyacak potansiyel yeteneklerden ziyade,<br />

hareket özgürlüğümüzü kısıtlayan ve bizim stratejik tercihlerimizi daraltan yeteneklerle<br />

çok daha yakından ilgilenmekteyiz” demiştir. Gates’e göre, Çin’in siber ve<br />

anti uydu savaşı, hava ve gemilere karşı silahları ve balistik füzeleri Amerika’nın<br />

ileri hava üsleri ve uçak gemisi vurucu grupları aracılığıyla güç aktarımının temel<br />

yolunu tehdit etmektedir.<br />

Pentagon yıllardır gemilere karşı geliştirilecek balistik füzelerden endişe duymaktadır.<br />

Böyle bir silah “anti-erişim” özelliği ile erişimi engelleyen bir silahtır ve belli<br />

sahalara girişleri engelleyecektir. Pentagon bu süreci kaygı verici bir eğilim olarak<br />

tanımlamaktadır. Çözümü ise Çin ile savaş yerine onun ürettiği ve dünya pazarına<br />

olan satışlarına karşı önlemler alma olarak bulmuşlardır. Bu çözüme karşılık bazı<br />

sorular cevapsız kalmaktadır. Eğer Çin teknolojisini mükemmelleştirir ve ileri güdüm<br />

sistemleri ile uçak gemilerini vurma yeteneği kazanırsa, bazı uzmanlar, Çin’in<br />

orta vadede (10-15 yıl) güvenilir bir silaha sahip olacağına inanmaktadır.<br />

Amerikan Deniz Harp Akademisinde uluslararası ilişkiler ve deniz gücü profesörü<br />

emekli bir deniz Yarbay James Kraska, Orbis dergisine yazdığı tartışmalı makalesinde,<br />

farazi bir senaryoda, beş sene sonra Dong Feng 21D’nin USS George<br />

Washington’u delici harp başlığı ile batırabileceğini ortaya koymuştur.<br />

Sahte isimle yayınlanan bir başka makalede, Çin resmi internet haber ajansında,<br />

Xinhuanet, Tayvan’a yardım için gönderilen USS George Washington’a Çinliler üç<br />

salvo DF 21D göndererek cevap verir. Birinci salvo, tekneyi deler, yangın başlatır<br />

ve uçuşları kapatır; ikincisi, hava saldırıları eşliğinde makineleri durdurur ve üçüncü<br />

dalga da, USS George Washington’u okyanusun derinliklerine gönderir. 10 Bu da<br />

bize, Pekin’in ABD’yi değiştireceği yeni bir uluslararası düzeni, küresel hegemonya<br />

hazırlık safhasının yükselişe başladığını gösterir.<br />

10 AP yazarı Christopher Bodeen, Pekin ve Ulusal Güvenlik yazarı Anne Gearan, Washington, D.C., bu<br />

rapora katkıda bulundular.

---

ÜRETİM SEKTÖRÜNDEKİ FİRMALAR İÇİN<br />

SÜRDÜRÜLEBİLİR ÜRETİM ÇERÇEVESİ<br />

M. Ural ULUER 1 , Gözde GÖK 2 , Yrd.Doç. Dr. H. Özgür ÜNVER 3 ,<br />

Prof. Dr. S. Engin KILIÇ 4<br />

1 ODTÜ, Makina Mühendisliği Bölümü, 2 ODTÜ, Makina Mühendisliği Bölümü<br />

3 TOBB-ETU, Makina Mühendisliği Bölümü,<br />

4 ODTÜ, Makina Mühendisliği Bölümü<br />

Özet<br />

381<br />

Bu çalışmanın amacı üretim sektöründeki firmalar için enerji tüketimlerini ve karbon<br />

salınımlarını izlemekte kullanacakları bir eko-takip sistemi ve bu sistemi kullanarak<br />

enerji tüketimlerini düşürmek için yöntemler sunan eko-iyileştirme sisteminin<br />

tasarımıdır. Bu sistemler SuSaaS (Sustainability as a Service) çerçevesi altında<br />

toplanmıştır. Önerilen çerçevede enerji tüketim ve üretim faaliyet verileri girdi olarak<br />

kullanılmaktadır. Enerji tüketim verisi metrelerden, üretim faaliyet verisi ise<br />

otomasyon donanımlarından (PLC, CNC, vb) toplanacaktır. Toplanan veriler ortak<br />

bir veri ambarında saklanacak, eko-KPI hiyerarşisi kullanılarak enerji verimliliği ve<br />

sürdürülebilirlik bilgisine dönüştürülecek ve farklı seviyedeki kullanıcılara sunularak<br />

firmanın çevresel performansını arttıracak kararlar alınmasını sağlayacaktır.<br />

1. Giriş<br />

İklim değişikliği küresel ölçekte en büyük çevresel tehditlerden biridir. İklim değişikliği<br />

ve küresel ısınmaya sera gazlarının olumsuz etkilerinin neden olduğu ve<br />

CO2’nin sera etkisine katkısı en fazla olan gaz olduğu bilinmektedir. Sera gazı<br />

salınımlarının ana kaynağı fosil yakıtların kullanılmasıdır. 2009 verilerine göre [1]<br />

Türkiye’de sera gazı salınımlarının %75.3’ü enerji sektöründe kullanılan fosil yakıtlardan<br />

kaynaklanmaktadır. Şekil 1’de enerji sektöründen kaynaklı sera gazı salınım<br />

dağılımları görülmektedir. Burada elektrik üretimi %36.94 ile en büyük paya sahiptir.<br />

Dolayısıyla eğer üretim yapan bir firma sürdürülebilir üretim yaparak çevre<br />

etkilerini en aza indirmek istiyorsa, sera gazı salınımlarını (özellikle CO2) takip<br />

etmeli ve düşürecek yöntemler geliştirmelidir. Bu amaçla firmanın üretim faaliyetlerindeki<br />

elektrik enerjisi bağımlılığını azaltma ve enerji verimliliğini arttırma gerekliliği<br />

ortadadır.

---

382<br />

Şekil 1. 2009 yılı enerji sektöründeki sera gazı salınım dağılımları [1]<br />

Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı’na göre [2], ülkemizde sanayi sektöründe %20<br />

enerji tasarruf potansiyeli olduğu tespit edilmiştir. Bu potansiyeli kullanabilmek ve<br />

enerji verimliliği sağlamak için 2007 yılında Enerji Verimliliği Kanunu ve 2008<br />

yılında bu kanuna dayanılarak Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından hazırlanan<br />

Enerji Kaynaklarının ve Enerjinin Kullanımında Verimliliğin Artırılmasına<br />

Dair Yönetmelik yürürlüğe girmiştir. Bu yönetmeliğin 8. Maddesinin e, f, g maddelerinde<br />

endüstriyel işletmelerinin enerji yönetim birimlerinin aşağıdaki faaliyetleri<br />

yürütmeleri beklenmiştir:<br />

e) Enerji tüketimini ve maliyetleri izlemek, değerlendirmek ve periyodik<br />

raporlar üretmek,<br />

f) Enerji tüketimlerini izlemek için ihtiyaç duyulan sayaç ve ölçüm cihazlarının<br />

temin edilmesini ve montajını sağlamak üzere girişimlerde bulunmak,<br />

g) Endüstriyel işletmelerde özgül enerji tüketimini, mal üretimi ile enerji<br />

tüketimi ilişkisini, enerji maliyetlerini, işletmenin enerji yoğunluğunu izlemek<br />

ve bunları iyileştirici öneriler hazırlamak.<br />

Bildirinin 2. ve 3. kısımları üretim faaliyetlerinden kaynaklanan çevresel etkileri<br />

değerlendirmede sıklıkla kullanılan yaşam döngüsü değerlendirme (YDD) yöntemini<br />

ve karbon salınımlarının hesaplanmasında kullanılan en yeni araştırmayı anlatmaktadır.<br />

4. kısımda ise yönetmeliğin verilen maddeleriyle uyumlu olarak<br />

SuSaaS (Sustainability as a Service) çerçevesi geliştirilmiştir. SuSaaS çerçevesi<br />

firmalarda, e) maddesinde bahsedildiği gibi enerji tüketimi ve maliyetlerini izlemek,<br />

f) maddesinde belirtildiği gibi ölçüm derinliğini arttırabilmek için gerekli<br />

sayaç ve ölçüm cihazlarını kullanan bir eko-takip sistemi ve g) maddesinden anlaşıldığı<br />

gibi üretimdeki değişkenler ile enerji tüketimi ilişkisini ortaya çıkarmak ve<br />

tüketimi düşürücü en uygun senaryoları belirlemek ve öneri olarak sunmak için bir<br />

eko-iyileştirme sistemi önermektedir.

---

2. Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi<br />

383<br />

Bir ürünün yaşam döngüsü, hammadde temini, üretimi, kullanımı ve yaşam sonu<br />

faaliyetleri aşamalarını kapsar. Hammadde temini aşamasında, son ürün için kullanılacak<br />

hammaddeler hazırlanır. Üretim aşamasında hammaddelerden bileşenlerin<br />

üretimi ve bileşenlerden son ürünün montajı işlemleri gerçekleştirilir. Kullanım<br />

aşamasında, son ürün türüne göre ya kullanılır ya da tüketilir. Yaşam sonu faaliyetleri,<br />

yeniden kullanım, yeniden üretim, geri dönüşüm ya da bertaraf işlemlerini<br />

kapsar.<br />

Yaşam döngüsünün her aşaması çevreyle etkileşim içindedir. Her aşama girdi olarak<br />

enerji ve hammadde kullanır, çıktı olarak da atık ve salınım yaratır. Yaşam<br />

Döngüsü Değerlendirmesi (YDD) bir ürünün yaşam döngüsü aşamaları boyunca<br />

girdi ve çıktılarının çevre etkilerini hesaplamak ve değerlendirilmek için kullanılan<br />

metodolojik bir araçtır [3]. YDD çerçevesi ISO [4] tarafından geliştirilmiştir. Bu<br />

çerçeve dört ana aşamadan oluşan sistematik bir süreci tanımlar. Bu aşamalar amaç<br />

ve kapsam tanımı, envanter analizi, etki değerlendirmesi ve yorumlamadır (Şekil 2).<br />

Amaç ve kapsam tanımı aşamasında, YDD çalışmasının hedefi ve değerlendirmenin<br />

sınırları belirlenir. Ürünün yerine getireceği işlev, nicelik ve nitelik olarak tanımlanır.<br />

Üretim yapan firmalar, YDD’yi yaşam döngüsü aşamalarının veya belirli<br />

üretim faaliyetlerinin çevresel etkilerini anlamak, raporlamak ve iyileştirme olasılıklarını<br />

belirlemek ya da ürün tasarım ve geliştirme sürecinde farklı alternatiflerin<br />

çevre etkilerini karşılaştırmak amacıyla kullanmaktadırlar. YDD çalışmalarının<br />

kapsamını ürün detayı,<br />

Şekil 2. YDD çerçevesi [3]<br />

envanter detayı, incelenecek yaşam döngüsü aşamaları, zaman ve bölgesel sınırlar<br />

belirler. Ayrıca, YDD’nin amaç ve kapsam tanımı aşaması envanter analizi ve etki<br />

değerlendirmesi aşamalarında yapılan faaliyetleri etkiler.

---

384<br />

Sınırları kapsam tanımı aşamasında belirlenmiş veriler, envanter analizi aşamasında<br />

toplanır. Bu aşamanın amacı ürünün tüm yaşam döngüsündeki enerji gereksinimini,<br />

malzeme akışını, salınımları ve atıklarını sayısal olarak belirlemektir. Envanter<br />

analizindeki ilk adım sistemin veya operasyonların girdi ve çıktılarını gösteren<br />

detaylı bir üretim akış şemasının çizilmesidir. Bunun için önce ürün ağacı incelenerek<br />

üretilecek parçada kullanılacak malzemelerin cinsi ve ağırlığının bulunduğu bir<br />

liste çıkarılır ve parçanın üretim operasyonları belirlenir. İkinci adım veri toplanmasıdır.<br />

Öncelikle verinin toplanacağı kaynaklar ve veri tipleri YDD’nin amaç ve<br />

kapsam tanımı aşamasına göre belirlenir. Veriler metre ve sayaçlardan, donanım<br />

kayıtlarından, laboratuvar test sonuçlarından, dokümanlardan (örneğin, kitaplar,<br />

bilimsel dergiler, raporlar), mühendislik hesaplamalarından veya YDD için geliştirilmiş<br />

ticari yazılımların (örneğin, Simapro, GABİ) veri tabanlarından toplanabilir.<br />

Verilerin bulunmadığı ya da toplanmasının zor olduğu yerlerde amaç ve kapsam<br />

tanımı aşamasıyla uyumlu varsayımlar yapılabilir. Birden fazla sisteme ya da operasyona<br />

hizmet eden veri kaynakları için, enerji tüketimi, salınımlar ve atık oluşumu<br />

gibi veriler paylaştırma prosedürleri kullanılarak incelenen ürünle ilişkilendirilir.<br />

ISO [5] gereken veriyi elde edebilmek için proseslerin alt proseslere bölünerek<br />

paylaşım prosedürlerinin kullanılmamasını önermektedir. Eğer paylaşımdan kaçınmak<br />

mümkün değilse, çevresel veri ürünün fiziksel özelliklerine göre paylaştırılmalıdır.<br />

Genel olarak kullanılan fiziksel özellik parçanın kütlesidir. Envanter analizinin<br />

son adımı ise tüketilen enerjinin, kullanılan malzemenin, yapılan salınımların ve<br />

oluşan atıkların miktarlarını içeren liste ve şekiller kullanılarak toplanan verilerin<br />

sunulmasıdır.<br />

Etki değerlendirmesi aşamasının amacı, envanter analizi aşamasında belirlenen<br />

malzeme kullanımı, enerji tüketimi, salınım ve atık etkilerinin belirlenen etki kategorileri<br />

için hesaplanmasıdır. Envanter analizi 5 adımda incelenebilir [6]. Birinci<br />

adım etki kategorilerinin seçilmesidir (örneğin, iklim değişikliği, asidifikasyon,<br />

ötrofikasyon, vb.). Etki kategorilerinin seçimiyle YDD çalışması yapılan ürün için<br />

etkilerin inceleneceği alanlar belirlenir. Bu adım envanter analizi aşamasını yönlendirmesi<br />

nedeniyle, amaç ve kapsam tanımı aşamasında gerçekleştirilmelidir. İkinci<br />

adım sınıflandırmadır. Bu adımda envanter analizi aşamasında toplanan veriler<br />

ilgili etki kategorilerine atanır. Üçüncü adım olan karakterizasyon adımında her bir<br />

etki kategorisi altında sınıflandırılmış envanter verilerinin neden olduğu çevresel<br />

etki hesaplanır. Bir etki kategorisinde sınıflandırılmış birden fazla envanter verisi<br />

olabilir. Bu durumda çevresel etki puanı, etki kategorisi altındaki bu verileri aynı<br />

birime çevirerek hesaplanmalıdır. Bu, karakterizasyon çarpanı kullanılarak farklı<br />

verileri eşdeğer bir sonuçta toplayarak yapılır (örneğin, küresel ısınma etkisini hesaplamak<br />

için tüm sera gazı salınımları uygun karakterizasyon çarpanları kullanılarak<br />

CO2 eşdeğerlerine çevrilir.). Belirli bir etki kategorisi için etki puanı aşağıdaki<br />

şekilde hesaplanır [7]:<br />

(1)

---

385<br />

Bu denklemde S etki puanı, C karakterizasyon çarpanı, E belirlenen envanter verisinin<br />

kütlesi, i ise etki kategorisi j altında sınıflandırılmış envanter verisidir. Global<br />

ısınma ve ozon tabakası incelmesi gibi bazı etki kategorilerinde kullanılan<br />

karakterizasyon çarpanları için fikir birliğine varılmıştır. Doğal kaynakların tüketimi<br />

gibi diğer etki kategorileri için karakterizasyon çarpanları üzerinde çalışılmaya<br />

devam edilmektedir [8]. Dördüncü adım normalizasyondur. Normalizasyonda etki<br />

puanı, seçilen bir referans değerine bölünerek farklı etki kategorileri arasında karşılaştırma<br />

yapılmasına olanak sağlanır. Normalize edilmiş etki puanı (N) aşağıdaki<br />

denklemle hesaplanır:<br />

Burada R, referans değerini göstermektedir. Amaç ve kapsam tanımı aşaması uygun<br />

bir referans değeri seçilmesini etkileyebilir fakat genellikle referans değeri olarak<br />

belirli bir bölge için belirli bir yılın etki puanı kullanılır [7]. Beşinci adım<br />

ağırlıklandırmadır. Bu adımda farkı etki kategorilerine birbirlerine göre önemlerini<br />

belirtmek için ağırlık değerleri verilir. Ağırlık değerlerine, yapılan belirli bir YDD<br />

çalışması için özel olarak karar verilir. Ağırlıklı etki puanı (W) aşağıdaki gibi hesaplanmaktadır:<br />

Burada V ağırlık çarpanıdır. Toplam çevresel etki puanı (EI) ise aşağıdaki denklemle<br />

bulunmaktadır:<br />

ISO 14042’ye [6] göre etki değerlendirme aşamasında etki kategorilerinin seçimi,<br />

sınıflandırma ve karakterizasyon adımları YDD için zorunludur fakat<br />

normalizasyon ve ağırlıklandırma adımları isteğe bağlı olarak atlanabilir.<br />

Normalizasyon adımı için referans değerlerinin seçiminde farklı alternatifler olması<br />

ve ağırlıklandırma adımı için ağırlık değerlerinin nesnel olmaması nedeniyle bu<br />

adımlar genellikle atlanmaktadır.<br />

YDD’nin son aşaması envanter analizi ve etki değerlendirmesi sonuçlarının amaç<br />

ve kapsam tanımıyla uyumlu olarak analiz edildiği ve karar alacak kişilere önerilerin<br />

sunulduğu yorumlama aşamasıdır. Yorumlama 3 adımdan oluşmaktadır. İlk<br />

adım önemli konuların belirlenmesidir. YDD sonuçları, etkisi en yüksek olan yaşam<br />

döngü aşaması veya operasyonu, toplam çevresel etkideki payı en fazla olan<br />

etki kategorisini ve beklenmedik sonuçları bulmak için analiz edilir. Bu analizin<br />

sonuçları YDD çalışması için önemli konuları belirler. İkinci adım YDD çalışmasında<br />

kullanılan verilerin değerlendirilmesidir. Çok sayıda veri toplandığı için sadece<br />

sonuçların oluşmasında etkisi fazla olan veriler değerlendirilir. Dolayısıyla, bir<br />

önceki adımda belirlenen önemli konular, bu adımda kullanılmaktadır. Bu adım,<br />

YDD çalışmasında kullanılan verilerin güvenilir ve tamam olduğunu doğrulamak<br />

içindir. Bu amaçla 3 farklı kontrol yapılır [8]. Bütünlük kontrolü ile yorumlama<br />

aşaması için gerekli bütün bilgi ve verinin bulunduğunu kontrol edilir. Hassasiyet<br />

(2)<br />

(3)<br />

(4)

---

386<br />

kontrolünde, belirlenen önemli konulardaki çeşitli belirsizliklerin sonuca olan etkisine<br />

bakılır. Tutarlılık kontrolü ile incelenen her bir alternatif için yapılan varsayımların,<br />

kullanılan verilerin ve yöntemlerin uygunluğunu doğrulanır. Bu kontrollerden<br />

biri veya birkaçı sağlanmazsa, veriler tekrar incelenerek iyileştirme çalışmaları<br />

yapılır. Bu çalışmalar da sonuç vermezse eksik noktalar ve bu eksik noktaların tahmini<br />

etkisi YDD raporunda belirtilir. Yorumlama aşamasının son adımı sonuçların<br />

çıkarılması ve önerilerin sunulmasıdır. Bu aşamada, yorumlama aşamasının diğer<br />

adımlarının sonuçları ile birlikte etki analizi sonuçları yorumlanarak bazı çıkarımlarda<br />

bulunulur. Eğer YDD çalışmasında alternatifler karşılaştırılmışsa, en düşük<br />

etki puanına sahip alternatifin seçilmesi önerilir. Eğer YDD çalışmasının odak noktası<br />

tek bir ürünse, bu ürünün etki puanının nasıl düşürülebileceği hakkında önerilerde<br />

bulunulur.<br />

3. Karbon Salınımlarının Hesaplanması<br />

GHG Protokolüne göre [9] karbon salınımlarını azaltmak için, öncelikle organizasyonun<br />

sınırlarının sonra ise operasyonel sınırların belirlenmesi gerekmektedir.<br />

GHG protokolünde operasyonel sınırlar kapsam 1, kapsam 2 ve kapsam 3’ü içermektedir.<br />

Kapsam 1 firmanın sahip olduğu ya da yönettiği kaynaklardan salınan<br />

doğrudan sera gazı salınımlarını içerir. Kapsam 2 firmanın satın aldığı elektrik enerjisinin<br />

üretilmesinden kaynaklanan dolaylı sera gazı salınımlarını içerir. Bu<br />

salınımlar elektriğin üretildiği santrallerde gerçekleşir. Kapsam 3 firma faaliyetlerinden<br />

kaynaklı ama firmanın sahip olmadığı kaynaklardan salınan dolaylı sera gazı<br />

salınımlarını içerir. Bu çalışmada Kapsam 2 içeriğindeki satın alınan elektrikten<br />

kaynaklı sera gazı salınımlarının takibi ve azaltılmasını hedeflemektedir.<br />

Elektrik enerjisi kullanan bir sistemin karbon salınımlarını hesaplamak için sıklıkla<br />

kullanılan yöntem Jeswiet ve Kara [10] tarafından bulunmuştur. Bu yöntemde birimi<br />

kg CO2/GJ olan Karbon Salınım İmzası (CES TM ) kullanılmaktadır. CES TM ,<br />

elektrik santralinin kullandığı kaynak enerji tiplerine bağımlıdır. Bir parçanın üretiminde<br />

salınan karbon miktarı (CEpart), o parçanın üretiminde tüketilen elektrik<br />

enerjisi miktarı (ECpart) ile karbon salınım imzası (CES) çarpılarak bulunur:<br />

CES aşağıdaki denklemle bulunur:<br />

Burada C (kömür), NG (doğal gaz) ve P (Petrol) kullanılan kaynak enerji tiplerinin<br />

oranı, 112, 49 ve 66 bir GJ enerji için salınan karbon miktarları (kg), � ise dönüşüm<br />

verimidir.<br />

Üretim aşamaları için karbon salınımlarının hesaplanabilmesi, bir ürünün kullanıcıya<br />

ulaşıncaya kadar olan karbon maliyetinin hesaplanması için önemli bir aşamadır.<br />

Bu yöntemle ürünlere eko-etiket verilmesi mümkün olacaktır.<br />

(5)<br />

(6)

---

4. SuSaaS Çerçevesi<br />

387<br />

Üretim yapan tüm firmalar için, çevresel etkinin azaltılması ve doğal kaynakların<br />

verimli kullanılması önümüzdeki 10 yıl için en önemli hedeflerden biri haline gelecektir.<br />

SuSaaS (Sustainability as a Service) çerçevesi eko-fabrikaya dönüşümü kolaylaştıracak<br />

ve eko-etiketli ürünler ve operasyonlar için standart bir yöntem olacaktır.<br />

SuSaaS çerçevesi 3 sisteme bölünmüştür (Şekil 3): 1) İlgili endüstriler odaklı<br />

sektörel göstergeleri ölçecek sürdürülebilirlik metriklerini tanımlayan eko-KPI hiyerarşisi,<br />

2) Enerji, salınım ve atık verilerini üretim faaliyet verileriyle birlikte toplayacak<br />

ve bunları karar almaya uygun bilgi haline dönüştürecek bir eko-takip sistemi,<br />

3) Eko-takip sisteminde toplanan verileri ve yaşam döngüsü mühendisliğini<br />

kullanarak eko-tasarım ve ürün geliştirme yöntemlerini kolaylaştıracak ekoiyileştirme<br />

sistemi.<br />

4.1. Eko-KPI Hiyerarşisi<br />

Şekil 3. SuSaaS çerçevesi [11].<br />

Bu sistem, hiyerarşik bir ekolojik temelli metrik (eko-KPI) çerçevesi içermektedir.<br />

Eko-KPI hiyerarşisi, bir dizi sürdürülebilir performans metrikleri sağlayacak ve<br />

üretimde farklı düzeylerde karar vermeyi kolaylaştıracaktır. Eko-KPI çerçevesinin<br />

tasarımı SuSaaS’ın geri kalanında kullanılacak ölçüm, takip ve analiz tekniklerini

---

388<br />

için de temel oluşturacaktır. Eko-KPI hiyerarşisi iki alt grupta incelenmektedir.<br />

Birinci alt grup endüstriyel çevresel performansı ölçen metriklerden oluşan genel<br />

bir eko-KPI çerçevesi içerir. Bu alt grup üretim yapan tüm firmalarda uygulanabilir.<br />

İkinci alt grup belirli endüstrilerin ihtiyaçlarına cevap vermek üzere tasarlanmış<br />

sektöre özel eko-KPI’lar içermektedir.<br />

4.2. Eko-takip<br />

Eko-takip sisteminin amacı donanım ve yazılım araçları kullanarak firmanın çevresel<br />

performansını izlemek, üretim faaliyetlerinin enerji tüketim seviyelerini yönetmek<br />

ve sera gazı salınımlarını kontrol altında tutmaktır. Eko-takip sistemi firmanın<br />

üretim faaliyetlerini devam ettirmek için satın aldığı elektrik enerjisi kaynaklı sera<br />

gazı salınımlarını (Kapsam 2) takip eder.<br />

PLC ve CNC’lerden toplanan üretim faaliyet verisi ve enerji metrelerinden toplanan<br />

elektrik enerjisi tüketim verisi ortak bir veri ambarına kaydedilmektedir. Üretim<br />

operasyonları ile ilgili enerji tüketim verisi tezgâhlara ve diğer üretim ekipmanlarına<br />

yerleştirilen metreler ile alınacaktır. Dolaylı enerji tüketim kaynakları için (aydınlatma,<br />

ısıtma, havalandırma, vb) parça başına tüketim verisi, her tüketim kaynağı<br />

için geliştirilecek paylaştırma prosedürleriyle bulunacaktır. Enerji tüketimi ölçümü<br />

yapılamayan tüm servis ve donanımlar için tüketim verisi, firmanın toplam elektrik<br />

tüketiminden ölçülen tüm noktaların enerji tüketimi çıkarılarak hesaplanacaktır.<br />

Veri ambarında depolanan veri kullanılarak Kapsam 2 sera gazı salınımları bulunacaktır.<br />

Üretim operasyonlarının ve işletme bünyesinde üretim faaliyetlerini devam<br />

ettirmek için gerekli ortamı sağlamakta kullanılan dolaylı elektrik enerjisi tüketimi<br />

kaynaklı salınımlar Denklem 7’de verilen yöntem veya benzer yöntemlerle hesaplanacaktır.<br />

Toplanmış veriler sonraki aşamada bir karar destek sistemi tarafından işlenecektir.<br />

Karar destek sisteminin görevi gerçek zamanlı verilere erişimi sağlamak ve firmanın<br />

farklı seviyelerdeki kullanıcılarına performans değerlendirmesi yapacakları,<br />

alternatifleri değerlendirecekleri ve mevcut durumu iyileştirmek için kararlar alabilecekleri<br />

ortamı sunmaktır. Bunun yanında, sera gazı salınımlarını ürün ve hat bazında<br />

toplayarak ürünlerin ve hatların eko-etiketlenmesine de olanak tanıyacaktır.<br />

Veri madenciliği teknikleri ve araçları kullanılarak, üretim sisteminden toplanan<br />

verilerdeki trendlerin analizi yapılacak ve bu trendlerin sürdürülebilir ve enerji verimli<br />

üretim yararına nasıl kullanılabileceği araştırılacaktır. Veri madenciliği için<br />

SuSaaS modelinin uygulanacağı firmalardan ve laboratuvar testlerinden gelen farklı<br />

senaryo verileri kullanılacaktır.<br />

Eko-takip sistemi, YDD çerçevesindeki envanter analizinde de kullanılacaktır. Yaşam<br />

döngüsü üretim aşaması için veri toplama otomatikleştirilerek, envanter analizi<br />

için harcanan süre azaltılacak ve hazır YDD yazılım paketlerindeki veri tabanlarının<br />

kullanılması yerine üretim sisteminden gerçek veri toplanacağı için sonuçların doğruluk<br />

oranı da arttırılacaktır.

---

4.3. Eko-iyileştirme<br />

389<br />

Eko-iyileştirme sistemi, ürün tasarım ve üretim planlamanın başlangıç aşamalarında,<br />

üretim operasyonlarından kaynaklanan enerji tüketimini ve sera gazı<br />

salınımlarını düşürecek bir metodoloji ve karar destek modeli içerir. Eko-iyileştirme<br />

sisteminde, yaşam döngüsü üretim aşaması için eko-takip sisteminde toplanan veriler<br />

ve kalan diğer yaşam döngüsü aşamaları için mevcut doküman ve veri tabanlarındaki<br />

referans verileri kullanılarak ürün geliştirmede farklı senaryoları karşılaştıracak<br />

bir YDD çalışması yapılacaktır. Ürün geliştirmedeki farklı senaryolar tasarım<br />

alternatifleri ve üretim planı değişikliklerini kapsayacaktır. Bu senaryolarla yapılan<br />

ürün ve üretim özelliklerindeki değişikliklerin çevresel etkileri anlaşılabilecektir.<br />

Çevresel etkileri en aza indiren karalar, tasarım ve üretim planlama aşamalarına<br />

bildirilecek böylelikle alınan kararın ekonomik ve sosyal yönleri de incelenerek çok<br />

kriterli en iyileme yöntemleriyle son karar alınacaktır. Eko-KPI hiyerarşisindeki<br />

metrikler kullanılarak eko-iyileştirme sisteminin başarısı değerlendirilecektir.<br />

YDD, eko-tasarım yöntemlerinde kullanılabilecek bir araç olarak görülmektedir.<br />

Fakat kullanılan varsayımlar ve üretim faaliyetlerinin enerji tüketimlerini hesaplarken<br />

izlenen yüksek seviye yaklaşımı, YDD’nin bir eko-tasarım aracı olarak kullanılmasını<br />

sınırlandırmaktadır. SuSaaS çerçevesiyle önerilen eko-takip ve ekoiyileştirme<br />

sistemlerinin entegrasyonu ile firmadaki görünürlük seviyesi artacak ve<br />

enerji tüketim verisi daha detaylı olarak izlenebilecektir. Böylelikle, ürünün yaşam<br />

döngüsündeki başka parametreleri değiştirmeden, tasarım ve üretim planlama değişikliklerinin<br />

etkilerini karşılaştırılıp doğrulanabilecektir.<br />

5. Sonuçlar<br />

YDD çerçevesinde envanter analizi aşamasının yetersiz olduğu noktalar düşünüldüğünde,<br />

önerilen SuSaaS çerçevesi üretim operasyonlarının tükettiği enerjiyi ve CO2<br />

salınımlarını izlemek en etkili çözümlerden biridir. Bu çerçevenin uygulanmasıyla<br />

birlikte firma tüm seviyelerdeki enerji tüketim ve CO2 salınımlarını takip edecek ve<br />

bu takip sistemiyle enerji ve salınımların azaltılabileceği potansiyel noktaları bulabilecektir.<br />

Firmanın enerji görünürlüğünü arttırması envanter analizinde yapılmak<br />

zorunda olan paylaşım prosedürlerini de önemli oranda ortadan kaldıracaktır.<br />

Yaşam döngüsü aşamalarındaki operasyonların çevre ile olan etkileşimleri hesaplamak<br />

için veri toplama ve derleme süreci YDD çalışmasının en zaman alıcı kısmıdır<br />

[3]. Eko-takip sistemi gerçek zamanlı veri toplamaya olanak sağlayarak veri<br />

toplama zamanını oldukça azaltacaktır. Geliştirilen karar destek sistemi operasyon,<br />

ürün ve firma seviyelerinde enerji tüketim verisinin toplanması ve derlenmesi aşamasını<br />

otomatikleştirecek ve farklı seviyelerdeki kullanıcıların karar almalarını<br />

kolaylaştıracaktır. Ayrıca, toplanan üretim verilerinin çevresel etkilere dönüştürülmesi<br />

ürünlerin eko-etiketlenmesi için de bir altyapı sağlayacaktır.<br />

Firmanın ürünleri geliştikçe ve üretim teknolojisinde ilerlemeler oldukça, firmadaki<br />

üretim operasyonları da değişecektir. Bu değişiklik veri envanterinde de farklılıklar<br />

yaratacak ve toplanan eski verinin kullanılamaz hale gelmesine neden olacaktır.

---

390<br />

Sürdürülebilirlik yönünde doğru kararlar alınabilmesi için, firma sürekli olarak<br />

güncel veriye ihtiyaç duyar. Teknik kitaplar, raporlar, konferans ve dergi bildirileri<br />

gibi piyasada bulunan çoğu envanter analizi dokümanı firmaya özel veri yerine<br />

endüstri ortalama değerleri, gerçek veriyi tam olarak temsil etmeyen teorik veriler<br />

veya eski teknolojilere ait kullanılmayan veriler içerebilir. YDD yazılımları kullandıkları<br />

verilerdeki varsayımları ve hesap yöntemlerini açıkça vermedikleri için bu<br />

yazılımların veri tabanlarından ulaşılacak verilerin kalitesi ve kullanılabilirliği tam<br />

olarak bilinmemektedir [8]. Eko-takip ile gerçek zamanlı veri toplama sistemi envanter<br />

analizinin bu dezavantajlarını da ortadan kaldıracaktır.<br />

YDD, incelenen ürün için çeşitli seviyelerde ve çok miktarda veriye ihtiyaç duyar.<br />

YDD’nin bu özelliği yeni bir ürünün tasarım aşamasında kullanımını kısıtlar. Ekotakip<br />

sisteminin veri ambarı ile tasarım aşamasının başında kullanılacak ekoiyileştirme<br />

sistemi için daha gelişmiş bir karar desteği sağlanacaktır. Ekoiyileştirme<br />

sistemi mevcut bir ürünün tasarımı geliştirilirken farklı alternatiflerinin<br />

karşılaştırılması için de kullanılacaktır.<br />

Kaynaklar<br />

[1] Turkish Statistical Institute (<strong>2011</strong>): TURKEY Green House Gas Inventory, 1990 to 2009.<br />

[2] T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, www.enerji.gov.tr<br />

[3] Rebitzer, G., Ekvall, T., Frischknecht, R., Hunkeler, D., Norris, G., Rydberg, T.,<br />

Schmidt, W.-P., Suh, S., Weidema,.B.P., Pennington, D.W., 2004, Life cycle assessment<br />

Part 1: Framework, goal and scope definition, inventory analysis, and applications,<br />

Environment International, 30, 701-720.<br />

[4] International Standards Organization, 1997, ISO 14040: Environmental management -<br />

Life cycle assessment - Principles and framework, Geneva, Switzerland.<br />

[5] International Standards Organization, 1998, ISO 14041: Environmental management -<br />

Life cycle assessment - Goal and scope definition and inventory analysis, Geneva,<br />

Switzerland.<br />

[6] International Standards Organization, 2000, ISO 14042: Environmental management -<br />

Life cycle assessment - Life cycle impact assessment, Geneva, Switzerland.<br />

[7] Pennington, D.W., Potting, J., Finnveden, G., Lindeijer, E., Jolliet, O., Rydberg, T.,<br />

Rebitzer, G., 2004, Life cycle assessment Part 2: Current impact assessment practice,<br />

Environment International, 30, 721-739<br />

[8] U.S. Environmental Protection Agency, 2006, Life Cycle Assessment: Principles and<br />

Practice, EPA/600/R-06/060. National Risk Management Research Laboratory.<br />

Cincinnati, Ohio, USA.<br />

[9] Greenhouse Gas Protocol Initiative, 2004. A Corporate Accounting and Reporting<br />

Standard, Revised Edition, Available at: http://www.ghgprotocol.org/files/ghgp/publ<br />

ic/ghg-protocol-revised.pdf<br />

[10] Jeswiet, J., Kara, S., 2008, Carbon Emissions and CESTM in Manufacturing, CIRP<br />

Annals - Manufacturing Technology, 57, 17-20.<br />

[11] Uluer, M.U., Gök, G., Ünver, H.Ö., Kılıç, S.E. (<strong>2011</strong>): Towards a Decision Support<br />

Framework for Sustainable Manufacturing, in: Proceedings of the 9th Global<br />

Conference on Sustainable Manufacturing (GCSM<strong>2011</strong>), pp. 88-93, Saint Petersburg,<br />

Russia.

---

Özet<br />

KATMA DEĞERİ YÜKSEK ÜRÜNLERİN KOBİ’LER<br />

TARAFINDAN ÜRETİLMESİ İÇİN OPERASYONEL SANAL<br />

FABRİKA SİSTEMİNİN GELİŞTİRİLMESİ<br />

B. Lotfi SADİGH 1 , Yrd. Doç. Dr. H. Ö. ÜNVER 2 , Prof. Dr. S. E. KILIÇ 1<br />

1 Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü<br />

2 TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü<br />

391<br />

Sanal İmalat benzetim çalışması yapmak veya bir üretim ortamını tasarlamak için<br />

görsel ve işitsel arabirimler kullanılarak üretim sistemlerinin modellenmesi olarak<br />

tanımlanabilir. Bir ürünün Sanal İmalat ile prototiplenmesi, ürün fonksiyonlarındaki<br />

veya üretilebilirliğindeki potansiyel problemlerin bulunmasında çok etkili bir yoldur.<br />

Son yıllarda uygulanmaya başlanan ve bir firmanın dört duvarını aşan, Sanal Fabrika<br />

kavramı sanal imalat sistemlerinin bir alt grubu olarak verilebilir. Sanal Fabrika<br />

imalat firmalarının, yazılım ajanlarının ve insanların belli bir amaç doğrultusunda<br />

birlikte oluşturdukları geçici bir görev takımıdır. Sanal fabrika, bağımsız şirket ya<br />

da kurumların çekirdek yeteneklerini biraraya getirerek pazar paylarını artırmak için<br />

oluşturulan geçici bir ağ olarak da tanımlanabilir.<br />

Bu bildiride Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Makina Mühendisliği bünyesinde bulunan<br />

Tümleşik İmalat Teknolojileri Araştırma Grubu (TİTAG) ve TOBB ETÜ tarafından<br />

2010 yılı içerisinde başlayacak sanal fabrika projesi hakkında kısa bilgiler<br />

sunulmuştur.<br />

Anahtar Kelimeler: Sanal İmalat, Sanal Fabrika, Simülasyon, Üretim, Tasarım<br />

Literatür Araştırması<br />

Sanal Fabrika (SF) (Virtual Enterprise), Bilgi ve İletişim Teknolojilerinin (BİT)<br />

etkin kullanımıyla bağımsız şirket veya kurumların çekirdek yeteneklerini biraraya<br />

getirerek müşteri taleplerini karşılamak için geçici ve yeniden yapılandırılabilir bir<br />

ağ yapısıdır. Bu amaçla Tümleşik İmalat Teknolojileri Araştırma Grubu (TİTAG)<br />

tarafından sanal fabrika projesi adı altında 2006 senesinde bir SANTEZ projesi<br />

gerçekleştirilmiştir [20]. Yapılmış olan proje çerçevesinde sanal fabrika uygulama<br />

metodolojisi, sistem yapısı ve BİT referans mimarisi geliştirilmiştir. Bu proje<br />

Microsoft’un .NET BİT mimarisinin çok katmanlı kullanıcı/sunucu teknolojisi<br />

esasında oluşmuştur. Geliştirilmiş olan sanal fabrika çatı yapısı 3 temel aşamayı<br />

içerir (Şekil 1) [24].

---

392<br />

Bu çalışmada sanal fabrikanın kurulması ve sistemin oluşması için üye havuzundan,<br />

kalifiye firmaların seçilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada sanal fabrikanın kalifiye<br />

ortakların seçimi için farklı kriterler (Örn. teklif edilen fiyat, taahhüt, işin bitme<br />

olasılığı ve üyenin daha önceki performans değerleri vb) göz önünde bulundurulmuştur.<br />

Üyelerin seçimi için oluşturulan karar destek hiyerarşisi Analytical<br />

Hierarchy Process (AHP) algoritmasıyla oluşturulmuştur. AHP potansiyel ortakların<br />

özellikleri ve nitelikleri esasında, verilen tekliflere ağırlıklar kazandırarak ortakların<br />

tekliflerini sıralandırır. İşin bitirme olasılığını hesaplayabilmek için Program<br />

Değerlendirme, Gözden Geçirme Tekniğiyle (Program Evaluation Review<br />

Technique (PERT)) kullanılır. Bu kapsamda üyelerin performansını değerlendirmeyi<br />

amaçlayan ve sanal fabrikanın işleyişine uygun çok katmanlı yapay zekası ağı<br />

(Artificial Nueral Network (ANN)) geliştirilmiştir [20] [22]. Bu sistemin doğrulanması<br />

için “Genel kullanım için küresel vana üretimi” adı altında bir sanal vaka<br />

çalışması yapılmıştır ve beklenen sonuçlar alınarak sistemin çalışması doğrulanmıştır.<br />

Şekil 1. Sanal fabrika aşamaları<br />

1. Üyelerin seçimi ve SF’nın oluşumu<br />

2. SF’nın çalışması<br />

3. SF’nın sonlandırılması (dağılımı)<br />

Özgür Ünver ve arkadaşları 2010’da geliştirdiği kavramsal operasyonel ajan temelli<br />

sanal fabrika çerçevesinde değişik ajanlar kullanarak sanal fabrikanın gereksinimlerini<br />

yerine getirmeyi amaçlamıştır. Sanal fabrika’nın BİT mimarisinin esnekliğinin<br />

artırılması ve mevcut kurumsal kaynak planlama (Enterprise Requirement Planning

---

(ERP)) sistemleriyle daha uyumlu çalışabilmesi için üç katmanlı bir yapıda geliştirilmiştir<br />

[24].<br />

393<br />

Çok ajanlı sistemler (Multi Agent Systems (MAS)) avantajlarından partner seçiminde<br />

yararlanmayı amaçlayan bir çalışma Yang tarafından yapılmıştır [27]. Çok<br />

ajanlı sistemlerin avantajlarından yararlanarak verimli bir şekilde sanal fabrika<br />

üyelerinin seçimini ve iş dağıtımını hedefleyen bir müzakere modeli sunulmuştur.<br />

Teklif verildikten sonra teklif veren ve ajanlar arasında müzakereler yapılır, ajanlardan<br />

gelen yanıtlar üzerine olası anlaşmanın sağlandığı takdirde şebeke bazlı bir<br />

sözleşme imzalanması için bir algoritma ve bir olasılık fonksiyonu geliştirilmiştir.<br />

Feng ve arkadaşları, çalışmalarında Çok Ajanlı Dağıtık Sanal Fabrika mimarisini<br />

geliştirmişlerdir. Bu araştırmada dağıtık işlem ortamı için, dinamik ajan temelli<br />

sanal fabrika modelinin uygulanmasını önermiştir. Önerilen sistem mimarisinde, iş<br />

süreci özellikleri, kayıt (registration) ve yönetim katmanları olarak üç katmanlı bir<br />

yapı tasarlamışlardır [9].<br />

Gou’da aynı şekilde sunduğu çalışmada sanal girişimciliğinin modellenmesinde ve<br />

iş yönetiminde ajan bazlı sistemleri kullanmıştır. Gou ajanları, iki farklı klasmana<br />

ayırmıştır; kaynak ajanları ve eylem ajanları. Böylece her bir üye firmayı, ağ kurulduğunda<br />

bir ajan olarak tanımlamıştır. İşlemlerin yönetimi için ajanlar arasında<br />

işbirliği mekanizması geliştirilmiştir.<br />

Sanal fabrikanın oluşum aşaması için bir diğer önemli araştırmada Avrupa birliğinin<br />

desteklediği projeler çerçevesinde gerçekleşen PRODNET <strong>II</strong> projesinde ortaya<br />

konulmuştur. Bu projede sanal fabrikanın oluşum aşamasında farklı işlemlerin<br />

yapılmasını desteklemek amacıyla bazı araçlar geliştirilmiştir. Bu araçlardan kaynakların<br />

tahmini ve yapılandırılması, firma profillerin tanımlanması, SF yapısının<br />

yapılandırılması, üyelerin seçimi ve değerlendirilmesi, yönetim tanımları, ulaşım<br />

protokolleri vb sayılabilir [13].<br />

Brezilyada Bremer tarafından yapılmış olan VIRTEC [4] [17], Molina tarafından<br />

aynı senede Meksika’da geliştirilmiş olan ALFA COSME-VE [17] ve Alagza’nın<br />

sunduğu COWORK [3] projelerinde potansiyel ve istekli firmalara (benzer yetenekler<br />

ve hedeflere sahip firmalar) yönelik bir havuz oluşturmak için belli yönetim<br />

ve oluşum kriterleri önermişlerdir. Havuzdaki firmalar olası iş fırsatı doğduğunda<br />

birbirleri ile rakip oldukları halde zayıf oldukları konularda işbirliği yaparak bu<br />

zafiyeti gidermeye çalışıp ve böylece ortaya çıkmış olan fırsatlardan yararlanmış<br />

olacaklardır. Havuzdaki firmaların bilgileri ve yetenekleri sisteme kayıtlıdır ve bir<br />

SF oluşumunda bu bilgilere müracaat edilir.<br />

Üye havuzunun oluşturulması sanal fabrikada üyelerin seçiminde kolaylık ve güvenilirliği<br />

sağlayacaktır. Üye havuzu olmadan internet üzerinden üyelerin seçimi bazı<br />

format ve standart sıkıntıları da beraberinde getirecektir. VIRTEC, COSME-VE ve

---

394<br />

COWORK projelerinde üye havuzlarının oluşturulmuştur. Havuzdaki benzer firmalar<br />

için ortak bir firma profili oluşturulmuştur ve bu profillerde firmaların geçen<br />

faaliyetleri ve performans bilgileri de yer almıştır. Böylece bir sonraki SF<br />

kurulumunda bu bilgilerden faydalanarak en uygun firma seçimi yönetim tarafından<br />

daha iyi bir değerlendirme yaparak mümkündür [3] [4] [17] [23].<br />

Üyelerin seçiminde bir diğer yaklaşım, müzakere esasına dayalı çok ajanlı sistemlerle<br />

MASSYVE projesi kapsamında gerçekleştirilmiştir. Önerilen sistemde bir<br />

komisyoncu ajan iş fırsatlarını değerlendirir ve sanal fabrika tasarımını ve planlanmasını<br />

yapan kolaylaştırıcı ajan (Facilitator Agent) ve konsorsiyum ajanları havuz<br />

içinde işletmeleri temsil eden bir dizi ajan ile görüşürler [7] [23] [18]. Bu görüşmeler<br />

sonucunda en belirlenen kriterlere göre en uygun firmalar seçilir ve SF’yı<br />

oluştururlar.<br />

Rocha, Davidrajuh, Deng ve Gou komisyoncu ve işletmelere özel ajanlar tanımlayarak<br />

çok ajanlı bir sanal fabrika sistem yapısını geliştirdiler [8] [12] [18] [20].<br />

Ama dünyada ajanlar için belli ve kabul edilmiş bir ajan standardı veya çerçevesinin<br />

bulunmaması nedeniyle ve sanal dünyada işletmelerin ajanlarla temsil edilmediklerinden<br />

dolayı bu sistem önemli sıkıntılarla karşılaştı. Bu sıkıntılardan dolayı<br />

yarı-otomatik/hibrit (hybrid) sistemlere ilgi artmaya başladı. Hibrit sistemlerde<br />

ajanlar, insan zekası ve işgücüne yardımcı olacak şekilde kullanılmaktadırlar. Hibrit<br />

sistemlerin bir örneği MASSYVE projesinde gerçekleştirilmiştir. MASSYVE projesinde<br />

havuzdaki işletmeler için ortak bir ajan çerçevesi belirlenmiştir. Pilot uygulama<br />

olarak da Rabelo ve Camarinha-Matos tarafından Brezilya’da kalıp sanayisi<br />

kümesinde uygulanmıştır [10][18].<br />

Rabelo, Camarinha-Matos ve Alonso sanal fabrikanın çalışma aşamasında dağıtık iş<br />

süreçleri (Distributed Business Processes (DBP)) kavramını ortaya koymuşlardır [2]<br />

[18][19]. Sanal fabrikada, bir iş sürecinin başlamasıyla, bu iş süreci farklı alt süreçlere<br />

ayrılıp ve değişik işletmeler bu alt süreçleri yerine getirmek için görevlendirirler.<br />

Bu süreçleri yürütmek ve bunlar arasında koordinasyonu sağlamak önemli<br />

meselelerden birisidir. Değişik prosesler, farklı işletmelere yapılmaktadır. Sanal<br />

fabrika koordinatörü bu alt iş süreçleri arasında orkestrasyonu sağlamakla görevlidir.<br />

Bu yapıda koordinatör kendisi aynı zamanda bir sanal fabrika üyesi olup ve bir<br />

veya birkaç alt süreci de yönetmekte olabilir. MASSYVE projesinde ortaya konulan<br />

bir diğer önemli husus ise alt süreçlerin yürütülmesi için bazı geçici ve kısa zamanlı<br />

alt konsorsiyumların oluşturulmasıdır. Bu konsorsiyumlar “dağıtık iş süreçleri sanal<br />

fabrikası” olarak tanımlanabilirler ve sanal fabrikanın daha atak bir şekilde çalışmasına<br />

imkan sağlamaktadırlar [18].<br />

Sanal Fabrika uygulamalarından ortak olarak Brezilya ve Avrupa arasında yapılan<br />

PRODNET projesi gösterebiliriz. Bu proje çerçevesinde her taraftan (Avrupa ve<br />

Brezilya)’dan 2 işletmenin katılımıyla bisiklet üretimi senaryosu üzerinde çalışıl-

---

395<br />

mıştır. PRODNET’de değişik modülleri kullanmak ve onları değerlendirmek için<br />

bisikletin pedalının plastik kalıbı ve döküm işlemlerinin senaryosu ele alınmıştır.<br />

Bu senaryoda B işletmesi, A işletmesiyle bir anlaşma imzalayarak plastik pedalın<br />

tasarımını A işletmesinin gereksinimleri doğrultusunda hazırlar. Pedalın üretimi<br />

için B işletmesinin bir PVC üreticisine ve aynı zamanda bir plastik kalıbı üreticisine<br />

ihtiyacı vardır. Bunun üzerine B işletmesi ilk olarak PVC’yi C firmasından alır ve<br />

ardından B firması ve D firması arasında kalıp üretimi için bir anlaşma imzalanır ve<br />

D firmasına STEP modeli esasında tanımlanmış tasarım datalarını gönderir. Kalıpların<br />

alınmasıyla A işletmesinin istediği pedallar B işletmesi tarafından üretilip<br />

teslim edilir. Tüm bu işlemleri gerçekleştirmek ve aynı zamanda işletmelerin kendi<br />

içinde iş süreçlerin yönetimi ve entegrasyonu sağlamak için değişik araçlar geliştirilmiştir<br />

[11].<br />

PRODNET <strong>II</strong> projesi çerçevesinde Camarinha-Matos and Lima tarafından mevcut<br />

standartları ve birçok firmada iş akışı sistemlerinin kullanılmasını göz önünde bulundurarak<br />

iş süreçlerin modellenmesi ve şekillendirilmesi için iş akışı bazlı bir<br />

yaklaşım, benimsenmiştir [5]. PRODNET <strong>II</strong> de önerilen altyapıda her üye işletmenin<br />

işlevleri (işletme uygulamaları örn. ERP/PPC, PDM, CAD vb) üyelerin işbirliği<br />

işlemlerinden sorumlu bir işbirliği katmanıyla uzatılır. Bu işbirliği katmanının<br />

çekirdeğinde Dağıtık Bilgi Yönetim Sistemleri ve iş akışı (Workflow) tabanlı işbirliği<br />

motoru yer almaktadır. Bu katmanı güvenli bir iletişim altyapısı ve destekleyen<br />

servis kütüphanesi tamamlamaktadır [13] [26].<br />

Sanal Fabrikanın kapanışı ile ilgili değişik çalışmalar yapılmıştır. Bunlardan bir<br />

tanesi Metes tarafından ürün yaşam döngüsü yönetimi, müşteri ile üyeler arasında<br />

yapılan anlaşmalar ve ürünün servis ve bakımıyla ilgili sorumluluklar ve görevlerin<br />

tanımlanmasıdır [16].<br />

Sanal fabrikanın çalışma esnasında bir çok bilgi üretilir ve bu bilgilerin sanal fabrikanın<br />

kapanışından sonra kaybedilmesi muhtemeldir ve bu nedenle üyelerin performans<br />

değerleri, nelerin doğru ve nelerin yanlış yapıldığı, ortaklaşa tanımlanan iş<br />

süreçlerin şablonları, erişim hakları ve alanları önemlidir ve bu bilgilerin tutulması<br />

gerekmektedir.<br />

Bu bağlamda PRODNET <strong>II</strong> projesinde bazı araçlar geliştirilmiştir ama yine de bu<br />

alanda hala daha fazla çalışma alanı olduğu açıktır. Sanal fabrikanın atak üretim<br />

kavramına yaklaşması için bu alanda birçok bilgisayar tabanlı araçların geliştirilmesi<br />

zorunludur. Bu araçlardan bazıları geçmiş projelerde geliştirilmiş ve bazıları da<br />

yürürlükte olan projelerde geliştirilmeye çalışılıyor [13].<br />

Sanal fabrika uygulamalarından TECHMOULD projesi gösterilebilir. Demirdöküm<br />

kümelerine yönelik bir sanal fabrika projesi Brezilya’da TECHMOULD projesi<br />

altında uygulanmıştır. Kümede faaliyet gösteren firmalar rakip oldukları halde<br />

dünya pazarlarındaki fırsatları yakalayabilmek ve onları değerlendirebilmeleri için

---

396<br />

biraraya gelerek daha güçlü ortaklıklar yaratmaya çalışmışlardır. Bu projede oluşum<br />

aşamasında doğru ortakların seçilmesi ve atak üretimin gereği olan hızlı ve açık bir<br />

biçimde müşteriye öneri hazırlanması için, insan gücüne destek olabilecek bir karar<br />

destek sistemi geliştirilmeye çalışılmıştır ve bir komisiyonculuk sistemi şekillendirilmiştir.<br />

MASSYVE projesinde geliştirilmiş olan ajan temelli karar destek sistemi<br />

burada kullanılmıştır. Bu ajan bazlı sistem yardımıyla seçilen potansiyel ortaklar,<br />

TECHMOULD yönetimi tarafından onaylandığı takdirde sanal fabrikaya ortak<br />

olmaya hak kazanacaklardır. Açıktır ki yönetimin seçimi komisyoncu ajan’ın bilgilerine<br />

ve analizlerine dayanarak yapılır [10] [18].<br />

Üyelerin performanslarını ölçmek amacıyla bir karar destek sistemi, Ricardo<br />

Chalmeta ve Reyes Grangel tarafından geliştirilmiştir. Bu performans ölçüm sistemi<br />

(Performance Measurment Systems - PMS) bazı önemli performans kriterlerini göz<br />

önünde bulundurarak firmaların halihazırdaki durumlarını ve hedeflerini, sanal fabrikanın<br />

durumu ve stratejik hedefler ile kıyaslandırır. Bu karar destek sistemi sayesinde<br />

sanal fabrikanın yönetimi, sanal fabrikanın oluşumu ve işleyiş sırasında değişen şartlara<br />

daha verimli ve doğru analizler yaparak gereken kararı alacaktır [7].<br />

Bilgisayar ve enformatik bilimlerinde, ontoloji, alandaki bilgileri bir dizi konseptler<br />

ve bu konseptlerin arasındaki ilişkileri gösterir. Ontoloji alan ve alan içindeki birimlerin<br />

varlıklarını açıklamaktadır. Teorik olarak ontoloji, alanın modellemesinde<br />

ve klasmanlarda paylaşılan kavramların ve objelerin tanımlarını ve onların arasındaki<br />

ilişkileri açıklar. Dağıtık akıllı üretim birimleri ve ajanlar arasında iletişim ve<br />

bilgi paylaşımı ve işbirliğini sağlamak amacıyla net terimler ve anlamlar ortaya<br />

konulmalıdır. Bu yolda ontoloji alan modelinden faydalanarak bu yapı geliştirilecektir.<br />

Üretim hattında taşıma işlemlerinin yönetimi için Merdan, tarafından bir<br />

OWL ontolojisi tasarlanmıştır [15]. Montaj süreçlerinin yönetiminde bir ontoloji<br />

bazlı ajan mimarisi Koppensteiner tarafından önerilmiştir [14]. Bu çalışmada farklı<br />

ajanlar, paletlerin, ürün bileşenleri, konveyör ve diğer parçaların durumlarını kontrol<br />

edip bu birimler arası iletişimi sağlayarak süreç yönetiminde faydalanmışlardır.<br />

Bir başka ajan temelli sistemlerle, ontoloji birleştirilmesi Candido ve Barata tarafından<br />

sunulmuştur [6]. Yapılan çalışmada modüller ve yetenekler olarak iki<br />

konsept önerilmiştir. Modüller farklı fiziksel üretim birimleri (Makinalar, iş istasyonları<br />

vb) ve yetenekler (Skills) de bu modüllerin becerilerini ve kapasitelerini<br />

göstermektedir. Geliştirilmiş olan ontoloji üretim kaynakları ajanı tarafından doğru<br />

iş istasyonuna doğru işi tahsis etmek amacıyla kullanılır. Daha karmaşık işlemlerde<br />

değişik yeteneklere sahip farklı modüller arasında işbirliğini sağlamak için bu ontoloji<br />

Koalisyon Lideri Ajanı tarafından kullanılır. Bu yapı pilot uygulama olarak<br />

Portekiz’in UNINOVA akıllı robot merkezinde NovaFlex’de kurulmuş ve test<br />

edilmiştir [6].<br />

Ajan bazlı sistemin yeniden yapılandırılması için OWL temelli bir ontoloji Al-Safi<br />

ve Vyatkin tarafından geliştirmişlerdir [1]. Bu yapının Candido ve Baratanın geliş-

---

397<br />

tirdikleri yapıya çok benzerliği vardır fakat terim farklıkları bu iki çalışma arasında<br />

gözlemlenmiştir. Malzeme kaynağı, modül yerine ve operasyon, yetenekler yerine<br />

bu çalışmada seçilmiştir. Yeniden yapılandırma ajanı ontoloji yardımıyla üretim<br />

hattını farklı ürün gereksinimleri için yeniden yapılandırır. Dağıtık üretimde farklı<br />

yönlerde (sipariş, üretim planlaması, taşıma vb) alana özel ontoloji çerçevesi Vrba<br />

tarafından geliştirilmiştir [25]. Bu ontoloji daha sonra ajan bazlı dağıtık üretim<br />

kontrolü sistemiyle birleştirilmiştir.<br />

Sistemin Yapısı<br />

Dünyada farklı akademik kuruluşları ve uluslararası firmalar sanal fabrika (Virtual<br />

Enterprise) üzerinde geniş araştırmalar yapmış ve yapmaya devam etmektedirler.<br />

Bu araştırmaların çoğu karmaşık üretim sistemleri ve firma yapılarının<br />

modellenmesi ve simülasyon üzerinde odaklanmıştır. Üretim amaçlı bağımsız firmaların<br />

işbirliği için uygun bir platformun yaratılması veya bu işbirliğini güçlendirmeyi<br />

amaçlayan çalışmalar, Business to Business (B2B) yazılımlardan daha<br />

farklı olarak bir metodoloji ve bir sistem yapısı yaratmayı hedefleyen araştırmalar<br />

yeni bir trend olarak ortaya çıkmıştır.<br />

Sanal fabrika OSB’lerde çalışan KOBİ’lerin üretim kapasitelerini, Tekno-<br />

Parklar’daki araştırma firmaların ileri teknoloji geliştirme kapasiteleriyle biraraya<br />

getirerek yüksek katma değeri olan ileri-teknolojiye sahip ürünlerin geliştirmesine<br />

ve üretimine uygun bir platform yaratacaktır. Bu yolda, sistemin altyapısında ortak<br />

paylaşımlı KOBİ ve AR-GE firma veri deposu kurulacaktır. Bu yapıdaki farklı<br />

standard’lara sahip farklı birimleri birleştirmeyi gerçekleştirebilen ontoloji temelli<br />

birleştirme platformu geliştirilecektir. Bu altyapı üzerinde SF’nin farklı aşamalarında<br />

kullanacağı değişik araçları yeralacaktır. Bu araçlardan, kurulum aşamasında,<br />

üye seçimi için kullanılacak olan AHP algoritması, tasarım aşamasında CATIA ve<br />

ENOVIA V6 kolaboratif tasarım ve PLM araçları, Operasyon aşamasında ajan bazlı<br />

sistemler ve son olarak da kapanış aşamasındaki üyelerin performans değerlendirme<br />

araçları sayılabilir. Bu sistem sayesinde farklı sektörlerden farklı ihtiyaçlara karşılık<br />

verebilecek ve yüksek katma değeri olan ortak ürünler hızlı bir şekilde üretilebilecek<br />

ve müşterilere veya küresel pazarlara sunulacaktır. Tasarım ve üretim alanlarından<br />

bu kadar geniş bir Sanal fabrika uygulaması daha önceden yapılmamış olup,<br />

sistem bu yönüyle tamamen yeni ve özgündür.<br />

SF sisteminin ortaya konulması ve bu yapının düzgün bir şekilde çalışması ve<br />

SF’nin farklı fonksiyonlarını gerçekleştirmek amacıyla farklı araçlar ve metodolojilerin<br />

geliştirilmesi öngörülmüştür. Bu bağlamda SF’nin aşamalarına göre gereken<br />

araçlar ve yöntemler özetle aşağıda belirtildiği gibi geliştirileceklerdir;<br />

� Sanal Fabrikanın oluşum aşaması:<br />

• Üye havuzunu oluşturmak için var olan teknolojik altyapıları kullanmak<br />

ve bu doğrultuda, Manufuture-TR altyapısını uyarlandırarak SF yapısına<br />

uygun bir şekilde sisteme entegre edilmesi.

---

398<br />

• SF’nin üye seçimini gerçekleştirebilmek için daha önce geliştirilmiş olan<br />

Analytic Hierarchy Process (AHP) algoritmasının kriterlerinde bazı değişikliklerin<br />

yapılarak yeni sisteme uygun hale getirmek. Bu değişikliklerden<br />

enerji verilerine ağırlık kazandırarak üye seşiminde etkili olması sayılabilir.<br />

� Sanal Fabrikanın Tasarım Aşaması:<br />

• Kolaboratif tasarımın yapılması için “Dassault Systems” tarafından geliştirilmiş<br />

olan CATIA V6 tasarım programı kullanılacaktır. Bu programın<br />

yeni internet tabanlı özellikleri sayesinde sanal fabrika çerçevesinde<br />

faaliyet gösteren firmalar ve müşteriler arasında kolaboratif tasarım ortamının<br />

oluşturulması mümkün olacaktır.<br />

• Tasarım aşamasının eklenmesi için gereken sistem değişikliklerinin yapılması<br />

ve bunun için düşünülen CATIA V6’yı sisteme entegre edilmesi<br />

için uygun yapıyı oluşturmak bir diğer araştırma konusudur.<br />

� Sanal Fabrikanın Operasyonu Aşaması:<br />

• Sanal fabrikanın yapısını Çok Ajanlı Sistemler (Multi Agent System<br />

(MAS)) üzerinde kurulması ve sanal fabrikanın işlevlerinin yerine getirilmesi<br />

için farklı ajanlar kullanılacaktır.<br />

• Ajanlarin birbiriyle kolaboratif bir biçimde çalışabilmeleri ve haberleşmeleri<br />

için gereken protokoller ve algoritmaların geliştirilmesi gerekmektedir.<br />

Sistemde ayrı ayrı geliştirilmiş olan birimleri birbirine birleştirmek<br />

ve dağıtık üretim süreçlerin kontrolu amacıyla modüler yazılım<br />

altyapısı oluşturulacaktır.<br />

• Birimlerarası iletişim ve mesajlaşma standartların oluşturulmasını hedefleyerek<br />

ontoloji temelli sistemin alan modeli geliştirilecektir.<br />

• Fabrikalardan fiziki olarak verileri toplayacak alt katman dağıtık sistemin<br />

ROFPP ve ROIDE teknolojileri kullanılarak geliştirilmesi, MAS sistemine<br />

entegre edilmesi için gerekecek protokoller/algoritmaların geliştirilmesi<br />

sağlanacaktır.<br />

• Sanal fabrikanın operasyon aşamasında ürün yaşamdöngüsü yönetim<br />

(Product Lifecycle Management (PLM)) sistemi için yanında Dassault<br />

Systems tarafından geliştirilmiş olan ENOVIA V6 yazılımı uygulanacak<br />

ve kullanılacaktır.<br />

• Yapı içerisinde eko-tasarım ve eko-verimli üretim amacına ulaşmak için,<br />

toplanan verilerinin tasarım ve PLM platformuna akışı sağlanacaktır.<br />

Bunlar için gerekli veri yapısı değişikleri yapılıp ve arayüzler geliştirilip<br />

sisteme eklenecektir.<br />

� Sanal Fabrikanın Kapanış Aşaması:<br />

• Sanal Fabrikanın kapanışından hemen önce üyelerin performanslarının<br />

değerlendirmesini hedef alarak, bir performans değerlendirme mekanizması<br />

gelirtirilecektir.

---

Uygulama Alanları<br />

399<br />

Organize Sanayi Bölgelerde (OSB) ve tekno parklarda faaliyet gösteren çok sayıda<br />

bağımsız araştırma odaklı, üretici ve ticari firmalar ve kuruluşlar bulunmaktadır.<br />

Sanal Fabrika metodolojisi özellikle OSB’lerde ve tekno parklardaki firmalar arasında<br />

işbirliğini yaygınlaştırarak bu bölgelerin ve buralarda faaliyet gösteren firmaların<br />

büyümesinde ve gelişmesinde çok etkili bir rol alması beklenmektedir.<br />

Aynı zamanda sanal fabrika çerçevesinde coğrafi konumlar göz önünde bulundurulmadan,<br />

değişik yerlerden bu sisteme katılma şansı bulunmaktadır ve böylece bu<br />

sistemin üyeleri farklı bölgelerde ve hatta ülkelerde bulunan firmalarla kolaboratif<br />

bir şekilde çalışma imkanını bulacaklardır ve böylece KOBİ’ler uluslararası satış<br />

imkanını da yakalamış olacaklardır.<br />

Şekil 2. ODAGEM Merkezli SF’nin Kurulum Aşaması<br />

Sanal Fabrika (Şekil 2) OSTİM OSB’de, merkez üssü ODAGEM olarak kurulacaktır.<br />

Bu yapı OSTIM Savunma Sanayı ve Havacılık kümesini hedef alarak kurulacaktır.<br />

Bu sistemin ana hedefi yurt içi veya yurt dışı büyük savunma sanayi firmalarından<br />

gelen büyük çapta projeleri ve istekleri daha rahat ve organize bir şekilde tek<br />

merkezde değerlendirip, uygun KOBİ’lerden teklifler toplayarak hızlıca müşteriyle<br />

temasa geçip, ve müşterinin onayını alındığı takdirde projenin başlatılmasıdır. Bu<br />

işin en önemli tarafı hızlı ve güvenilir bir biçimde müşteriye ulaşıp onun isteklerini<br />

alıp, değerlendirip ve en kısa zamanda ona dönerek, müşterinin fikrini<br />

oğrenmektedir. Neticede fırsatlar hızlı bir şekilde değerlendirilmiş olur. Açıktır ki<br />

KOBİ’lerin bu sistemde en büyük çıkarları, sürekli kapasite boşluklarını doldurabilmeleri<br />

için değişik projelere girerek farklı iş fırsatlarından yararlanabilirler ve<br />

kolaboratif şekilde teknoparklardaki araştırma firmalarıyla çalışmaları ve işbirliği<br />

sayesinde yeni tecrübeler ve teknolojiler kazanabilirler ve bu kazanımlar sayesinde<br />

daha sonra farklı işlerde ve projelerde de görev alabilirler.

---

400<br />

Şekil 3. SF’nin Operasyon Aşaması<br />

SF’nin oluşumundan sonraki aşamada kolaboratif konsept ürün tasarımı CATIA V6<br />

platformunda gerçekleştirilecektir (Şekil 3.). Kolaboratif tasarım aşamasından sonra<br />

ENOVIA programında gömülü olarak çalışan PLM sistemiyle entegre olunmuş ajan<br />

bazlı platformu esasında üyelerin üretim sürecindeki performansları takip edilecektir.<br />

Operasyon aşamasının ardından ürün müşteriye anlaşmada belirlendiği şekilde<br />

teslim edilecektir. Servis anlaşamaları ve son ödemelerin yapılmasının ardından,<br />

üyelerin performansı değerlendirilecektir. Bu değerlendirmeler esasında üyelere<br />

performanları tahsis edilecektir. Bu puanlar bir sonraki SF kurulumlarında üyelerin<br />

seçilmelerini olumlu veya olumsuz yönde etkileyecektir.<br />

Türkiye’nin bulunduğu coğrafiya ve dünya konjektürü gereği yüksek derecede milli<br />

kaynaklara dayalı ve bağımsız savunma sanayi sektörünün gelişimi hayati önem<br />

taşımaktadır. Milli uçak, helikopter, uzay araçları, vb projeleri çerçevesinde yürütülen<br />

çalışmaları da göz önünde alırsak, Türkiye Savunma Sanayi alanında kendine<br />

özgün ve tamamen iç kaynaklara dayalı ileri teknolojiye sahip ürünleri üretmeye<br />

mecburdur. Sanal fabrika projesinin en önemli uygulama alanı, teknoparklardaki<br />

ARGE firmalarıyla, savunma sanayinde üretim faaliyetlerinde bulunan firmalar<br />

arasında işbirliğini sağlayarak ileri teknolojiye sahip savunma ürünlerinin üretimine<br />

uygun platformu hazırlamaktır. Bu sistem ayrıca Ankara’nın Kazan ilçesinde TAI<br />

önderliğinde kurulacak olan dünyanın sayılı savunma ve havacılık kümelerinden<br />

biri olan Kazan Savunma Sanayi Kümesinde de, kuvvetli bir adaydır.

---

Kaynaklar<br />

401<br />

[1] Al- Safi, Y. And Vyatkin, V., (2007). An ontology-based reconfiguration agent for<br />

intelligent mechatronic systems. In: V. Marik, V.Vyatkin and A. W. Colombo, eds.<br />

HoloMAS. Berlin: Springer Verlag, 114-126, LNAI 4659.<br />

[2] Lazcano, A., Alonso, G., Schuler, C., Schuler, C., (1999). The WISE approach to Electronic<br />

Commerce, http://www.inf.ethz.ch/department/IS/iks/research/wise.html, Feb 15.<br />

[3] Alzaga, A.; Martin, J., (1999). A design process model to support concurrent project<br />

development in networks of SMEs, Networking Industrial Enterprises, Kluwer Academic<br />

Publishers, ISBN 0-7923-8639-6.<br />

[4] Bremer, C. F., Michilini, F. V. S., Siqueira, J. E. M., and Ortega L. M., (2009),<br />

VIRTEC: An example of a Brazilian virtual organization, Journal of Intelligent Manufacturing,<br />

Volume 12, Number 2, 213-221, DOI: 10.1023/A:1011260812556<br />

[5] Camarinha-Matos, L. M.; Lima, C., (2001). Cooperation coordination in virtual enterprises,<br />

Journal of Intelligent Manufacturing (Kluwer), Vol. 12, Nº 2, ISSN 0956-5515,<br />

pp. 133-150.<br />

[6] Candido, G. and Barata, J., (2007). A multiagent control system for shop floor assembly.<br />

In: V. Marik, V. Vyatkin and A. W. Colombo, eds. HoloMAS. LNAI 4659. Berlin:<br />

Springer- Verlag, 293-302.<br />

[7] Chalmeta, R., REYES, G., (2004). Performance measurement systems for virtual enterprise<br />

integration, Int. J. Computer integrated manufacturing, DOI:<br />

10.1080/0951192042000213164.<br />

[8] Daviddrajuh, R.; Deng, Z., (2000). Identifying potential suppliers for formation of<br />

virtual manufacturing systems, Proceedings of the World Computer Congress 2000,<br />

Track on Information Technology for Business Management, R. Gan (Ed.), Publishing<br />

House of Electronics Industry, pp. 278-286, ISBN 3-901882-05-7, Beijing, China.<br />

[9] Feng, W., Wang, R., (2009). Multi-Agent Based Virtual Enterprise, Proceeding of IEEE<br />

International Conference on Computer Technology and Development, ICCTD '09.<br />

[10] Frenkel, A., Afsarmanesh, H., Garita, C., and Hertzberger, L. O., (2000). Information<br />

Access Rights in Virtual Enterprises, Proceedings of the 2nd IFIP / MASSYVE<br />

Working Conference on Infrastructures for Virtual Enterprises, Pro-VE 2000, Florianopolis,<br />

Brazil.<br />

[11] Garita, C., Afsarmanesh, H., and Hertzberger, L. O., (2001). The PRODNET Federated<br />

Information Management Approach for Virtual Enterprise Support (to appear).<br />

Journal of Intellingent Manufacturing.<br />

[12] Gou, H., Huang, B., Liu, W., & Li, Y., (2001). Agent-based virtual enterprise modeling<br />

and operation control. Systems, Man, and Cybernetics, IEEE International Conference,<br />

3, 2058-2063.<br />

[13] Klen, A., P., Rabelo, R., J., Spinosa, L., M., Ferreira, A., C., (1998). Integrated<br />

Logistics in the Virtual Enterprise: The PRODNET-<strong>II</strong> approach, Proceedings IMS’98 –<br />

5th IFAC Workshop on Intelligent Manufacturing Systems, pp. 289-295, Gramado –<br />

Brazil.<br />

[14] Koppensteiner, G. et al., (2008). Ontology based resource allocation in distributed<br />

systems using director facilitator agents. In: Proceedings of the IEEE international symposium<br />

on industrial electronics, Cambridge, UK, 1721- 1726.

---

402<br />

[15] Merdan, M., et al., (2008). Application of an Ontology in a Transport Domain. Proceedings<br />

of the IEEE international conference on industrial technology, Chengdu,<br />

China.<br />

[16] Metes, G., Gundry, J., Bradish, P., (1998). Agile Networking, Competing through the<br />

Internet and Intranets, Prentice Hall, ISBN 0-13-760125-5.<br />

[17] Molina, A., Flores, M., (2000). Exploitation of business opportunities: The role of the<br />

virtual enterprise broker, in E-Business and virtual enterprises, L.M. Camarinha-Matos<br />

et al. (Eds.), Kluwer Academic Publishers, ISBN 0-7923-7205-0, pp.269-280.<br />

[18] Rabelo, R. J., Afsarmanesh, H., Camarinha-Matos, L.M., (2000). Federated Multi-<br />

Agent Scheduling in Virtual Enterprises, Proceedings of PRO-VE’2000 2nd IFIP /<br />

MASSYVE Working Conference on Infrastructures for Virtual Enterprises - Managing<br />

Cooperation in Virtual Organizations and Electronic Business Towards Smart Organizations.<br />

[19] Rabelo, R., Camarinha-Matos, L. M., and Afsarmanesh, H., (1998). Multiagentbased<br />

Agile Scheduling, International Journal of Robotics and Autonomous Systems,<br />

Special Issue on Multi-Agent System Applications, 27(1-2), 15-28.<br />

[20] Rocha, A., Oliveira, E. (1999), An Electronic Market Architecture for the Formation of<br />

Virtual Enterprises, in Infrastructures for Virtual Enterprises, Networking Industrial<br />

Enterprises, Eds. L. M. Camarinha-Matos and H. Afsarmanesh, Kluwer Academic Publishers,<br />

pp.421-432.<br />

[21] Sarı, B., (2006). Methodology Development for Small and Medium Sized Enterprises<br />

(SME) Based Virtual Enterprises, Doktora tezi, Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Ankara,<br />

Türkiye.<br />

[22] Sarı, B., Şen, T., Kılıç S. E., (2007). Formation of dynamic virtual enterprises and<br />

enterprise networks, Int J Adv Manuf Technol, 34:1246–1262, DOI 10.1007/s00170-<br />

006-0688-y<br />

[23] Siqueira, J., Bremer, C., (2000) – Action research: the formation of a manufacturing<br />

virtual industry cluster, E-Business and virtual enterprises, L.M. Camarinha-Matos et al.<br />

(Eds.), Kluwer Academic Publishers, ISBN 0-7923-7205-0, pp.261-268.<br />

[24] Ünver, H. Ö., Lotfisadigh, B., (<strong>2011</strong>). In: Handbook of Research on ICTs for<br />

Healthcare and Social Services: Developments and Applications, An Agent-based Operational<br />

Virtual Enterprise Framework enabled by RFID, pp. 649-666, IGI Global.<br />

[25] Vrba, P., Radakovic, M., Obitko, M., Marik, V., (<strong>2011</strong>). Semantic technologies: latest<br />

advances in agent based manufacturing control systems, International Journal of Production<br />

Research, 49:5, 1483- 1496.<br />

[26] WfMC - Workflow Management Coalition, (1994), The Workflow Reference Model,<br />

Document Nr. TC00 - 1003, Issue 1.1, Brussels Nov 29.<br />

[27] Yang, Z., Lin, H., (2008). Analysis of the Virtual Enterprise Partner Selection Based on<br />

Multi-agent System, Proceeding of IEEE International Conference on Computer Science<br />

and Software Engineering, pp. 516 – 519.

---

Özet<br />

SANAYİ AR-GE PROJELERİ<br />

DEĞERLENDİRME VE DESTEK UZMAN SİSTEM YAZILIMI<br />

“E-PRODES”<br />

Dr. Yük. Müh. Çetin KARAKAYA<br />

403<br />

Bu çalışma kapsamında geliştirilen yazılım ile sanayi ar-ge projeleri değerlendirilerek,<br />

projenin sunulacağı doğru destek programının belirlenmesi sağlanmaktadır. Bir<br />

uzman sistem mantığı ile projeyi hem destekleyecek kurum gözüyle, hem de işletmenin<br />

beklentilerini baz alacak şekilde birçok kritere göre değerlendiren yazılım<br />

geliştirilmiştir. Bu çalışmanın, Ar-Ge destek programlarına başvuruyu düşünen ve<br />

bu konularda çalışma yapan işletmelere/girişimcilere yardımcı olacağı düşünülmektedir.<br />

Böylece verimli bir ön değerlendirme yapılarak destek veren kurumlara<br />

başvuru yapılabilecek ve destek sistemleri daha etkin kullanılabilecektir. Ayrıca bir<br />

projenin veya yenilik fikrinin ar-ge/inovasyon içeriği hızlı ve etkili bir biçimde<br />

öğrenilebilecektir. Yazılım, projenin ar-ge içeriğinin zenginleştirilmesi adına önerilerde<br />

bulunabilmekte, en uygun destek programına yönlendirmekte ve destek<br />

verecek kurumun güncel başvuru dokümanlarını iş akış şeması bazında kılavuz<br />

yardımıyla verebilmektedir. Projenin doğru yere doğru şekilde sunulması için adım<br />

adım yönlendirme yapabilmektedir. Yazılım; teknoparklar, sanayi ve ticaret odaları,<br />

mesleki organizasyonlar, destek veren kurumlar, ar-ge merkezleri ve teknoloji<br />

transfer ofisleri tarafından kullanılabilmektedir.<br />

Anahtar sözcükler: Ar-Ge, inovasyon, Ar-Ge destek programları, karşılaştırmalı ar-ge<br />

destek programları, proje ön değerlendirme sistemi, proje değerlendirme yazılımı, uzman<br />

sistem yazılımı<br />

1. Giriş<br />

Günümüz rekabet koşullarında Ar-Ge ve yenilik kavramları ön plana çıkmış bulunmaktadır.<br />

Bu kavramlar Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma Örgütü (OECD) ve<br />

Avrupa Komisyonu İstatistik Bürosu (Eurostat) ortak yayımı olan ve TÜBİTAK<br />

tarafında basım ve dağıtımı gerçekleştirilen Oslo, Frascati ve Canberra kılavuzlarında<br />

detaylı olarak ele alınmıştır. Yenilik kavramı Oslo kılavuzunda, Ar-Ge kavramı<br />

Frascati kılavuzunda, bilimsel ve teknolojik faaliyetlerin ölçümü ise Canberra<br />

kılavuzunda açıklanmaktadır. Ar-Ge kavramı önemli bir buluşu, inovasyon kavramı<br />

ise var olan bir ürün veya sistemin iyileştirilmesini başka bir deyişle yeniliği ifade<br />

etmektedir.<br />

Son yıllarda ar-ge ve inovasyon çalışmaları oldukça ivme kazanmış durumdadır. Bu<br />

ar-ge çalışmalarının büyük kısmı üniversitelerde yapılmakla beraber, dengenin<br />

sağlanması için sanayide de ar-ge çalışmaları yürütülmektedir. Sanayide gerçekleş-

---

404<br />

tirilen ar-ge çalışmalarına mali destek sağlanması, çalışmanın ekonomik değere<br />

ulaşmasında büyük önem taşımaktadır. Bu vesile ile sanayicilere yönelik birçok<br />

mali deste programı bulunmaktadır. Proje sahibinin mali destek programına başvurusunda<br />

bazı sıkıntılar yaşanmaktadır. Bu sıkıntıların başında hangi destek programına<br />

başvurmalıyım sorusu ön plana çıkmaktadır. İşte zaman kaybına yol açan bu<br />

süreci kısaltmak için proje ön değerlendirme ve destek yazılımı geliştirilmiştir. Bu<br />

yazılım ile projenin başarıyla tamamlanabilmesi için öncelikle doğru programa<br />

yönlendirme gerçekleştirilmektedir. Yönlendirilen destek programının değerlendirme<br />

kriterleri baz alınarak hazırlanan test ile beklentileri karşılama oranı ölçülmektedir.<br />

bu vesile ile proje sahibi kendisini sınayabilmektedir. Ayrıca destek şansı<br />

olmayan projelerin ön tespiti ile destek programları gereksiz yere meşgul edilmemektedir.<br />

2. Sistem Hakkında<br />

Türkiye' de ilk ve tek olan “Online Ar-Ge Proje Destek Sistemi” (e-prodes), bir<br />

uzman sistem yazılımıdır. Site içeriği şu aşamada tamamen “Sanayi Ar-Ge Destekleri”<br />

üzerine oluşturulmuştur. Kısa bir zaman sonra Akademisyen ve Girişimci<br />

modülleri de eklenecektir. Site içerisinde yapılan tüm işlemler sadece üyelere ait<br />

veritabanında saklanmakta ve 3. kişilerce paylaşılmamaktadır. Bilgiler yazılım<br />

tarafından sanal ortamda değerlendirilerek sonucu direkt olarak (başka bir bilgisayarda<br />

değerlendirilmeden) verilmektedir. Bu uzman sistem çalışması, kendi Ar-Ge<br />

projenizi dokümantasyon anlamında yürütebilmeniz için E-Danışman mantığı ile<br />

hazırlanmıştır.<br />

Site içeriğinde aşağıdaki çalışmalar bulunmaktadır;<br />

- Projenizin hangi destek programına uygun olduğunun değerlendirilmesi<br />

- Seçilen destek programına projenizin uygunluğunun değerlendirilmesi<br />

- Destek programlarının tanıtımı ve yol haritası<br />

- Ar-Ge ve inovasyon ile ilgili sorularınıza cevaplar<br />

- Kurumlar tarafından kamuoyu ile paylaşılan onlarca Ar-Ge ve yenilik<br />

projesi<br />

- Tarafımızdan hazırlanmış, kurumlar tarafından onaylanmış ve proje sahibi<br />

tarafından izin verilen Ar-Ge projelerinin tam metni<br />

- Ar-Ge İnovasyon ile ilgili güncel haberler<br />

- Desteklenen projenizin yürütülmesi ile ilgili destekleyici ve yol gösterici<br />

doküman paylaşımı<br />

- Ar-Ge çalışmaları yapan akademisyen, sanayici veritabanından yararlanma<br />

- İhtiyaç duyulan konularda hizmet alımı

---

2.1. Gizlilik ve Güvenlik<br />

405<br />

Sitede yer alan ve tarafımızdan hazırlanan projeler yalnızca sahiplerinin izni ile<br />

paylaşılmaktadır. Gizlilik Sözleşmesi gereği hiçbir bilgi proje sahibinin izni olmaksızın<br />

paylaşılmamaktadır.<br />

Site güvenlik açısından uzun yıllardır kendisini kanıtlamış hosting firması tarafından<br />

yayınlanmaktadır. Site içeriğinde yer alan tüm bilgi ve dokümanlar tamamen edanışman<br />

mantığı ile paylaşılmaktadır. Destek veren hiçbir kurumu bağlayıcı niteliği<br />

bulunmamaktadır. Bu site hiçbir destek programı ile bağlantılı değildir. Bu bilgilere<br />

göre yapılacak çalışmalar destek verilmesini zorunlu kılmaz. Bir projeye<br />

destek verilip verilmeyeceği tamamen destek veren kurumların tensiplerine maruzdur.<br />

Site içeriği konusunda uzman kişiler tarafından hazırlanmıştır. Bu site bağımsız<br />

olarak destek programlarına yönlendirme ve doğru program seçimi için hazırlanan<br />

ticari bir yazılımdır. Hiçbir kurumu bağlayıcı niteliği bulunmamaktadır.<br />

Sistemin şematik görünüşü Şekil 1’de verilmiştir.<br />

Şekil 1. E-prodes proje destek sistemi şematik görünüşü

---

406<br />

Uzman Sistem içerisinde yer alan proje değerlendirmeye ait içerik aşağıda sunulmuştur.<br />

- Uygun destek programı seçimi<br />

- Uygun destek programının beklentilerini karşılama oranının ölçülmesi<br />

- Uzman sistemin önerdiği destek programının iş akış şeması<br />

- Uygun programın özet bilgisi ve değerlendirme raporu<br />

- Uygun programın güncel başvuru ve izleme formları<br />

- Uygun programın raporlama zamanlarının hatırlatılması<br />

- Uzman değerlendirmesinde önemli ipuçları ve detaylı rapor<br />

2.2. E-Proje Destek Sistemi Nasıl Çalışır?<br />

E-Proje Destek Sistemi, Ar-Ge ve inovasyon ile ilgili faaliyet gösteren tüm gerçek<br />

ve tüzel kişilerin çalışmalarına yardımcı olmak amacıyla geliştirilmiştir. Uzun<br />

yıllara dayanan sanayi ar-ge birikimi online olarak çalışan bu uzman sisteme aktarılmıştır.<br />

Proje Destek Yazılımı aracılığı ile Ar-Ge niteliği taşıyan projeler için en<br />

uygun destek programını online olarak öğrenilebilmektedir. Uzmanlar tarafından<br />

hazırlanan proje destek yazılımı aracılığı ile doğru, güvenilir, etkin ve hızlı bir<br />

danışmanlık hizmetinden faydalanabilmektedir.<br />

2.3. E-Prodes Üyeliği ile Neler Yapılabilir?<br />

E-Prodes üyeliği ile sistemde var olan tüm materyallere ulaşma imkanı bulunmaktadır.<br />

Bir çok destek programına yapılan başvurulara ait örnek proje dosyaları incelenebilmekte,<br />

destek programları takvimleriyle ilgili hatırlatıcılar takip edilebilmekte,<br />

Ar-Ge ve inovasyon hakkında çeşitli makaleler okunabilmektedir.<br />

Proje değerlendirme yazılımı ile projeye en uygun destek programı öğrenebilmekte,<br />

destek programının aradığı koşulları ne kadar sağladığı ölçülebilmekte ve hatta bir<br />

uzmanın görüşlerine başvurulabilmektedir. Yazılım üzerinde sadece bir proje değil,<br />

birden fazla proje teste tâbi tutulabilmektedir. Tüm bu hizmetlere online olarak<br />

ulaşabilme imkanı sadece E-Prodes bünyesinde bulunmaktadır.<br />

2.3.1. Proje Değerlendirme Yazılımı<br />

Proje Değerlendirme Yazılımı mevcut projenin veya fikrin online web tabanlı bir<br />

yazılım ile değerlendirildiği bir sistemdir. Bu değerlendirme sonucu proje için en<br />

uygun ar-ge destek programı (mali destek için) önerilmektedir. Ayrıca ikinci aşamada<br />

ise projenin belirlenen ar-ge destek programı tarafından ne kadar kabul görebileceği<br />

ölçülmektedir. Değerlendirme sonucu bir skala üzerinde kırmızı, turuncu<br />

ve yeşil alanda konumlandırılan proje için başvuru öncesi ön bir değerlendirme

---

yapılmış olmaktadır. Destek verecek kurumları bağlamamaktadır. Taahhüt niteliği<br />

taşımamaktadır. İlk değerlendirme tüm üyeler için ücretsizdir.<br />

407<br />

Proje kırmızı alanda çıkar ise herhangi bir destek programına başvuru yapılması<br />

önerilmemektedir. Proje kırmızı alan ile yeşil alan içerisinde bir yerde ise bu durumdaki<br />

projeler için uzman görüşü alarak projenin yeşil alana yaklaşması sağlanabilir.<br />

Olumsuz yanıt verilen sorular olumlu olacak şekilde yapılanmaya gidilir ise<br />

uzman görüşü almadan da projenin destek veren kurum tarafından daha fazla kabul<br />

görmesi sağlanabilmektedir.<br />

Projenin tüm yönleriyle ön incelenmesinin istenmesi durumunda uzman görüşü<br />

alınması önerilmektedir.<br />

Yazılım, bilgilerin bir bilgisayara aktarıldığı ve daha sonra geri dönüş yapılan sistemlerden<br />

değildir. Projeniz anlık olarak web tabanlı değerlendirilip sonuç üretmektedir.<br />

Sorular projenizin detaylarını içermemektedir. Genel kabul gören sorular<br />

evet/hayır şeklinde yöneltilmiştir. Örneğin; projenizin ihraç potansiyeli var mıdır<br />

(evet/hayır)? Mühendisiniz var mıdır (evet/hayır)?<br />

2.4. Uzmanlara Danışma<br />

Ar-Ge ve inovasyon projelerinin Mali ve Teknik konuları ile ilgili tüm sorular<br />

konusunda uzman kişilere iletilebilmekte ve kısa zaman içerisinde geri dönüş sağlanmaktadır.<br />

Uzmanlarımızdan bazıları;<br />

Yeminli Mali Müşavir Ercan ALPTÜRK<br />

Uzmanlık Alanları: Ar-Ge Destekleri, KOBİ Destekleri, Teşvikler ve Devlet Yardımları,<br />

Elektronik Ticaretin Hukuku ve Vergilendirilmesi, Yeni Türk Ticaret Kanununda<br />

Şirketlerde Yönetim ve Denetim, Vergi Planlaması, Due Dilligence, İç Denetim,<br />

Vergi Davaları, Vergi İncelemeleri Danışmanlığı, Transfer Fiyatlandırması,<br />

YMM Tam Tasdik İncelemeleri, YMM KDV İadesi Raporlamaları, YMM Özel<br />

Amaçlı Raporlamalar, Krediler ve Teminatlar, Uluslararası Finansal Raporlama<br />

Standartları, İnşaat Muhasebesi ve Vergilendirilmesi, Yabancı Sermaye Mevzuatı,<br />

Denizcilik Sektörü, Mali Analiz<br />

Dr. Mak. Yük. Müh. Çetin KARAKAYA<br />

Uzmanlık Alanları: Ar-Ge Projelerinin Yönetimi (Tüm Süreçler), Patent, Faydalı<br />

Model, Endüstriyel Tasarım Tescili, Marka, Coğrafi İşaret Tescili<br />

End. Müh. Tunahan KIRKTEPELİ (Sakarya Teknokent Genel Müdürü)<br />

Uzmanlık Alanları: Teknopark Kanunu ve Uygulama Esasları<br />

End. Yük. Müh. Kemal SİDAR<br />

Uzmanlık Alanları: Ar-Ge stratejileri, Ulusal ve Ulusalar arası fonlar, Teknokentler,<br />

Ar-Ge merkezi, Üniversite-Sanayi işbirliği, eğitim

---

408<br />

Mali Müşavir Ahmet HÜSEYİNÇELEBİ<br />

Uzmanlık Alanları: Genel Muhasebe - Ar-Ge Projelerinin Muhasebeleştirilmesi<br />

Mali Müşavir Ömer ÜMİT<br />

Uzmanlık Alanları: Ar-Ge Kanunu ve Ar-Ge ile ilgili tüm mevzuatlar<br />

İşletmeci Ertuğrul YADİGAR<br />

Uzmanlık Alanları: Ar-Ge Giderlerinin Muhasebeleştirilmesi, Ar-Ge İndirimi,<br />

Teknoparklar<br />

3. Üyelik Sistemi<br />

Sistem minimum bilgiye ihtiyaç duyan ve ar-ge projesi için finansal destek almak<br />

isteyen kullanıcılar için tamamen ücretsiz olarak dizayn edilmiştir. Üyelik paketlerinde<br />

de belirtildiği gibi daha fazla bilgi ve belge ihtiyacı olması halinde bu hizmetler<br />

ücretlendirilmektedir. Tablo 1’de üyelik durumuna göre yararlanılabilecek<br />

hizmetler yer almaktadır.<br />

Tablo 1. E-Prodes Üyelik Paketleri<br />

3 adımda E-Prodes sistemi;

---

Bazı Örnek Projeler;<br />

409

---

410<br />

Bazı Dokümanlar;<br />

Bazı Makaleler;

---

Destek Programları;<br />

Örnek bir proje değerlendirme uygulaması görüntüsü;<br />

411

---

412<br />

Orta Test Hakkında:<br />

- Sorulara verilen cevaplara göre bir puanlama yapılmaktadır.<br />

- Bu puanlama sistemi uzmanlarımız tarafından oluşturulmuştur.<br />

- Sonuç web tabanlı bir yazılım tarafından değerlendirilmekte ve test sonunda<br />

hemen sonuç vermektedir.<br />

- Bilgiler web tabanlı değerlendirildiğinden 2. bir kişinin değerlendirmesine<br />

ihtiyaç bulunmamaktadır.<br />

- Bu aşamada projenizin hangi destek programına uygun olduğunu öğreneceksiniz.<br />

- Bir sonraki aşamada ise projenizin destek programı tarafından ne kadar<br />

kabul görebileceğini ölçeceksiniz.<br />

- Proje adı ve özeti, kullanıcı hesabınızdaki arşivde hangi projeyi değerlendirdiğinizi<br />

hatırlamanız için istenmiştir.<br />

- Geriye dönük işlemlerinizi ve proje değerlendirmelerinizi kullanıcı hesabınızdan<br />

görebilmektesiniz.<br />

- Teste istediğiniz zaman kaldığınız yerden devam edebilirsiniz.<br />

Birkaç soru örneği;

---

Test Sonucu;<br />

413<br />

4. Sonuçlar ve Öneriler<br />

• Üniversite, sanayi, kamu, girişimciden oluşan geniş bir kesim için ar-ge ve<br />

inovasyon destekleri verilmektedir.<br />

• Her bir kesimin ve her bir destek programının kendine has bazı özellikleri<br />

bulunmaktadır.<br />

• Ar-Ge ve inovasyon destek programlarına başvuru yapılırken, sonuca kadar<br />

olan yolda neler ile karşılaşılacağının en baştan bilinmesi gerekmektedir.<br />

• Proje sahibinin ve destek mekanizmasının uygunluğunun sağlıklı bir şekilde<br />

değerlendirilmesi gerekmektedir.<br />

• Ar-Ge ve inovasyonun önemi her geçen gün artmakta ve ülkemizde de yaygınlaşmaktadır.<br />

• Destek veren kurumların çeşitli olması proje fikri sahibini meşgul etmektedir.<br />

• Destek programlarının başarıya ulaşması için başlangıç adımının doğru atılması<br />

ve doğru kuruma başvuru yapılması büyük önem taşımaktadır.<br />

• Ar-Ge destekleri tek bir merkez altında toplanmalıdır.<br />

• Uzman sistem yazılımı ile karar mekanizmasını hızlandırmak, ar-ge<br />

inovasyon desteklerinden daha etkin yararlanmayı beraberinde getirecektir.<br />

• Proje Değerlendirme Yazılımı mevcut projenizin veya fikrinizin online web<br />

tabanlı bir yazılım ile değerlendirildiği bir sistemdir. Bu değerlendirme sonucu<br />

projeniz için en uygun ar-ge destek programı (mali destek için) önerilmektedir.<br />

Ayrıca ikinci aşamada ise projenizin belirlenen ar-ge destek programı<br />

tarafından ne kadar kabul görebileceği ölçülmektedir. Kırmızı, turuncu<br />

ve yeşil alanda konumlandırılan projeniz için başvuru öncesi ön bir değerlendirme<br />

yapılmış olmaktadır. Destek verecek kurumları bağlamamaktadır.<br />

• İlk değerlendirme tüm üyeler için ücretsizdir.

---

414<br />

• Projeniz kırmızı alanda çıkar ise herhangi bir destek programına başvuru<br />

yapmanız önerilmemektedir. Projeniz kırmızı alan ile yeşil alan içerisinde<br />

bir yerde ise bu durumdaki projeleriniz için uzman görüşü alarak projenizin<br />

yeşil alana yaklaşmasını sağlayabilirsiniz. Olumsuz yanıt verdiğiniz soruları<br />

olumlu olacak şekilde yapılanmaya giderseniz projeniz destek veren kurum<br />

tarafından daha fazla kabul görecektir.<br />

• Projenin tüm yönleriyle ön incelemesi istenir ise uzman görüşü alınması önerilmektedir.<br />

• Yazılım bilgilerin bir bilgisayara aktarıldığı ve daha sonra geri dönüş yapılan<br />

sistemlerden değildir. Projeniz anlık olarak web tabanlı değerlendirilip sonuç<br />

üretmektedir. Sorular projenizin detaylarını içermemektedir. Genel kabul gören<br />

sorular evet/hayır şeklinde yöneltilmiştir. Örneğin; projenizin ihraç potansiyeli<br />

var mıdır (evet/hayır)? Mühendisiniz var mıdır (evet/hayır)? vb.<br />

Kaynaklar<br />

* Marka ve Sistem, Faydalı Model ve Marka Tescili ile 5846 Sayılı Fikri Haklar Kanunu<br />

kapsamında koruma altındadır.<br />

[1] KARAKAYA Ç. “Sanayiciler için Karşılaştırmalı Ar-Ge Destekleri” TMMOB Makine<br />

Mühendisleri Odası Konya Şubesi V. Makine Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi<br />

17-18 Ekim 2009, Rixos Otel, Konya<br />

[2] OECD “Frascati Kılavuzu” 3. Basım, TÜBİTAK Kitap Baskısı<br />

[3] OECD, Eurostat “Oslo Kılavuzu” 3. Baskı, TÜBİTAK Kitap Baskısı<br />

[4] 12 Mart 2008 tarihli, 26814 sayılı Resmi Gazete<br />

[5] www.iso.org.tr<br />

[6] www.tubitak.gov.tr<br />

[7] [www.sanayi.gov.tr<br />

[8] www.kosgeb.gov.tr<br />

[9] www.ttgv.org.tr<br />

[10] KARAKAYA Ç., SARIOĞLU E. “TÜBİTAK- TEYDEB Destek Programlarına Yapılan<br />

Proje Başvurularında Sakarya’ nın Yeri” Sakarya Ekonomi Dergisi, Sayı:63, Yıl:12<br />

ISSN 1303-0175, Sakarya Ticaret ve Sanayi Odası Yayını, Ocak-Şubat 2010, Sakarya<br />

[11] UYSAL Ü., İYİBİLGİN O., KARAKAYA Ç. "Genç Girişimcilere Verilen Ar-Ge<br />

Destekleri (Türkiye Örneği)" 3.Uluslararası Girişimcilik Kongresi, Kırgızistan-Türkiye<br />

Manas Üniversitesi, 13-15 Mayıs 2010, Bişkek, Kırgızistan<br />

[12] ALNIAK M. O., OĞUR A., ERTÜRK M., KARAKAYA Ç. "San-Tez Projelerinin<br />

Üniversite-Sanayi İşbirliğine Katkısı ve Destek Süreci" 2. Üniversite-Sanayi İşbirliği<br />

Sempozyumu, 10-11 Haziran 2009, Kocaeli<br />

[13] ALNIAK M. O., UYSAL Ü., İYİBİLGİN O., KARAKAYA Ç. "Üniversite-Sanayi<br />

İşbirliğinin Sağlanmasında Ar-Ge Projelerinin Rolü, Sorunlar ve Öneriler" Üniversite-<br />

Sanayi İşbirliği Merkezleri Platformu (ÜSİMP) Üniversite Sanayi İşbirliği Ulusal Kongresi<br />

- 2009, 7 - 8 Mayıs 2009, Eskişehir

---

415<br />

[14] OĞUR A., KARAKAYA Ç. "Üniversite-Sanayi İşbirliğinin Sağlanmasında Tübitak<br />

Teydeb' in Rolü ve Önemi" Üniversite Sanayi İşbirliği Sempozyumu - USİS-2007, 05-<br />

06-07 Haziran 2007, ATSO Adapazarı<br />

[15] OĞUR A., KARAKAYA Ç. "Makina Tasarım ve İmalat Sektöründe Ar-Ge Destekleri "<br />

IV. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, 24-25 Kasım 2007, KONYA<br />

[16] OĞUR A., KARAKAYA Ç. "Makina Tasarım ve İmalat Sektöründe Ar-Ge Destekleri-<br />

1" Machinery MakinaTek Aylık İmalat ve Teknoloji Kültürü Dergisi, Mart 2008, Sayı:125<br />

[17] KARAKAYA Ç. "Sanayi Ar-Ge Projeleri İçin Uygun Destek Programı Seçim Kriterleri"<br />

International Science & Technology Conference (ISTEC 2010), 27-29 October 2010,<br />

Salamis Bay Conti Hotel, TRNC<br />

[18] KARAKAYA Ç. “ Ar-Ge ve Yenilik Destekleri – Örnek Projeler ve Karşılaştırmalı”<br />

Sakarya Ticaret ve Sanayi Odası Yayınları Yayın No: 2010/1 ISBN: 978-9944-60-773-<br />

5, Sakarya 2010<br />

[19] KARAKAYA Ç. "Makina ve İmalat Sektörü için AR-GE Projesi Ön Değerlendirme<br />

Sistemi: "e-prodes" Uzman Sistem Yazılımı" VI. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri<br />

Kongresi (MATİT <strong>2011</strong>), 22-23 Ekim <strong>2011</strong>, Makina Mühendisleri Odası Konya Şubesi,<br />

MMO Yayın No: E/<strong>2011</strong>/563, Konya<br />

[20] www.e-prodes.com.tr<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

416

---

MALZEME UYGULAMALARI<br />

VE <strong>İLERİ</strong> <strong>TEKNOLOJİLER</strong><br />

417

---

418

---

Özet<br />

FONKSİYONEL YORULMA SONRASINDA ŞEKİL BELLEKLİ<br />

NİTİ ALAŞIMININ MİKROYAPISAL KARAKTERİZASYONU<br />

Tuna ARIN<br />

Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Karadeniz Teknik Üniversitesi<br />

419<br />

Bu çalışmada, sabit yük altında bulunan şekil bellekli bir yayın, fonksiyonel yorulma<br />

deney düzeneğinde rezistans gibi kullanılarak, ısıtma ve soğutma çevrimi sırasında<br />

östenit-martenzit dönüşümü yaptıktan sonra mekanik, kimyasal kompozisyon<br />

ve mikroyapısal değişimi incelenmiştir. Abbe ölçme komparatörü ile yay sabiti<br />

ölçülmüş ve paslanmaz çelik yay ile karşılaştırılarak karakterize edilmiştir. Matrisin<br />

ve çökeltilerin kimyasal ve mikroyapısal analizi SEM ve EDS analizleri ile gerçekleştirilmiştir.<br />

DSC analizleri ile dönüşüm sıcaklık değerleri belirlenmiş ve NiTi<br />

şekil bellekli alaşımların martenzitik dönüşümü sırasında görülebilen R ara fazının<br />

oluşmadığı tespit edilmiştir. Bu durum, NiTi şekil bellekli alaşımların dönüşüm<br />

mekanizmalarından birisi olan B2�B19’ faz dönüşümünün gerçekleştiğini göstermiştir.<br />

Anahtar Kelimeler: NiTi, Termoelastik Martenzitik Dönüşüm, Fonksiyonel Yorulma<br />

Abstract<br />

In this work, the compositional and microstructural change of a Ti- 51 at. % Ni<br />

alloy was studied. A resistive heating under constant load was applied in a fatigue<br />

machine forcing the SMA alloy to deform due to martensite-austenite phase<br />

transformation. As a result, functional fatigue hystherisis curves were obtained.<br />

The chemical analysis of matrix and precipitates were performed following the<br />

fatigue cycles using SEM and EDS. DSC analysis revealed the presence of<br />

B2�B19’ phase transformation which occurred with no R pre-phase formation.<br />

Tensile testing was applied up to 5 N; hystherisis behavior was observed with<br />

energy increase following the increase in the number of cycles.<br />

Key words: NiTi, Thermoelastic Martensitic transformation, Functional Fatigue<br />

I. Giriş<br />

Şekil Bellek Etkisi (ŞBE) özel bazı alaşımlarda görülen ve kısaca belirli bir sıcaklık<br />

aralığında uygulan termomekanik işlem sonrasında orijinal mikroyapısına dönebilen<br />

malzemeleri tanımlamak için kullanılır. Bu davranış temel olarak, belirli bir<br />

sıcaklıkta aniden gelişen bir martenzitik faz dönüşümüdür [1].

---

420<br />

Şekil Bellek Etkisi (ŞBE) ilk olarak Chang and Read tarafındn Au-Cd alaşımlarında<br />

çalışılmış ve sınırlı sayıda alaşımda gözlenmiştir [2]. 1965 yılında A.B.D Donanma<br />

Donanım Laboratuarlarında ilk şekil bellekli Nikel Titanyum alaşımı keşfedildiğinde,<br />

NiTiNOL adı altında patentlenmiştir [3]. Şekil bellekli alaşımların bilinen ilk<br />

kayda girmiş büyük çaptaki kullanımı 1971 yılında, Grumman F-14 savaş uçaklarında<br />

ki Titanyum hidrolik tüpleri birbirine bağlayan bağlantı elemanları (coupling)<br />

olarak kullanımıdır [4]. Bununla birlikte önemli bir kullanım alanı da uyarıcılardır,<br />

şekil bellekli devre uyarıcılarının (actuators) güç-ağırlık oranı çok yüksektir, ayrıca<br />

küçük boyutta imalat ve düşük güç tüketimi şekil bellekli uyarıcıların göze çarpan<br />

özellikleridir. Bu tip uyarıcılar mikro pensler ve medikal aygıtlarda kullanıma oldukça<br />

uygundur [5]. Ayrıca helisel yaydan yapılmış frenleme sistemleri [6], yapılarda<br />

sismik güvenlik barları [7], mikro elektromekanik esaslı ısı üreteçleri [8],<br />

indüktif ısıtma devre uyarıcıları [9], kimyasal buhar çöktürme metodu (CVD) ile<br />

şekil bellek etkisi kazandırılmış uyarıcı parçalar [10], ile ortodontik teller ve köprüler<br />

[11] uygulama örnekleridir. Ticari üretim işlemi genellikle yüksek vakum<br />

altında indüksiyon ergitmesi ile olur [12]. (Şekil1)<br />

Tabiattaki tüm nesnelerin olduğu gibi atomların da koordinasyon değişimine karşı<br />

gösterdikleri bir direnç vardır. Bu direnç (histerisiz) faz dönüşümleri sırasında<br />

ısıtma-soğutma çevrimi esnasında ölçülebilir belirginlikte görülür [13–17]. Bu<br />

çalışmada, Ti–51 at. % Ni alaşımının fonksiyonel yorulma sonrasında kimyasal ve<br />

mikroyapı değişimi incelenmiştir. Yorulma deney düzeneği sabit yük altındaki yaya<br />

belirli aralıklarda elektrik enerjisi vererek yayı bir rezistans şeklinde ısıtmakta,<br />

böylelikle ısınan ŞBA yay martenzit-östenit dönüşümü yaparak boyunu uzatıp<br />

kısaltarak yorulma hareketi yapmaktadır. Böylelikle kayıt altına alınan uzama değerleri<br />

ve sıcaklık değerleri ile fonksiyonel yorulma eğrileri elde edilmektedir.<br />

Sawagushi T. ve çalışma arkadaşları 50,9 at. % Ni-Ti alaşımındaki (ø 1.0; 1.2;<br />

1,4mm.) çaplarındaki farklı tellere burarak yorulma deneyi uyguladıktan sonra<br />

SEM analizi ile mikroyapı incelemesi yapmıştır [18]. Bununla beraber Ni-Ti ŞBA<br />

telin yapısal yorulma davranışını da, eğerek yorma (BRF) deney düzeneği ile incelemiş<br />

ve εa (gerinim genliği) değerlerine bağlı üç farklı sistem tespit etmişlerdir.<br />

Zhang ve Şehitoğlu deneysel ve teorik olarak yaşlandırılmış Ni-Ti alaşımlarını<br />

incelemişlerdir. DSC ve gerilme-gerinim deneyleri uygulayarak bizim çalışmamızdan<br />

farklı olarak martenzitik dönüşüm sırasında oluşan bir ara faz olan R fazını<br />

araştırmışlardır. [19].

---

Şekil 1. Şekil Bellekli Alaşımların Üretim Süreci<br />

421<br />

<strong>II</strong>. Deneysel Çalışma<br />

Martensitic dönüşüm sıcaklığı 55 o C olan Ni-Ti numuneleri Memory-Metalle (Weil<br />

am Rhein, Germany) firmasından temin edilmiştir. Bu standart alaşımın martenzitik<br />

dönüşüm sırasında oluşturduğu net kuvvet 2N., uzama min. 14 mm. olarak rapor*<br />

edilmiştir. Şekil 2 ŞBA numunenin Abbe komperatörüne bağlanmış halini ve boyut<br />

tanımlamalarını vermektedir.<br />

Şekil 2. Abbe komperatörle ölçülen ŞBA Yay uzamaları (±10 -3 )

---

422<br />

Şekil 3 Yay boyutları (Ig: Sarım sayısı, İf: Yaylanan sarım sayısı)<br />

Yay sabiti “c” was hesaplanmış ve kimyasal analizi ve mikroyapısı EDS (Energy<br />

Dispersive Spectroscopy) and SEM (Scanning Electron Microscopy) analizleri<br />

yardımı ile belirlenmiştir. ŞBA yayın boyutları (±1/100) hassasiyetli bir kumpas<br />

kullanılarak ölçülmüş ve sonuçlar Tablo 1’de verilmiştir.<br />

Tablo 1. NiTi helisel yayın boyutları<br />

D a (mm) D i (mm) D d (mm) I g I f L 0 (mm)<br />

8,00 6,10 0,95 15,5 13,5 32,50<br />

* Memory-Metalle (Weil am Rhein, Germany) ürün sertifikası<br />

Uygulanan kuvvet-uzama ilişkisi Abbe komparatör kullanılarak ölçülmüş ve sonuçlar<br />

Şekil 4’de verilmiştir.<br />

Şekil 4. ŞBA yayınKuvvet-uzama grafiği

---

423<br />

Şekil 4’te görüldüğü gibi, c yay sabitini belirlemek için en küçük kareler metodu<br />

kullanılmış ve eğim bulunmuştur.<br />

F -1<br />

CSMA = = tan α = 0.3513 Nm<br />

l<br />

Şekil 5 de görülen deney setinde, helisel yay gönderilen elektrik akımına direnç<br />

göstererek ısı enerjisi üretmektedir. Fazla ısınmayı engellemek ve ısıtmanın ardından<br />

süratle Ms sıcaklık seviyesine inebilmek amacıyla bir soğutma sistemi tasarlanmıştır.<br />

Soğutma işlemi gerçekleştikten sonra Ms sıcaklık seviyesinde<br />

deformasyonla martenzit oluşturmak ve martenzitik kafes düzenlemesini sağlamak<br />

amacıyla kullanılan 512 gr. lık sabit yük yay üzerine sabitlenmiştir. Yaya lehimlenmiş<br />

bir Pt-Pt10Rh termocouple ile elde edilen elektriksel potansiyel verileri<br />

deney setine eklenen Servoscribe 1 S RE 54120 (Germany) model bir kayıt cihazı<br />

ile kayıt altına alınmıştır. Sıcaklıktaki artış mV cinsinden kaydedilmiştir. Kontrol<br />

anahtarı kademeli olarak açıldığında, elektrik akımının yay üzerinde akmasına ve<br />

yayı ısıtarak şekil bellek etkisi göstermesine, sonrasında yay boyunun maksimuma<br />

ulaştırmasına olanak sağlamıştır. Boy maksimum değere ulaştıktan sonra kontrol<br />

anahtarı kapatılarak akımın geçişi engellenmiş ve yayın soğuyarak 512 gr. lık sabit<br />

yük etkisi altında büzülerek minimum boyuna inmesi sağlanmıştır. Bu çevrim 40 ve<br />

80 defa tekrar edilmiştir. mV cinsinden sıcaklık değerleri ve mm. cinsinden uzama<br />

değerleri tesbit edilmiş ve kayıt edilmiştir. Şekil 6 ve 7, yayın uzama ve sıcaklık<br />

değerleri ile oluşturulan 40 çevrim ve ardından 80 çevrim sorasında elde edilen<br />

histerisiz eğrilerini göstermektedir.<br />

Şekil 5. Fonksiyonel Yorulma Deney Düzeneği

---

424<br />

Sıcaklık(°C)<br />

Fonksiyonel Yorulma Histerisiz Eğrisi-40 Tekrar<br />

120<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

0<br />

14,00 19,00 24,00<br />

Mesafe(mm)<br />

29,00 34,00<br />

Şekil 6. Mesafe (mm.)-sıcaklık (°C) histerisiz eğrisi (yorulma periyodu: 40 tekrar)<br />

Sıcaklık (°C)<br />

140<br />

120<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

Fonksiyonel Yorulma Histerisiz Eğrisi-80 Tekrar<br />

0<br />

14,00 19,00 24,00<br />

Mesafe (mm)<br />

29,00 34,00<br />

Şekil 7. Mesafe (mm.)-sıcaklık (°C) histerisiz eğrisi (yorulma periyodu: 80 tekrar)<br />

Mikroyapısal Karakterizasyon<br />

Şekil Bellekli yay numune kesme işleminin ardından 1200 numara zımpara ile<br />

zımparalanmış ve elmas pasta ile parlatma işlemi ardından numune metalografik<br />

hazırlama işlemi gerçekleştirilmiştir. Dağlama ayracı olarak 40 ml HNO3 + 10 ml<br />

HF kullanılmış ve numune yaklaşık 2-3 saniye dağlanmıştır. SEM (JSM 5410 LV)<br />

and EDS (JEOL, IXRF, 5480 imaging interface) analizleri 21 °C oda sıcaklığında<br />

51 % nem oranında gerçekleştirilmiştir. Şekil 8 500X büyütmede yorulma deneyi<br />

uygulanmamış olan şekil bellekli yay numunenin mikroyapısını ve kimyasal analizini<br />

göstermektedir.

---

Tablo 2. Yorulmaya uğramamış ŞBA yayın EDS sonuçları (matrix)<br />

Element Işın (c/s) Şiddet Mol [Ti/(Ti+Ni)]<br />

Ti Kα 464.65 42.580wt.% 0,47<br />

Ni Kα 268.73 57.420wt.% 0,53<br />

Şekil 8. Yorulmaya uğramamış ŞBA yayın mikroyapısı 500X<br />

425<br />

Şekil 9 yorulma deneyinde 10 çevrim sonrasında oluşan büyütmedeki mikroyapıyı<br />

göstermektedir. (500X) Ti2,3Ni çökeltileri EDS analizleri ile tespit edilmiş,<br />

martenzit tabakaları bu çevrimde henüz oluşmamıştır.<br />

Şekil 9. Yorulma deneyine uğramış şekil bellekli yay numunenin mikroyapısı(10 çevrim) 500x<br />

Şekil 10 fonksiyonel yorulma deneyinde 15 çevrime maruz kalmış şekil bellekli<br />

yayın mikroyapısını 500X de göstermektedir. Matriste homojen olarak dağılmış<br />

Ti2,3Ni çökeltileri ve yeni oluşan martenzit varyantları mikroyapı fotoğrafında görülmektedir.

---

426<br />

Şekil 10. Fonksiyonel yorulma deneyinde 15 çevrime maruz kalmış şekil bellekli yayın mikroyapısı 500X.<br />

Şekil 11,12 fonksiyonel yorulma deneyinde 20 ve 25 çevrime maruz kalmış şekil<br />

bellekli yayın mikroyapısını 500 büyütmede göstermektedir. Gelişen martenzit<br />

varyantları belirginleşmekte, Ti2,3Ni çökeltileri ve muhtemelen parlatma-dağlama<br />

işlemleri sırasında çökeltilerin kaybı ile oluşan boşluklar tespit edilmektedir. Şekil<br />

12 martenzit tanelerinin sayılarını arttırarak iğnemsi (niddle like) yapıya dönüşmelerini<br />

göstermektedir.<br />

Şekil 11. Fonksiyonel yorulma deneyinde 20 çevrime maruz kalmış şekil bellekli yayın mikroyapısı 500X.<br />

Şekil 12. Fonksiyonel yorulma deneyinde 20 çevrime maruz kalmış şekil bellekli yayın mikroyapısı 500X.

---

427<br />

Şekil 13 fonksiyonel yorulma deneyinde 30 çevrime maruz kalmış şekil bellekli<br />

yayın mikroyapısını 500 büyütmede göstermektedir. Artık martenzitik yapı önceki<br />

mikroyapı fotoğraflarına göre daha belirgin hale gelmiştir. Ti2,3Ni çökeltileri ve<br />

boşluklar açıkça görülmektedir.<br />

Şekil 13. Fonksiyonel yorulma deneyinde 30 çevrime maruz kalmış şekil bellekli yayın mikroyapısı 500X.<br />

Şekil 14 fonksiyonel yorulma deneyinde 40 çevrime maruz kalmış şekil bellekli<br />

yayın mikroyapısını 500 büyütmede göstermektedir. Artan iğnemsi martenzit yapılar<br />

daha incelmiş ve NiTi matris fazında karmaşık bir şekilde görülmektedir.<br />

Şekil 14. Fonksiyonel yorulma deneyinde 40 çevrime maruz kalmış şekil bellekli yayın mikroyapısı 500X.<br />

Şekil 15 fonksiyonel yorulma deneyinde 80 çevrime maruz kalmış şekil bellekli<br />

yayın mikroyapısını 500 büyütmede göstermektedir. Artan iğnemsi martenzit yapılar<br />

daha da incelmiş ve NiTi matris fazında karmaşık bir şekilde görülmektedir.

---

428<br />

Şekil 15. Fonksiyonel yorulma deneyinde 80 çevrime maruz kalmış şekil bellekli yayın mikroyapısı 500X.<br />

Şekil 15 da görülen Ni-Ti faz diyagramı incelendiğinde 50 Ni–50 Ti alaşımı için<br />

600 o C’ den düşük sıcaklıklar da, TiNi and Ti2,3Ni gibi iki fazın termodinamik<br />

olarak dengede olduğu söylenebilir.<br />

Şekil 16. NiTi faz diyagramı (Otsuka ve Ren, 1999)<br />

Geri saçılan elektronlar Analizi de (BSE) fonksiyonel yorulmada faz farklılıklarını<br />

belirlemek ve vurgulamak üzere bu araştırmada kullanılmıştır. Aynı zamanda EDS<br />

analizleri gerçekleştirilmiş ve mikroyapı fotoğraflarına eklenmiştir. Şekil 17 ve18, 5<br />

mikron kalınlığında martenzit iğneleri ile boşluklara yerleşmiş çökeltileri göstermektedir.

---

429<br />

Şekil 17. Matrisin BSE kullanılarak çekilmiş mikroyapı fotoğrafı ve küçük kare ile gösterilen alandan<br />

alınan EDS Analizi<br />

Şekil 18. Çökeltinin BSE kullanılarak çekilmiş mikroyapı fotoğrafı ve küçük kare ile gösterilen alandan<br />

alınan EDS Analizi<br />

Isıl Karakterizasyon<br />

Element Ağırlıkça% Atomik%<br />

Ti K 46.25 51.33<br />

Ni K 53.75 48.67<br />

Toplam 100.00<br />

Element Ağırlıkça% Atomik%<br />

Ti K 69.35 73.50<br />

Ni K 30.65 26.50<br />

Toplam 100.00<br />

Şekil bellekli NiTi alaşım yayın faz dönüşüm sıcaklıklarını tespit etmek için, 0, 40<br />

ve 80 fonksiyonel yorulma çevrimine uğramış numuneler üzerinde Perkin Elmer<br />

Pyris 6 marka (M.A., USA) cihaz kullanılarak DSC (Differential Thermal Scanning<br />

Calorimetry) analizleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler 22 o C oda sıcaklığında 0.010<br />

g. Numune üzerinde ASTM F 2005–00 Standardına uygun olarak gerçekleştirilmiştir<br />

[20].<br />

Ölçümler, gerinimsiz numunedeki martenzitten östenite dönüşümü tanımlayan As<br />

ve Af sıcaklıklarını 80.5 o C ve 122.01 o C olarak belirlemiştir. Tersinir dönüşüm<br />

sıcaklık değerleri Ms and Mf 63.82 o C ve 47.29 o C olarak tespit edilmiştir. NiTi<br />

alaşımlarında östenit martenzit dönüşümü sırasında oluşan, ara R fazı oluşumu ısıl<br />

çevrim sırasında görülmemiştir. DSC ısıtma hızı 5 o C/dak. ve ısıtma aralığı 20 o C ile<br />

150 o C arasında seçilmiştir.

---

430<br />

Şekil 19. Gerinimsiz NiTi ŞBA yayın DSC Analiz sonuçları. (Endothermic and exhothermic energy<br />

exchanges were indicated as positive and negative elevations attributing to austenite and martensite<br />

transformations respectively)<br />

Şekil 20. 40 fonksiyonel yorulma çevrimi sonunda NiTi ŞBA yayın DSC Analiz sonuçları.

---

Şekil 21. 80 fonksiyonel yorulma çevrimi sonunda NiTi ŞBA yayın DSC Analiz sonuçları.<br />

<strong>II</strong>I. Sonuçlar ve Tartışma<br />

431<br />

1. Yay sabiti (c), elastiklik modülü (E) ile doğru orantılı olarak artan bir değerdir.<br />

Elastiklik modülü’nün sıcaklıkla ters orantılı olmasına rağmen termoelastik<br />

martenzitik dönüşüm sebebiyle şekil bellekli yayın elastiklik özelliğinin çok yüksek<br />

olduğu görülmüştür. (düşük karbonlu alaşımsız çelik yaydan 2.5 kat fazla)<br />

2. Numunelerin matris yapıları incelediğinde gerinimsiz durumdaki ve 10 çevrime<br />

maruz kalmış olan numunenin mikroyapı fotoğraflarının ince ve oval taneler<br />

gösterdiği dikkat çekmektedir. Ancak çevrim sayısı 15, 20, 25 ve 30 olduğunda<br />

numunelerin tane şekillerinin giderek iğnemsi yapıda martenzit varyantlarını oluşturduğu<br />

görülmektedir. Mikroyapı fotoğrafları karşılaştırıldığında Brinson ve<br />

arkadaşlarının, (2004) [21] mikroyapı fotoğrafları ile büyük oranda örtüşme görülmektedir.<br />

3. SEM analizleri fonksiyonel yorulma deneyinin hemen ardından gerçekleştirildiğinden<br />

çökelti oluşumunun yaşlanma sebebiyle olma ihtimali yoktur. Şekil 20<br />

ve 21 kıyaslandığında, östenit faz dönüşüm sıcaklığı aniden 113.08 o C den<br />

69.75 o C ye düşmektedir. Bu durum, 80 çevrime kadar çökelti oluşumunun gerçekleşmeye<br />

devam etmesinden kaynaklanmaktadır. Çökelti oluşumu gerçekleşirken,<br />

beklendiği gibi matriste %Ti oranı da düşer (şekil 16).<br />

4. NiTi alaşımları, östenit martenzit dönüşümünü ya doğrudan B2 � B19’ şeklinde,<br />

ya da B2�R�B19’ şeklinde, ara faz (R) oluşturarak kademeli olarak gerçekleştirir<br />

[19]. DSC analizleri incelendiğinde NiTi alaşımlarının ara fazı olan<br />

engzotermik R fazı piki tespit edilememiştir (Şekil 19,20 ve 21).

---

432<br />

Kaynaklar<br />

[1] Bhattacharya K., (2003), Microstructure of Martensit, Oxford University Press, Oxford<br />

[2] Higgins, R.A. (1993), Engineering Metallurgy Part 1, Applied Physical Metallurgy,<br />

Cornwall<br />

[3] Ball,P., (1999), Made to Measure New Materials for 21st centaury, Prenceton<br />

Universitiy Press, New Jersey<br />

[4] Otsuka K., Wayman, C.M., (1999), Shape Memory Materials, Cambridge University<br />

Press, Cembridge<br />

[5] Jun C-J, Pei-sun M., Qin Y, (2004), “A prototype micro-wheeled-robot using SMA<br />

actuator””,Elsevier, Sensors and actuators<br />

[6] Szilagy, (2005), US 2005/0023086 A1, “Shape memory Alloy Actuated and Bender<br />

Actuated Helical Spring Brakes”, US Patent Application Publication<br />

[7] Dolce M., Cardone D., (2001), “Mechanical behaviour of shape memor yalloys for<br />

seismic applications 1-Martensite and austenite NiTi bars subjected to torsion”,<br />

Pergamon, International Journal of Mechanical Science, 43:2631-2656<br />

[8] Kirkpatrick S.,Haute T, Siahmakoun A, Adams T Mc D., Haute T, Wang Z., (2006), US<br />

2006/0162331 A1, “A Shape Memory Alloy Mems Heat Engine”, US Patent<br />

Application Publication<br />

[9] Webster John. R., (2006), US 2006/0000211 A1, “Shape Memory Material Actuation”,<br />

US Patent Application Publication<br />

[10] Villhard R. L.,Atmur R. J.,(2004), US 2004/0252005 A1, “Shape Memory Alloy Mems<br />

Component Deposited by chemical Vapor deposition”, US Patent Application<br />

Publication<br />

[11] Chen S-W, Yang C-L, (2005), US 2005/0214709 A1, “Metallic Archwires and Dental<br />

Crowns of Various Colors and Their Preparation Methods”, US Patent Application<br />

Publication<br />

[12] Mehrabi K., Bahmanpour H., Shokuhfar A., Kneissl A., (2006), “Infiluence of chemical<br />

composition and manufacturing conditions on properties of NiTi Shape memory<br />

Alloys”, Elsevier, Material Science and Engineering<br />

[13] Ortin J., Delaey L., (2002), “Histeresis in shape-memory alloys”, International Journal<br />

of Nonlinear Mechanics, 37:1275-1281<br />

[14] Yan W., Wang C.H., Zhang X.P., Mai Y-W, (2002), “Theoreical modelling of the effect<br />

of plasticity on reverse transformation in superelastic shape memory alloys”, Elsevier,<br />

Material Science and Engineering, A 354:146-157<br />

[15] Helm D., Haupt P., (2002), “Shape memory behaviour: modelling within continuum<br />

termomechanics”, Pergamon, International Journal of Solids and Structures, 40:827-849<br />

[16] Seelecke S., (2002), “Modelling the dynamic behavior of shape memory alloys”,<br />

Pergamon, International Journal of Nonlinear Mechanics, 37:1363-1374<br />

[17] Brinson L.C., Schmidt I., Lammering R., (2004), “Stres-induced transformation<br />

behavior of a polycrystalline NiTi shape memory alloy: micro and macromechanical

---

investigations via in situ optical microscopy”, Elsevier, Journal of the Mechanics and<br />

Physics of Solids, 52:1549-1571<br />

[18] Sawaguchi T., Kausträter G., Yawny A., Wagner M. And Egeler G. (2003) “Crack<br />

Initiation and Propagation in 50.9 at. pct. Ni-Ti Pseudoelastic Shape-Memory Wires in<br />

Bending-Rotation Fatigue” Metallurgical And Materials Transactions A v34a,<br />

December, 2003–2847<br />

[19] Zhang X. ve Şehitoğlu H., (2004), “Crystallography of the B2→R→B19' phase<br />

transformations in NiTi”,Elsevier, Material Science and Engineering, baskıda<br />

[20] ASTM International, (2000), “ASTM F 2005–00, Standard Terminology for Nickel-<br />

Titanium Shape Memory Alloys”, MA, USA<br />

[21] Brinson L.C., Schmidt I., Lammering R., (2004), “Stres-induced transformation<br />

behavior of a polycrystalline NiTi shape memory alloy: micro and macromechanical<br />

investigations via in situ optical microscopy”, Elsevier, Journal of the Mechanics and<br />

Physics of Solids, 52:1549-1571<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı<br />

433

---

434

---

POLİVİNİL BORAT/POLİ(METİL METAKRİLAT) KARIŞIMIN<br />

HAZIRLANMASI, NANOFİBER OLUŞUMU VE<br />

KARAKTERİZASYONU<br />

Özet<br />

Havva DİNÇ, Ozcan KOYSUREN, Mustafa KARAMAN<br />

Selçuk Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü<br />

435<br />

Bu çalışmada, elektrospin cihazıyla polivinil borat/poli(metil metakrilat) nanofiber<br />

üretimi amaçlanmaktadır. Polivinil borat; polivinil alkol ve borik asitin<br />

kondensasyon reaksiyonuyla sentezlenmiştir. Elektrospin yapılmadan önce, fiber<br />

yapabilme kabiliyetini artırmak amacıyla polivinil borat, polimetil metakrilat çözeltisiyle<br />

karıştırılmıştır. Bu karışımdan elektrospin cihazında yüksek voltajlarda<br />

elektrospin işlemiyle homojen ve yüksek gözenekli filmler elde edilmiştir. Oluşturulan<br />

filmlerin içerisindeki 100-250 nm çap aralığında değişen nanofiberler, taramalı<br />

elektron mikroskobu (SEM) ile görüntülenmiştir.<br />

Anahtar Kelimeler: Nanofiber, Elektrospin, Polivinil borat, Poli(metil metakrilat)<br />

Giriş<br />

Fiber şekilli polimerlerin ve malzemelerin yığın özellikleri karşılaştırıldığında<br />

elektriksel iletkenlik, biyo-çözünürlük ve ultraviole rezistans gibi özelliklerinin<br />

geliştiği görülür. Fiber oluşum prosesinde son yıllarda mikron altı seviyede<br />

nanofiber üretimi yaygındır. İstenilen özelliğe ve boyuta sahip fiberler oluşturulabilir.<br />

Örneğin hacim oranına göre temas alanı artırılabilinir, gözenek boyu azaltılabilir,<br />

yapısal eksiklikler giderilebilir ve süper mekaniksel özellikte yapılar elde edilebilir.<br />

Nanofiber yapılarının membran, sensör, tekstil uygulamaları başta olmak<br />

üzere çeşitli potansiyel uygulama alanları bulunmaktadır [1].<br />

Polimer solüsyonundan elektrik yüklü jet sayesinde elektrospin işlemiyle nanofiber<br />

oluşumu benzersiz bir prosestir. Elektrospin prosesi, 2 elektrod ve kilovolt mertebesine<br />

çıkabilen DC voltaj kaynağından oluşmaktadır. Polimer, yüksek voltaj sayesinde<br />

pipet içinde tüpten fiber şeklinde düşer. Jet elektiriksel olarak yüklenmekte ve<br />

fiberin oluşumuna neden olan yükte fiberler bükülür ve fiberlerin çapı küçülür.<br />

Fiberler kollektör (toplama ekranı) yüzeyinde örümcek ağı şeklinde toplanır [2].

---

436<br />

Şekil 1. Elektro spin yöntemiyle nanofiber üretimi [3]<br />

Bor karbür ve bor nitrür gibi bor içeren seramikler üstün fiziksel ve kimyasal özellikte<br />

önemli malzemeler arasındadır. Bor karbür ve bor nitrür, yüksek sertlik ve<br />

yüksek erime noktası, düşük yoğunluk, kimyasal durgunluk, gelişmiş termal ve<br />

elektriksel özellikleri göstermektedir. Bu özellikleri, bor bileşiklerini ileri teknoloji<br />

uygulamaları için güçlü bir aday yapmaktadır [4-8]. Sentetik yolla borlu seramik<br />

tozlarını hazırlamak için düşük -sıcaklık polimer piroliz işleminden faydalanarak<br />

önemli polimerik öncüler geliştirilir [9-14]. Polivinil alkolün borat esteri olan<br />

polivinil borat, bor karbür tozlarının öncüsü olarak çalışılmaktadır [15-16].<br />

Polivinil alkol’den borat esterinin sentezi, kolay ve hızlı olmasına rağmen,<br />

elektrospin tekniğiyle nanofiberlerin hazırlanması için aynı şey söylenemez. Bu<br />

çalışmada, bor karbürün polimerik öncüsü olan polivinil borat, polivinil alkol ve<br />

borik asitin reaksiyonundan sentezlendi, elektrospin işlemiyle polivinil borat/<br />

polimetil metakrilat fiberler oluşturuldu.<br />

Deneysel<br />

Polivinil alkol (PVA) Inovenso Ltd tarafından ve borik asit (H3BO3) Merck tarafından<br />

temin edildi. Polivinil borat (PVB), borik asit ve PVA’nın kondensasyon reaksiyonu<br />

vasıtasıyla hazırlandı. PVA (2.0 gr) tartıldı 30 ml distile su içerisinde çözüldü<br />

ve 80 0 C’de ısıtılarak 60 dk. karıştırıldı. Aynı zamanda 2.0 gr borik asit 30 ml<br />

distile su içerisinde çözüldü ve 80 0 C’ye ısıtılan PVA çözeltisinin üzerine eklendi.<br />

Oluşan beyaz çökelek polivinil borat (PVB) 120 0 C’de 1 gün süreyle etüvde kurutularak<br />

beyaz toz halinde polivinil borat (PVB) elde edildi.

---

(a) (b)<br />

Resim 1. (a) PVA ve Borik asit çözeltilerinin karıştırılması (b) PVB eldesi<br />

437<br />

Elektrospin işlemi için çeşitli oranlarda çözeltiler hazırlandı. Ağırlıkça %1.5 PVB<br />

ve ağırlıkça %5 PMMA çözeltileri DMF (dimetil formamid) içerinde çözülerek<br />

hazırlandı. Bu çözeltiler 3:1, 5:1, 7.5:1, 10:1, 12.5:1 ve 15:1 PMMA: PVB ağırlık<br />

oranlarında karıştırıldı. Polivinil borat/Polimetil metakrilat nanofiberler oluşturmak<br />

için (NE-100, Inovenso) marka elektrospin cihazı kullanıldı. Hazırlanan çözeltiler<br />

enjektör yardımıyla alındı ve 0.1 ml/hr hızla besleme yapıldı. Elektriksel potansiyel<br />

fark’tan yararlanarak toplayıcı ve enjektör tipi uç arasında 30 kV gerilim sağlandı.<br />

Toplayıcı ve enjektör tipi uç arasındaki mesafe 10 cm olarak belirlendi.<br />

Polivinil borat ve polimetil metrakrilatın infrared ölçümü, Nicolet 380 model<br />

spektrometre ile gerçekleştirildi. Infrared ölçümünde kullanılan polimetil metakrilat<br />

ve polivinil borat film numuneler spin kaplama cihazında hazırlandı. Polivinil borat<br />

nanofiberin yüzey morfolojileri SEM (taramalı elektron mikroskopu) cihazında<br />

yapılan ölçümlerde tespit edildi.<br />

Sonuç ve Tartışma<br />

Şekil 2’de polivinil alkol ve polimetil metakrilat’ın FTIR spektrumları gösterilmektedir.<br />

Şekil 2. (a) saf PVB ve (b) saf PMMA, FTIR ölçümü

---

438<br />

PVB ve PMMA (1700-1000 cm -1 ) dalga boyları arasında birbiriyle örtüşen karakteristik<br />

pikleri vardır. 1600 cm -1 dalga boyundaki BO bandı PVB‘ın karakteristik<br />

piklerinden biridir. PMMA’nın 1600-1000 cm -1 dalga boyundaki CH3, C-O ve -O<br />

CH3 bandı pikleri gözlenmiştir.<br />

Şekil 3. (a) 3-1( PMMA/ PVB), (b) 5-1 (PMMA/ PVB) ve (c) 7.5-1 (PMMA/PVB) karışımların FTIR ölçümü<br />

Şekil 3. (a) 10-1( PMMA/ PVB), (b) 12.5-1 (PMMA/ PVB) ve (c) 15-1 (PMMA/PVB) karışımların FTIR<br />

ölçümü<br />

Elektrospin yapabilmek için polimer sıvı halde olmalı, polimer solüsyonu yada<br />

erimiş polimer halinde olmalıdır. Elektrospin için, polivinil borat solüsyonu ağırlıkça<br />

%1.5 konsantrasyonunda hazırlandı çünkü daha yüksek konsantrasyonlarda su<br />

içerisinde çözünmedi. Elektrospining işlemi polimer sıvı ile indüklenmiş uç arasında<br />

yüksek voltaj uygulanmasıyla gerçekleştirilir. Şırıngadan pompa yardımıyla şarj<br />

edilmiş uca polimer sıvı gönderilir. Şarj edilmiş uçta damla şeklinde sıvı oluştuğunda<br />

yüksek gerilimin etkisiyle jet oluşur. Ağırlıkça %1.25’den seyreltik polivinil<br />

borat solüsyonu hazırlandığında jet oluşumu için gerekli Taylor hunisinin oluşmadığı,<br />

dolayısıyla elektrospin gerçekleşmedi görüldü. Bundan dolayı elektrospin

---

439<br />

deneylerinde polivinil borat solüsyonu ağırlıkça %1.5 bileşiminde seçildi. Fakat<br />

yalnızca polivinil borat solüsyonu ile elektrospin prosesi gerçekleştirilememiştir.<br />

Nanofiber yapılar elde etmek için elektrospin prosesine uygun bir polimerle<br />

polivinil boratı karıştırmaya ihtiyaç duyuldu, çünkü polivinil borat genel çözücülerde<br />

neredeyse çözülememekte ve yüksek elektrik alanında fiber çekimine engel<br />

olacak seviyede düşük çözelti viskozitesi göstermektedir[2,16,17]. Nanofiber karışım<br />

elde etmek için elektrospin olabilen bir polimer polimetil metakrilat kullanıldı.<br />

Bu amaç için altı farklı kompozisyonda PMMA-PVB çözeltileri hazırlandı. Bu<br />

kompozisyonlardan 3 tanesi olan 3/1, 7.5/1 ve 12.5/1 oranlarındaki karışımların<br />

SEM görüntüleri aşağıda (Şekiller 4-6‘da) gösterilmektedir. Çapları 100-250 nm<br />

civarında değişen polivinil borat/polimetil metakrilat fiberler elde edilmiştir.<br />

Polimetil metakrilat oranı artıkça fiber çapının da arttığı gözlemlenmiştir.<br />

Sem Görüntüleri<br />

Şekil 4. Ağırlıkça 3/1 oranında PMMA:PVB içeren nanofiber kaplamanın SEM görüntüsü

---

440<br />

Şekil 5. Ağırlıkça 7.5/1 oranında PMMA:PVB içeren nanofiber kaplamanın SEM görüntüsü<br />

Şekil 6. Ağırlıkça 12.5/1 oranında PMMA:PVB içeren nanofiber kaplamanın SEM görüntüsü

---

Kaynaklar<br />

1. Gopal R., Zuwei, M.; Kaur, S.; Ramakrishna, S. Surface Modification and Application<br />

of Functionalized Polymer Nanofibers; in Topics in Applied Physics, Mansoori, G. A.;<br />

George, T. F.; Assoufid, L.; Zhang G.; (Ed.), Springer: New York, 2007, Chap 4.<br />

2. Ramakrishna, A.; Fujihara, K.; Teo, W. E.; Lim, T. C.; Ma, Z. An Introduction to<br />

Electrospinning and Nanofibers; World Scientific Publishing: London, 2005.<br />

3. İbrahim USLU, (2009) .Elektro-eğirme yöntemi bor katkılı aluminyum asetat nanolif<br />

malzemelerin eldesi. Tübav Bilim Dergisi, (267), 266-270<br />

4. Sezer, A. O.; Brand, J. I. Mater. Sci. Eng. 2001, B 79, 191.<br />

5. Han, Z.; Li, G.; Tian, J.; Gu, M. Mater. Let. 2002, 57, 899.<br />

6. Karaman, M.; Ozbelge, H. O.; Sezgi, N. A.; Dogu, T. AIChE J. 2006, 52, 4161.<br />

7. Karaman, M.; Ozbelge, H. O.; Sezgi, N. A.; Dogu, T. AIChE J. 2009, 55, 701.<br />

8. Karaman, M.; Ozbelge, H. O.; Sezgi, N. A. AIChE J. 2009, 55, 2914.<br />

9. Yanase, I.; Ogaware, R.; Kobayashi, H. Mat. Let. 2009, 63, 91.<br />

10. Mondal, S.; Banthia, A. K. J Europ. Ceramic Soc. 2005, 287.<br />

11. Abd-El-Aziz, A. S.; Carraher, C. E.; Pittman, C. U.; Zeldin, M. Macromolecules<br />

Containing Metal and Metal-Like Elements, Boron Containing Polymers; Wiley<br />

Interscience: New Jersey, 2007.<br />

12. Miele, P.; Toury, B.; Cornu, D.; Bernard, S. J. Organomet. Chem. 2005, 690, 2809.<br />

13. Wynne, K. J.; Rice, R. W. Ann. Rev. Mater. Sci. 1984, 14, 297.<br />

14. Sneddon, L. G.; Mirabelli, M. G. L.; Lynch, A. T.; Fazen, P. J.; Su, K.; Beck, J. S. Pure<br />

Appl. Chem. 1991, 63, 407.<br />

15. Sneddon, L. G.; Mirabelli, M. G. L. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3305.<br />

16. Paine, R. T.; Narula, C. K. Chem. Rev. 1990, 90, 73.<br />

17. Xu, Q.; Li, Y.; Feng, W.; Yuan, X. Synt. Met. 2010, 160, 88.<br />

441

---

442

---

Özet<br />

YÜKSEK BASINÇ PEM ELEKTROLİZÖRLERİNDE<br />

SIZDIRMAZLIK İÇİN HÜCRE DİZAYNI GELİŞTİRİLMESİ<br />

M. Caner ACAR, , Mahmut D. MAT, Ö.Faruk SELAMET, Adem ÇİÇEK<br />

Niğde Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü<br />

443<br />

Fosil yakıt kaynaklarının giderek tükenmesi ve buna karşın nüfusun artmasıyla<br />

birlikte artan enerji ihtiyacı yenilenebilir temiz rüzgar ve güneş enerjisine ilgiyi<br />

arttırmıştır. Fakat bu enerji kaynaklarının sürekli olmaması (rüzgar enerjisinin<br />

sadece rüzgarlı havalarda, güneş enerjisinin gündüz ve bulutsuz havalarda) aynı<br />

zamanda araçlara ve mobil cihazlara uygulanamaması hidrojeni enerji taşıyıcı olarak<br />

ön plana çıkarmıştır. PEM elektrolizörleri rüzgar ve güneşten elde edilen elektrik<br />

enerjisi ile suyu parçalayıp hidrojen elde edilebilmekte ve hidrojen direk veya<br />

depolanarak enerjiye ihtiyaç duyulan her yerde kullanılabilmektedir. Bu çalışmada<br />

suyu elektrik enerjisi ile ayrıştırarak yüksek basınçta hidrojen elde edebilen bir<br />

PEM elektrolizörü geliştirilmiş ve yüksek basınçta sızdırmazlık için birçok dizayn<br />

geliştirilmiş ve geliştirilen dizaynlar test edilmiştir.<br />

Anahtar Kelimeler: PEM elektrolizörler, sızdırmazlık elemanı, yüksek basınç.<br />

1. Giriş<br />

Günümüzde fosil enerji kaynaklarının aşırı kulanım sonucu hızla tükenmesi ve<br />

artan kirliliğin insan sağlığını tehdit edecek boyutlara ulaşması, araştırmacıları<br />

alternatif yakıt arayışına itmiştir. Bu konuda hidrojen gazı özellikleri sayesinde ön<br />

plana çıkmıştır. Hidrojen fosil ve biyo-yakıtlardan elde edilebildiği gibi suyun<br />

elektroliz yöntemiyle parçalanması sonucuyla da üretilebilmektedir. Sudan elde<br />

edilebilirliği sayesinde sonsuz bir enerji kaynağı olarak görülen hidrojen, günümüz<br />

teknolojisinde oldukça önem kazanmıştır. Her geçen gün kullanım miktarı ve alanı<br />

artarak devam etmektedir. Hidrojenin çevre dostu olması, elde edilebilme potansiyeli,<br />

geleneksel yakıtlara göre yüksek verimi ve kullanım alanı çeşitliliği, yakın<br />

gelecekte en gözde enerji kaynağı olmasını sağlamaktadır.<br />

Hidrojen çeşitli yöntemlerle elde edilebilmektedir. Bu yöntemlerden bir tanesi de<br />

suyun elektrolizidir. Su, elektrolizör hücresinde meydana gelen elektrokimyasal<br />

reaksiyonlar sonucu hidrojen ve oksijene parçalanarak elde edilen hidrojen daha<br />

sonra depolanmaktadır. Suyun hücre içerisinde parçalanarak hidrojen elde edilmesi<br />

çeşitli sorunları da beraberinde getirmektedir. Bu sorunlardan en önemlisi sızdırmazlık<br />

problemidir. Gerek elektrolizörlerde gerekse yakıt pillerinde bu problemin

---

444<br />

giderilmesi, bu sistemlerin verimlerini arttırmakta ve meydana gelebilecek olumsuzlukları<br />

ortadan kaldırmaktadır.<br />

Literatürde sızdırmazlık probleminin etkilerini incelemek ve bu problemlerin önüne<br />

geçmek için çeşitli çalışmalar yer almaktadır. Ancak bu çalışmalar, farklı hücre<br />

dizaynlarının geliştirilmesinden ziyade, kullanılan sızdırmazlık elemanına göre<br />

yapılmıştır. Lin ve ark. [1] bir katı oksit yakıt pili yığını dizayn ederek bu dizaynda<br />

sızdırmazlık elemanı olarak mika esaslı bir conta kullanmışlardır. Kullanılan ticari<br />

bir analiz programı ile mika esaslı contanın yığın içerisinde meydana gelen ısıl<br />

gerilmelere etkisini göstermek istemişlerdir. Bu işlem sırasında 0.6 MPa basıncını<br />

optimum sıkışma basıncı olarak belirlemişlerdir. Kullanılan sızdırmazlık elemanının<br />

daha önce kullanılan cam seramiğe göre yığın içinde meydana gelen ısıl gerilmeleri<br />

önemli bir ölçüde etkilediğini belirlemişlerdir. Polimer elektrolit yakıt pilinin<br />

(PEFC) uzun dönem çalışması sırasında sızdırmazlık elemanında meydana gelen<br />

bozulmanın yakıt pili hücresine etkileri Schulze ve ark. [2] tarafından incelenmiştir.<br />

Bu çalışmada sızdırmazlık elemanının, hidrojen ve oksijenin hücre içerisinde karışmasını<br />

önlemek açısından önemli bir yere sahip olduğu vurgulanmıştır. Schulze<br />

ve ark. [2] yakıt pili hücresini belirli bir süre çalıştırdıktan sonra hücreyi oluşturan<br />

bileşenlerde meydana gelen değişiklikleri incelemişlerdir. Doğrudan temas halinde<br />

olan membran ve silikon contanın bazı kısımlarında gözle görülebilir bozulmaların<br />

olduğunu tespit etmişlerdir. Membranın, sızdırmazlık elemanı ile temas halinde<br />

olan bu kısımlarının renk değişimine uğradıklarını görmüşlerdir. Elde edilen bu<br />

gözlemlerle birlikte taramalı elektron mikroskobu ve enerji ayırıcı X-ray analizi ile<br />

sızdırmazlık elemanı ve membrandaki değişimleri incelemişlerdir. Taniguchi ve<br />

ark. [3] katı oksit yakıt pilinde sızdırmazlık malzemesi olarak kullandıkları seramik<br />

fiberin ısıl çevrimler üzerinde olumlu etki yaptığını gözlemlemişlerdir. Bu çalışmalarını<br />

yaparken 200 mm x 150 mm x 4 mm boyutlarında tekli yakıt pili hücresi<br />

kullanmışlardır.<br />

Literatürde PEM yakıt pili ve katı oksit yakıt pilinde sızdırmazlık üzerine birçok<br />

çalışma olmasına rağmen PEM elektrolizörlerde sızdırmazlık konusunda herhangi<br />

bir çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmada yüksek basınçta (50 bar’a kadar) çalışan<br />

PEM elektrolizörlerinde sızdırmazlık kapsamlı bir şekilde incelenmiş sızdırmanın<br />

önlenmesi için birçok dizayn geliştirilmiş ve test edilmiştir.<br />

2. Deney Düzeneği<br />

Yüksek basınç PEM elektrolizörü sızdırmazlık çalışmalarında kullanılan deney<br />

düzeneği Şekil 1’de verilmiştir. Su elektrolizör hücresine su tankından yüksek<br />

basınç pompası ile gönderilmektedir. Elektrolizörün anot kısmına gelen su, bilgisayar<br />

ile kontrol edilen güç kaynağından verilen elektrik enerjisi ile hidrojen ve oksijene<br />

parçalanmaktadır. Oksijen ve bir miktar su anot tarafından su tankına iletilmektedir.<br />

Daha sonra oksijen gazı oksijen tankına gönderilerek depolanmaktadır.

---

445<br />

Katot bölgesine geçen hidrojen, saflığının iyileştirilmesi için kurutuculardan geçirilmektedir.<br />

Sonra da hidrojen tankında 50 bar basınçta depolanmaktadır. Sistemde<br />

yer alan su tankı ve elektrolizör hücresinin sıcaklık değişimleri, sıcaklık kontrolü<br />

yapan cihazlarla sürekli olarak takip edilmektedir. Sızdırmazlık problemlerinin<br />

çözümü için geliştirilen elektrolizör hücresi tasarımları bu deney düzeneğinde test<br />

edilmektedir. Deney düzeneği sabit olup elektrolizör hücresi tasarımları farklılık<br />

göstermektedir.<br />

Şekil 1. Yüksek basınç PEM elektrolizör hücresine ait deney düzeneği<br />

3. Deneysel Çalışma ve Sonuçlar<br />

Yüksek basınç PEM elektrolizörlerinin tasarımı yapılırken dikkate alınması gereken<br />

faktörlerden birisi de sızdırmazlıktır. Yapılacak olan çeşitli elektrolizör dizaynları<br />

ve kullanılacak hücre elamanlarının her biri seçilecek sızdırmazlık elemanı göz<br />

önünde bulundurularak belirlenmelidir.<br />

Niğde Üniversitesi’nde geliştirilen yüksek basınç PEM elektrolizöründe gaz kaçaklarına<br />

neden olabileceği düşünülen pek çok çalışma yapılmıştır. Ancak bu makalede<br />

sadece sistem açısından olumlu sonuçlar veren çalışmalara değinilmiştir.<br />

3.1. Izgara Kalınlığının Homojenliği ve Teflon Çerçeve Kullanımı<br />

Yüksek basınç PEM elektrolizörlerinde, hücre içinde ve dışında meydana gelen gaz<br />

kaçaklarının nedenlerinden bir tanesi, ızgara kalınlıklarının homojen dağılıma sahip

---

446<br />

olmamasıdır. Izgara kalınlığının her bölgede eşit veya birbirine çok yakın değerlerde<br />

olması sızdırmazlık elemanın belirlenen sızma bölgesine daha iyi bir temasta<br />

bulunabilmesi anlamına gelmektedir. Bu da gaz kaçaklarını önleyici etki yapacaktır.<br />

Bu kalınlığın ızgara üzerinde düzgün dağılmasını sağlamak için çeşitli yöntemler<br />

mevcuttur.<br />

Şekil 2’de gösterilen ve basınç kağıtları kullanılarak elde edilebilen aşağıdaki yöntem<br />

bunlardan bir tanesidir. Şekil 2.a’da ızgaranın doğrudan temas ettiği basınç<br />

kağıdı üzerindeki bazı kısımlarda izlerin tam olarak belirginleşmediği görülebilmektedir.<br />

Buradan yola çıkarak ızgara üzerindeki kalınlık dağılımının düzgün olmadığını<br />

söyleyebiliriz. Yine benzer olarak Şekil 2.b’de ızgaranın basınç kağıdı<br />

üzerinde bıraktığı izlerden anlaşılacağı üzere düzgün bir dağılımın olmadığı görülebilmektedir.<br />

Şekil 2.c’de ise daha önceki ızgara gruplarına göre daha iyi bir temasın<br />

sağlandığı dolaysıyla kalınlık dağılımının düzgün olduğu söylenebilir. Böylece son<br />

ızgara kalınlığı ile elde edilen sonuca göre sızdırmazlık elemanının sızma alanına<br />

daha homojen bir baskı ile temas edeceğini söylemek mümkündür.<br />

Yapılan deneyler sonucu elde edilen verilere göre, düzgün dağılıma sahip bir ızgara<br />

grubu ile teflon çerçevelerden oluşan bir hücrede 10-15 bar arasında değişen basınç<br />

değerlerine ulaşılmıştır.<br />

a. b. c.<br />

Şekil 2. Farklı ızgara gruplarının basınç kağıdı üzerinde bıraktıkları izler<br />

3.2. Sıkma Basıncının Etkisi<br />

Sıkma basıncının belirlenmesi de gaz kaçaklarının önüne geçilmesi açısından önemli<br />

bir yere sahiptir. Bu basınç değerinin yüksek değerlerde tutulması sızdırmazlık<br />

elemanına zarar verirken düşük değerlerde olması halinde ise gaz kaçakları meydana<br />

gelecektir. Bu yüzden sızdırmazlık elemanının sızma yüzeyine iyi bir şekilde<br />

tutunmasını sağlamak için optimum bir sıkma basıncının belirlenmesi gerekmektedir.<br />

Ayrıca uygun bir sıkma basıncı gaz kaçaklarını önlemesinin yanı sıra kontak<br />

direncini azaltacağından hücre performansını arttırıcı yönde de etki yapacaktır.<br />

Elektrolizör hücresinde, kullanılan ayarlı tork metre ile seçilen farklı sıkma değerlerinde<br />

basınç deneyleri yapılmıştır. Kaçaklar olmaksızın, elektrolizör hücresinde en

---

447<br />

yüksek gaz basıncının elde edildiği ve sızdırmazlık elemanının deformasyona uğramadığı<br />

optimum bir sıkma basınç değeri belirlenmiştir. Belirlenen bu sıkma değeri<br />

ile yapılan deneyler sonucu elektrolizör hücresinde 20 bar basınca ulaşılmıştır.<br />

3.3. Metal Çerçevelerin Kullanılması<br />

Proje kapsamında yüksek basınç PEM elektrolizörü için hedeflenen basınç değeri<br />

50 bar’dır. Ancak şimdiye kadar yapılan işlemler sonucunda maksimum 20 bar<br />

basınç seviyelerine ulaşılabilmiştir.<br />

Yüksek basınç PEM elektrolizör hücre bileşenlerinde yapılan iyileştirmeler sonucu<br />

elde edilen değerlere göre özellikle 20 bar ve üzeri basınç değerlerinde hücre içinde<br />

ve dışında gaz kaçaklarının olduğu tespit edilmiştir. Bunun sebebinin sızdırmazlık<br />

elemanının sızma yüzeyine iyi bir şekilde tutunamadığından kaynaklanabileceği<br />

üzerinde durulmuştur. Bundan dolayı yapılan araştırmalar ve literatür taramaları bu<br />

yönüyle ele alınmıştır. Araştırmalar sonucunda, hücre içerisinde kullanılan teflon<br />

çerçevelerin yerine metal çerçevelerin kullanılmasının bu sorunun çözümünde etkili<br />

olacağı düşünülmüştür.<br />

Bu kapsamda yapılan yeni tasarım, metal çerçevelerin kullanımı ile elde edilmiştir.<br />

Şekil 3.a’da teflon malzemesi kullanılarak elde edilen tasarım yer alırken Şekil<br />

3.b’de metal çerçeveler kullanılarak elde edilen tasarım gösterilmiştir. Şekil 3.b’de<br />

gösterilen hücre dizaynı ile yapılan deneylerde 40-45 bar basınç aralığında gaz<br />

basınçlarına ulaşılmıştır. Burada, yeni tasarım ile elde edilen yüksek basınç değerleri<br />

için; sızdırmazlık elemanının metal yüzeye daha iyi tutunduğunu, sıkışma basıncından<br />

dolayı teflonun değişik noktalarında meydana gelen gerilme farklılıklarının<br />

önüne geçildiğini ve daha sabit bir sıkışmanın gerçekleştiğini söyleyebiliriz.<br />

Şekil 3.a Teflon çerçeve kullanımı Şekil 3.b Metal çerçeve kullanımı<br />

3.4. Sızdırmazlık Elemanı Temas Bölgesinin Büyütülmesi<br />

Metal çerçevelerin kullanılması ile yüksek basınç PEM elektrolizöründe ulaşılabilen<br />

basınç değeri yaklaşık olarak iki kat artmıştır. Ancak yeni tasarım ile hedeflenen

---

448<br />

50 bar basınç değerine yaklaşılmasına rağmen bu değer elde edilememiştir. 50 bar<br />

basınç değerine ulaşabilmek için yeni fikirler ortaya atılmış ve mevcut tasarım<br />

üzerinden yeni dizaynlar geliştirilmiştir.<br />

Sızdırmazlık elemanı temas bölgesinin büyütülmesi ile elde edilen son tasarım,<br />

sızdırmazlık elemanı için daha geniş bir temas alanı sağlayarak gaz kaçaklarının<br />

önüne geçilmesinde etkili olmuştur. Şekil 4’te yüksek basınç PEM elektrolizörüne<br />

ait CAD çizimi yer almaktadır. Böylece elde edilen yeni tasarım, yüksek basınç<br />

PEM elektrolizörüne son şeklini vererirken hedeflenen 50 bar basıncın daha üstündeki<br />

değerlere ulaşılmıştır.<br />

Şekil 4. Yüksek basınç PEM elektrolizör hücresinin CAD çizimi.<br />

Yapılan farklı tasarımlar neticesinde farklı basınç değerlerinin elde edilebildiği<br />

görülmüştür. Şekil 5 bu tasarımlarla elde edilen basınç-tasarım eğrisini göstermektedir.<br />

Burada 1 numara teflon çerçeve kullanılarak yapılan tasarımı, 2 numara belirlenen<br />

optimum sıkma basıncını, 3 numara metal çerçeve kullanılarak yapılan<br />

tasarımı ve 4 numara da yüksek basınç PEM elektrolizörünün en son halini ifade<br />

etmektedir.<br />

Şekil 5. Farklı tasarımlarla elde edilen basınç-tasarım eğrisi

---

4. Sonuçlar<br />

449<br />

Bu çalışmada yüksek basınçta çalışan PEM elektrolizöründe sızdırmazlık için birçok<br />

dizayn geliştirilmiş ve test edilmiştir. Geliştirilen her dizaynda eşit basınç dağılımının<br />

sağlanması için basınç plakası ile test yapılmıştır. Yüksek basınçlarda,<br />

sadece teflon sızdırmazlık elemanı yerine sızdırmazlık elemanının metal çerçeve<br />

içine yerleştirilmesi ve sızdırmazlık elemanının basma yüzeyinin arttırılmasının<br />

sızdırmazlığı iyileştirdiği tespit edilmiştir.<br />

Kaynaklar<br />

[1] C.K. Lin, Ling-Hao Huang, L.K. Chiang, Y.P. Chyou, J. Power Sources 192 (2009) 515-<br />

524<br />

[2] M. Schulze, T. Knöri, A. Schneider, E. Gülzow, J. Power Sources 127 (2004) 222-229.<br />

[3] S. Taniguchi, M. Kadowaki, T. Yasuo, Y. Akiyama, Y. Miyake, K. Nishio, J. Power<br />

Sources 90 (2000) 163-169.<br />

Teşekkür<br />

Çalışmanın gerçekleşmesi için 106G086 nolu proje ile mali destek sağlayan<br />

TÜBİTAK’a ve yüksek basınç PEM elektrolizöründe kullanılan çeşitli hücre bileşenlerinin<br />

imalatını gerçekleştiren Hidroenerji firmasına teşekkürü bir borç bilirim.<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

450

---

MİKROALAŞIMLI ÇELİKLERDE GERİNME KATKILI<br />

ÇÖKELTİ OLUŞUMU<br />

Ersoy ERİŞİR<br />

Kocaeli Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü<br />

451<br />

Günümüzde teknoloji ilerledikçe çeliklerden beklenen mekanik özellikler de sürekli<br />

artmaktadır. Buna bağlı olarak çelik parçaların üretiminde yeni prosesler ve malzemelere<br />

ihtiyaç duyulmaktadır. Yüksek mukavemetli çökelti sertleşen ferritikperlitik<br />

çelikler, özellikle otomotiv sanayinde dövme ile üretilen parçalarda kullanılmaktadır.<br />

Bu çelikler vanadyum ile mikroalaşımlama sayesinde çökelti sertleşmesi<br />

üzerinden -ısıl işlem uygulanmaksızın- dövme sonrası istenen mukavemete<br />

ulaştırılabilirler. Ancak hem yüksek mukavemet hem de yüksek tokluk gerektiğinde,<br />

çökelti sertleşmesi ile birlikte tane inceltme elde edilmesi en uygun seçenektir.<br />

Bu amaçla, düşük karbonlu sıcak haddelenmiş çeliklerde mikroalaşımlama ve sıcak<br />

deformasyon üzerine çok sayıda araştırma yapılmıştır. Ancak, yüksek mukavemetli<br />

çökelti sertleşen ferritik perlitik çelikler üzerinde fazla durulmamıştır. Bunun nedeni,<br />

orta karbonlu bu çeliklerin düşük karbonlu çeliklere göre farklı mikroalaşımlama<br />

prensiplerine sahip olmalarıdır. Bu çalışmanın amacı mikroalaşımlı bir çeliğin sıcak<br />

deformasyonu sırasında oluşan gerinme katkılı çökeltilerin oluşumunun incelenmesidir.<br />

Gerinme katkılı çökelmenin belirlenmesi için 875-1100 ºC sıcaklık aralığında<br />

sıcak basma testleri yapılmıştır. Bu testler sırasında 0.34%C-0.045%Nb-0.019%Ti-<br />

0.037%V çeliği kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar offset yöntemi kullanılarak<br />

analiz edilmiştir. Nihai olarak analiz sonuçlarından çökelti-zaman-sıcaklık (ÇZS)<br />

diyagramları elde edilmiştir.<br />

Anahtar kelimeler: Mikroalaşımlı çelikler, gerinme katkılı çökelme, sıcak deformasyon,<br />

çökelti kinetiği<br />

1. Giriş<br />

Yüksek mukavemetli çökelti sertleşen ferritik-perlitik çelikler, dövme ile üretilen<br />

parçalarda kullanılan orta karbonlu çelikler olup mikroalaşım elementi içermektedirler.<br />

Bu nedenle, mikroalaşımlı dövme çelikler olarak da anılan bu çelikler krank<br />

mili, biyel kolu, akslar ve miller gibi bir çok otomobil aksamının üretimin kullanılmaktadırlar<br />

[1-4]. Mikroalaşımlı dövme çeliklerden üretilen parçalar, su verme<br />

işlemine gerek duyulmadan dövme sonrası konumda (as forged) kullanıma hazır<br />

hale gelirler (Şekil 1). Bu sayede maliyet azaldığından dolayı, mikroalaşımlı dövme<br />

çeliklerin kullanım alanları da genişlemiştir [5]. Martenzitik bir çelik ile karşılaştırıldığında<br />

mikroalaşımlı dövme çeliklerin mekanik özellikleri yalnızca kimyasal<br />

bileşimlerine ve termomekanik işleme bağlıdır (Şekil 2). Mikroalaşımlı dövme<br />

çeliklerin mikroyapısı genelde ferritik-perlitiktir. Gerekli olan mukavemet seviyesi

---

452<br />

mikroalaşım elementleri ile oluşturulan tane inceltme ve çökelti sertleşmesi mekanizmaları<br />

üzerinden sağlanır. Çözünmemiş durumdaki mikroalaşım elementinin<br />

karbonitrür çökeltileri östenitleme ve termomekanik işlem sırasında tane boyutu<br />

kontrolü sağlar. Mikroalaşım elementi karbonitrürleri ayrıca östenit ve ferritte çökelerek<br />

önemli miktarda çökelme sertleşmesi gösterirler, ancak bu mekanizma aynı<br />

zamanda bir miktar tokluk kaybına yol açar [6,7]. Mikroalaşımlı dövme çeliklerinde<br />

proses geliştirme ve mikroyapı oluşumu üzerine çeşitli çalışmalar yapılmıştır.<br />

González-Baquet ve çalışma arkadaşları [8], iki kademeli soğutma ile ferritikbeynitik<br />

bir mikroyapı elde ederek tokluk ve mukavemeti artışı sağlamışlardır.<br />

Diğer bir çalışmada [9], Rasouli ve çalışma arkadaşları ise iğnesel ferrit mikroyapısı<br />

ile 30MnVS6 çeliğinde mukavemet ve sünekliği artırmışlardır.<br />

a) b)<br />

Şekil 1. a) Su verilmiş ve temperlenmiş çelikler ve b) mikroalaşımlı dövme çelikler için proses akışı [8].<br />

Şekil 2. Mikroalaşımlı ferritik-perlitik dövme çeliklerde nihai mikroyapı ve mekanik özellikleri etkileyen<br />

metalurjik mekanizmalar.

---

453<br />

Diğer yandan, mikroalaşımlı dövme çeliklerinin direkt dövme sonrası ısıl işlemsiz<br />

halde kullanıldıkları düşünülürse nihai mikroyapı çok büyük önem kazanır. Malzemenin<br />

sıcak deformasyon koşulları altında akma davranışının karakterize edilmesi,<br />

üretilen parçanın özelliklerinin optimizasyonu ve kontrolü açısından gereklidir [10-<br />

12]. Yüksek sıcaklıkta deformasyon sırasında yeniden kristallenme mikroalaşım<br />

elementleri Ti, Nb ve V tarafından engellenebilmektedir. Ti ve V çökeltileri ile<br />

etkili olurlarken [12,13], Nb hem çökelti hem matrikste çözünmüş halde yeniden<br />

kristallenmeyi önler [14,15]. Bu nedenle, sıcak deformasyon sırasındaki gerinme<br />

katkılı çökelti oluşumu ve yeniden kristallenme öne çıkmaktadır. Bu çalışmada,<br />

0.34%C-0.045%Nb-0.019%Ti-0.037%V deneysel çeliğinde sıcak basma testleri<br />

yapılarak gerinme katkılı çökelti oluşumu incelenmiştir.<br />

2. Deneysel Çalışma<br />

Çalışmada kullanılan deneysel çeliğin kimyasal bileşimi Tablo 1’de verilmiştir.<br />

Sıcak basma deneyi için silindirik 10 mm çapında ve 15 mm yüksekliğinde numuneler<br />

hazırlanmıştır. Sıcak deformasyon sırasında numune ile çene arasındaki sürtünmeyi<br />

azalmak için, numunelerin her iki basma yüzeyinde 0.1 mm derinliğinde<br />

MoS yağlayıcı doldurulabilen cepler oluşturulmuştur.<br />

Tablo 1. Deneysel çeliğe ait kimyasal bileşim (Kütle-%).<br />

C Si Mn P S Cr Ni Al Cu Nb Ti V<br />

0,34 0,66 1,14 0,010 0,020 0,149 0,024 0,018 0,019 0,045 0,019 0,037 141<br />

N,<br />

ppm<br />

Statik yeniden kristallenme ve gerinme katkılı çökelti oluşumunu belirlemek için<br />

bilgisayar kontrollü sıcak basma deney düzeneğinde iki vuruşlu basma testi yapılmıştır.<br />

Sıcak basma deneyi için numuneler vakum altında 1250 ºC’ye 10 K/sn hızla<br />

ısıtılıp bu sıcaklıkta 400 sn östenitlenmiştir (Şekil 3). Numuneler östenitlemeden<br />

sonra 5 K/sn hızla T1 deformasyon sıcaklığına (875-1100 ºC) soğutulmuş ve sıcaklığın<br />

tüm numune hacminde dengeye ulaşması için 30 sn beklenmiştir. Bu sıcaklıklarda<br />

10 sn -1 deformasyon hızında 0.35 öngerilme uygulanmış, bu öngerilmeyi 1-<br />

10.000 sn’lik bekleme sonrasında 0.35’lik ikinci gerinme takip etmiştir. Bu ikinci<br />

gerinmeden elde edilen sonuç numunenin statik yumuşamasını vermektedir. Deneyler<br />

sırasında koruyucu gaz Ar ve soğutma gazı N2 kullanılmıştır.

---

454<br />

3. Sonuçlar<br />

Şekil 3. İki-vuruşlu basma deneyinin şematik diyagramı.<br />

Deformasyon sıcaklığına bağlı olarak (875-1100 ºC) elde edilen akma eğrileri Şekil<br />

4’te verilmiştir. Bu eğriler her bir deformasyon sıcaklığında 0.35’lik gerinmeye<br />

kadar ilk vuruş sırasında elde edilmişlerdir. Tüm eğrilerde deformasyon sıcaklığının<br />

artması ile birlikte gerilme değerlerinin düştüğü görülmektedir.<br />

Şekil 4. Akma eğrileri (deformasyon hızı: 10 sn -1 ).

---

3.1. Deformasyon Sıcaklığının Yumuşama Davranışına Etkisi<br />

455<br />

İki vuruşlu sıcak basma testleri yüksek deformasyon sıcaklıklarında yapısal değişimlere<br />

bağlı olarak akma mukavemetinin değişmesi prensibine dayanmaktadır. İki<br />

vuruş arasındaki bekleme süresi arttıkça, yeniden kristallenme için gerekli süre<br />

sağlanmış olur (Şekil 5). Böylece, akma eğrilerinde bir miktar azalma gözlenir.<br />

Bekleme süresi 5 sn üzerinde olduğunda en düşük bekleme süresine göre daha<br />

düşük bir akma gerilmesi görülür. Ancak, bekleme süreleri 50 ve 100 sn olduğunda<br />

çökelti oluşumuna bağlı olarak akma gerilmesi düşmediği görülmektedir.<br />

HONDA CLEAR<strong>II</strong>TY FCEV (100 kW)<br />

Şekil 5. Farklı bekleme sürelerinde elde edilen gerçek gerilme-gerinme eğrileri.<br />

Şekil 5’te verilen ikinci (bekleme sonrası) gerilme-gerinme eğrilerinin yardımıyla<br />

yumuşama oranı elde edilmektedir. Eğer bekleme süresi tam yumuşama oluşacak<br />

kadar uzun ise, ikinci eğri birinci eğrinin tamamen aynısı olacaktır (2000 sn). Diğer<br />

yandan hiç yumuşama gerçekleşmez ise, ikinci eğri ilk eğrinin bir uzantısı gibi<br />

görülür (2-5 sn). Bu iki uç nokta arasındaki yumuşama miktarını belirlemek için %<br />

2 offset yöntemi [16] kullanılmıştır. Bu yöntemde, toparlanmadan gelen yumuşama<br />

etkisi ihmal edilmektedir ve hesaplanan yumuşama oranı statik yeniden<br />

kristallenme hacmi ile lineer orantılıdır. %0.2 offset akma gerilmesi statik yeniden<br />

kristallenmeden doğan yumuşamayı ve çökelti oluşumunu belirlemek için kullanılmıştır.<br />

Yumuşama oranı Xoff aşağıda verilen eşitlik yardımı ile hesaplanabilir;<br />

X off<br />

σ m −σ<br />

2 =<br />

σ −σ<br />

m<br />

1<br />

http://automobiles.honda.comom

---

456<br />

Burada σm maksimum akma gerilmesini, σ1 ilk deformasyonda oluşan % 0.2 akma<br />

gerilmesini ve σ2 ikinci deformasyonda oluşan %0.2 akma gerilmesini göstermektedir.<br />

Hesaplanan yumuşama oranları ile Şekil 6’da verilen 875-1100 ºC arasındaki<br />

sıcaklıklarda kinetik eğrileri çizilmiştir. Deformasyon sıcaklığının statik yeniden<br />

kristallenmeyi kolaylaştırdığı görülmektedir. Deformasyon sıcaklığı arttıkça yumuşama<br />

yüzdesi artmaktadır. 1100 ºC ve 975 ºC’de kinetik eğriler S şeklindedir<br />

(Avrami eğrileri). Diğer yandan 950 ºC ve altındaki sıcaklıklarda bir plato oluşumu<br />

bulunmaktadır. Bu plato gerinme katkılı çökeltiler nedeniyle oluşmaktadır.<br />

Şekil 6. İki vuruş arasında süreye bağlı meydana gelen yumuşamayı gösteren kinetik eğriler.<br />

3.2. Çökelti-Zaman-Sıcaklık (ÇZS) Diyagramları<br />

Çökelti-zaman-sıcaklık (ÇZS) diyagramları ise nihai olarak Şekil 6’da görülen<br />

kinetik eğrilerinden çıkarılmıştır. Daha önce yapılan bazı çalışmalarda (16,18-21),<br />

kinetik eğrilerinde plato oluşumunun gerinme-katkılı-çökeltiler sonucunda meydana<br />

geldiği açıklanmaktadır. Platolar çökelti oluşumunun başlangıcına ve sonuna işaret<br />

etmektedir. Diğer bir deyişle, bu platonun başlangıcı çökelmenin başladığı (Ps) ana<br />

karşılık gelirken, platonun bittiği nokta çökelmenin bittiği (Pf) anı göstermektedir.<br />

Bu veriler kullanılarak oluşturulan ÇZS diyagramı Şekil 7’de verilmiştir.<br />

Kinetik eğrileri üzerinden alınan değerlerle SRCT (statik yeniden kristallenme<br />

kritik sıcaklığı) 960 ºC olarak belirlenmiştir. Bu sıcaklık teorik olarak gerinme

---

457<br />

katkılı çökelmenin meydana geldiği en yüksek sıcaklıktır. Ayrıca bu sıcaklık aynı<br />

şekil üzerinde verilen Ps ve Pf eğrilerinin yatay asimptotudur. C-eğrileri incelendiğinde<br />

bir burun sıcaklığı oluştuğu görülür. Bu sıcaklıkta minimum sürede çökelti<br />

oluşumu meydana gelmektedir. Görüldüğü gibi çökelmeye ait burun sıcaklığı 940<br />

ºC civarındadır. Bu sıcaklığa karşılık gelen çökelmenin başladığı süre ise 28 sn’dir.<br />

4. Tartışma<br />

Şekil 7. Çökelme-Zaman-Sıcaklık diyagramı.<br />

Sıcak basma testi uygulanarak 0.34%C-0.045%Nb-0.019%Ti-0.037%V deneysel<br />

çeliğinde statik yeniden kristallenme ve gerinme katkılı çökelti oluşumu incelenmiştir.<br />

Elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibi özetlenebilir:<br />

- Offset yöntemi kullanılarak iki vuruşlu basma deneyi sonuçlarından kinetik<br />

eğriler ve çökelti-zaman-sıcaklık eğrileri belirlenebilmektedir.<br />

- Deneysel çelikte deformasyon sıcaklığına ve iki deformasyon arası bekleme<br />

süresine bağlı olarak yumuşamanın engellediği görülmüştür. Bu olay gerinme<br />

katkılı çökelme oluştuğunu göstermektedir. Bu çökeltiler 875-960 ºC’nin<br />

arasındaki sıcaklıklarda deformasyon sonrasında oluşmaktadırlar.<br />

Teşekkür<br />

Yazar Niobium Products Company şirketine desteklerinden dolayı teşekkür etmektedir.<br />

Ayrıca yazar çalışmaya olan katkılarından dolayı Aachen Üniversitesi Demir-<br />

Çelik Enstitüsüne teşekkürlerini sunar.

---

458<br />

Kaynaklar<br />

1. R. Kaspar, I. González-Baquet, J. Richter, G. Nußbaum, A. Köthe, “Fundamentals and<br />

Applications of Microalloying Forging Steels”, Van Tyne, C. J., Krauss, G., Matlock, D.<br />

K. (eds.), TMS, Warrendale, PA, 45-59, (1996).<br />

2. D. J. Naylor, “Microalloying in Steels”, J. M. Rodriguez-Ibabe, I. Gutiérrez, B. López,<br />

(eds.), TTP, Einfield, NH, 83-94, (1998).<br />

3. S. Engineer, B. Hutchtemann, V. Schüler, “Fundamentals of Microalloying Forging<br />

Steels”, Krauss, G., Banerji, S. K., (eds.), TMS, Warrendale, PA, 19-37, (1987).<br />

4. S. Gunnarson, H. Ravenshorst, C.-M. Bergstörm, “Fundamentals of Microalloying<br />

Forging Steels”, Krauss, G., Banerji, S. K., (eds.), TMS, Warrendale, PA, 325-338,<br />

(1987).<br />

5. T. Kimura, T. Kurebayashi, “Niobium in Microalloyed Engineering Steels, Wire Rod and<br />

Case Carburized Products”, Proc. Int. Symp. Niobium 2001, Orlando, FL, Vol 1, 801–<br />

872, (2001).<br />

6. G. Krauss, “Steels: Processing, Structure, and Performance”, ASM International, Ohio,<br />

(2008).<br />

7. T. Liu, “Modeling Microstructural Evolution of Microalloyed Forging Steels during<br />

Thermomechanical Processing”, Queen’s University, Ontario, (2001).<br />

8. I. González-Baquet, R. Kaspar, J. Richter, G. Nußbaum, and A. Köthe, Influence of<br />

Microalloying on the Mechanical Properties of Medium Carbon Forging Steels after a<br />

Newly Designed Post Forging Treatment, Steel Research 68 (1997) No. 12, 534-540.<br />

9. Rasouli, D., Khameneh Asl, S., Akbarzadeh, A., Daneshi, G.H., “Effect of cooling rate<br />

on the microstructure and mechanical properties of microalloyed forging steel”, Journal<br />

of Materials Processing Technology, 206, 92–98, (2008).<br />

10. J. M. Cabrera, A. AL Omar, J.J. Jonas, J.M. Prado, Modeling the Flow Behavior of a<br />

Medium Carbon Microalloyed Steel under Hot Working Conditions, Metallurgical And<br />

Materials Transactions A, Volume 28A, 1997—2233.<br />

11. F. Bakkali El Hassani, A. Chenaoui, R. Dkiouak, L. Elbakkali, A. Al Omar,<br />

Characterization of deformation stability of medium carbon microalloyed steel during<br />

hot forging using phenomenological and continuum criteria, Journal of Materials<br />

Processing Technology 199 (2008) 140–149.<br />

12. M. Gómez, L. Rancel, B. J. Fernández, S. F. Medina, Evolution of austenite static<br />

recrystallization and grain size during hot rolling of a V-microalloyed steel, Materials<br />

Science and Engineering A, 501 188–196, (2009).<br />

13. S. F. Medina, A. Ouispe, “Influence of Strain on Induced Precipitation Kinetics in<br />

Microalloyed Steels”, ISIJ International, Vol. 36, No. 10, pp. 1295-1300, (1996).<br />

14. S. F. Medina, A. Ouispe, .P. Valles, J. L. Baňos, Recrystallization-Precipitation<br />

Interaction Study of Two Medium Carbon Niobium Microalloyed Steels, ISIJ<br />

International, Vol, 39, No. 9, 913-922, (1999).

---

459<br />

15. I. Tamura, C. Ouchi, T. Tanaka, H. Sekine, Thermomechanical Processing of High<br />

Strength Low Alloy Steels, Butterworths, London, 34-35, (1988).<br />

16. G. Li, T. M. Maccagno, D. O. Bai, J. J. Jonas, Effect of Initial Grain Size on the Static<br />

Recrystallization Kinetics of Nb Microalloyed Steels, ISIJ International, Vol. 36. No.<br />

12, 1479-1485, (1996).<br />

17. S. Vervynckt, K. Verbeken, P. Thibaux, M. Liebeherr and Y. Houbaert, “Austenite<br />

Recrystallization–Precipitation Interaction in Niobium Microalloyed Steels”, ISIJ<br />

International, Vol. 49, No. 6, 911–920, (2009).<br />

18. Chatterjee, S., Verma, A. K., Mukhopadhyay, A., “Static recrystallisation kinetics of<br />

austenite in Ti, Nb and V microalloyed steels during hot deformation”, Ironmaking and<br />

Steelmaking, Vol 34, No 2, 145-150, (2007).<br />

19. Ouispe, A, Medina, S. F., Valles, P., “Recrystallization-Precipitation Interaction Study of<br />

Two Medium Carbon Vanadium Microalloyed Steels”, ISIJ International, Vol. 37, No.<br />

8, 783-788, (1997).<br />

20. Medina, S. F., Ouispe, A., Valles, P., Baňos, J. L., “Recrystallization-Precipitation<br />

Interaction Study of Two Medium Carbon Niobium Microalloyed Steels”, ISIJ<br />

International, Vol, 39, No. 9, 913-922, (1999).<br />

21. Gómez, M., Rancel, L., Fernández, B. J., Medina, S. F., “Evolution of austenite static<br />

recrystallization and grain size during hot rolling of a V-microalloyed steel”, Materials<br />

Science and Engineering A, 501, 188–196, (2009).<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

460

---

ERİYİK SAVURMA DÖKÜM YÖNTEMİ İLE ÜRETİLMİŞ BİR<br />

HADDE MERDANESİNİN MİKROYAPI VE ABRASİF AŞINMA<br />

DAVRANIŞININ ARAŞTIRILMASI<br />

Onur BİRBAŞAR 1,2 , Ş. Hakan ATAPEK 1 , Enbiya TÜREDİ 1 , Muzaffer ZEREN 1<br />

1<br />

Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,<br />

Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü<br />

2<br />

Assan Alüminyum<br />

461<br />

Bu çalışmada, eriyik savurma döküm yöntemi ile üretilmiş bir hadde merdanesinin<br />

mikroyapısı karakterize edilmiştir. Uygulanan aşınma testi ile malzemenin abrasif<br />

aşınma koşullarında tribolojik özellikleri belirlenmiştir. Çalışmanın birinci kademesinde,<br />

dökme demir esaslı hadde merdanesinde kesit incelemesi mikroskopik yöntemler<br />

ile gerçekleştirilmiştir. İkinci kademede, “ball-on-disc” tipi aşındırma düzeneğinde<br />

sırası ile 30 ve 50 N yüklenme altında kuru sürtünme koşullarında<br />

malzemede meydana gelen aşınma araştırılmıştır. Test sonrası aşınma yüzeyleri ışık<br />

ve taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Çalışma kapsamında, (i) döküm<br />

sonrası hadde merdanesinin küresel grafit içeren bir perlitik dökme demir matrikse<br />

sahip olduğu, (ii) aşınmış yüzeylerde tipik abrasif ve kısmen adhesif aşınma izlerinin<br />

var olduğu, (iii) yüklenmenin artması ile birlikte ağırlık kaybına ek olarak sürtünme<br />

katsayısında bir artışın meydana geldiği sonucuna varılmıştır.<br />

Anahtar kelimeler: Hadde merdanesi, dökme demir, savurma döküm, mikroyapı, aşınma.<br />

1. Giriş<br />

Sıcak haddeleme, çelik endüstrisinde daha iyi özelliklere sahip malzeme üretiminde<br />

önemli bir rol oynamaktadır. Haddeleme sonrasında birçok metalik malzemede<br />

mekanik özellikler geliştirilmektedir. Yüksek kalite ve mekanik özelliklere sahip<br />

malzemelerin üretimini sağlayacak hadde merdanelerinin geliştirilmesi de kaçınılmaz<br />

olacaktır. Çünkü haddelenmiş şeritlerin daha düşük kalınlıkta, daha pürüzsüz<br />

yüzeyde ve daha yüksek mukavemette olması gerektiği durumlarda haddeleme<br />

koşulları zorlayıcı bir konuma gelmektedir [1, 2].<br />

Büyük hacimli malzemeler olan hadde merdanelerinin üretimi çoğunlukla döküm<br />

ile gerçekleştirilmektedir. Konvansiyonel döküm yöntemi ile geniş çapta bir döküm<br />

sonrası bir taraftan kalıntı içeriği yüksek, diğer taraftan değişken katılaşma koşullarında<br />

yöresel segregasyonları bir hayli fazla olan ürünlerin eldesi söz konusudur.<br />

Haddelemede, iş parçası ile olan temasta merdane malzemesinden beklenen yüksek<br />

fiziksel veya kimyasal özellikler göz önüne alınacak olunursa, daha yeni döküm<br />

tekniklerine başvurulmalıdır. Merdane yüzeyi ile eksenel kısımları veya muylu<br />

kısımlarında arzu edilen özelliklerin farklı olması nedeniyle değişik malzemelerin

---

462<br />

kullanılması gerekliliği ortaya çıkmaktadır ve bu farklı malzemeler bi-metal döküm<br />

yöntemleri ile bir araya getirilmektedirler. Merdanenin çalışma yüzeyini oluşturacak<br />

olan kabuk bölgesinin sert bir yapıda, iç kısımları ve muyluları oluşturacak<br />

göbek kısmının tok bir yapıda olması çift döküm yöntemiyle farklı metaller kullanarak<br />

sağlanır [3-6].<br />

Yukarıda bahsedilen özellikte bir hadde merdanesinin üretimi eriyik savurma yöntemi<br />

ile de gerçekleştirilebilir. Eriyik savurma döküm yönteminde merdanenin<br />

çalışma yüzeyini oluşturacak kabuk metalinin dökümü, dönen kokil kalıp içinde<br />

gerçekleştirilir. Kalıbın dönme eksenine göre döküm yöntemi yatay ve dikey olmak<br />

üzere ikiye ayrılır. Yatay eksenli eriyik savurma dökümde, kabuk metali dökümü<br />

serbest dönen kokil bir kalıp içinde “L” şeklindeki yolluk sistemiyle yapılır. Kabuk<br />

metal dökümü yapıldıktan sonra kalıp düşey konuma getirilerek iç kısmı oluşturacak<br />

metal dökülür. Düşey eksenli makinalarda ise hem kabuk, hem de göbek dökümü<br />

kalıp düşey konumdayken yapılır. Düşey sistemde merdane malzemesinin katılaşması<br />

için uygun döküm ve soğuma koşulları sağlanarak sıkı ve boşluksuz döküm<br />

gerçekleştirilebilmektedir. Bu sayede merdane malzemesinde kabuk ve iç kısımlarında<br />

herhangi bir büzülme veya boşluk oluşumu gibi hatalara rastlanmamaktadır<br />

[3, 4, 6].<br />

Eriyik savurma dökümde kokil 80-120 G (gravity) kuvvetlik bir ivme sağlayacak<br />

hızda döndürülür. Daha düşük hızlarda metal ayrışması ve katmerleşme görülür.<br />

Daha yüksek hızlarda makina titreşimleri arttığından yapıda bozulmalara rastlanabilir.<br />

Düşey makinalarda kalıp, döküm sırasında kaldırılmadığından tamamen yere<br />

gömülü olabilir ve bu nedenle daha emniyetlidir. Burada kabuk kalınlığı eksen<br />

boyunca farklılık gösterebilir ve bu farklılık kalıbın dönme hızına bağlıdır [3, 4, 6]<br />

Bu çalışmada, dikey eriyik savurma döküm yöntemi ile üretilmiş perlitik matriksli<br />

dökme demir malzemesinde mikroyapısal karakterizasyona ek olarak farklı yüklenme<br />

koşullarında matriksin abrasif aşınma davranışı irdelenmiştir.<br />

2. Deneysel Çalışma<br />

2.1. Malzeme<br />

Çalışmada dikey savurma döküm yöntemiyle sfero dökme demir bileşiminde merdane<br />

kabuk kısmı (shell) dökümü gerçekleştirilmiştir. Merdane kabuk kalınlığı<br />

yaklaşık 50 mm olup numune en dış katmandan tel erozyonla kesilmiştir (Şekil 1).<br />

Dökme demir kompozisyonu Tablo 1’de verilmiştir. Dökme demir içerisinde karbonun<br />

grafit halde varlığı önemlidir. Magnezyum ilavesi ile grafitin küreselleştirilmesi<br />

de mümkündür. Mangan ve silisyum gibi katı ergiyik sertleştiriciler döküm<br />

yapısının mukavim hale gelmesinde aktif rol üstlenir. Krom ve molibden gibi sertleştirebilirlik<br />

ve karbür oluşturucu elementler de denge dışı dönüşümleri

---

463<br />

(martenzitik/beynitik oluşum) teşviklendirmektedir. Tokluk açısından nikelin varlığı<br />

olumlu bir katkı sağlamaktadır.<br />

Tablo 1. Dökme demire ait kimyasal kompozisyon (ağ.-%).<br />

C Si Mn Cr Mo Ni Mg<br />

3.58 1.44 0.59 0.46 0.28 2.04 0.05<br />

2.2. Metalografik İşlemler ve Mikroskobik İncelemeler<br />

Döküm malzemeden alınan numuneye sırasıyla 120, 320, 600 ve 1000 no’lu zımparalar<br />

ile zımparalanmış ve sonrasında 3 µm’luk elmas pasta kullanılarak nihai parlatma<br />

yapılmıştır. Fazların belirlenmesi amacı ile %3’lük nital çözeltisi ile kimyasal<br />

dağlama yapılmıştır. Dağlanmış konumda numuneler Zeiss Axiotech 100 model<br />

ışık mikroskobu ve Jeol JSM 6060 ile taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir.<br />

Aşınma testi öncesi numune yüzeyi parlatılarak minimum pürüzlülüğe sahip bir<br />

yüzey oluşturulmuştur. Test sonrası aşınma yüzeyleri başlangıçta ışık mikroskobu<br />

ve sonrasında taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir.<br />

Şekil 1. Eriyik savurma dökümü gerçekleştirilen hadde merdanesine ait makro görüntü.<br />

2.3. Aşınma Testi ve Mikrosertlik Ölçümleri<br />

Yüzeyleri parlatılmış olan döküm numune üzerine aşınma testi, Nanovea marka<br />

‘ball-on-disc’ tipi aşınma cihazı ile yapılmıştır. Aşınma testi konfigürasyonunda<br />

aşınma yükü değişken seçilmiş olup test parametreleri Tablo 2’de verilmiştir.

---

464<br />

Tablo 2. Deneysel çalışma kapsamında uygulanan aşınma testine ait parametreler.<br />

Aşındırıcı bilya 100Cr6<br />

Disk dönme hızı 100 rpm<br />

Yük 30 N / 50 N<br />

Mesafe 500 m<br />

Fischerscope H100 mikrosertlik ölçüm cihazında 1000 mN yük kullanılarak matriks<br />

ve karbürlerin sertlik ölçümleri yapılmıştır. Fazlar üzerinden yapılan üç sertlik<br />

ölçümünün ortalaması hesaplanmış olup matriks sertliği 381.4 HV0.1 iken karbür<br />

sertliği 813.5 HV0.1 olarak belirlenmiştir.<br />

3. Bulgular ve Ttartışma<br />

3.1. Mikroyapısal Karakterizasyon<br />

Dökümü gerçekleştirilen merdaneye ait numune üzerine herhangi bir ısıl işlem<br />

uygulanmaksızın mikroyapısal karakterizasyon gerçekleştirilmiştir. Perlitik dökme<br />

demir merdaneleri endüstriyel uygulamalarda döküm sonrası gerilim giderme uygulanmış<br />

konumda kullanıldıkları gibi ısıl işlem görmüş konumda da kullanılmaktadır.<br />

Isıl işlem ile matriks içerisinde yer alan karbür miktarı ve karbürlerin morfolojisi<br />

değiştirildiği gibi orijinal matriks yapısı da değiştirilebilmektedir. Martenzitik<br />

merdanelerde ise döküm sonrası gerilim gidermeyi takiben bir veya iki kez<br />

temperleme işlemi uygulanmaktadır. Döküm sonrası matriks martenzit ve kalıntı<br />

östenitten oluşmaktadır. Merdaneye uygulanan ilk temperleme ile var olan kalıntı<br />

östenitin büyük kısmı giderilir. Bunun yanında temperlemede dönüşüm ile birlikte<br />

yapıda var olan gerilmeler de giderilmiş olur. Daha sonrasında yapılacak olan ikinci<br />

temperleme ile temperlenmiş martenzit elde edilerek malzemenin kırılma tokluğunda<br />

iyileşme sağlanmış olur [2, 7]. Şekil 2’de perlitik merdaneye ait ışık mikroskobu<br />

ve taramalı elektron mikroskobu görüntüleri verilmiştir. Parlatılmış konumda siyah<br />

kontrastlarda matriks içerisinde yer alan grafit ve dağılımları gözlenmektedir (Şekil<br />

2a). Dağlanmış konumda ise iğnesel görünümlü beyaz fazları içeren yöreler ötetik<br />

karbür yapısı, gri/kahverengi yöreler tipik perlitik alanlar ve siyah kontrastlı yöreler<br />

ise grafitlerdir (Şekil 2b). Şekil 2c’de verilen elektron mikroskop görüntüsünde<br />

tipik döküm mikroyapısının matriks (açık gri), ötektik karbürler (koyu gri) ve küresel<br />

grafitlerden (siyah) oluştuğu görülmektedir. Alaşım ötektik bileşimde olduğundan<br />

dolayı eriyikten ilk katılaşma ile beraber östenit dendritleri oluşmaya başlar.<br />

Bunu takiben ötektik sıcaklıkla beraber katılaşma ötektik katılaşma formunda devam<br />

eder. Ötektik dönüşümde eriyik ledeburit yapısına (östenit+sementit) dönüşerek<br />

birincil oluşan östenitin yanında, yani dendritler arası yörelerde oluşur. Katılaşma<br />

devamında ötektoid noktaya sıcaklığın düşmesiyle yapıdaki tüm östenitin<br />

perlite (α+Fe3C) dönüşümü gerçekleşir. Malzemede nihai mikroyapının küresel

---

465<br />

grafit, ötektik karbürler ve perlitik matriksten oluştuğu görülmektedir. Şekil 2d’de<br />

elektron mikroskobuna ait yüksek büyütmelerde perlit-sementit katılaşma yapısını<br />

detaylı gösteren görüntü sunulmuştur. Mikroyapıda perlit kolonileri kısmen kaba ve<br />

kısmen ince bir morfoloji sergilemektedir.<br />

(a) (b)<br />

(c) (d)<br />

Şekil 2. Perlitik dökme demire ait (a) parlatılmış ve (b-d) dağlanmış konumda mikroyapı örnekleri; (a<br />

ve b) ışık mikroskobu, (c ve d) taramalı elektron mikroskobu ile görüntüleme.<br />

3.2. Aşınma Verilerinin Değerlendirilmesi<br />

Şekil 3’de sürtünme katsayısı-mesafe ilişkisi ve yüklenmenin bir fonksiyonu olarak<br />

ağırlık kaybı değişimi verilmiştir. Yüklenmenin artması ile birlikte bilya-malzeme<br />

temas alanındaki artış abrasif aşınmayı arttırmıştır. Bundan dolayı yol alınan mesafe<br />

boyunca sürtünme katsayısında bir artış gerçekleşmiştir (Şekil 3a). Matriks içerisinde<br />

yer alan birincil karbürlerin oldukça sert olması aşınma direncine önemli bir<br />

etkide bulunmaktadır. Lameller bir yapıya sahip olan perlitin sementit haldeki karbürleri<br />

de benzer bir etki sunabilmektedir. Matriksin çizilmeye karşı mukavim<br />

olduğu, Şekil 3a’da gösterilen alınan mesafe boyunca sürtünme katsayısının kararlı<br />

bir değer aralığında kaldığından aşikârdır. Yüklenmenin bir fonksiyonu olarak artan<br />

yüklenme ile birlikte ağırlık kaybında bir artışın belirlenmesi kaçınılmazdır. Şekil<br />

3b’de bu tür bir artış diyagramize edilmiştir.

---

466<br />

(a)<br />

(b)<br />

Şekil 3. Perlitik matriksli dökme demirde (a) sürtünme katsayısı – mesafe diyagramı ve (b) ağırlık<br />

kaybı –yük ilişkisi.<br />

3.3. Aşınma Yüzey İncelemeleri<br />

Aşınma testleri sonrası merdane malzemesinin yüzeyi üzerine mikroskobik incelemeler<br />

yapılmış olup görüntülenen mikrograflar Şekil 4 ve 5’de verilmiştir. Parlatılmış<br />

konumlarında test edilen malzemelerin yüzeylerinde abrasif ve adhesif aşınma<br />

izleri gözlenmiştir. Şekil 4’de ışık mikroskobu ile yapılan görüntülemelerde artan<br />

yüklenme ile birlikte bilyanın etkileşim alanındaki artış ve abrasif izler ile adhesif<br />

tabakalarda belirginlik gözlenmektedir. Taramalı elektron mikroskobu ile yapılan<br />

incelemeler benzer görünümleri yansıtmaktadır (Şekil 5a ve b). Işık mikroskobu ile<br />

görüntülenen yüzeylerde gri kontrastlı yöreler tipik adhesif tabakaların oluşumunu<br />

göstermekte olup ana malzemeden kopan parçacıkların soğuk kaynaklanmalar ile<br />

yüzeye yapıştığı yörelerdir. Bu yörelere ait bir mikrograf taramalı elektron mikroskop<br />

görüntüsü ile daha detaylı olarak Şekil 5c’de verilmiştir. Yüklenme altında<br />

bilya olan etkileşimlerinde oluşan bu tabakalar belirli bir zaman sonrasında pekleşerek<br />

daha da kırılgan hale gelmekte olup tabakadan delaminasyon şeklinde ayrılabilir.<br />

Şekil 5c’den de görüleceği üzere tabaka üzerinde oluşan çatlakların ilerlemesi<br />

sonrası ayrışmalar gerçekleşmektedir. Abrasif aşınma ile birlikte ana malzemeden<br />

kopan parçacıklar çoğunlukla sürtünme ile açığa çıkan ısının etkisi ile oksitlenmiş<br />

parçacıklar olup Şekil 5’te örneklenmiştir.

---

467<br />

(a) (b)<br />

Şekil 4. Aşınma testleri sonrası perlitik matriksli dökme demirin yüzeylerine ait ışık mikroskop görüntüleri<br />

; (a) 30 N ve (b) 50 N yüklenme.<br />

(a) (b)<br />

(c) (d)<br />

Şekil 5. Aşınma testleri sonrası perlitik matriksli dökme demirin yüzeylerine ait taramalı elektron<br />

mikroskop görüntüleri; (a ve c) 30 N ve (b ve d) 50 N yüklenme.

---

468<br />

4. Sonuçlar<br />

Deneysel çalışma kapsamında eriyik savurma dökümü yapılmış sfero dökme demir<br />

bileşiminde hadde merdanesinin mikroyapısı ve kuru sürtünme koşullarında aşınma<br />

davranışı araştırılmış olup aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir.<br />

(i) Dikey savurma döküm yöntemiyle elde edilen dökme demirin mikroyapısı küresel<br />

grafitli perlitik matriksli bir yapıdır. Ötektik katılaşma ile başlangıçta<br />

ledeburitik olarak katılaşmıştır. Bundan dolayı matriks aynı zamanda ötektik<br />

karbür içermektedir. Azalan sıcaklıkla birlikte östenitten perlit ayrışması gerçekleşmiştir.<br />

(ii) Matriks ve içerdiği karbürlerin mikrosertlik değerleri sırası ile 381.4 HV0.1 ve<br />

813.5 HV0.1 olarak belirlenmiştir.<br />

(iii) Aşınma testleri artan yüklenme ile birlikte sürtünme katsayısında ve ağırlık<br />

kaybında artışın gerçekleştiğini göstermiştir. Artan yüklenme ile birlikte bilyamalzeme<br />

temas alanı artmaktadır. Temas alanındaki artış abrasif aşınma davranışının<br />

artışına neden olmuştur.<br />

(iv) Aşınma yüzeyleri üzerine yapılan mikroskobik çalışmalar artan yüklenme ile<br />

birlikte abrasif izler ile adhesif tabakaların artışını ortaya koymuştur. Yüklenme<br />

altında oluşan adhesif tabakalar pekleşme ile kırılgan hale gelmekte olup tabakadan<br />

delaminasyon şeklinde ayrılmıştır. Abrasif aşınma ile birlikte ana<br />

malzemden kopan parçacıklar çoğunlukla sürtünme ile açığa çıkan ısının etki ile<br />

oksitlenmiş parçacıklar şeklinde aşınma yüzeyinde yer almaktadır.<br />

Kaynaklar<br />

[1] Schleiden R. F., “Roll for the metal working industries”, G. E. Lee, ed., Iron and Steel<br />

Society, pp. 19-28, Warrendale, PA, 2002.<br />

[2] Lee S., Kim, D. H., Ryu, R. H., Shin, K., “Correlation of microstructure and thermal<br />

fatigue property of three work rolls”, Metallurgical and Materials Transactions A, 28A,<br />

2595-2608, 1997.<br />

[3] Özdoğan, N., “Modern merdane döküm yöntemleri”, TÜBİTAK-MAM, s. 960-970,<br />

Gebze, 1987.<br />

[4] Karagöz, Ş., Birbaşar, O., Kaya, A., “Sıcak şerit haddelemede iş merdane malzemeleri<br />

ve hadde merdanesi döküm yöntemleri”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri<br />

Dergisi, 15(3), 433-439, 2009.<br />

[5] Çalıkoğlu, E., Çetin, M., “Bi-metal malzeme üretimi ve servis özelliklerinin incelenmesi”,<br />

VI. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu, Bildiriler Kitabı, s. 235-238, Elazığ,<br />

16-18 Mayıs <strong>2011</strong>.<br />

[6] Martini, F., “Main manufacturing and service requirements for the backup rolls and<br />

work rolls of modern hot-strip mills”, Kluwer Academic, pp. 365-370, 1999.<br />

[7] Karagöz, Ş., Birbaşar, O., Kaya, A., “Dikey savurma döküm yöntemiyle alaşımlı dökme<br />

demir hadde merdanesi üretimi”, V. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu, Bildiriler<br />

Kitabı, s. 855-859, Karabük, 13-15 Mayıs 2009.

---

NİOBYUM İLE ALAŞIMLANDIRILMIŞ YÜKSEK HIZ TAKIM<br />

ÇELİKLERİNDE FARKLI METALOGRAFİK TEKNİKLER İLE<br />

KARBÜR FAZLARININ BELİRLENMESİ<br />

Özet<br />

Serap GÜMÜŞ, Ş. Hakan ATAPEK, Şeyda POLAT, Ersoy ERİŞİR<br />

Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme<br />

Mühendisliği Bölümü<br />

469<br />

Bu çalışmada, değişen oranda niobyum içeren yüksek hız takım çeliklerinde farklı<br />

metalografik teknikler ve mikroskobik kontrastlama uygulamaları sonrası karbür<br />

fazlarının belirlenmesi üzerinde durulmuştur. Çelik örnekleri, parlatılmış ve çeşitli<br />

ayraçlar ile kimyasal ve elektrolitik olarak dağlanmış konumda ışık ve taramalı<br />

elektron mikroskopları ile incelenmiştir. Çalışma kapsamında özellikle<br />

kontrastlama tekniğine bağlı olarak matriks ve matriks içerisinde dağılım gösteren<br />

primer karbürlerin açığa çıkartılması sağlanmıştır. Tüm bunlara ek olarak, primer<br />

karbür fazlarının büyüme karakteristiği ve mikroanaliz ile belirlenen elementel<br />

içeriği ortaya konulmuştur.<br />

Anahtar kelimeler: Yüksek hız takım çelikleri, metalografi, mikroyapı, karakterizasyon.<br />

1. Giriş<br />

Yüksek hız çelikleri yüksek sertlik, sıcak sertlik, ısı ve aşınma dayanımına sahip<br />

yüksek alaşımlı takım çelikleridir. Yüksek kesme hızı ve yüksek kesme kapasitesi<br />

olan bir çelik grubudur ve bu grubun en önemli özelliği yüksek sıcaklıklarda iyi<br />

aşınma dayanımına sahip olmasıdır. Ortalama sekiz alaşım elemanı içeren yüksek<br />

hız çelikleri karmaşık sertleştirme mekanizmaları içerir. Fiziksel metalurjik esaslara<br />

dayanarak, yeni tekniklerin gelişmesi ile çok karmaşık olan mikroyapılarının kesme<br />

koşullarında nasıl görev yaptığı son yıllarda açıklanmaya başlamıştır. Yüksek hız<br />

takım çelikleri genel olarak kullanılan kesici takım malzemeleri arasında en düşük<br />

sertlik ve en yüksek tokluğa sahip malzemelerdir. Bu çelikler konvansiyonel olan<br />

döküm-hadde ya da toz metalurjik yöntemlerle üretilmektedirler. En büyük dezavantajları<br />

ise doğal olarak sert olmayıp sertliğin ısıl işlem ile sağlanmasıdır. Uygun<br />

ısıl işlem ile 600 ºC’ ye kadar sertlik ve kesme kuvvetlerini korurlar. Eğer kesme<br />

ucundaki sıcaklık 600 ºC’nin üzerine çıkarsa çelik yumuşar ve uç deforme olur.<br />

Ana uygulama alanları olan delme, kesme, tornalama, frezeleme gibi işlemlerde<br />

freze, torna, testere gibi takımlar olarak kullanılırlar [1, 2].<br />

Yüksek hız çelikleri, genelde dendritik katılaşmaktadır. Böylece kristalizasyon<br />

cephesinde ferrit dendritleri sıvı metalin içine doğru büyürken, dendritlerin önündeki

---

470<br />

veya yanındaki kalıntı ergiyik karbonca ve karbür oluşturucu elementlerle zenginleşmektedir.<br />

Katılaşma sürecinde interdendritik uzaylarda birincil karbürler olarak<br />

adlandırılan kaba boyutlu ve katılaşmaya bağlı olarak ağ biçimde düzenlenmiş<br />

ötektik karbürler oluşmaktadır. Bu düzen malzemenin mekanik özelliklerini negatif<br />

yönde etkilemektedir ve özellikle düşük tokluğa neden olmaktadır. Bu nedenle<br />

döküm yüksek hız çelikleri takım tokluğunun arttırılması amacı ile mutlaka bir<br />

homojenizasyon tavlamasına tabi tutulur [3-7].<br />

Yüksek hız çeliklerinin döküm mikroyapısında M6C, M2C ve MC tipi ötektik karbürlerin<br />

tümü veya ikisi (MC+ M2C veya MC+ M6C) bulunabilir. M6C karbüründe,<br />

M öncelikle W ve Fe elementleri içindir ve karbürün kristal yapısında ayrıca Mo, V<br />

ve Cr bulunmaktadır. M6C türü karbür ötektiği yoğun olarak W-esaslı alaşımlarda<br />

bulunur. Düşük soğuma hızları ve çeliğin düşük karbon miktarı bu oluşumu teşvik<br />

eder. M6C karbürlerinin genel görünümü iskelet varidir. M2C bileşiminde M öncelikle<br />

Mo ve Cr elementleri içindir ve karbürün kristal yapısında ayrıca W, V ve Fe<br />

bulunmaktadır. M2C türü karbür ötektiği yoğun olarak Mo-esaslı alaşımlarda bulunur.<br />

Yüksek soğuma hızları ve çeliğin yüksek karbon miktarı bu oluşumu teşvik<br />

eder. M2C karbürlerinin genel görünümü paralel ince veya kaba plakalar şeklindedir.<br />

Konvansiyonel yüksek hız çeliklerinde MC karbür oluşturucu olarak vanadyum<br />

görev yapar. Nb-alaşımlanmış yüksek hız çeliklerinde vanadyum ve daha zayıf<br />

karbür yapıcılar kısmen niobyum ile yer değiştirir; Nb-ca zengin MC oluştuğu gibi<br />

V-ca zengin MC de oluşur. Primer MC karbürlerinin bileşimi, katılaşma süresince<br />

kompozisyonu sürekli değişen bir ergiyikten büyümeleri nedeni ile merkezden<br />

dışarı doğru değişim gösterir. MC karbürü öncelikli olarak bazı habitus düzlemlerinde<br />

büyür. Primer blokvari MC karbürü ötektik sıcaklığa ulaşmadan önce kayda<br />

değer bir büyüme gösterebilir. Ötektik karbürlerin aksine bu karbürler sıcak şekillendirme<br />

boyunca polihedral şekillerini korurlar. Kararsız olan M2C sıcak şekillendirmede<br />

MC ve M6C’e ayrışır. Kalan bu iki primer karbür türünden MC çok daha<br />

serttir ve böylece aşınma özellikleri bakımından üstün özellik sergilemektedir. Nbca<br />

zengin MC karbürlerinin morfolojisi ergiyikteki niobyum aktivitesi ile kontrol<br />

edilmektedir. Azalan niobyum aktivitesi ile oktahedral düzlemli şekilden kaba<br />

dendritik yapıya, daha sonra da düzenli bir ötektik yapıyı andıran ince dendritik<br />

yapıya geçiş vardır [8-13].<br />

Bu çalışmada, farklı niobyum içerikli yüksek hız takım çeliklerinde farklı<br />

metaografik tekniklerin uygulanması sonrası karbür fazlarının belirlenmesi ve<br />

karakterizasyonu yapılmıştır.<br />

2. Deneysel Çalışma<br />

2.1. Malzeme<br />

Deneysel çalışmada farklı miktarda niobyum ile alaşımlandırılmış yüksek hız takım<br />

çelikleri kullanılmış olup Tablo 1’de çeliklerin kimyasal kompozisyonları verilmiştir.

---

471<br />

Yüksek hız çeliklerinin mikroyapıları aşınma dayanımı, sıcak sertlik ve toklukla<br />

belirlenen bir özellik olan kesme performansını iyileştirmek üzere tasarlanır. Kompozisyonlarında<br />

bulunan vanadyum ve niobyum güçlü MC tipi karbür yapıcı elementlerdir.<br />

Bu karbür içerisinde bir miktar tungsten, molibden, krom ve demir<br />

çözünebilmektedir. Yüksek hız takım çeliklerinde yer alan bir diğer önemli karbür<br />

tipi M6C olup bu karbür çoğunlukla tungsten/vanadyumca zengindir. Krom, vanadyum,<br />

molibden ve kobaltı bir miktar yapısında çözebilmektedir. Karbürlerin matriks<br />

içerisindeki tipi, morfolojisi, miktarı ve ince dağılımı mekanik özelliklerden beklenen<br />

yüksek performansın elde edilmesi açısından önemlidir.<br />

Tablo 1. Deneysel çeliklere ait kimyasal kompozisyonlar (ağ.-%).<br />

C W Mo V Nb Cr Co Fe<br />

1.10 3.00 5.00 1.50 1.00 5.00 5.00 balans<br />

1.31 1.34 3.69 2.10 2.66 3.28

---

472<br />

kontrastı (DIC) devreye sokularak ayırt edilebilirlik daha da arttırılmıştır. Aydınlık<br />

alan ile görüntülemede, numune yüzeyinden gelen ışık doğrudan optik sisteme<br />

yansıtılır. Parlatılmış metal yüzeyinde kontrast, fazların arasındaki ışık refleksiyon<br />

katsayısındaki farkla elde edilir. Refleksiyon tipi DIC modunda ise mikroyapıda<br />

bulunan fazların sertliklerine bağlı olarak oluşan yükseklik farkı ışığın aldığı yolun<br />

ve dolayısı ile ışık şiddetinin farklı olmasına yol açar. Sonuç olarak yüzeyin<br />

topografik bir profili elde edilir. Mikroyapıda yer alan karbürlerin matriksleri ile<br />

olan sertlik farklılıkları bu konumda gözlenebilmelerine bir fayda sağlamıştır. Şekil<br />

1a’da verilen aydınlık alan görüntüsünde %1 Nb içeren çelikte sadece küresele<br />

yakın formda MC tipi karbürler gözlenirken Şekil 1b’de örneklendiği üzere diferansiyel<br />

enterferans kontrast ile görüntülemede tane sınırlarında yer alan M6C karbürleri<br />

de gözlenmektedir. Şekil 1c ve d, %2.66 Nb içeren çelikte birincil MC karbür<br />

yapılarını göstermekte olup enterferans kontrast ile matriks-karbür arayüzeyleri<br />

belirginleşmiştir. Yüksek niobyumlu çelik içerisinde çubuksu morfolojide matriks<br />

içerisinde dağılım gösteren yapılar ise tipik ötektik MC karbürleridir (Şekil 1d).<br />

Şekil 2’de %2.66 Nb içeren çeliğin parlatılmış konumda taramalı elektron mikroskobu<br />

ile görüntülenmesi sonrası mikroyapıları verilmiştir. Bilindiği üzere, elektron<br />

mikroskobisinde ikincil ve geri saçılmış elektronların kullanımı ile farklı kontrastlar<br />

oluşturulabilir. İkincil elektronların ağırlıklı kullanımı ile elde edilen topografik<br />

kontrastın yanı sıra geri saçılmış elektronların kullanımı ile materyal kontrast<br />

matriks incelemelerinde kullanılabilir. Çoğunlukla köşe efektlerinin baskın olarak<br />

ayırd edilebilirliğe katkı sağladığı topografi içeren matriks incelemelerinde ikincil<br />

elektron ile çalışma bir avantaj sağlamakatdır. Materyal kontrast ile görüntülemede<br />

eşdeğer atom numarasına sahip olan yöreler eşdeğer kontrast vermektedir. Şekil<br />

2b’de mikroyapı içerisinde Nb-ca zengin birincil MC karbürleri ile yine Nb-ca<br />

zengin ötektik karbürler eşdeğer kontrast ile gözlenmektedir. Şekil 3’de kimyasal<br />

dağlanmış konumda %2.66 Nb içeren çelikte benzer kontrastlama teknikleri uygulanmış<br />

olup matriks içi karbürler gözlenmektedir.

---

(a) (b)<br />

473<br />

(c) (d)<br />

Şekil 1. Parlatılmış konumda niobyum alaşımlandırılmış yüksek hız takım çeliklerine ait mikroyapı<br />

örnekleri; (a ve c) aydınlık alan görüntüsü, (b ve d) diferansiyel enterferans kontrast görüntüsü, (a ve<br />

b) %1 Nb içeren çelik, (c ve d) %2.66 Nb içeren çelik.<br />

(a) (b)<br />

Şekil 2. Parlatılmış konumda %2.66 niobyum alaşımlandırılmış yüksek hız takım çeliğine ait mikroyapı<br />

örnekleri; (a) ikincil elektronlar ve (b) geri saçılmış elektronlar ile görüntüleme.

---

474<br />

(a) (b)<br />

Şekil 3. Kimyasal dağlanmış konumda % 2.66 niobyum alaşımlandırılmış yüksek hız takım çeliğine ait<br />

mikroyapı örnekleri; (a) ikincil elektronlar ve (b) geri saçılmış elektronlar ile görüntüleme.<br />

3.2. Kimyasal Dağlanmış Konumda Mikroyapısal Karakterizasyon<br />

Malzemelerin gerçek iç yapı özelliklerini ortaya çıkarmak için metalografide çoğu<br />

kez parlatılmış numune yüzeyine uygun bir reaktif tatbik edilir. Dağlama<br />

reaktifinin, yapıdaki bileşenleri numunenin yüzeyinden içeriye doğru selektif olarak<br />

çözündürmesi sonucu mikroyapı ayrıntıları ortaya çıkar. Şekil 4’de %3’lük nital<br />

çözeltisi ile dağlanmış takım çeliklerinin mikroyapıları verilmiştir. Daha düşük<br />

niobyum içeriğine sahip takım çeliği matriksinde tane sınırları boyunca M6C karbürlerinin<br />

yer aldığı gözlenmektedir (Şekil 4a). Matriks tipik temper martenzit<br />

yapısı içermektedir. Aydınlık alana kıyasla diferansiyel enterferans kontrast ile<br />

görüntüleme seçilebilirliği arttırmıştır (Şekil 4b). Şekil 4c’de kimyasal dağlama<br />

sonrası karbür matriks arayüzeyleri belirgin bir şekilde açığa çıkartılmış olup<br />

matriksin aşırı temperleme sonrası martenzitik yapıdan uzak bir yapıya sahip olduğu<br />

gözlenmektedir. Aşırı temperleme ile birlikte yumuşak tav etkisi altında çelikte<br />

var olan birincil ve ötektik karbürlerde boğumlaşmaların başladığı ve küreselleşme<br />

evresine geçildiği gözlenmektedir (Şekil 4d).<br />

3.3. Renkli Metalografik İşlemler Sonrası Mikroyapısal Karakterizasyon<br />

Renkli metalografinin ana amacı, ışık mikroskobu altında bir alaşımı oluşturan<br />

fazların kontrastlanarak yeteri derecede birbirinden ayırt edilebilmesini sağlamaktır.<br />

Böylece mikroyapı hem kalitatif, hem de kantitatif olarak rahatça işlemlenebilir.<br />

Şekil 5’de sputter kaplama yapılmış %1 Nb içeren çeliğe ait mikroyapılar verilmiştir.<br />

Kaplama sırasında numune, bakır katoda belirli bir açıda eğik olarak haznede<br />

tutulmuş olup yüzeyde değişen kalınlıkta bir film tabakası oluşturulmuştur. Film<br />

tabakasının kalın tarafında purpur kırmızısı tonda renk oluşumu söz konusu iken<br />

filmin ince tarafında sarıya yakın tonda bir renk oluşumu gerçekleşmiştir. Şekil<br />

5a’da film tabakasının relatif olarak kalın olduğu konumda matriks içerisindeki<br />

karbürlerden tane sınırları boyunca M6C’ler açık kontrastta ve tane içerisinde ve

---

475<br />

kısmen tane sınırlarında yer alan MC türü karbürler koyu kontrastta gözlenmektedir.<br />

Film tabakasının daha ince olduğu yörelerde ise M6C karbürleri matriks içerisinde<br />

benzer olarak en açık kontrast ile gözlenirken, MC karbürleri koyu kontrast<br />

ile gözlenmektedir. Şekil 6’da %3’lük nital çözeltisi ile kimyasal dağlanmış %1 Nb<br />

içeren çeliğin sputter kaplama sonrası yüzeyinde oluşan film tabakasının değişken<br />

kalınlıklarına sahip yörelerinden örneklemeler verilmiştir. Şekil 6a’da relatif olarak<br />

kalın film tabakasında matriks ile karbürlerin sahip olduğu kontrastlar birbirine<br />

yakın konumdadır. Diğer taraftan daha ince film tabakası altında görüntülemede<br />

iğnesel martenzit yapısı belirgin bir şekilde gözlenmektedir (Şekil 6b).<br />

(a) (b)<br />

(c) (d)<br />

Şekil 4. Kimyasal dağlanmış konumda niobyum alaşımlandırılmış yüksek hız takım çeliklerine ait<br />

mikroyapı örnekleri; (a ve c) aydınlık alan görüntüsü, (b ve d) diferansiyel enterferans kontrast<br />

görüntüsü, (a ve b) %1 Nb içeren çelik, (c ve d) %2.66 Nb içeren çelik.

---

476<br />

(a) (b)<br />

Şekil 5. Parlatma sonrası renkli metalografi uygulanmış konumda %1 niobyum alaşımlandırılmış<br />

yüksek hız takım çeliğine ait mikroyapı örnekleri; (a) film tabakasının relatif olarak kalın olduğu<br />

yöreye ait görüntü, (b) film tabakasının daha ince olduğu yöreye ait görüntü.<br />

(a) (b)<br />

Şekil 6. Kimyasal dağlama sonrası renkli metalografi uygulanmış konumda %1 niobyum<br />

alaşımlandırılmış yüksek hız takım çeliğine ait mikroyapı örnekleri; (a) film tabakasının relatif olarak<br />

kalın olduğu yöreye ait görüntü, (b) film tabakasının daha ince olduğu yöreye ait görüntü.<br />

3.4. Elektrolitik Dağlanmış Konumda Mikroyapısal Karakterizasyon<br />

Malzeme içerisindeki bileşenler/fazlar, asidik ve bazik ortamlarda farklı anodik<br />

davranış sergilemekte ve özellikle mikroskobik incelemelerde her bir bileşenin/fazın<br />

karakteristiğinin anlaşılmasında kolaylık sağlamaktadır. Elektrolitik dağlama<br />

ise basit bir anot-katot ve uygun bir elektrolit sisteminden ibaret olup uygulanan<br />

akım yoğunluğu, voltaj gibi parametreler doğrultusunda dağlama/parlatma<br />

davranışını ortaya koymaktadır. Şekil 7’de %10’luk NaOH çözeltisi ile elektrolitik<br />

dağlanmış %2.66 Nb içeren çeliğin mikroyapıları verilmiştir. Matriks içerisinde yer<br />

alan karbürler çok koyu kontrastlar ile gözlenmektedir. Mikroyapı içerisinde bulunan<br />

Nb-ca zengin birincil karbür ve ötektik karbürler bazik çözelti ile etkileşerek<br />

yenime uğramış ve yeteri kadar ışığı yansıtamadığı için koyu kontrast kazanmıştır.

---

477<br />

Bu çelik aynı zamanda perklorik asit ile de elektrolitik olarak dağlanmış olup dağlama<br />

sonrası taramalı elektron mikroskobu ile görüntülenen mikroyapı örnekleri<br />

Şekil 8’de verilmiştir. Bazik çözelti karbürleri yenime uğratırken asidik çözelti<br />

matriksi yenime uğratmış ve artan dağlama süresi ile anodik davranış artarak<br />

matriks yenimi fazlalaşmıştır. Böylece, matriks-karbür arayüzeyleri daha da belirginleşerek<br />

karbür morfolojisi net bir şekilde açığa çıkartılmıştır (Şekil 8a-c). Daha<br />

önceden de belirtildiği üzere MC karbürü öncelikli olarak bazı habitus düzlemlerinde<br />

büyür. Birincil MC karbürleri, ötektik karbürlerin aksine sıcak şekillendirme<br />

boyunca polihedral şekillerini korurlar. Nb-ca zengin MC karbürlerinin morfolojisi<br />

ergiyikteki niobyum aktivitesi ile kontrol edilmekte olup azalan niobyum aktivitesi<br />

ile oktahedral düzlemli şekilden kaba dendritik yapıya, daha sonra da düzenli bir<br />

ötektik yapıyı andıran ince dendritik yapıya geçiş vardır. Şekil 8c’de örneği verilen<br />

birincil MC karbür yüzeyinden de görüleceği üzere büyüme yüzeyleri olması gerektiği<br />

gibi düz değil, aksine dalgalıdır ve karbür taneciği süngervari bir morfoloji<br />

sunmaktadır. Bu oluşum yüksek sıcaklıkta karbür yüzey hareketine işaret eder.<br />

Homojenizasyon tavlaması sürecinde difüzyon nedenli olarak düşük seviyede karbür<br />

yapıcı elementler (örn. Fe, Cr vb) karbürden matrikse yayınır ve böylece karbür<br />

yüzeyi hareket ederek taneciğin süngervari bir görünüm kazanmasını sağlar.<br />

(a) (b)<br />

Şekil 7. NaOH ile elektrolitik dağlanmış konumda % 2.66 niobyum ile alaşımlandırılmış yüksek hız<br />

takım çeliğine ait ışık mikroskop görüntüleri.

---

478<br />

(a)<br />

(b)<br />

(c)<br />

Şekil 8. Perklorik asit ile elektrolitik dağlanmış konumda %2.66 niobyum ile alaşımlandırılmış yüksek<br />

hız takım çeliğine ait taramalı elektron mikroskop görüntüleri; (a) 60 sn, (b) 180 sn ve (c) 480 sn<br />

süreyle dağlanmıştır.<br />

Şekil 9’da perklorik asit ile dağlanmış konumda %2.66 niobyum ile<br />

alaşımlandırılmış yüksek hız takım çeliğinin başlangıçta taramalı elektron mikroskop<br />

ile görüntülenmesi ve sonrasında enerji dağılım x-ışını spektrometresi yardımı<br />

ile çizgi taraması yapılarak birincil karbür içerisinde niobyum ve demir tayini yapılmıştır.<br />

Görüldüğü üzere kristal içerisinde zengin niobyum içeriği var iken, oldukça<br />

düşük kısmi bir demir çözünürlüğü belirlenmiştir.

---

479<br />

(a) (b)<br />

Şekil 9. Perklorik asit ile dağlanmış konumda %2.66 niobyum ile alaşımlandırılmış yüksek hız takım<br />

çeliğine ait (a) taramalı elektron mikroskop görüntüsü ve (b) elementel içeriği gösteren çizgi taraması.<br />

4. Sonuçlar<br />

Deneysel çalışma kapsamında %1 ve %2.66 Nb ile alaşımlandırılmış yüksek hız<br />

takım çeliklerinde farklı metalografik işlemler sonrasında karbür fazlarının belirlenmesi<br />

hedeflenmiştir. Elde edilen sonuçlar aşağıda verilmiştir.<br />

(i) Parlatılmış konumda her iki çeliğin mikroyapısında ana matrikse göre farklı<br />

kontrast veren karbür fazları gözlenmiş olup diferansiyel enterferans kontrastın<br />

kullanımı ile karbürlerin tane sınırı ve tane içi dağılımları ve morfolojileri belirginleştirilmiştir.<br />

Daha düşük niobyum içeren alaşımda tane sınırları boyunca<br />

M6C karbürleri ve masif çökeltiler halinde dağılım gösteren fasetli MC karbürleri<br />

gözlenmiştir.<br />

(ii) Nital ile dağlama ile birlikte matriks fazı belirginleşmiş, ancak karbürler<br />

biribirinden ayırt edilememiştir. Bu nedenle kontrastı artırmak amacıyla renkli<br />

metalografi yöntemi seçilmiştir. Sputter kaplama yöntemi ile hem parlatılmış<br />

hem de nital ile dağlanmış yüzey üzerine enterferans tabakası oluşturulmuştur.<br />

Artan film tabaka kalınlığının bir fonksiyonu olarak karbür fazlarının ayırt edilebilirliği<br />

artmıştır. Dağlanmış yüzeyde, oluşturulan film tabakası karbür fazları<br />

açısından bir avantaj sağlamaz iken matriksi oluşturan iğnesel yapıyı<br />

(martenzitik yapı) belirginleştirmiştir.<br />

(iii) Elektrolitik dağlama işleminde bazik çözeltinin karbür fazını, asidik çözeltinin<br />

ise matriks fazını çözdüğü görülmüştür. Enerji dağılım x-ışını<br />

spektrometresi ile yapılan çizgi taraması karbür fazının Nb-ca zengin bir karbür<br />

olduğunu göstermiştir.<br />

Kaynaklar<br />

[1] Yılmaz, A., “Niobyum alaşımlı döküm yüksek hız takım çeliklerinin kesme koşulları<br />

altında aşınma davranışı”, Doktora Tezi, Kocaeli Üniversitesi-Fen Bilimleri Enstitüsü,<br />

Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Kocaeli, 2006.

---

480<br />

[2] Subaşı, Y., “Döküm yüksek hız takım çeliklerinde mikroyapısal karakterizasyon;<br />

mikroyapı-mekanik özellikler ilişkisinin belirlenmesi’’, Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi-Fen<br />

Bilimleri Enstitüsü, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı,<br />

Kocaeli, 2006.<br />

[3] Fischmeister, H. F., Riedl, R., Karagöz, Ş. “Solidification of high-speed tool steels”,<br />

Metalurgical Transactions A, Vol. 20A, 2133-2148, 1989.<br />

[4] Boccalini, M., Goldenstein, H., “Solidification of high speed steels”, International<br />

Material Reviews, 46 (2), 92-115, 2001.<br />

[5] Wood, J. V., Horlock, A., Bee, J. V., “Modifications to high speed steels by rapid<br />

solidification”, Materials Science and Engineering, 98, 433-436, 1988.<br />

[6] Yılmaz, A., “Niobyum alaşımlı döküm yüksek hız takım çeliği metalurjik dizaynı ve<br />

üretimi”, Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü-Metalurji ve<br />

Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Kocaeli, 2002.<br />

[7] Wieβner, M., Leisch, M., Emminger, H., Kulmburg, A., “Phase transformation study of<br />

a high speed steel powder by high temperature x-ray diffraction”, Materials<br />

Characterization, 59 (7), 937-943, 2008.<br />

[8] Karagöz, Ş., Liem, I., Bischoff, E., Fischmeister, H. F., “Determination of carbide and<br />

matrix composition in high speed steels by analytical microscopy”, Metallurgical<br />

Transactions A, 20, 2695-2701, 1989.<br />

[9] Karagöz, Ş., Andren, H. O., “Secondary hardening in high speed steels”, Zeitschrift für<br />

Metallkunde, 83, 386-394, 1992.<br />

[10] Karagöz, Ş., Fischmeister, H. F., “Cutting performance and microstructure of high speed<br />

steels : contributions of matrix strengthening and undissolved carbides”, Metallurgical<br />

Transactions A, 29, 205-216, 1998.<br />

[11] Bochnowski, W., Leitner, H., Major, L., Ebner, R., Major, B., “Primary and secondary<br />

carbides in high-speed steels after conventional heat treatment and laser modification”,<br />

Materials Chemistry and Physics, 81 (2-3), 503-506, 2003.<br />

[12] Kumar, K. S., Lawley, A., Koczak, M. J., “Powder metallurgy T15 too steel : part <strong>II</strong>.<br />

microstructure and properties after heat treatment”, Metallurgical and Materials<br />

Transactions A, 22(11), 2747-2759, 1991.<br />

[13] Riedl, R., Karagöz, Ş., Fischmeister, H., Jeglitsch, F., “Developments in high speed tool<br />

steels”, Steel Research, 58, 339-352, 1987.

---

Özet<br />

ESR YÖNTEMİ İLE ÜRETİLMİŞ SICAK İŞ TAKIM TAKIM<br />

ÇELİKLERİNİN ISIL İŞLEMİ VE MİKROYAPISAL<br />

KARAKTERİZASYONU<br />

Şeyda POLAT, Ş. Hakan ATAPEK, Gülşah AKTAŞ<br />

Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,<br />

Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü<br />

481<br />

Elektro curuf ergitme (ESR) yöntemi ile üretilmiş ürünlerin geniş bir kullanım alanı<br />

vardır. ESR, çelik üretiminde ve havacılıkta, termik ve nükleer enerji santrallerinde,<br />

savunma sanayii gibi kritik uygulamalarda gerekli olan nitelikli alaşımların ergitilmesi<br />

ve saflaştırılması için kullanılan bir üretim prosesidir. Bu çalışmada, elektro<br />

curuf ergitme yöntemi ile üretilmiş H11, H13, HP1 ve TQ1 sıcak iş takım çeliklerinin<br />

ısıl işlem sonrası mikroyapısal karakterizasyonu yapılmıştır. Kimyasal kompozisyonu<br />

farklı iki çelik grubunda sertleştirme ve temperleme işlemleri sonrası<br />

mikroyapı incelemeleri ile çeliklerin nihai matriksleri belirlenmiştir. Çalışma kapsamında,<br />

çeliklerin uygulamaya yönelik perfomansını belirleyen mikroyapıları<br />

üzerine alaşım kompozisyonu ve ısıl işlem uygulamalarının etkisi fiziksel<br />

metalurjik esaslar doğrultusunda değerlendirilmiştir.<br />

Anahtar kelimeler: Takım çelikleri, elektro curuf ergitme, ısıl işlem, mikroyapı.<br />

1. Giriş<br />

Takım çelikleri, kesme, şekillendirme, çok farklı sertlik ve özellikteki metal ve<br />

metal olmayan malzemelere form verme amacıyla geliştirilmiş özel çeliklerdir.<br />

İşlediği malzemeden çoğu zaman daha sert, daha yüksek dayanımlı ve aşınmaya<br />

dirençli olması gerekir. Takım çeliğinin, kullanım koşullarına uygun olarak, sertliğinin<br />

yanında yeterli sünekliğinin de olması gerekir. Bu tür mekanik performansı<br />

takım çeliğinin sağlayabilmesi için segeragasyon/kalıntı içermeyen ve uygun ısıl<br />

işlemler sonrası elde edilmiş homojen bir mikroyapı fayda sağlayacaktır.<br />

Mikroyapısal olarak bakıldığında takım çeliğine sertliği kazandıran yapı<br />

martenzittir. Oda sıcaklığında elde edilen martenzit yapısı ve karbürlerin varlığı<br />

çeliğin sertliğini arttırır [1-4].<br />

Takım çelikleri, prensipte asil çelik olarak ve daha çok da bazik ark fırınlarında<br />

üretilirler. Ergitmenin vakum altında, elektron bombardımanlı çok kamaralı fırında<br />

ve curuf altında ergitme tarzında yapıldığı yöntemler yaygınlaşmakta ve yüksek<br />

kaliteli takım çeliği üretimi artmaktadır. Çeliğin aşınma, yorulma, dayanım gibi<br />

mekanik özelliklerini olumsuz yönde etkileyen kalıntıların çeliğin yapısında oluşu-

---

482<br />

munu engellemek ya da en aza indirmek için kullanılan yöntemlerin başında ESR<br />

yöntemi gelmektedir. ESR ile üretilen çelik blokları çekme boşluksuz ve izotropik<br />

olup mikroyapıları açısından homojendirler ve temizlik dereceleri çok yüksektir. Bu<br />

çeliklerden yapılan parçaların servis ömrü çok uzun olur ve yüksek dayanıklılık<br />

gösterirler. Kalıplara dökülen çeliklerde sağlanan akma mukavemetlerinden çok<br />

daha yüksek akma mukavemetine sahiptirler [5-10].<br />

Bu çalışmada, ESR yöntemi ile üretilmiş ve ticari olarak tedarik edilebilen sıcak iş<br />

takım çeliklerinde ısıl işlem uygulamaları sonrası matrikslerin karakterizasyonu<br />

yapılmıştır.<br />

2. Deneysel Çalışma<br />

2.1. Malzeme<br />

Deneysel çalışma kapsamında ESR yöntemi ile üretilmiş H11, H13, HP1 ve TQ1<br />

sıcak iş takım çelikleri seçilmiş olup Tablo 1’de tüm çeliklere ait kimyasal kompozisyonlar<br />

verilmiştir. Kompozisyonlar, standart değerleri yansıtmaktadır. Sıcak iş<br />

takım çeliklerinin döküm ve dövme ile şekillendirilmesi sonrası, ısıl işlemler ile<br />

gerçekleştirilecek sertleştirme (östenitleştirme ve su verme) ve temperleme sonucu,<br />

karbon ve diğer alaşım elementlerine bağlı olarak karbür tipi ve dağılımı ile nihai<br />

matriks belirlenir. Alaşım elementleri Cr, Mo ve V karbür yapıcı elementler olup<br />

yüksek sıcaklıkta çözünmeyerek mekanik özellikleri belirlerler. Vanadyum birincil<br />

karbür oluşturarak sertleştirme sıcaklıklarında çözünmediği için östenit tane boyutunu<br />

belirler ve ince tane sertleşmesi ve tokluk artışı sağlar. Öte yandan oluşturduğu<br />

ince karbürler ile de çökelti sertleşmesini teşvik eder. Diğer alaşım elementleri<br />

krom ve molibden ise sertleştirme işlemi sonrası temperleme sırasında ikincil çökeltiler<br />

ve bu sayede ikincil sertlik oluşumunu sağlarlar. Bu nedenlerden dolayı ısıl<br />

işlem parametrelerinin kontrolü, tane büyümesi ve karbürlerin çözünmesi/kabalaşması<br />

gibi fiziksel metalurjik olaylar üzerinden nihai mekanik özellikleri<br />

belirleyecektir [11, 12].<br />

Tablo 1. Deneysel çeliklere ait kimyasal kompozisyonlar (ağ.-%).<br />

Malzeme C Si Mn Cr Mo V P S Fe<br />

H11 0.37 1.00 0.35 5.20 1.20 0.40

---

2.2. Isıl İşlem Uygulamaları ve Matriks Sertlikleri<br />

483<br />

Takım çeliklerinin dökümleri sırasında segregasyonu engellemek ve dendrit kolları<br />

arası mesafeyi düşürmek amacıyla genellikle ingot boyutları küçük tutulur. Katılaşma<br />

sonrası özellikle yüksek miktarda karbür yapıcı içeren alaşımlarda önemli<br />

miktarda segregasyon ve birincil karbür oluşumu meydana gelir. Katılaşmadan<br />

sonra takım çelikleri yüksek sıcaklıklarda östenitlenir ve östenit/östenit+karbür faz<br />

alanında sıcak deformasyon işlemleri (dövme, haddeleme gibi) uygulanır. Böylece<br />

bağlantılı büyüyen karbür yapısı kırılır ve segregasyon miktarı azalır. Ancak bu<br />

noktada östenitleme işlemlerinin yeterince uygulanması gerekir. Aksi halde bantlı<br />

bir yapı oluşarak, sıcak sünekliğin düşmesine neden olur ve sıcak şekillendirmede<br />

çatlaklar meydana gelir. Bu aşamadan sonra talaşlı işlem için yapının yumuşatılması<br />

gereklidir. Bu amaçla yapılan tavlamada küresel kaba karbürler içeren ferritik bir<br />

yapı oluşturulur. Talaşlı işlem, plastik deformasyon sonucu bir miktar kalıntı gerilime<br />

neden olduğundan yaklaşık 650 ºC’de kalıntı gerilim giderme tavı yapılır. Eğer<br />

bu işlem yapılmazsa daha sonra yapılacak olan sertleştirme sırasında parçada çarpılmalar<br />

meydana gelir. Son olarak sertleştirme yapılır. Bu işlem birkaç aşamalıdır.<br />

Parçaya ön ısıtma, östenitleme, su verme ve sertleştirme uygulanır. Yapıda nihai<br />

olarak temperlenmiş martenzit oluşması amaçlanmaktadır [11-13]. Tablo 2’de<br />

deneysel çalışma kapsamında uygulanan ısıl işlem çevrimi verilmiştir. Tablo aynı<br />

zamanda çelik matrikslerine ait sertlik değerlerini de içermektedir.<br />

Tablo 2. Deneysel çeliklere uygulanan ısıl işlemler ve matriks sertlik değerleri.<br />

Malzeme Östenitleştirme Soğutma ortamı Temperleme Sertlik, HRC<br />

H11<br />

H13<br />

HP1<br />

TQ1<br />

1020 °C<br />

(40 dakika)<br />

1020 °C<br />

(40 dakika)<br />

1020 °C<br />

(40 dakika)<br />

1020 °C<br />

(40 dakika)<br />

Hava (fan ile)<br />

Hava (fan ile)<br />

Hava (fan ile)<br />

Hava (fan ile)<br />

560 °C<br />

605 °C<br />

605 °C<br />

(2 saat)*<br />

560 °C<br />

605 °C<br />

605 °C<br />

(2 saat)*<br />

560 °C<br />

605 °C<br />

605 °C<br />

(2 saat)*<br />

560 °C<br />

605 °C<br />

605 °C<br />

(2 saat)*<br />

*Temperleme işlemi, tabloda verilen her sıcaklık değerlerinde ikişer saat olmak üzere yapılmıştır.<br />

44<br />

45<br />

36<br />

38

---

484<br />

2.3. Metalografik İşlemler ve Mikroskobik İncelemeler<br />

Isıl işlemler sonrası çeliklerden alınan numuneler sırasıyla 120, 320, 600 ve 1000<br />

no’ lu zımparalar ile zımparalanmış, 3 µm’luk elmas pasta kullanılarak nihai parlatma<br />

yapılmıştır. Faz bileşenlerinin belirlenmesi için numuneler %3’lük nital çözeltisi<br />

ile dağlanmıştır. Dağlanmış konumda numuneler Zeiss Axiotech 100 model<br />

ışık mikroskobu ile incelenmiştir.<br />

3. Bulgular ve Tartışma<br />

3.1. H11 ve H13 Sıcak İş Takım Çeliklerinin Mikroyapısal Karakterizasyonu<br />

H11 ve H13 çelikleri, endüstriyel olarak yaygın kullanılan sıcak takım çelikleridir<br />

ve fiziksel metalurjik yaklaşımlar çerçevesinde ısıl işlem-mikroyapı-mekanik özellikler<br />

kapsamında üzerinde yoğun çalışılmış malzemelerdir.<br />

H11 çeliği hem soğuk ve hem de sıcak iş uygulamalarında yaygın olarak kullanılabilen<br />

yüksek kalite takım çeliğidir. Diğer takım çelikleri ile kıyaslanacak olunursa,<br />

düşük karbonun yanı sıra yeteri kadar krom içermesinden dolayı sıcak iş krom<br />

çeliği olarak da adlandırılır. Bu takım çeliği yüksek mukavemet, tokluk ve iyi<br />

sünekliğe sahiptir. Sıcak dövme ve sıcak ekstrüzyon başta olmak üzere birçok sıcak<br />

iş uygulamasında kullanılabilen bir malzemedir. Tüm bu işlemler sürecinde takım<br />

malzemesinde çeşitli hasarların oluşumu söz konusudur. Oluşan hasarlar (aşınma,<br />

kopma, uç körelmesi vb) ile takım geometrisi bozulabilmekte ve proses etkinliği<br />

azalmaktadır. Bu tür uygulamalarda sertlik ve tokluk iki önemli kavramdır. Matriks<br />

tokluğu takımda ve takım köşelerinde kırılmayı önlerken, matriks sertliğinin lokal<br />

plastik deformasyonlar sonucu geometrik değişimlere olanak vermeyecek değerde<br />

olması gerekir. Bu iki kavram ise çeliğe uygulanan ısıl işlemler ile optimize edilebilmektedir.<br />

Qamar, H11 çeliğinin mekanik özellikleri üzerine ısıl işlemlerin<br />

(östenitleştirme, sertleştirme, hava ve yağda su verme, temperleme vb) etkisini<br />

araştırmıştır. Yaptığı çekme ve darbe tokluk testleri sonrası temper sıcaklığının<br />

artışına bağlı olarak mekanik özelliklerdeki değişimleri incelemiştir. Özellikle<br />

temper sıcaklığının artmasına (450°C→650°C) bağlı olarak başlangıçta sertliğin<br />

önemli ölçüde arttığını ve sonrasında azaldığını, darbe tokluk değerinin de başlangıçta<br />

azaldığını ve sonrasında arttığını, akma mukavemet değerinin azalmaktan<br />

ziyade giderek arttığını belirtmiştir. Böyle bir karakteristik davranışta ise matriks<br />

mikroyapısının etken olduğu sonucuna varmıştır [14]. Leskovšek ve diğerleri tarafından<br />

yapılan bir çalışma H11 sıcak iş takım çeliğinin sertlik ile kırılma tokluğu<br />

üzerine sertleştirme ve temperleme sıcaklıklarının etkisini doğrudan göstermektedir.<br />

Çalışmada östenitleştirme sıcaklığının tane boyutu üzerine etkisi irdelenmiş olup,<br />

mekanik özelliklerin gelişimi açısından çoklu temperleme sonrası ikincil sertlik<br />

katkısı doğrultusunda sertlik ve mukavemetin toklukla birlikte geliştirildiği belir-

---

tilmiştir. Kırılma tokluğu açısından yüksek temperleme sıcaklıklarının seçiminin bir<br />

avantaj sunabileceği vurgulanmıştır [15].<br />

485<br />

Sıcak iş takım çeliklerinin en büyük özelliği yüksek temperleme sıcaklıklarında<br />

karbür içermesidir. Bu karbürler östenitleştirme ile çözündürülemeyen tipik vanadyum<br />

karbürlerdir. Bu karbürlerin çeliğin aşınma direnci üzerine önemli bir etkisi<br />

vardır. Bahrami ve diğerleri, H13 sıcak iş takım çeliğinin konvansiyonel ısıl işlemler<br />

sonrasında aşınma davranışını incelemiştir. Çalışmalarında ‘pin-on-disk’ türü bir<br />

aşındırma düzeneği kullanılarak sertleştirilmiş martenzitik takım çeliği ile 600<br />

°C’de temperlenmiş takım çeliklerinin farklı yüklenme koşullarında aşınma davranışı<br />

araştırılmıştır. 600 °C’de 90 dakika temperlenmiş çelik önemli bir ikincil sertlik<br />

kazanımı göstermiştir. Düşük yüklenmede, su verilmiş martenzitik matrikse sahip<br />

çelik en yüksek aşınma direncine sahip olup yükün arttırıldığı konumda 600 °C’de<br />

30-60 dakika temperlenmiş çeliğin aşınma direnci en yüksek bulunmuştur. Bilindiği<br />

gibi artan yüklenme ile birlikte disk-malzeme etkileşimi en geniş yüzey alanında<br />

gerçekleşmekte olup yüksek lokal basınç nedenli olarak in-situ temperleme oluşmaktadır.<br />

Böylece matriks içerisinde çökelti fazı olarak yeralan ince karbür dağılımı<br />

ile aşınma direncinde bir artış gerçekleşebilir [16].<br />

Şekil 1’de H11 ve H13 sıcak iş takım çeliklerine ait mikroyapı örnekleri verilmiştir.<br />

Çeliklerde karbon ve alaşım elementi miktarına ek olarak soğutma hızı martenzitik/<br />

beynitik dönüşüm kinetiği açısından önemlidir. Bilindiği üzere çeliklerde karbon<br />

oranının artması ile birlikte östenitten martenzit veya beynite dönüşümde ymk kafes<br />

yapısı karbonca zengin tetragonal bir kafes yapısına hızlı soğuma koşullarında<br />

dönüşür. Kafes içerisinde karbonun oturması ile birlikte kafes distorsiyonu da gerçekleşmiş<br />

olur. Temperleme ile birlikte karbonca aşırı doymuş katı ergiyik iç gerilimleri<br />

de giderek rahatlar ve böylece temperlemenin ilk kademelerinde sertlikte<br />

belirgin bir azalma gözlemlenir. H11 çeliğinin dağlanmış konumda mikroyapı<br />

örnekleri Şekil 1a ve b’de verilmiştir. Yapı, tipik temper martenzit içermektedir.<br />

H13 çeliği ise H11 çeliğine kıyasla daha yüksek karbon ve vanadyum içeriğine<br />

sahiptir ve bu çeliğin dağlanmış konumdaki mikroyapıları Şekil 1c ve d’de verilmiştir.<br />

Tane inceltici özelliği olan vanadyumun belirgin bir şekilde artışı, yapının<br />

daha da ince bir dağılım göstermesine neden olmuştur. Her iki çelikte de temper<br />

etkisi ile karbon segregasyonlarının bir hayli yüksek olması sonucu sementit lataları<br />

yüzey gerilimleri altında boğumlaşarak ferritik matriks içerisinde koyu kontraslı<br />

masif iç çökeltiler halinde dağılım göstermiştir (Şekil 1b ve d).<br />

Şekil 2a, MC türü karbürü içeren H11 çelik matriksine ait bir mikroyapıyı göstermektedir.<br />

Takım çeliği kompozisyonuna ve karbür morfolojisine dayanarak karbürün<br />

vanadyumca zengin tipik bir VC karbürü olması muhtemeldir. Şekil 2b’de ise<br />

H13 çelik matriksinde oldukça küçük boyutlu M6C karbürleri gözlenmiştir. H13<br />

çeliğinde bir miktar daha yüksek karbon ve molibdenin var olması molibdence<br />

zengin bu karbürün oluşumuna neden olmuştur.

---

486<br />

(a) (b)<br />

(c) (d)<br />

Şekil 1. H11 ve H13 sıcak iş takım çeliklerine ait mikroyapı örnekleri; (a ve b) H11 çeliği, (c ve d) H13<br />

çeliği.<br />

(a) (b)<br />

Şekil 2. (a) H11 çelik matriksinde fasetli yüzeye sahip tipik VC karbür yapısı ve (b) H13 çelik<br />

matriksinde ince boyutlu tipik M6C karbür yapısı.<br />

3.2. HP1 ve TQ1 Sıcak İş Takım Çeliklerinin Mikroyapısal Karakterizasyonu<br />

Şekil 3a ve b’de HP1 çeliğinin dağlanmış konumda farklı büyütmelerde<br />

mikroyapıları örneklenmiştir. Şekil 3a’da ince bir yapı gözlenmektedir. Çeliğin<br />

alaşım kompozisyonunda var olan vanadyumum tane inceltme etkisinden dolayı<br />

böyle bir dağılım çeliğe kazandırılmıştır. Soğutma sonrası yapı martenzitik bir

---

487<br />

dönüşüm göstermiştir. Çoklu temperleme ile birlikte bir taraftan yapı toklaştırılmış<br />

olup martenzitin lata yapısı bozunarak ferrit içerisinde yoğun demir karbür çökeltisi<br />

içeren bir matriksin oluşmasına neden olmuştur. TQ1 çeliği, HP1 çeliğine kıyasla<br />

bir miktar karbon ve molibden fazlalığı içermektedir. Artan karbon ile birlikte<br />

yapıdaki lataların kabalaşması olasıdır. Molibden ise daha çok sertleşebilirlik açısından<br />

katkı sağlamakta olup soğuma koşullarında östenitten martenzit/beynit oluşumunu<br />

teşvik etmektedir. Şekil 3c ve d’de bu sıcak iş takım çeliğine ait dağlanmış<br />

konumda mikroyapı örnekleri verilmiştir. Çelik, tipik temper martenzit yapısına<br />

sahiptir. Orijinal lata yapısının bir miktar kabalaştığı ve temperleme ile birlikte<br />

dejenere olduğu gözlenmektedir. Matriks içerisinde dağılım gösteren bu iç çökeltilerin<br />

dispersiyon sertleştirmesi ile mukavemetin arttırılmasında rolü oldukça büyüktür.<br />

Şekil 3d’de matriks içerisinde H13 çeliğinde olduğu gibi M6C karbürleri<br />

vardır.<br />

(a) (b)<br />

(c) (d)<br />

Şekil 3. HP1 ve TQ1 sıcak iş takım çeliklerine ait mikroyapı örnekleri; (a ve b) HP1 çeliği, (c ve d) TQ1<br />

çeliği.

---

488<br />

4. Sonuçlar<br />

Bu çalışmada, ESR ile üretilmiş çeşitli sıcak iş takım çeliklerinin mikroyapısal<br />

karakterizasyonu yapılmıştır. H11, H13, HP1 ve TQ1 çelikleri üzerine yapılan<br />

mikroyapı incelemeleri ve matriks sertlik ölçümleri sonrası aşağıdaki sonuçlar elde<br />

edilmiştir.<br />

(i) Tüm çelikler üretim yöntemlerinin bir avantajı olarak segregasyon ve matriks içi<br />

kalıntı içermemektedir. Endüstriyel uygulamalarda yaygın bir şekilde kullanılan bu<br />

tür sıcak iş takım çeliklerinin sahip olduğu homojen mikroyapılar üstün mekanik<br />

özelliklerin eldesini kolaylaştırmaktadır. Tüm çeliklerde temper martenzit yapısı<br />

gözlenmiştir.<br />

(ii) H11 ve H13 çelikleri vanadyum miktarı dışındaki benzer kimyasal kompozisyonlarından<br />

dolayı birer kıyas malzemesi olarak irdelenmiştir. Daha yüksek vanadyum<br />

içeriğine sahip olan H13 çeliği H11 çeliğine göre daha ince martenzit yapısı<br />

içermektedir. Vanadyumun oluşturduğu ince karbür çökeltileri östenitleştirme boyunca<br />

tane sınır hareketlerini engelleyebilmekte ve ince tane boyut dağılımına sahip<br />

östenitin kararlı olmasına neden olmaktadır. Dönüşüm ile birlikte ince östenitten<br />

yine ince martenzit lataları oluşacaktır. Bu tür bir oluşum bir taraftan mikroyapıya<br />

bir avantaj sağlarken diğer taraftan ölçülen matriks sertliklerinden de anlaşılacağı<br />

üzere mekanik özellikleri de geliştirecektir. H13 çeliği, H11 çeliğine göre sahip<br />

olduğu daha ince temper martenzitik yapısından dolayı daha serttir.<br />

(iii) HP1 ve TQ1 çelikleri de kendi aralarında birer kıyas malzemesi olarak deneysel<br />

çalışma kapsamında irdelenmiştir. Çeliklerin kompozisyonunda özellikle molibden<br />

miktarındaki farklılık mikroyapılarında da farklılaşmaya neden olmuştur. Sertleşebilirlik<br />

açısından önemli olan molibdenin TQ1 çeliğinde bir miktar fazla olması<br />

matriks içerisinde daha geniş lataların oluşumuna neden olmuştur. Çelik kompozisyonunda<br />

alaşım elementlerinin miktarındaki artış, soğumada denge reaksiyonlarını<br />

öteleyerek denge dışı martenzitk/beynitik dönüşümleri teşvik etmektedir. Böylece<br />

kesitte sertleşebilirlik artışı sağlanabilir. Matriks sertlik değerleri göz önüne alınacak<br />

olursa, yukarıda bahsedilen fiziksel metalurjik oluşumların çerçevesinde TQ1<br />

çeliğinin sertliği HP1 çeliğine kıyasla bir miktar daha yüksektir.<br />

(iv) Çelik matrikslerinde alaşım karbür yapıları da mevcuttur. H11 çeliğinde fasetli<br />

VC karbürü gözlenmiştir. Bu tür karbürler çoğunlukla çeliğin katılaşmasında sıvı<br />

fazdan doğrudan büyüyebilmekte ve kaba birincil karbür fazı olarak matriks içerisinde<br />

yer almaktadır. Diğer taraftan, H13 ve TQ1 çeliklerinde M6C karbürleri gözlenmiştir.<br />

Bu karbür fazı molibdence zengin fazdır.<br />

Kaynaklar<br />

[1] ASM Handbook, “Properties and selection : irons, steels and high performance alloys”,<br />

Vol.1, ASM International, Materials Park, Ohio-USA, 1990.<br />

[2] Totten, G. E., “Steel heat treatment handbook”, Second Edition, CRC Press, Boca<br />

Raton, 2007.

---

489<br />

[3] Roberts, G., Krauss, G., Kennedy, R., “Tool steels”, ASM International, Materials Park,<br />

Ohio-USA, 1998.<br />

[4] ASM Handbook, “Metallography and microstructures”, Vol. 9, ASM International,<br />

Materials Park, Ohio-USA, 2004.<br />

[5] Mitchell, A., “Solidification in remelting processes”, Materials Science and Engineering<br />

A, 413-414, 10-18, 2005.<br />

[6] Ma, D., Zhou, J., Chen, Z., Zhang, Z., Chen, Q., Li, D., “Influence of thermal<br />

homogenization treatment on structure and impact toughness of H13 ESR steel”, Journal<br />

of Iron and Steel Research International, 16(5), 56-60, 2009.<br />

[7] Dong, Y., Jıang, Z., Li, Z., “Segregation of niobium during electroslag remelting<br />

process”, Journal of Iron and Steel Research International, 16(1), 7-11, 2009.<br />

[8] Chang, L., Shi, X., Yang, H., Li, Z., “Effect of low-frequency AC powder supply during<br />

electroslag remelting on qualities of alloy steel”, Journal of Iron and Steel Research<br />

International, 16(4), 7-11, 2009.<br />

[9] Hebsur, M. G., Abraham, K. P., Prasad, Y. V. R. K., “Effect of electroslag refining on<br />

the fracture toughness and fatigue crack propagation rates in heat treated AISI 4340<br />

steel”, Engineering Fracture Mechanics, 13(4), 851-864, 1980.<br />

[10] Hebsur, M. G., Abraham, K. P., Prasad, Y. V. R. K., “Influence of electrslag refining on<br />

the hot ductility of AISI 4340 steel in torsion”, Journal of Mechanical Working<br />

Technology, 4(4), 341-349, 1981.<br />

[11] Polat, Ş., Erişir, E., Atapek, Ş. H., “Sıcak iş takım çelikleri : alaşımlama, ısıl işlem,<br />

mikroyapı, mekanik özellikler -I-”, MakinaTek, 163, 116-120, <strong>2011</strong>.<br />

[12] Polat, Ş., Erişir, E., Atapek, Ş. H., “Sıcak iş takım çelikleri : alaşımlama, ısıl işlem,<br />

mikroyapı, mekanik özellikler -<strong>II</strong>-”, MakinaTek, 164, 144-148, <strong>2011</strong>.<br />

[13] Atapek, Ş. H., Polat, Ş., Erişir, E., “Sıcak iş takım çelikleri : alaşımlama, ısıl işlem,<br />

mikroyapı, mekanik özellikler -<strong>II</strong>I-”, MakinaTek, 165, 134-138, <strong>2011</strong>.<br />

[14] Qamar, S. Z., Effect of heat treatment on mechanical properties of H11 tool steel,<br />

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 35(2), 115-120,<br />

2009.<br />

[15] Leskovšek V., Šuštaršič B., Jutriša G., The influence of austenitizing and tempering<br />

temperature on the hardness and fracture toughness of hot-worked H11 tool steel,<br />

Journal of Materials Processing Technology, 178, 328-334, 2006.<br />

[16] Bahrami A., Anijdan S. H. M., Golozar M. A., Shamanian M., Varahram N., Effects of<br />

conventional heat treatment on wear resistance of AISI H13 tool steel, Wear, 258, 846-<br />

851, 2005.

---

490

---

Özet<br />

SU VERİLMİŞ VE TEMPERLENMİŞ ÇELİKLERİN<br />

BALİSTİK DARBE KIRILMASI ÜZERİNE BİR ANALİZ<br />

VE BENZETİM ÇALIŞMASI<br />

Ş. Hakan ATAPEK<br />

Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,<br />

Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü<br />

491<br />

Bu çalışmada, su verilmiş ve temperlenmiş bir çeliğin 780 m/s’lik bir hıza sahip<br />

7.62 mm zırh delici ile olan balistik etkileşimi sonrası kırılma analizi yapılmıştır.<br />

Çalışmanın birinci kademesinde, ısıl işlem uygulanmış çeliğin mikroyapısı balistik<br />

test öncesi incelenmiş olup matriks fazı araştırılmıştır. İkinci kademede, deneysel<br />

çeliğe benzer şekilde proseslenmiş eşdeğer mekanik özelliklere sahip standart AISI<br />

4340 çeliğinin delinme modunun belirlenmesi amacı ile ANSYS AUTODYN 2-D<br />

yazılımı kullanılarak benzetim çalışması yapılmıştır. Merminin hedef ile olan etkileşimi<br />

boyunca malzemenin ön ve arka yüzeylerinde meydana gelen hasar 2 boyutlu<br />

olarak modellenmiştir. Üçüncü kademede ise, deneysel çelikde balistik darbe<br />

sonrası meydana gelen mikroyapısal değişimler, kırılmaya katkı sağlayan oluşumlar<br />

ve delinme modu mikroskobik çalışmalar ile belirlenmiştir. Benzetim çalışması ve<br />

kırılma analizi, çeliklerin ön yüzeyinde krater oluşumuna ek olarak delinme<br />

modunun sünek delik genişlemesi şeklinde gerçekleştiğini göstermiştir.<br />

Anahtar kelimeler: Zırh çelikleri, dinamik kırılma, modelleme, fraktografi.<br />

1. Giriş<br />

Su verilmiş ve temperlenmiş çeliklerin sivil ve askeri platfomlarda zırh malzemesi<br />

olarak kullanımı yaygındır. Zırh çelikleri, döküm veya haddelenmiş konumlarında<br />

çeşitli ısıl işlem uygulamaları sonrası yeteri mukavemet, sertlik ve tokluk değerlerinin<br />

yanı sıra yüksek seviyede balistik yeterlilik gösterebilmektedir. Bu tür çelikler<br />

için alaşımlama, prosesleme ve ısıl işlem uygulamaları bu açıdan önemlidir [1-3].<br />

Homojen haddelenmiş zırh çelikleri, tank, muhabere araçları ve personel/mühimmat<br />

taşıyıcılarda en çok kullanılan çelik olup kesitleri boyunca eşdeğer sertliğe sahip<br />

martenzitik/beynitik/temper martenzit-beynit yapısı içermektedir. Günümüzde<br />

kullanılan MIL-A-12560 çeliği bir çok uygulamada kullanılan standart zırh çeliğidir.<br />

Yüksek sertliğe sahip MIL-A-46100 çeliği ise balistik korumanın MIL-A-<br />

12560’a göre %20 daha etkili olduğu bir zırh çeliğidir. Bu tür çelikler, karbon,<br />

mangan, silisyum, krom, molibden gibi çelikte temel olan alaşım elementleri ve

---

492<br />

vanadyum, titanyum, niobyum, aluminyum, bor gibi mikroalaşım elementleri de<br />

içerebilir [3, 4-6].<br />

Metalik zırhların gelişimi yüksek sayıda balistik deneyleri içermektedir, çünkü<br />

alaşım kompozisyonundaki ve ısıl işlemindeki herhangi bir değişim malzemenin<br />

balistik performansında önemli değişikliklerin oluşumuna yol açar. Alaşım kompozisyonunun<br />

ve uygulanan ısıl işlemlerin mekanik özellikleri nasıl etkilediğini mevcut<br />

bilgilerle bilmemize rağmen mekanik özellikler ile balistik performans arasındaki<br />

korelasyon çok yönü ile eksik kalmaktadır. Zırh çeliğinin balistik performansı<br />

açısından sertlik en önemli mekanik özelliktir. Literatürde yer alan çoğu çalışma,<br />

zırh çeliğinin balistik performansını matriks sertliği ile ilişkilendirmektedir [7-12].<br />

Bu çalışmada, su verilmiş ve temperlenmiş bir çeliğin 780 m/s’lik bir hıza sahip<br />

7.62 mm zırh delici ile olan balistik etkileşimi sonrası meydana gelen delinme<br />

modu üzerine incelemeler yapılmıştır. Çalışma kapsamında, ANSYS AUTODYN<br />

2-D yazılımı ile benzer mekanik özelliklere sahip AISI 4340 çeliği üzerine eşdeğer<br />

atış hızında balistik darbe benzetimi yapılarak meydana gelen şekil değişimi ve<br />

kırılma irdelenmiştir.<br />

2. Deneysel çalışma<br />

2.1. Malzeme<br />

Çeliğin dökümü, Anadolu Döküm Sanayi A.Ş. işletim koşullarında gerçekleştirilmiştir.<br />

Tablo 1’de döküm sonrası çelik slaba ait ait kimyasal kompozisyon verilmiştir.<br />

120x1000x3000mm ebatlarındaki slablar Ereğli Demir ve Çelik Fabrikaları<br />

T.A.Ş. işletim koşullarında haddelenmiş ve 4. slab fırınına şarj edilen zırh çeliği<br />

slabı 1230 °C’ de fırından deşarj edilmiştir. Kombine hadde giriş sıcaklığı ortalama<br />

1200 o C olarak tespit edilen slab kombine haddede 11 paso olarak hiçbir sorun<br />

yaşanmadan 12.7 mm kalınlığa haddelenmiştir. Haddeleme sonrası çıkan levhalar<br />

birbiri üstüne istiflenerek soğumaya bırakılmıştır. İstenilen boyutta levha (12.7x<br />

100x4000mm) balistik teste uygun 300x1000 mm ebatlarında hazırlanmıştır. Levha,<br />

1000 o C’de 45 dakika östenitleştirilmiş ve sonrasında suda soğutulmuştur. Nihai<br />

olarak levha 600 o C’de 45 dakika temperlenmiş olup matrikse ait mikrosertlik değeri<br />

380 HV’dir.<br />

Tablo 1. Deneysel çeliğin dökümü sonrası slabına ait kimyasal kompozisyon (ağ.-%).<br />

C Mn P S Si Cu Cr Ni Mo Sn Al<br />

0.2244 0.1902 0.0153 0.0126 0.1981 0.0346 1.4255 0.0418 0.5118 0.0025 0.0217<br />

Ca Nb V W Co Pb B Ti Ta Zr Sb<br />

0.0008 0.0812 0.0835 0.0061 2.3560 0.0005 0.002 0.0019 0.0010 0.0058 0.0039

---

2.2. Balistik Test<br />

493<br />

Balistik atış, FNSS Savunma Sistemleri A.Ş. laboratuvarında gerçekleştirilmiş olup<br />

30 metreden 7.62 AP M2 mermisi ile 0 °’de yapılmıştır. Şekil 1’de ilgili test düzeneğine<br />

ait görüntüler verilmiştir.<br />

(a) (b)<br />

Şekil 1. (a) Balistik atışta kullanılan test düzeneği ve (b) hız ölçerler.<br />

2.3. Metalografik İşlemler ve Mikroskobik İncelemeler<br />

Isıl işlemler sonrasında plakadan mikroskobik inceleme amaçlı olarak numune<br />

alınmış ve metalografik olarak hazırlanmıştır. Numune sırası ile 120, 320, 600 ve<br />

1000 mesh’lik zımparalar ile zımparalanmış, sonrasında 3 µm’luk elmas pasta ile<br />

parlatılmıştır. Mikroyapıya ait detaylara ulaşılması açısından numune %3’lük nital<br />

ile dağlanmıştır. Mikro seviye fazların görüntülemesinde Zeiss Axiotech 100 model<br />

refleksiyon tipi ışık mikroskobu ve kırılma analizinde Jeol JSM 6060 model tarama<br />

elektron mikroskobu kullanılmıştır.<br />

2.4. Benzetim Çalışmasının Esasları<br />

Balistik benzetim çalışmaları ANSYS AUTODYN 2-D yazılımı ile yapılmıştır.<br />

Kullanılan yazılım, askeri amaçlı bir belirgin sonlu elemanlar yazılımıdır. Program<br />

non-lineer problemlerin (patlama, penetrasyon, parçacık tesiri, şok vb) çözümünde<br />

başarılı bir biçimde kullanılmaktadır. Yazılım dinamik problemi sonlu elemanlara<br />

ayırır ve zaman adımlarına bölerek çözer [13]. Kütle, momentum ve enerjinin korunumu<br />

kanunları her adımında uygulanır. Korunum kanunları aynı zamanda malzeme<br />

modellerinde de gereklidir. Gerilme ile deformasyon ve iç enerji arasındaki<br />

bağlantıların kurulmasını sağlar.<br />

Program kütüphanesinde yer alan ve ısıl işlem uygulamalarının bir sonucu olarak<br />

farklı mekanik özellikler kazandırılabilen AISI 4340 çeliğine ait sabitler kılavuz<br />

değerler olarak alınmış ve yaklaşım modellemeleri yapılmıştır. Merminin hedef

---

494<br />

(AISI 4340) ile olan etkileşimi boyunca malzemenin ön ve arka yüzeylerinde meydana<br />

gelen hasar 2 boyutlu olarak modellenmiştir. Modellemelerde Lagrange çözücü<br />

kullanılmış olup levha uzunluğu sonsuz, levha kalınlığı 12.7 mm, kırılma tokluğu<br />

150 MPa.m 1/2 ve mermi tipi olarak M2-AP seçilmiştir. Çalışmada Johnson-Cook<br />

hasar modeli esas alınmıştır.<br />

3. Bulgular ve Tartışma<br />

3.1. Benzetim Çıktılarının Değerlendirilmesi<br />

Çalışma kapsamında ANSYS AUTODYN 2-D yazılımı kullanılmıştır. Söz konusu<br />

yazılım dinamik problemi 6 köşeli karelere böler ve her nodu IJK koordinat eksenine<br />

göre tanımlandırır. Problem çözümünde bu bölünmüş elemanların boyutları<br />

önemli bir rol oynar. Eleman boyutları ne kadar küçülürse, problem için eleman<br />

sayısı fazlalaşacak ve çözüm süresi artacaktır. Bu elemanların birbirine eklenmesi<br />

ile çözüm ağı elde edilir. Belirgin sonlu elemanlar yazılımları, içerisinde çok farklı<br />

çözücü tipleri barındırmaktadırlar. En optimum çözümü bulabilmek için uygun<br />

çözücünün kullanılması gerekmektedir. Bu çalışmada Lagrange çözücü kullanılmıştır.<br />

Lagrange çözücü, explicit sonlu elemanlar yazılımlarının kullandığı temel<br />

çözücülerden biridir. Bu çözücüde çözüm ağı, tanımlanmış malzeme özellikleri ile<br />

birlikte hareket eder. Yani malzeme özellikleri elemanlar arasında, eleman yüzeyleri<br />

üzerinden transfer edilmez. Çözüm anında ağ malzeme özellikleri ile birlikte<br />

deformasyona uğrar. Deformasyonların fazla büyük olması beraberinde problemleri<br />

de getirir. Büyük deformasyonlar hesaplama zamanını arttırır ya da çözüm işleminin<br />

durmasına sebep olur. Kullanılan yazılım bu problemi erozyon özelliğini kullanarak<br />

aşmıştır [14].<br />

Şekil 2 ’de mermi penetrasyonu yan kesit üzerinden modellenmiştir. Modelde, zırh<br />

çeliği kütlesel bir malzeme olarak kabul edilmiştir. Merminin çelik kesiti içerisinde<br />

ilerleyişi modelde gösterilmiştir. Başlangıçta belirli bir uç geometrisine sahip olan<br />

mermi süreç içerisinde belirgin bir şekil değişimine uğramaktadır. Modellemeden<br />

de görüleceği üzere mermi ve hedef malzeme deforme olmaktadır. Mermi uç geometrisi<br />

kütleşirken diğer taraftan malzemede de yoğun bir plastik akış meydana<br />

gelmektedir.

---

Şekil 2. AISI 4340 çeliği ile merminin etkileşimine ait benzetim örneği.<br />

495<br />

Şekil 3’de, AISI 4340 çeliğinin 7.62 mm zırh delici ile olan etkileşimi sonrası ön ve<br />

arka yüzeylerinde meydana gelen plastik şekil değişimi ve hasar oluşumu<br />

modellenmiştir. Mermi ile olan ilk etkileşiminde belirli bir derinlik ve uzunlukta bir<br />

krater oluşmuştur. Diğer taraftan çıkış hattında mermi bir miktar malzemeyi ana<br />

kütleden koparmakta ve dışarı doğru bir uzama gerçekleşmektedir. Delinme, tipik<br />

sünek delik oluşumu ve büyümesi şeklindedir. Şekil 4’de penetrasyon boyunca<br />

gerinme ve şekil değişimi modellenmiştir. Renk skalası ve karşılık gelen üstel değerler<br />

gerinme ve şekil değişiminin özellikle mermi uç ve mermi yanal yörelerinde<br />

ne kadar yoğun olduğunu da göstermektedir.<br />

Şekil 3. AISI 4340 çeliğinin mermi ile etkileşiminde ön ve arka yüzeyde meydana gelen şekil değişimini<br />

ve hasarı gösteren benzetim çıktısı.

---

496<br />

(a)<br />

(b)<br />

Şekil 4. Merminin penetrasyon boyunca (a) malzemede oluşturduğu gerinme etkisi ve (b) plastik akış<br />

etkisi<br />

3.2. Atış Öncesi Mikroyapısal Karakterizasyon<br />

Şekil 5’de ısıl işlem uygulanmış deneysel çeliğe ait bir mikroyapı verilmiştir.<br />

Mikroyapı tipik temper martenzit-beynit içermektedir. Östenitleştirme ve su verme<br />

sonrası yapıda martenzitik-beynitik bir dönüşüm gerçekleşmiştir. Sert ve kırılgan<br />

olan bu yapının temperleme ile tokluğunun arttırılması mümkündür. Temperleme<br />

ile birlikte matriks içerisinde karbon segregasyonu gerçekleşmiştir. Yeniden karbonun<br />

dağıtımı sonrası orijinal lata morfolojisi kısmi bozunarak matriks çoğunlukla<br />

ferrit lata/lata sınırlarında yer alan sementit çökeltileri içermektedir.

---

Şekil 5. Deneysel çeliğe ait mikroyapı örneği. Mikroyapı tipik temper martenzit-beynit içermektedir.<br />

3.3. Atış Sonrası Mikroyapısal Karakterizasyon<br />

497<br />

Balistik atış sonrası, delinme ön ve arka yüzeyine ek olarak kesiti üzerine makromikro<br />

incelemeler yapılmıştır (Şekil 6). Şekil 6a’da deneysel çeliğin mermi ile ilk<br />

temasında oluşan krater yöresi gösterilmiştir. Merminin çıkış hattında yüksek seviyede<br />

plastik akışın gerçekleştiği dışarı doğru büyüyen delikten anlaşılmaktadır<br />

(Şekil 6b). Şekil 6c’de mermi ilerleme hattı boyunca deneysel çeliğin kesit makro<br />

görüntüsü verilmiştir. Krater ve sünek delik oluşumu kesit üzerinden de gözlenmektedir.<br />

Balistik atışta kullanılan 7.62 mm zırh delici çelik çekirdek içeren bakır<br />

ile ceketlendirilmiş bir mermidir. Mermi, giriş ve ilerleme hattı boyunca yoğun<br />

sürtünme nedeni ile çekirdekten ayrılıp yüksek seviye ısıl etki nedeni ile kütlesel<br />

malzemeye sıvanabilir. Şekil 6d’de mermi giriş hattında takılı kalmış bakır esaslı<br />

parçacık örneklenmiştir.<br />

(a) (b)

---

498<br />

(c) (d)<br />

Şekil 6. Deneysel çelikte balistik atış sonrası makro ve mikro inceleme örnekleri; (a) ön yüzeyde<br />

meydana gelen krater oluşumuna ait makro görüntü, (b) arka yüzeyde yoğun plastik deformasyon<br />

sonucu oluşmuş ve dışarı doğru sünek delik büyümesi şeklinde gerçekleşmiş delinme modunu<br />

gösteren bir makro görüntü, (c) mermi giriş ve çıkış hattı boyunca kesiti gösteren bir makro görüntü,<br />

(d) giriş hattında takılı kalan bakır ceketin bir parçasına ait mikro görüntü.<br />

Çok yüksek gerinme oranlarında, örneğin bazı metal kesme işlemlerinde, yüksek<br />

hızlı mermi darbeleri veya patlama sonucu kırılmalarda malzemeler ‘adyabatik<br />

kayma’ olarak bilinen oldukça yüksek lokal deformasyon gösterirler. Adyabatik<br />

kaymada, malzemenin toplam plastik deformasyonu, relatif olarak deforme olmamış<br />

matriks içinde dar bantlar halinde yoğunlaştırılır. Bu kayma bantlarının kayma<br />

düzlemleri boyunca oluştuğu kabul edilir. Adyabatik kayma bantlarında oluşan<br />

yüksek gerinme oranları, yüksek oranda deformasyon enerjisinin ısıya dönüşmesi<br />

sonucu sıcaklığın artmasına neden olur. Sıcaklık, böylece varolan bu bantlar ile<br />

malzemenin ergimesi için yeterli bir seviyeye yükselir. Isıtılmış malzeme, çevresindeki<br />

yüksek miktardaki soğuk matriks malzemesiyle su verme seviyesinde oldukça<br />

hızlı bir şekilde soğutulur. Bundan dolayı su verilmiş ve sertleştirilmiş çeliklerde,<br />

bu tür kayma bantları içeren malzemeler, dönüşmüş temperlenmemiş martenzit<br />

içerir. Çeşitli metallerde oluşabilen kayma bantları metalografik kesit görünümlerine<br />

göre ‘dönüşüm ve deformasyon’ kaynaklı olarak iki grupta ele alınabilir.<br />

Deformasyon nedenli bantlar oldukça ince bir deformasyon bölgesinde yüksek<br />

kayma gerinmeleri sonucu oluşur. Bant aralığında taneler distorse (çarpılmış) konumda<br />

olup malzeme yapısında herhangi bir değişimin olup olmadığına ilişkin<br />

belirgin bir kanıt yoktur. Dönüşüm kaynaklı bantlarda, kristalografik faz değişimleri<br />

gerçekleşir. Çeliklerde çoğunlukla dağlama sonrası görünümleri nedeni ile ‘beyaz<br />

bant’ olarak ifade edilirler ve orijinal matriksten oldukça farklı görünürler [15].<br />

Şekil 7’de balistik darbe sonrası deneysel çelikte oluşan iç yapı değişimleri örneklenmiştir.<br />

Deformasyon nedenli oluşmuş beyaz bantsı görünümlü adyabatik kayma<br />

bantları Şekil 7a’da verilmiştir. Bu bantlar çoğunlukla çeliğin hasara uğramasına ve<br />

özellikle çatlak oluşumu ve ilerlemesine neden olmaktadır. Diğer taraftan, yüksek<br />

ısıl etki ve deformasyon nedeni ile orijinal matriks dejenere olmuştur. Dejenere<br />

oluşum ise Şekil 7b’de gösterilmektedir.

---

499<br />

(a) (b)<br />

Şekil 7. (a) Mermi ilerleme hattı boyunca meydana gelen deformasyon nedenli adyabatik kayma<br />

bantları, (b) ısıl yumuşama ve dinamik rekristalizasyon nedenli dejenere çelik mikroyapısı.<br />

3.4. Kırılma Analizi<br />

Tipik bir zırh malzemesinin çalışma prensibi, yüksek hızla gelen çelik veya diğer<br />

ağır metal esaslı zırh delici malzemelerin sivri uçlarının yüksek sertliklerinden<br />

dolayı zırh malzemesi tarafından durdurulması esasına dayanır. Zırh çeliğinin veri<br />

bir zırh deliciye karşı davranışını anlamak için penetrasyon (içeri girme) ve<br />

perforasyon (delinme) süreçlerinde şok, deformasyon ve kırılma olgularının bilinmesi<br />

gerekir. Bu da devreye giren perforasyon mekanizmalarının etüdünü gerektirmektedir.<br />

Zırh çeliklerinin kinetik enerjili penetratörler ile olan etkileşimleri sonrasında arka<br />

yüzlerinde yumuşak delinme, sert delinme, radyal kırılma, diskvari kırılma veya<br />

taçyaprağı şekilli açılmalar söz konusudur. Malzeme sertliği, çarpma hızı ve atış<br />

derecesi bu tür oluşumları birincil derecede etkileyebilmektedir. Şekil 8a-c bir<br />

bütün olarak incelenecek olursa mermi penetrasyonu ile birlikte krater derinliği<br />

belirli bir oranda gerçekleşmekte olup merminin malzeme içi radyal ilerlemesi<br />

belirgin plastik akış izlerinin oluşumuna yol açmıştır. Diğer taraftan, malzeme<br />

içerisinde hareket eden mermi kuvvetli bir abrasif aşınmaya neden olmuştur (Şekil<br />

8d). Belirli bir geometriye sahip olan merminin ilk temas ile uç kısmının deforme<br />

olması bu ağır aşınma ile sağlanabilmektedir. Penetrasyon boyunca yüksek miktarda<br />

sıcaklık ve deformasyon gerçekleşmekte olup penetrasyon sonucu yanal duvarlarda<br />

adyabatik kayma bant oluşumları ve gerinme sertleşmeleri meydana gelebilmektedir.<br />

Mermi penetrasyonunun etkinliğinin azalması açısından malzemenin<br />

sahip olduğu en önemli kavram sertlik olup bunun yanında tokluk da önem kazanmaktadır.<br />

Bu konumda tokluk açısından en iyi gösterge malzemenin plastik akışıdır.<br />

Deformasyon ve hasar söz konusu iken özellikle kesit üzerine makro ve mikro<br />

seviye görüntüler daha önce yapılan balistik benzetim çalışmalarını destekler tarzdadır.

---

500<br />

(a) (b)<br />

(c) (d)<br />

Şekil 8. Balistik atış sonrası deneysel çelikte kırılma analizi; (a) ön yüzeyde meydana gelen krater<br />

oluşumu, (b ve c) arka yüzeyde dışarı doğru radyal açılma modu, (d) mermi ilerleme hattı boyunca<br />

meydana gelen abrasif aşınma yöreleri.<br />

4. Sonuçlar<br />

Bu çalışmada, pratikte ısıl işlemlerle sertleştirilmiş bir çeliğin 780 m/s hıza sahip<br />

7.62 mm zırh delici ile olan etkileşiminde meydana gelen hasar oluşumu nümerik<br />

bir çalışma ile benzer mekanik özelliklere sahip standart AISI 4340 çeliği ile karşılaştırılmıştır.<br />

Benzetim çalışmaları, standart çeliğin ön yüzeyinde belirgin bir krater<br />

oluşumunun yanı sıra çıkış hattında yüksek plastik deformasyonun bir fonksiyonu<br />

olarak dışarı doğru bir açılmanın olduğunu göstermiştir. Mermi geometrisinde<br />

belirgin bir bozunum ve özellikle mermi ilerleme hattı boyunca çeliğin yanal duvarlarında<br />

yüksek seviye gerinmenin oluştuğunu ortaya koymuştur. Pratikte yapılan<br />

balistik atış benzetim çıktılarına paralel olarak ön yüzeyde bir karater oluşumu ve<br />

mermi çıkış hattında dışarı doğru radyal bir açılmanın olduğunu göstermiştir.<br />

Mikroyapısal incelemeler, mermi çıkış hattı boyunca yüksek seviye gerinmenin ve<br />

yöresel ısıl etkilerin bir fonksiyonu olarak adyabatik kayma bant yapılarının ve<br />

dejenere bir matriksin var olduğunu göstermiştir.<br />

Teşekkür<br />

Yazar çalışmaya olan katkılarından dolayu Anadolu Döküm A.Ş’e, Erdemir A.Ş’e<br />

ve Yüzbaşı Y. Müh. H. Kemal Şenyılmaz’a teşekkürlerini sunmaktadır.

---

Kaynaklar<br />

501<br />

[1] Lane, R., Craig, B., Babcock, W., “Materials for blast and penetration resistance”, The<br />

AMPTIAC Quartely, 6 (4), 39-45, 2002.<br />

[2] Matsubara, H., Osuka, T., Kozasu, I., Tsukada, K., “Optimization of metallurgical factors<br />

for production of high strength, high toughness steel plate by controlled rolling”,<br />

Transactions ISIJ, 12, 435-443, 1972.<br />

[3] Atapek, Ş. H., “Bor katkılı bir zırh çeliğinin fiziksel metalurjik esaslar doğrultusunda<br />

geliştirilmesi ve balistik performansının değerlendirilmesi”, Doktora Tezi, Kocaeli Üniversitesi,<br />

Fen Bilimleri Ensititüsü, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Ana Bilim<br />

Dalı, Kocaeli, 2010.<br />

[4] Karagöz, Ş., Atapek, H., Yılmaz, A., “Su verilmiş ve temperlenmiş çeliğin alaşım ve ısıl<br />

işlem doğrultusunda zırh malzemesi olarak geliştirilmesi”, IV. Demir-Çelik Kongresi,<br />

Bildiriler Kitabı, 63-68, Karabük-Türkiye, 01-03 Kasım 2007.<br />

[5] Karagöz, Ş., Yılmaz, A., Atapek, H., “Zırh çelikleri ve geliştirilmesi”, 3. Savunma Teknolojileri<br />

Kongresi, Bildiriler Kitabı, Cilt : I, 501-511, ODTÜ, Ankara-Türkiye, 29-30<br />

Haziran 2006.<br />

[6] Sangoy, L., Meunier, Y., Pont, G., “Steels for ballistic protection”, Israel Journal of<br />

Technology, 24, 319-326, 1988.<br />

[7] Srivathsa, B., Ramakrishnan, N., “Ballistic performance maps for thick metallic armour”,<br />

Journal of Materials Processing Technology, 96, 81-91, 1999.<br />

[8] Jena, P.K., Mishra, B., RameshBabu, M., Babu, A., Singh, A. K., SivaKumar, K., Bhat,<br />

T. B., “Effect of heat treatment on mechanical and ballistic properties of a high strength<br />

armour steel”, International Journal of Impact Engineering, 37 (3), 242–249, 2010.<br />

[9] Jena, P. K., Mishra, B., Kumar, K. S., Bhat, T. B., “An experimental study on the ballistic<br />

impact behavior of some metallic armour materials against 7.62 mm deformable<br />

projectile”, Materials and Design, 31, 3308-3316, 2010.<br />

[10] Dikshit, S. N., “Influence of hardness on perforation velocity in steel armour plates”,<br />

Defence Science Journal, 50 (1), 95-99, 2000.<br />

[11] Karagöz, Ş., Atapek, Ş. H., Yılmaz, A., “Microstructural and fractographical studies on<br />

quenched and tempered armor steels”, MP Materials Testing, 52 (5), 316-322, 2010.<br />

[12] Demir, T., Übeyli, M., Yıldırım, R. O., “Investigation on the ballistic impact behaviour<br />

of various alloys against 7.62 mm armor piercing projectile”, Materials and Design, 29<br />

(10), 2009-2016, 2008.<br />

[13] ANSYSY AUTODYN 11.0, Autodyn User Interface, 2008.<br />

[14] Şenyılmaz, H. K., “Çelik-kompozit katmanlı zırh malzemelerinin dinamik<br />

modellenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,<br />

Makina Mühendisliği Bölümü Ana Bilim Dalı, İstanbul, 2008.<br />

[15] Wright, T. W., “The physics and mathematics of adiabatic shear bands”, Cambridge<br />

University Press, UK, 2002.

---

502

---

SIVI FAZ SİNTERLENMİŞ SiC ESASLI BİR TELESKOP<br />

YANSITICISININ KARAKTERİZASYONU VE PROSES<br />

ŞARTLARININ OPTİMİZASYONU<br />

Enbiya TÜREDİ 1,2 , Frank KERN 1 , Rainer GADOW 1<br />

503<br />

1 Universitaet Stuttgart, Institut für Fertigungstechnologie Keramischer Bauteile<br />

2 Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Müh. Böl.<br />

Özet<br />

Bu çalışmada sıvı faz sinterlenmiş silisyum karbürden üretilmiş bir teleskop yansıtıcısının<br />

çeşitli karakterizasyon sonuçlarına bağlı olarak proses şartlarının optimize<br />

edilmesi amaçlanmıştır. 1925°C’de bir toz yatağında YAG (itriyum-aluminyum<br />

garnet) ile sıvı faz sinterlenmiş SiC esaslı teleskop yansıtıcı gövdesi için dilatometre<br />

ve DSC yöntemiyle termo-fiziksel karakterizasyon, mikrosertlik ile mekanik<br />

karakterizasyon, mikroskopi teknikleri ile mikroyapısal karakterizasyon gerçekleştirilmiştir.<br />

Elde edilen sonuçlar açısından proses şartları optimize edilmiştir.<br />

Optimize edilen proses şartlarıyla mikron ve mikron altı tozların karışımından elde<br />

edilen bir başlangıç boyut dağılımı ile laboratuvar ortamında %97 teorik yoğunluğa<br />

kadar, yaklaşık 340-370 GPa arasında bir E-modüle sahip teleskop yansıtıcı gövdeleri<br />

“near net-shape” olarak üretilmiştir.<br />

Anahtar kelimeler: Isıl kararlılık, sıvı faz sinterleme, silisyum karbür, slip döküm, YAG<br />

Giriş<br />

Hafif yapı ve ısıl olarak rijit malzemeler teleskop yansıtıcıları için gerekli iki önemli<br />

gereksinimdir [1-4]. Malzeme seçiminin yanısıra parlatma imkânı ve makul<br />

bir üretim maliyeti ile üretilebilirlik de bakılan kriterler arasındadır [1]. Tasarım<br />

kısıtları olası malzeme adaylarını çoğu durumda birkaç aday malzemeye kadar<br />

sınırlandırmaktadır. Örneğin oldukça büyük çaplı bir teleskop yansıtıcısı kendi<br />

ağırlığı altında sehim vermemesi için hafif malzemelerden imal edilmesi gereklidir<br />

[3]. Diğer taraftan bir uzay teleskobunda kullanılan yansıtıcı yüksek sıcaklık değişimlerine<br />

karşı boyutsal kararlılık açısından duyarsız olmalı ve ısıl nedenli büzülme<br />

veya genleşme eğilimi göstermemelidir [1,4-6]. SiC gerek ısıl koşullardaki değişimlere<br />

karşı boyutsal kararlılık gerekse hafif yapılı malzeme ihtiyacı bakımından<br />

teleskop yansıtıcılarında kullanılabilen güçlü aday bir malzemedir [4-6]. SiC esaslı<br />

bir yansıtıcının nasıl ve hangi yöntemle üretileceği, üretim maliyetinin belirlenmesi<br />

ve malzeme seçimi açısından da kritik bir öneme sahiptir [1]. Bu çalışmada slip<br />

döküm ile şekillendirilmiş ve sıvı faz sinterlemesi ile nihai özelliklerine ulaşmış<br />

SiC esaslı teleskop yansıtıcısı modellerinin proses şartları ve parametrelerinden<br />

bazıları incelenmekte ve karakterizasyon sonuçları üzerinden proses optimize edilmektedir.

---

504<br />

Deneysel Çalışma<br />

Çalışma kapsamında hazırlanıp incelenen dispersiyon bileşimleri Tablo 1’de sunulmuştur.<br />

Bu dispersiyon kompozisyonlarında kullanılmak üzere beş farklı α-SiC tozu<br />

belirlenmiştir. İlk dört silisyum karbür tozu Industriekeramik Hochrein (Almanya)<br />

firmasının SM03, SM05, SM10 ve SM15 kodlu tozlarıdır ve ortalama partikül boyutları<br />

sırasıyla 2,6 µm, 1,2 µm, 0,8 µm ve 0,54 µm olarak bilinmektedir. Sonuncu<br />

toz ise H.C. Starck (Almanya) firmasının UF-25 kodlu ürünü olup ortalama 0,4 µm<br />

büyüklüktedir. Üretici firmaların ürün kodlarında kullandığı rakamlar aynı zamanda<br />

tozların özgül yüzey alanı (SSA) değerleridir. Bu rakamların küçük olması tozun<br />

görece daha kaba, büyük olması ise görece daha ince olduğunu gösterir. Matriste sıvı<br />

faz sinterlemesi için yüksek sıcaklıklarda ergiyik halde YAG (itriya-alumina-garnet)<br />

fazı oluşturmak üzere alumina (Al2O3) ve itriya (Y2O3) tozları karışımı eklenmiştir.<br />

Alumina tozu Sumitomo Chemical (Japonya) firmasının ortalama 0,4 µm boyutlu<br />

AKP-30 kodlu ürünüdür. Yüksek saflıkta itriya ise Sigma-Aldrich (Almanya) firmasından<br />

temin edilmiş olup ortalama 2,0 µm boyuta sahiptir.<br />

Tablo 1’den görüleceği üzere A, B ve C bileşimlerinde tozların birbirine oranı aynı<br />

tutulup su miktarı değiştirilerek malzeme özelliklerine dispersiyondaki katı oranının<br />

(solid content ratio) etkisini; C, D ve E bileşimlerinde ise dispersiyondaki su miktarı<br />

sabit tutulup toz boyutları çeşitlendirilerek nihai özelliklere partikül boyut dağılımının<br />

etkisini incelemek amaçlanmıştır. Kısaca A, B ve C bileşimlerinde katı<br />

oranı %65-69 arasında değiştirilmiştir. Buna karşılık A, B ve C bileşimlerinde<br />

görece kaba ve ince tozların bir kombinasyonu oluşturulmuşken, D bileşiminde<br />

görece orta ve ince toz boyutlarının bir karışımı ve son olarak E bileşiminde ise<br />

görece eldeki mevcut en ince, mikron-altı boyuttaki tozların bir karışımı denenmiştir.<br />

Tablo 1. Beş bileşime ait kompozisyonlar.<br />

Bileşenler<br />

Bileşimler ve Bileşimdeki miktarlar (kütle-%)<br />

A B C D E<br />

Damıtık su 35,0 31,0 33,0 33,0 33,0<br />

SiC, SM03 66,1 66,1 66,1 - -<br />

SM05 - - - 60,9 -<br />

SM10 16,5 16,5 16,5 - -<br />

SM15 - - - 21,7 69,4<br />

UF-25 4,2 4,2 4,2 4,2 17,4<br />

YAG (Y2O3+ Al2O3) 13,2 13,2 13,2 13,2 13,2<br />

Deflokülant 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5<br />

Bağlayıcı 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0<br />

Filtreleme yard. 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2<br />

Köpük giderici 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01<br />

Not: Damıtık su yüzdesi toplam dispersiyondaki suyun oranını, diğer değerler ise katı içeriğindeki<br />

payları yansıtmaktadır.

---

505<br />

Bir başka çalışmada slip döküm prosesi detaylıca aktarıldığından [2], burada tekrar<br />

üzerinde durulmayacak, doğrudan sonuçlara geçilecektir. Karakterizasyon tarafında<br />

ise sıvı faz sinterlemesi sonrası daldırma yöntemiyle yığın yoğunluk değerleri belirlenmiştir.<br />

Daha sonra mikrosertlik testi ile 500 mN’luk bir yük uygulanarak<br />

universal sertlik (HU 0.5), Vickers sertliği (HV 0.05) ve batmadaki elastisite modülü<br />

(EHU 0.5) değerleri ölçülmüştür. Mikroyapısal inceleme ve karşılaştırma amacıyla<br />

bileşimlere ait numunelerin kesit yüzeyleri standart keramografik teknikler<br />

yardımıyla hazırlanmış ve parlatılmış yüzeyler ışık mikroskobu altında incelenmiştir.<br />

Hedef uygulama açısından malzemenin ısıl kararlılığı önemli olduğundan sıvı faz<br />

sinterleme ile üretilmiş malzemenin bileşim farklılıklarından bağımsız olarak<br />

termofiziksel karakterizasyonu da gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla malzemenin<br />

lineer ısıl genleşme katsayısı ve ısıl iletkenliği belirlenmiştir. Lineer ısıl genleşme<br />

katsayısı için 25-560°C sıcaklık aralığında, Ar atmosferinde, 10 K/dak. ısıtma hızıyla<br />

ve alumina referans ve numune tutucu kullanılarak dilatometrik ölçüm yapılmıştır.<br />

Isıl iletkenlik tayini için ilave olarak diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC)<br />

yöntemiyle 25-1200°C sıcaklık aralığında yine Ar atmosferinde, 10 K/dak ısıtma<br />

hızıyla ve safir referans kullanılarak özgül ısı kapasitesi belirlenmiştir. Daha sonra<br />

aşağıda verilecek denklemler yardımıyla ısıl iletkenlik değeri hesaplanmıştır.<br />

Bulgular ve Tartışma<br />

Slip döküm sonrasında görülmüştür ki hazırlanan her dispersiyon dökülebilirlik açısından<br />

başarılı bir sonuç vermemektedir. Bunda parça ebat ve geometrisinin büyüklüğü<br />

ve karmaşıklığı ile kullanılan hammadde tozlarının kaba ve/veya ince olmasının<br />

kuvvetli bir rol oynadığı görülmektedir. Dolayısıyla ince “mikron-altı” tozlar son<br />

derece üst düzey mekanik özellikler ve görece daha yüksek yığın yoğunluk değerler<br />

sağlamaktayken, parça geometrisinin görece büyük ve hacimli olması ince tozların<br />

kullanımına dökülebilirlik veya proses edilebilirlik açısından önemli sınırlamalar<br />

getirmektedir. Şekil 1’de verilen iki farklı bileşime ait slip döküm numunelerden<br />

görüleceği gibi kaba ve ince tozların karışımı dispersiyonun dökülebilir ve proses<br />

edilebilir olmasına izin verirken (Şekil 1a), benzer şartlarda hazırlanan ve sadece ince<br />

tozlardan oluşan E bileşiminde slip döküm sonrası kuruma aşamasında ortaya çıkan<br />

gerilim artışı, parça ebatları ve karmaşıklığı göz önüne alındığında rahatlıkla parçayı<br />

hasara uğratabilecek bir seviyeye ulaşmaktadır (Şekil 1b).<br />

Deneysel çalışma kapsamında hazırlanan dispersiyonlardan A, B, C ve D’ye ait<br />

döküm numunelerinde şekillendirme başarılı bir şekilde tamamlanmış ve sıvı faz<br />

sinterlemesi bu dört bileşim numunelerine uygulanmıştır. E bileşimine ait numune<br />

döküm sonrası yapısal kararlılığını koruyamadığından diskalifiye edilmiş ve üzerinde<br />

başkaca herhangi bir karakterizasyon çalışması yapılmamıştır. Slip döküm<br />

numunelerinin sıvı faz sinterleme parametreleri ve sinterleme sonrası Arşimet prensibine<br />

göre daldırma yöntemiyle belirlenen yığın yoğunluk değerleri ile teorik yoğunluğa<br />

oranları Tablo 2’de verilmiştir.

---

506<br />

a) b)<br />

Şekil 1. Farklı dispersiyon kompozisyonlarından elde edilen farklı sonuçlar: Sinterleme sonrası D<br />

bileşimine ait numune (a), döküm sonrası aynı ebatlardaki E bileşimi numunesi.<br />

Tablo 3’te ise sıvı faz sinterlenmiş numunelerin mikrosertlik testi sonuçları sunulmuştur.<br />

Mikrosertlik sonuçlarından elde edilen ilk izlenim B ve D bileşimlerine ait<br />

numunelerin birbirine yakın ve diğerlerinden daha iyi değerlere ulaştığı yönündedir.<br />

Dolayısıyla A, B ve C bileşimleri arasında bir karşılaştırma yapılacak olursa; toz<br />

boyut dağılımı aynı tutulduğu takdirde dispersiyonun reolojik özellikleri izin verilen<br />

sınırların dışına çıkmadan ulaşılabilir en yüksek katı oranı ile hazırlanmış bir<br />

karışım en iyi malzeme özelliklerini sağladığı sonucuna varılmaktadır. Katı oranının<br />

sabit tutulduğu C, D ve E bileşimleri karşılaştırmasında ise daha ince partikül<br />

boyutlarının daha iyi malzeme özelliklerini beraberinde getirdiği değerlendirilmektedir.<br />

Daha önce yapılan çalışmalardan öngörülebiliyor ki [1], eğer E bileşimine ait<br />

numune sıvı faz sinterlenebilmiş olsaydı, muhtemelen bu üç bileşim arasında en üst<br />

düzey değerleri sağlayacaktı. Tablo 2’deki yığın yoğunluk değerleri de göz önünde<br />

bulundurulduğunda D bileşiminin B bileşiminden daha üst düzey nitelikte olduğu<br />

kanaatine varılmaktadır.<br />

Tablo 2. Bileşimlere ait döküm numunelerinin sıvı faz sinterleme parametreleri ve sinterleme sonrası<br />

yığın yoğunluğu değerleri.<br />

Bileşimler<br />

Sıvı faz sinterlemesi<br />

(Toz yatağında ve Ar atm.’de)<br />

Yığın yoğunluğu, g·cm –3 ve teorik yoğunluğa<br />

oranı (%)<br />

A 1925°C, 4h 3,12 (93)<br />

B 1925°C, 6h 3,18 (95)<br />

C 1925°C, 6h 3,18 (95)<br />

D 1925°C, 6h 3,23 (97)<br />

E diskalifiye -

---

Tablo 3. Sıvı faz sinterlenmiş numunelerin mikrosertlik testinde elde edilen sertlik ve elastisite modül<br />

değerleri.<br />

Bileşim HU 0.5 (N/mm 2 ) HV 0.05 (-) EHU 0.5 (GPa)<br />

A 13962,74 ±862,62 2340,04 ±198,10 356,85 ±19,03<br />

B 14461,97 ±585,67 2474,31 ±174,56 366,96 ±18,42<br />

C 13909,41 ±1252,81 2333,52 ±277,31 357,51 ±24,09<br />

D 14502,52 ±807,10 2493,20 ±147,60 366,29 ±38,12<br />

E - - - - - -<br />

507<br />

Şekil 2’de sıvı faz sinterlenmiş SiC esaslı yukarıdaki bileşimlere çok yakın bir<br />

numuneye ait dilatometre ölçüm sonucu verilmiştir. Sol düşey eksende verilen %uzama<br />

değeri sıcaklıkla sabit bir şekilde artmaktadır. Sağ eksende ise bu uzamanın<br />

karşılığı olan doğrusal (lineer) ısıl genleşme katsayısı yaklaşık 5×10 –6 K –1 olarak<br />

tespit edilmektedir. Ayrıca literatürde karşılaşılan değerler ile uyumlu bir sonuç<br />

vermektedir [1,7].<br />

Şekil 3’te ise yine aynı numunenin ısıl iletkenliğini belirlemede kullanılacak diferansiyel<br />

tarama kalorimetrisi (DSC) ölçüm sonuç grafiği verilmiştir. Bu grafikteki<br />

belirli bir sıcaklıktaki özgül ısı kapasitesi, Cp değeri ısıl iletkenliğin hesaplanmasında<br />

kullanılmıştır.<br />

Bir malzemenin belirli bir sıcaklıktaki ısıl iletkenliği aşağıdaki (1) eşitliği ile verilmektedir<br />

[1]:<br />

( T) a( T) C ( T) ( T)<br />

λ = ⋅ ⋅ ρ<br />

(1)<br />

p<br />

(1) eşitliğinde λ ısıl iletkenlik değeri (W·m/K), a ısıl yayınma katsayısı (m 2 /s), Cp<br />

özgül ısı kapasitesi (J/kg·K) ve ρ yoğunluk (kg/m 3 ) değeridir. 500°C için ısıl iletkenliği<br />

hesaplayabiliriz; literatürden a(500) = 0,16×10 –4 m 2 /s [8], Cp(500) =<br />

1030,08 J/kg·K (bkz. Şekil 3), ρ(500) = 3150 kg/m 3 [1] alınarak, λ(500) = 52,32<br />

W/m·K bulunur. Bu değer literatürde [8] bulunan 55,1 W/m·K değeri ile oldukça<br />

yakındır.

---

508<br />

Şekil 2. Sıvı faz sinterlenmiş SiC esaslı slip döküm malzemenin dilatometre ölçümü sonuç diyagramı.<br />

Test koşulları: sıcaklık aralığı 25-560°C, ısıtma hızı 10 K/dak., Ar atm., Al2O3 referans ve numune<br />

tutucusu.<br />

Şekil 3. Sıvı faz sinterlenmiş SiC esaslı slip döküm numunenin DSC ölçümü sonrası test sıcaklığına<br />

bağlı olarak özgül ısı kapasitesinin değişim grafiği. Test koşulları: sıcaklık aralığı 25-1200°C, ısıtma<br />

hızı 10 K/dak., Ar atm., safir referans.

---

509<br />

Şekil 4’te ışık mikroskobuyla parlatılmış kesit üzerinden alınan mikroyapı görüntüleri<br />

sunulmuştur. Genel görüntüyü oluşturan matriks fazı farklı partikül boyutlarından<br />

gelen α-SiC taneleridir. SiC taneleri arasında koyu gri ve siyah görünen iki<br />

karakteristik alan daha vardır, bunlardan koyu gri olan ve çoğu tanenin etrafını çok<br />

iyi kuşatmış olan oksit YAG fazıdır ve iyi bir ıslatma davranışı sergilediği açıktır.<br />

Siyah görünen bölgeler ise boşluklardır. Boşlukların bir kısmı slip döküm prosesinden<br />

kaynaklanan boşluklardır. Keza harici basınç uygulanmaksızın ve kısmen de<br />

kaba SiC tozları kullanılarak bir döküm yapısı elde edilmektedir. Ancak gözeneklerin<br />

bir kısmı da elmas süspansiyon ile parlatma sırasında dökülen oksit fazının<br />

neden olduğu boşluklardır. Zira matriks tanelerinin arasındaki görece büyük boşlukların<br />

olduğu kimi yörelerde bu hacimlerin kısmen koyu gri oksit fazıyla kısmen<br />

de bu oksit fazından kırılarak düştüğü morfolojik kanıtlardan görülebilmektedir. A,<br />

B ve C bileşimleri arasında partikül boyut dağılımı aynı olduğundan bariz bir fark<br />

görülmemekle birlikte B bileşimine ait görüntünün daha az gözenek içeriyor olabileceği<br />

algısı yığın yoğunluk değerleri tarafından desteklenmemektedir. Tablo 2’de<br />

verildiği üzere B ve C bileşimleri aynı yığın yoğunluk değerlerini yakalamıştır. D<br />

bileşimine ait numunenin ise yığın yoğunluk değerlerine paralel bir şekilde daha az<br />

gözenek içerdiği söylenebilir. Ayrıca ilk üç görüntüye oranla çok daha küçük bir<br />

partikül boyut dağılımına sahip olduğu da görülmektedir.<br />

a) b)<br />

c) d)<br />

Şekil 4. Çalışmada hazırlanan ve dökümü yapılan bileşimlere ait numunelerin sıvı faz sinterlemesi<br />

sonrası parlatılmış kesitlerinden ışık mikroskobuyla alınan mikroyapı görüntüleri; A bileşimi (a), B<br />

bileşimi (b), C bileşimi (c) ve D bileşimi (d)

---

510<br />

Sonuç<br />

Çalışma kapsamında beş farklı bileşim denenmiştir. İlk üç bileşimde toz partikül<br />

boyut dağılımı sabit tutulup katı oranı %65-69 arasında değiştirilmiştir. Son üç bileşimde<br />

ise katı oranı %67’de sabit tutulup kaba+ince, orta+ince ve ince+ince şeklinde<br />

özetlenebilecek bir toz karışım varyasyonu denenmiştir. Yapılan karakterizasyon<br />

neticesinde şu sonuçlar saptanmıştır:<br />

• Dispersiyon hazırlamada daha yüksek katı oranı daha iyi malzeme özellikleri<br />

sağlamaktadır. Proses optimizasyonu açısından dispersiyon reolojisinin izin<br />

verdiği en yüksek katı oranı ile çalışmak gereklidir.<br />

• Daha ince toz partikülleri ile çalışmak daha iyi mekanik özellikler sağlamaktadır,<br />

ancak parça şekli, hacmi, ağırlığı ve karmaşıklığı sadece ince tozlardan<br />

oluşan bir dispersiyonun dökülebilirliğini imkânsız hale getirebilmektedir.<br />

Optimizasyon açısından bu çalışma şartları göz önünde<br />

bulundurulduğunda D bileşiminde olduğu gibi orta ve ince boyutlu tozların<br />

bir karışımı en iyi kombinasyonu sağlamaktadır. Bunu hem yığın yoğunluk,<br />

hem sertlik değerlerinde, hem de mikroyapı incelemelerinde görebiliyoruz.<br />

• Sıvı faz sinterlemesi nedeniyle yapıya kütle-%13 civarında oksit fazı karıştırılıyor<br />

olsa da ısıl özellikler literatürde yeralan sinterlenmiş silisyumkarbür<br />

(SSiC) değerlerine oldukça yakındır ve dolayısıyla ısıl kararlılık açısından,<br />

diğer bir ifadeyle ısıl iletkenliğin ısıl genleşme katsayısına orantısı olarak<br />

bakıldığında malzeme rekabetçi konumunu bu haliyle de sürdürmektedir.<br />

Teşekkür<br />

Yazarlar 6. Çerçeve Programı kapsamında IP-Nanoker isimli entegre projenin (kodu<br />

NMP3-CT-2005-515784) bir parçası olarak yürütülmüş olan bu çalışmayı<br />

finansal olarak destekleyen Avrupa Komisyonu’na teşekkürlerini sunmaktadır.<br />

Kaynakça<br />

[1] Türedi, E., “Slip Casting of Carbon and SiC Ceramics”, Dissertation (Universitaet<br />

Stuttgart), Shaker Verlag, Aachen, 2010.<br />

[2] Türedi, E., Kern, F. ve Gadow, R., “Bir Teleskop Yansıtıcısının Slip Döküm ile ‘Near<br />

Net-Shape’ Üretimi İçin Proses Geliştirme”, <strong>II</strong>. İleri Teknolojiler Çalıştayı Bildiriler Kitabı,<br />

9 Aralık <strong>2011</strong>, Bahçeşehir Üniv., İstanbul, <strong>2011</strong>.<br />

[3] Ashby, M. F., “Materials Selection in Mechanical Design”, Butterworth-Heinemann,<br />

Oxford, 1999.<br />

[4] Sein, E. et al., “A 3.5 m SiC telescope for Herschel mission”, Proc. SPIE, Vol. 4850,<br />

p606, 2003.<br />

[5] Onaka, T., Nakagawa, T., “SPICA: A 3.5 m space infrared telescope for mid- and farinfrared<br />

astronomy”, Advances in Space Research, Vol.36, 2005, pp1123-1127.<br />

[6] Kaneda, H. et al., “Development of SiC Mirror for ASTRO-F”, The Institute of Space<br />

and Astronautiacal Science Report SP No:14, December 2000.<br />

[7] Harris, L. G. (Ed.), “Properties of Silicon Carbide”, INSPEC, London, 1995.<br />

[8] Munro, R.G., “Material Properties of a Sintered alpha-SiC”, Journal of Physical and<br />

Chemical Reference Data, Vol. 26, pp1195-1203, (1997).

---

BİR TELESKOP YANSITICISININ SLİP DÖKÜM İLE<br />

“NEAR NET-SHAPE” ÜRETİMİ İÇİN PROSES GELİŞTİRME<br />

Enbiya TÜREDİ 1,2 , Frank KERN 1 , Rainer GADOW 1<br />

1 Universitaet Stuttgart, Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile<br />

2 Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Müh. Böl.<br />

Özet<br />

511<br />

Silisyum karbür (SiC) sağladığı yüksek özgül rijitlik (E/ ) ve yüksek ısıl kararlılık<br />

( � ) özellikleri nedeniyle çevresel ve optik zorlayıcı koşullar altında boyutsal<br />

kararlılığın kritik olduğu teleskop yansıtıcısı gibi uygulamalarda optik yüzeyin<br />

taşıyıcısı ve aynı zamanda ana gövde malzemesi olarak kullanılabilmekte ve çeşitli<br />

uzay teleskobu projelerinde birincil malzeme seçimi olabilmektedir. Bu çalışmada<br />

ise sıvı faz sinterlenmiş silisyum karbür malzemeden demonstrator nitelikte bir<br />

teleskop yansıtıcı gövdesinin modifiye edilmiş bir slip döküm yöntemiyle üretimi<br />

için prosesin geliştirilmesi gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda proses için belli başlı<br />

parametreler belirlenmiş ve farklı dispersiyon kompozisyonları hazırlanmıştır.<br />

Hazırlanan dispersiyonlar için bağlayıcı miktarı ve katı-oranı yüzdesi açısından<br />

reolojik karakterizasyon yapılmış ve proseste dispersiyon özelliklerini geliştirmeye<br />

yönelik hava alma (de-airing) cihazı tasarlanmış ve devreye alınmıştır. Ayrıca slip<br />

dökümde kullanılan alçı kalıplar modifiye edilerek proses açısından bazı avantajlar<br />

sunan son boyutlarına yakın olarak doğrudan şekillendirilmiş (near net-shape) slip<br />

döküm ürünleri üretilmiştir. Geliştirilen prosesle laboratuvar ortamında 120-<br />

350 mm çap arası üç farklı ebatta teleskop yansıtıcı gövdesi başarıyla üretilmiştir.<br />

Anahtar kelimeler: Reoloji, sıvı faz sinterleme, silisyum karbür, slip döküm, teleskop yansıtıcısı<br />

Giriş<br />

Silisyum karbür (SiC) uzayda veya yerde konuşlandırılan gözlem uydularının yansıtıcılarının<br />

imalinde üstün malzeme özellikleri nedeniyle tercih edilebilecek kritik<br />

bir malzemedir [1,2]. Bu uygulama açısından silisyum karbürü güçlü bir aday malzeme<br />

yapan özellikler yüksek rijitlik, düşük yoğunluk, uzun süreli boyutsal kararlılık,<br />

düşük ısıl genleşme ve iyi ısıl iletkenliktir [1-4]. Diğer taraftan silisyum karbür<br />

görece oldukça düşük bir difüzyon katsayısına sahip olduğundan [1,3],<br />

sinterlenebilirliği yapısal uygulamalar için kritik bir hal almaktadır. Silisyum karbürün<br />

katı hal sinterlemesinin 1970’lerdeki keşfinden [5] sonra sinterlenebilirlik sorununa<br />

alternatif bir çözüm yolu olarak sıvı faz sinterlemesi ilk olarak 1980’lerde<br />

ortaya konulmuştur [6,7]. Sıvı faz sinterlemesinde alumina ve itriya gibi katışkılarla<br />

silisyum karbür, 1850-2000°C gibi görece daha düşük sıcaklıklarda özel bir toz

---

512<br />

yatağı içersinde yüksek yoğunluk değerleri sağlayacak şekilde sinterlenebilmektedir<br />

[1,7-9]. Bu çalışmada sıvı faz sinterleme mekanizması kullanılarak silisyum karbür<br />

esaslı çeşitli yansıtıcı gövdelerinin doğrudan nihai şekle en yakın şekillendirilmesi<br />

(near net-shape) ve üretimi için slip döküm yönteminde yapılan alternatif bir yaklaşım<br />

açıklanmaktadır.<br />

Proses Geliştirme<br />

Çalışma kapsamında kullanılan imalat prosesi Şekil 1’de sunulmuştur. Buna göre<br />

SiC ve sıvı fazı oluşturan oksit (itriyum-aluminyum garnet, YAG) tozları öncelikle<br />

su içerisinde disperse edilerek boncuk bilyeli değirmende (bead mill) deaglomere<br />

edilmiştir. Boncuk bilyeler 0,5-1,0 mm çapında ZrO2 küresel aşındırıcılardır ve<br />

deaglomerasyon için 2000 dev./dak. hızında çalışılmıştır. Ardından kimyasal<br />

katışkılar dispersiyona eklenmiştir. Kimyasal katışkılar arasında bağlayıcı,<br />

deflokülant, filtrasyon yardımcısı ve köpükleşme giderici maddeler yer almaktadır.<br />

Homojen bir karışım eldesi sonrasında dispersiyondan numuneler alınarak reolojik<br />

karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Buna göre farklı bağlayıcı miktarı ve farklı<br />

katı oranı değerlerinde dispersiyonların dinamik viskozite değerlerindeki değişim<br />

incelenmiştir.<br />

GM CHEVY Equinox 115 araç NY FCEV-94kW & Calif.’da kullanimda 2015’ten sonra pazara çıkacak.<br />

VW TIGUAN Hy-Motion Test altında. FCEV-84kW) 50 araç testte TOYOTA FCEV ( 700 bar / 800km )<br />

Gerçek gerilme, MPa<br />

Tozlar<br />

HYUNDAI Tucson FCEV(100 kW) http://automobiles.honda.com/fcx-clarity/<br />

Gerçek gerinme<br />

MW<br />

Şekil 1. Slip döküm yöntemiyle üretilen teleskop yansıtıcısı için üretim prosesi.<br />

Hava alma işlemi kararlı haldeki bir dispersiyon için uygulanan ve dispersiyon<br />

içerisinde çözünerek adeta “takılı kalan” hava kabarcıklarının uzaklaştırılmasını<br />

amaçlayan bir aşamadır. Bunun için özgün bir hava alma aparatı tasarlanmış ve<br />

prosese eklenmiştir (bkz. Şekil 2). Hazırlanan dispersiyon vakum haznesine aktarılmakta<br />

ve kapalı bir sistem olarak çalışan düzenekte vakum pompası havayı sistemden<br />

tahliye etmekte ve bu esnada besleme pompası ile sistem içinde sirküle<br />

edilen dispersiyon çift huni gövdesi arasından yükselerek huninin içine akmaktadır.<br />

Bu sırada dispersiyon yüzey alanını genişlettiğinden vakum ortamının da etkisiyle<br />

çözündürmüş olduğu hava kabarcıklarını kaybetmektedir.

---

513<br />

Slip döküm öncesi kalıp hazırlığı yapılmıştır. Bu proses için kalıp ve şekillendirme<br />

mekanizmasında değişikliğe gidilmiş ve alçı olmayan parçalar kullanılarak karışık bir<br />

kalıp sistemi geliştirilmiştir (Şekil 3). Alçı gövde sadece tabanı oluşturacak şekilde<br />

kullanılmış ve parçaya (Şekil 3a) şeklini verecek kalıp parçaları ise silikon esaslı bir<br />

duplikasyon malzemesinden elde edilmiş, yardımcı olarak da cam plaka tercih edilmiştir.<br />

Şekil 3b’de mavi renkli silikon esaslı elastik parçaların cam plaka üzerine<br />

yapıştırılmış durumu görülmektedir. Bu silikon parçalar yine aynı resimde görülen<br />

ahşap ve metal master kopyalardan duplikasyon yöntemiyle çoğaltılmıştır. Aynı<br />

silikon malzemeden bir de parçanın dış ebat ve şeklini oluşturacak şekilde dairesel<br />

kesitli yaklaşık 2 cm et kalınlığında kalıp “duvarı” elde edilmiştir. Böylece cam plakaya<br />

yapıştırılmış üçgen silikon prizmalardan oluşan üst kalıp yarısı adeta bir kapak<br />

gibi alçı blok ve dairesel silikon duvar üzerine oturtularak kalıp tamamlanmıştır (Şekil<br />

3c). Kalıp sistemi bu haliyle parça geometrisine yakın bir şekli (near net-shape) slip<br />

döküm yöntemi ile doğrudan oluşturacak bir boşluğa sahiptir (Şekil 3d).<br />

a) b)<br />

Şekil 2. Tasarlanan özgün hava alma aparatı ve düzeneği: şematik gösterimi (a) ve kurulu halde tüm<br />

düzenek (b); vakum haznesi (1), vakum pompası (2) ve besleme pompası (3).<br />

Karakterizasyon<br />

Katışkılar<br />

Yaş öğütme<br />

Karıştırma<br />

Şekil 3. Teleskop yansıtıcısı ve hazırlanan alçı kalıp sistemi: dairesel kesitli yansıtıcı tasarım modeli<br />

(a), yansıtıcının kaburga yapısını oluşturan üçgen prizmalarla cam plakadan meydana gelen kalıbın<br />

üst yarısı ve bu üçgen prizmaların yapımında kullanılan ahşap ve metal master kopyalar (b), alt ve üst<br />

kalıp yarılarının alçı blok üzerine yerleştirilmiş ve slip döküme hazır konumu (c), slip döküm işlemi (d).

---

514<br />

Kalıp sisteminde kullanılan silikon parçalar kritik bir role sahiptir ve birçok fonksiyonu<br />

yerine getirmektedir. Öncelikle su emme özelliği yoktur ve cidarında herhangi<br />

bir birikim (İng.: “cast formation”, Alm.: “Scherbenbildung”) meydana gelmez,<br />

fakat parçanın şekillenmesini sağlarlar. Aynı zamanda hafiftirler ve yapıştırıcı ile<br />

cama tutturularak asılı halde sabit bir şekilde günlerce kalabilirler. Ayrıca yüksek<br />

elastikliğe sahiptirler ve yumuşaktırlar (Shore A ölçeğinde yaklaşık 17-18 sertliğe<br />

sahiptirler), işlem boyunca çatlamaz, kopmaz gevrekleşmezler. Hepsinden de önemlisi<br />

kısmen yaş haldeki ham döküm parçadaki kuruma büzülmesi nedeniyle<br />

meydana gelen -özellikle kaburga bölgesindeki– hacimsel değişimleri çok elastik<br />

olmalarından dolayı çok iyi tolere ederler ve kalıntı gerilmelerin artarak parçayı<br />

çatlatmasına izin vermezler.<br />

Silikon parçaların su emme kabiliyetinin olmaması döküm mekanizmasını temelden<br />

değiştirmekte ve bazı avantaj ve dezavantajları da beraberinde getirmektedir.<br />

Modifiye edilmiş slip döküm yöntemine ait kalıp sisteminin şematik kesit görünümü<br />

ve prosesin ilerleme mekanizması Şekil 4’te sunulmuştur. Dispersiyonun kalıba<br />

ilk aktarılmasıyla birlikte tabandaki alçı blok yüzeyinden su emilmeye başlamakta<br />

ve ilk döküm/birikim tabakası tabanda oluşmaktadır. Silikon parçalar dispersiyon<br />

ile temas etmesine rağmen su emmediği için döküm tabakası oluşumu ve ilerleyişi<br />

tabandan yukarı doğru anizotropik bir nitelik kazanmaktadır. Böylece geleneksel<br />

döküm yöntemlerinde geniş kesitli bölgelerde karşılaşılan boşluk (İng.: “sink hole”)<br />

sorunu bu çalışmadaki parça geometrisi için ortadan kalkmaktadır. Parçada farklı<br />

kesit geometrilerine yer verilerek “besleme” kullanmadan boşluksuz döküm yapısı<br />

elde edilebilmektedir. Ancak diğer taraftan suyun tek yönlü emilmesi işlem süresini<br />

–birçok parametreye bağlı olarak– oldukça uzatabilemektedir. Şekil 4’te görüldüğü<br />

gibi zamanla kalıptaki slip (dispersiyon) seviyesi azalmakta ve tekrar takviye edilmesi<br />

gerekmektedir. Hedeflenen kalınlığa ulaşılınca kalıp parçaları dikkatlice açılıp<br />

döküm parça elde edilmektedir.<br />

Şekil 4. Modifiye edilmiş slip döküm yönteminin kalıp sisteminde döküm ve şekillendirme mekanizmasının<br />

döküm süresi üzerinden şematik açıklaması.

---

515<br />

Slip döküm sonrası parçanın kurutulması da hassasiyet ve dikkat gerektiren bir aşamadır,<br />

keza parça bir miktar nem içermektedir. Bu nemin yapıdan uzaklaşması kuruma<br />

büzülmesini de beraberinde getirmekte ve parçanın hasara uğrama riski söz konusudur.<br />

Çalışma sırasında bu ihtimaller göz önünde bulundurularak kurutmanın<br />

kontrollü ve yavaş bir şekilde ilerlemesi sağlanmış, kalıptan çıkartılan parçaların önce<br />

oda sıcaklığında kapalı ortamlarda nemini yavaş bir şekilde atmasına izin verilmiş, 2-<br />

3 gün sonra etüvde yine kontrollü bir şekilde kademe kademe oda sıcaklığından<br />

110°C’ye çıkılarak ve fan gücüyle sirkülasyon verilerek kurutma tamamlanmıştır.<br />

Kurutma sonrası bir diğer önemli işlem kademesi ön-sinterlemedir. Bu kademe<br />

600°C’de 12 saat süreyle hava atmosferinde gerçekleştirilmektedir. Amaç SiC<br />

tozlarının üretiminden gelen ve yapıya aktarılan serbest karbon içeriğini ve ayrıca<br />

dispersiyon hazırlamada katılan kimnyasal katışkıları (bağlayıcı, deflokülant vb.)<br />

yakarak uzaklaştırmaktır. Aksi takdirde yapıdaki serbest karbon nihai sinterleme<br />

sıcaklıklarında oksit fazları destabilize ederek istenmeyen bazı karbürlerin oluşumuna<br />

ve sıvı faz oluşumunun engellenmesine yol açabilmektedir.<br />

Sıvı faz sinterleme işlemi ise toz yatağı (powder bed) içersine gömülen parçaların<br />

1925-1950°C civarında Ar atmosferinde 2-4 saat tutulmasıyla gerçekleştirilmiştir.<br />

Kullanılan toz yatağı literatür verileri [9] baz alınarak kütle-%10 Al2O3 içeren kaba<br />

(grit kalitesi) SiC tozlarının karışımından hazırlanmıştır. Böyle bir toz yatağı bileşimdeki<br />

aluminanın yapıyı terk etmesini önleyerek görece daha yüksek bir yoğunluk<br />

eldesini mümkün kılmaktadır [1,9].<br />

Sinterleme sonrası parçalar toz yatağından çıkarılmış ve kum püskürtme yöntemiyle<br />

yüzeyleri mekanik olarak temizlenmiştir. Karakterizasyon işlemleri için numuneler<br />

alınmış ve laboratuvar ortamında parlatma teknikleri ile yüzey bitirme işlemleri ile<br />

proses tamamlanmıştır.<br />

Deneysel Çalışma ve Bulgular<br />

Deneysel çalışma kapsamında hazırlanan dispersiyonun reolojik özelliklerine katı<br />

oranının (İng.: solid content ratio) ve bağlayıcı oranının etkisi incelenmiştir. Tablo<br />

1’de çalışılan dispersiyon reçetesi verilmiştir. Reçetedeki bileşenlere ait detaylı<br />

bilgiler daha önceki bir çalışmada verilmişti [1].<br />

Tablo 1. Dispersiyon hazırlamada kullanılan bileşim ve ilgili aralıklar (kütle-%).<br />

SiC YAG<br />

Damıtık<br />

Su SM15 UF-25 (Y2O3+Al2O3)<br />

Deflokülant<br />

Bağlayıcı<br />

Filtrasyon<br />

yard.<br />

Köpük<br />

giderici<br />

28-40 69,4 17,4 13,2 0,5 1,0-5,0 0,2 0,01<br />

Not: Damıtık su yüzdesi toplam dispersiyondaki suyun oranını, diğer değerler ise katı içeriğindeki<br />

payları yansıtmaktadır.

---

516<br />

Hazırlanan dispersiyonlar homojen ve kararlı hale getirildikten sonra bir koni ve<br />

plakalı viskozimetre (cone and plate viscometer) kullanılarak reolojik açıdan<br />

karakterize edilmiştir. Dispersiyonun dinamik viskozitesine bağlayıcı miktarının ve<br />

katı oranının etkisi incelenmiştir. Sınır değer olarak literatürden alınan “kayma hızı<br />

1-10 s –1 aralığında iken dinamik viskozite 2 Pa·s’nin altında olmalı” [10] kriteri<br />

referans alınmıştır.<br />

Şekil 5’te dispersiyonun dinamik viskozitesine bağlayıcı miktarının etkisi görülmektedir.<br />

Diyagramda kırmızı çizgi ile belirtilen aralık izin verilen üst dinamik<br />

viskozite değerini göstermektedir. Dolayısıyla çalışılan bağlayıcı miktarları açısından<br />

dinamik viskozite değerleri kritik düzeye ulaşmamaktadır ve ihtiyaca göre<br />

bağlayıcı miktarı geniş bir aralıkta seçilebilir.<br />

Şekil 6’da dispersiyonun dinamik viskozitesine katı oranının etkisi görülmektedir.<br />

Dinamik viskozite açısından üst limit değerlerini yalnızca %72 katı oranına sahip<br />

dispersiyon aşmaktadır. %60-68 arası oranlarda herhangi bir sorun görünmemektedir.<br />

Slip döküm<br />

Hava alma<br />

Kalıp<br />

hazırlama<br />

Şekil 5. Dispersiyonun dinamik viskozitesine bağlayıcı miktarının etkisi. Kırmızı çizgi dinamik<br />

viskozitenin üst sınır değerini göstermektedir.

---

Ön-sinterleme<br />

517<br />

Şekil 6. Dispersiyonun dinamik viskozitesine katı oranının etkisi. Kırmızı çizgi dinamik viskozite için<br />

üst sınır değeri göstermektedir.<br />

Sonuç<br />

Kurutma<br />

Sıvı faz<br />

sinterleme<br />

Modifiye edilen slip döküm prosesi ile teleskop yansıtıcısı modelleri “near netshape”<br />

olarak başarılı bir şekilde imal edilmektedir (Şekil 7). Çalışmalar sırasında<br />

özgün bir tasarımla ortaya konan ve prosese dahil edilen hava alma aparatı ile optimum<br />

özelliklere sahip hava kabarcığı içermeyen kararlı dispersiyonlar hazırlanmaktadır.<br />

Reolojik karakterizasyon çalışmalarına göre katı oranı %70 seviyesini<br />

aşmadan istenilen miktarda bağlayıcı ilavesiyle slip döküm gerçekleştirilebilmektedir.<br />

Geliştirilen kalıp sistemi ile farklı ebatlarda parça üretilebilmektedir. Kalıpta kullanılan<br />

silikon esaslı parçalar yüksek elastikiyete sahiptir ve yapıda kuruma büzülmesi<br />

nedenli gerilme artışını çok iyi tolere edebilmektedir. Besleyici kullanmadan<br />

farklı kesit ebatlarının neden olduğu döküm boşluğu sorunu tamamen elimine edilmiştir.<br />

Optik yüzey tarafında sinterleme sırasında avantajlı bir kendiliğinden konkav<br />

yüzey oluşumu söz konusudur.

---

518<br />

Mekanik temizleme<br />

Karakterizasyon Parlatma & Bitirme<br />

c)<br />

Şekil 7. Modifiye edilmiş slip döküm yöntemiyle üretilmiş, sıvı faz sinterlenmiş SiC esaslı çeşitli<br />

ebatta yansıtıcı modelleri: parlatma sonrası elde edilen yüzeyin yüksek yansıtma kalitesi (a), optik<br />

tarafta kendiliğinden oluşan konkav yüzey (b), 120-350 mm arası çaplarda “near net-shape” üretilmiş<br />

yansıtıcı modelleri (c).<br />

Teşekkür<br />

Yazarlar 6. Çerçeve Programı kapsamında IP-Nanoker isimli entegre projenin (kodu<br />

NMP3-CT-2005-515784) bir parçası olarak yürütülmüş olan bu çalışmayı<br />

finansal olarak destekleyen Avrupa Komisyonu’na teşekkürlerini sunmaktadır.<br />

Kaynakça<br />

[1] Türedi, E., “Slip Casting of Carbon and SiC Ceramics”, Dissertation (Universitaet<br />

Stuttgart), Shaker Verlag, Aachen, 2010.<br />

[2] Sein, E. et al., “A 3.5 m SiC telescope for Herschel mission”, Proc. SPIE, Vol. 4850,<br />

p606, 2003.<br />

[3] Harris, L. G. (Ed.), “Properties of Silicon Carbide”, INSPEC, London, 1995.<br />

[4] Ashby, M. F., “Materials Selection in Mechanical Design”, Butterworth-Heinemann,<br />

Oxford, 1999.<br />

[5] Prochazka, S., “Hot pressed silicon carbide”, US Patent 3853566, 10 Dec. 1974.<br />

[6] Padture, N. P., “In situ-toughened silicon carbide”, J. Am. Ceram. Soc., vol. 77 (2), 519-<br />

523, 1994.<br />

[7] Omori, M. and Takei, H., “Pressureless sintering of SiC”, J. Am. Ceram. Soc., vol. 65<br />

(6), C-92, 1982.<br />

[8] Magnani, G., Beaulardi, L. and Pilotti, L., “Properties of liquid phase pressureless<br />

sintered silicon carbide obtained without sintering bed”, J. Eur. Ceram. Soc., vol. 25,<br />

1619-1627, 2005.<br />

[9] Winn, E.J., Clegg, W.J., “Role of the Powder Bed in the Densification of Silicon<br />

Carbide Sintered with Yttria and Alumina Additives”, J Am Ceram Soc. 82[12], 1999,<br />

pp3466-70.<br />

[10] Reed, J.S., “Principles of Ceramic Processing”, 2nd Ed., NY, John Wiley, 1995, ISBN<br />

0-471-59721-X, p495.<br />

b)<br />

d)

---

EĞİTİM / DİL ve<br />

BİLGİ TEKNOLOJ<strong>İLERİ</strong><br />

519

---

520

---

Özet<br />

EĞİTİM VE <strong>İLERİ</strong> <strong>TEKNOLOJİLER</strong><br />

Prof. Dr. M. Oktay ALNIAK 1, Aylin Çelik TURAN 2, Dr. Pelin BOLAT 3<br />

1 Bahçeşehir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü<br />

2 Bahçeşehir Üniversitesi MYO<br />

3 İstanbul Teknik Üniversitesi, Denizcilik Fakültesi<br />

521<br />

Günümüzde eğitim ve teknoloji birbirleri ile etkileşim içerisindedir. Gelişen teknolojinin<br />

eğitim uygulamaları, eğitim alan öğrencileri teknolojiyi anlama ve uygulama<br />

konusunda yetiştirirken, gelecekte de bu öğrencilerin ileride alacakları akademik<br />

bilgilerini kullanarak ileri teknolojiler ve geleceğin teknolojilerine katkılarının<br />

olmasını sağlayacaktır. Bu çalışmada da eğitim ve ileri teknolojiler arasındaki bu<br />

döngü analiz edilmeye çalışılmış, bu konudaki görüşler paylaşılmıştır.<br />

1. Giriş<br />

Eğitim kavramı talim, öğretim ve öğrenme, davranış, bireysel ve toplumsal amaçlarla<br />

direk ilgilidir. Öğretim ve öğrenme, eğitim sürecinin önemli sacayaklarından<br />

biridir. Öğrenmesiz ve öğretimsiz bir eğitim süreci olamaz. Yine öğrenim türlerinin<br />

tek bir şekilde sınıflandırılmamasından dolayı eğitim kavramı da tek bir tanıma<br />

sahip değildir. Eğitimin kelime manası; toplumun değer yargıları ile bilgi ve beceri<br />

birikiminin yeni kuşaklara aktarılması; bu amaçla okullarda ve benzer kurumlarda<br />

sürdürülen öğretim ve yetiştirme etkinliklerinin tümüdür. Çocukların ve gençlerin<br />

toplum yaşayışında yerlerini almaları için gerekli bilgi, beceri ve anlayışları elde<br />

etmelerine, kişiliklerini geliştirmelerine okul içinde veya dışında, doğrudan veya<br />

dolaylı yardım etme ve terbiye faaliyeti olarak da açıklanabilir. Bu açıdan bakıldığında<br />

farklı alanların farklı şekilde eğitim konusuna etkileri, eğitim dediğimizde<br />

pek çok kavramın sayılabilmesine de neden olmuştur ve geniş bir eğitim yelpazesi<br />

ortaya çıkmıştır. Meslek içi eğitim, beden eğitimi, yetişkin eğitimi, formal eğitim,<br />

eğitim enstitüsü, işbaşında eğitim, milli eğitim, teknik eğitim, eğitim bilimi, eğitim<br />

felsefesi, eğitim sosyolojisi gibi konular ile gençlerin ve çocuklara verilen eğitim<br />

çeşitlerini de ortaya çıkarmıştır (Alnıak ve ark., <strong>2011</strong>).<br />

Modern çağda eğitim sistemi üzerinde yapılan en büyük değişiklik, her türlü eğitim<br />

ve öğretim etkinliğini formal eğitim altında örgütlemesidir. Formal eğitimde örgün<br />

ve yaygın eğitim olarak ikiye ayrılmıştır.<br />

Örgün eğitim; yaş grupları aynı olan, önceden belirlenmiş programlar çerçevesinde<br />

okul kavramı altında yapılan düzenli eğitimdir. Okul öncesi eğitimden itibaren<br />

ilköğretim, ortaöğretim ve yükseköğretim kurumlarını kapsamaktadır (MEB,2006).<br />

Örgün eğitim okul öncesi eğitimi, temel eğitimi, ortaöğretimi ve yükseköğretimi<br />

içerir.

---

522<br />

Yaşam boyu öğrenme kuramı okul dışı alanlarda da öğrenmenin ve eğitimin devam<br />

ettiğini varsayarak gelişmiş ve kendini iki önemli alanda göstermiştir. İlki mevcut<br />

okulların eğitim programlarını teorik olmaktan çıkartmaya çalışması olmuştur.<br />

İkincisi ise hizmet içi programlar ile iş yerlerinde ve işletmelerde okul eğitimine<br />

benzer programlarla eğitimi sürekleşmesidir (Duran, 2009).<br />

Bu eğitim türlerine baktığımızda, eğitimin her alanında artık teknolojin kullanıldığı<br />

veya teknolojiyi anlama ve kavramaya yönelik bir eğitim sürecinin izlendiği görülmektedir.<br />

Bununla birlikte teknolojinin eğitime entegre edilmesiyle eğitimdeki<br />

uygulamadan kaynaklanan sorunlar ile yeni model ve proje üretiminde yaşanan<br />

kısır döngülerden arınılmaya başlanmıştır. Ayrıca eğitimin teknoloji odaklı olması,<br />

öğrencilerin gelecekte teknolojiyi etkin ve verimli şekilde kullanmalarını da<br />

tetiklemektedir. Üniversitelerde teknolojiyi anlayan, yorumlayan ve o teknolojideki<br />

bilimin felsefesini yapan öğrencilerin bulunması ve yetiştirilmesi, üniversitelerde<br />

veya araştırma kurumlarında yeni teknolojilerin doğmasına ya da mevcut teknolojilerin<br />

geliştirilmesine de olanak sağlamaktadır. Bu bağlamda bu çalışmada eğitimin<br />

ileri teknolojiler üzerinde olan, ileri teknolojilerin de eğitim üzerinde olan rolü basit<br />

olarak incelenmeye çalışılmıştır.<br />

2. Eğitim ve İleri Teknolojiler<br />

2.1. İleri Teknolojilerin Eğitim Sürecindeki Rolü<br />

Çağımızın eğilimi olan küreselleşme her alanda kendini gösterdiği gibi eğitim alanında<br />

da önemli etkilere sahiptir. Küreselleşmenin eğitim üzerindeki en önemli<br />

etkisi ileri teknolojilerin kullanımını gerektirmiş ve ileri teknolojilerin eğitime<br />

uyarlanmasını kolaylaştırmış olmasıdır. Öğrenmenin kitaplardaki bilgilerden sıyrılıp<br />

boyut değiştirmesi ve bilgiye ulaşma isteği küreselleşme ile artmış, her geçen<br />

gün gelişen teknoloji ile entegre bir eğitim sistemine dönüşüm yaşanmıştır ve bu<br />

süreç devam etmektedir.<br />

İleri teknolojilerin eğitimle bütünleşmesi ile birlikte son yıllarda daha esnek uygulanabilen<br />

yeni öğrenim faaliyetleri ortaya çıkmıştır (EIU, 2008). Eğitim ile bütünleşen<br />

ileri teknolojilerin genellikle donanımların ve yazılımların kombinasyonlarından<br />

oluşan enformasyon teknolojileri olduğu görülmektedir. Bilgisayar teknolojileri<br />

artık kolaylıkla ulaşılabilir durumdadır. Uydu teknolojileri ile birçok eğitim materyali<br />

çok uzak bölgelere gönderebilme imkânına kavuşulmuştur. Bilgisayar grafikleri<br />

üç boyutlu olarak farklı durumlar için farklı sanal dünyalar yaratabilmektedir.<br />

Enformasyon teknolojileri ile desteklenen eğitim araçları öğrencilerin bilgiye kendilerinin<br />

erişmesini, bu bilgileri analiz etmelerini ve bu bilgileri depolamalarına<br />

olanak vermektedir. Semantik web ve grid teknolojileri gibi teknolojilerin bütünleşmesi<br />

ile bilginin edinilmesi ve kullanılmasında da bir hareketlilik sağlanmıştır.

---

523<br />

Simülasyonlar ve modellemeler, video konferans sistemleri, sensörler, multimedya,<br />

e-kitaplar eğitimde kullanılan ileri teknolojilerin çıktısı olan ürünlerdir.<br />

Dolayısıyla günümüz dünyasında ileri teknolojilerden yoksun bir eğitim;<br />

• Edilgen<br />

• Resmi<br />

• Eğitimciye bağlı<br />

• Zamana bağlı<br />

• Başkaları tarafından içeriği belirlenen<br />

• Sadece iki ya da üç sınav ile seviye belirlenen<br />

• Öğrencilerin katılımının tam olmadığı bir sisteme dönüşecektir.<br />

Teknoloji tabanlı eğitim ise;<br />

• Aktif<br />

• Resmi olmayan<br />

• Öğrenci odaklı<br />

• Zamandan bağımsız.<br />

• İçeriğinin öğrenci ile belirlendiği<br />

• Bireysel katılımın ölçüldüğü<br />

• Bütün öğrencilerin katılımının sağlandığı<br />

bir eğitim sistemine olanak vermiştir. (Keswani ve ark., <strong>2011</strong>). Dolayısıyla teknolojik<br />

yenilikler eğitim kurumlarındaki verilen eğitimin şeklini aynı zamanda da öğrencilerin<br />

öğrenme stillerini değiştirmiştir.<br />

İlkokuldan üniversiteye kadar tüm eğitim kurumlarında, mezun olacak öğrencinin<br />

bugünün bilgi ekonomisi içerisinde var olabilmesi için gerekli yeteneklerle donatılması<br />

amacına odaklanılmıştır. İlköğretim ve orta öğretim seviyesinde öğrenciler<br />

enformasyon teknolojilerini kullanıp bilgiye ulaşmayı, bir problemi çözmeyi, proje<br />

yönetimi ile ilgili temel bilgileri almaktadır.<br />

Yükseköğretim de ise ileri teknolojiler; uzaktan eğitim, öğrenme yönetimi sistemleri<br />

ve dünyadaki çeşitli kurumlarla ortak araştırma ve eğitim platformlarının kurulabilmesine<br />

olan vermeleri ile eğitimde sağladığı dönüşümün pozitif çıktılarını ortaya<br />

koymaktadır (EIU, 2008). Bununla birlikte eğitim kurumlarında kullanılan teknolojiler<br />

öğrencilerin ve işbirliğine gidebilecek kurumların seçimlerini etkilemektedir.<br />

Dünya geneline bakıldığında enformasyon ve uydu teknolojilerinin kullanıldığı<br />

uzaktan ve çevrimiçi eğitimin üniversiteler açısından üzerinde durulan bir olgu<br />

olduğu da gözükmektedir. Uzaktan eğitim teknolojileri, eğitim kurumlarına ulaşamayan<br />

kişilerin yüksek eğitime sahip olmasını sağlayarak hem yükseköğretimin<br />

erişilebilirliğini artırmakta hem de eğitimin küreselleşmesini sağlamaktadır.

---

524<br />

Bununla birlikte akademi-sanayi işbirliğinde de ileri teknolojilerin eğitim de kullanılması<br />

önemlidir. Bu tür işbirliklerinde kaynakların dağıtımı sürecinde akademik<br />

kurumun eğitim teknolojilerini kullanabilme deneyimleri önem kazanmaktadır.<br />

Sanayi ile işbirliğini sağlayabilmek için, eğitim kurumları ileri teknolojileri kullanabilme<br />

yeteneklerini ve bu teknolojilere verdikleri önemi vurgulamaları gerekmektedir.<br />

Eğitim süreci açısından bakıldığında eğitimdeki teknolojik reformlar eğitimci ve<br />

öğrenci açısından eğitim sürecindeki beklentileri de değiştirmiştir [ref]. Eğitimciden<br />

kitaptaki bilgiyi sunmasından daha çok karmaşık bir problemin nasıl çözüleceğinin<br />

haritasını oluşturması istenmektedir. Yine eğitimcinin teknolojik araçları etkin<br />

şekilde kullanması ve bunu öğrenciye aktarabilmesi de öğrenciler için teknolojik<br />

eğitimin verimli olabilmesi açısından önemlidir. Öğrencilerin eğitim teknolojileri<br />

ile ilgili araçlara ve materyallere kolayca ulaşmaları ve eğitim kurumlarının bunu<br />

sunabilmesi yine önemli bir konudur. Öğrencilerden beklenen ise bu teknolojileri<br />

amaçlarına uygun kullanmaları, ezberci öğrenmeyi seçmemeleridir. Sonuç olarak<br />

teknolojik eğitimin etkin şekilde yönetilmesi gereken bir süreç olduğu karşımıza<br />

çıkmaktadır ki bunun için eğitim otoritelerinin eğitim politikaları ve stratejilerini<br />

gözden geçirmeleri gerekliyse de yenilemeleri gerekmektedir.<br />

Eğitimde teknolojiyi kullanmak sadece eğitim için değil hayatın her alanında etkilere<br />

de sahiptir. Bilimsel ve teknolojik bilgiyi, çok kültürlülüğü ve küresel farkındalığı<br />

tetiklemek, yaratıcı düşünmeyi yani karmaşık durumlara uyumu ve bu durumların<br />

yönetilmesini, yaratıcılığı, risk almayı ve nedenselliği kullanma yeteneğini ortaya<br />

çıkartmaktadır. Dolayısıyla günümüz dünyasında eğitim de teknolojiyi kullanmak,<br />

gelecek için yeni teknolojilerin ortaya çıkması içinde yatırım yapmak demektir. Bu<br />

bağlamda eğitimin de ileri teknolojilerin ortaya çıkması ve geliştirilmesi yönünden<br />

incelenmesi gerekmektedir.<br />

2.2. Eğitimin İleri Teknolojiler Üzerindeki Rolü<br />

Eğitim,<br />

• Enformasyonel bileşen olarak bilgiyi edinme süreci<br />

• Didaktik bileşen olarak öğrenmeyi öğrenme süreci<br />

• Motivasyonel bileşen olarak da ilgiyi harekete geçirme süreci<br />

olarak nitelendirilebilir. Teknolojik olarak sürekli değişmekte olan dünya da ise<br />

hangi bilginin edinilmesi gerektiği ile ilgili sorular artmaktadır. Bu anlamda eğitim<br />

artık sadece neyin öğrenilmesini öğrenmek ya da sadece bilgiyi edinmek değil aynı<br />

zamanda bu anlamda ilgili yetenekleri geliştirmek ve bu yeteneği başka alanlarda<br />

bütünleştirerek yaratıcılık ve yenilik anlayışı kazanabilmektir. Yaratıcılık ve yenilik<br />

anlayışı 21. Yüzyılın bilgi tabanlı toplumu için önemli olgulardır ve eğitim de bu

---

yüzyılda yaratıcılık ve yenilikçilik yeteneklerinin kazandırıldığı bir süreç olarak<br />

görülmektedir.<br />

525<br />

Eğitim kurumlarına yenilik ve yaratıcılık yeteneklerinin kazandırıldığı merkezler<br />

olarak baktığımızda, eğitimcilerin öğrencilerine mevcut teknolojileri anlama, kullanma<br />

ve bu teknolojiler üzerine düşünebilmeyi öğretmeleri için yeni öğretim tekniklerine<br />

sahip olması gerektiğini söyleyebiliriz. Eğer öğrenciler mevcut teknolojileri<br />

kavrayamazsa ileride büyük olasılıkla ortaya çıkacak teknolojiler veya yeni<br />

ürünler ile ilgili bağlantıları sağlayamayacaktır; yani yeni teknolojilerin benimsenmesi<br />

ve kullanılması sürecinde zorluklar yaşayacaklardır. 1980 lerde yapılan çalışmalarda<br />

yüksek eğitimli kişilerin iş yerlerinde bilgisayar kullanımını öğrenme de ve<br />

bilgisayar teknolojilerini benimseme sürecinin düşük eğitimli çalışanların bilgisayar<br />

teknolojilerini kullanma ve benimseme sürecinden daha hızlı olduğu ortaya konmuştur<br />

(Wozniak, 1984, 1987).<br />

Bununla birlikte mevcut teknolojileri anlamanın yanında proje bazlı bir eğitim de<br />

öğrencilerin yenilikçilik ve yaratıcılık yeteneklerinin ortaya çıkmasını ve bu yeteneklerin<br />

geliştirilmesini sağlayacaktır. İlköğretim ve ortaöğretim dönemlerinde<br />

kazandırılacak olan araştırma ve geliştirmeye yönelik istek, yaratıcılık ve yenilikçilik<br />

yetenekleri ile birleştiğinde üniversitede öğrenilecek akademik bilginin teorikten<br />

pratiğe dönmesi ve yeni teknolojilerin ortaya çıkması açısından da faydalı olacaktır.<br />

Yükseköğretimde özellikle mühendislik eğitiminde akademik bilginin yanında<br />

girişimcilik, yaratıcılık ve yenilikçilik eğitimleri yükseköğretim de ileri teknolojilerin<br />

geliştirilmesi adına etkili olacaktır. Mühendislik eğitiminin diğer alanlarla etkileşime<br />

girmesi ve çok disiplinli çalışmaların desteklenmesi ileri teknolojilerin ve<br />

geleceğin teknolojilerinin tasarımları aşamasında önemli olacaktır.<br />

İleri Teknolojilerin geliştirilmesi ya da geleceğin teknolojilerine adım atmak bilim<br />

ve bilimsel gelişme ile yakından ilgilidir. Bilimsel bilginin yayılmasında ve geliştirilmesinde<br />

önemli roller üniversiteler ve akademik enstitülerdir. İleri teknolojiler ve<br />

geleceğin teknolojileri açısından akademik kurumların iki tane önemli etkisi vardır.<br />

Birincisi akademik kurumlar özellikle üniversiteler yerel ekonomi ve bölgenin<br />

ihtiyaçlarını bilirler. Böylelikle bölgesel stratejiler geliştirerek ihtiyaca yönelik<br />

teknolojiler üzerinde çalışabilirler. Dolayısıyla üniversiteler eğitim ve araştırma<br />

politikalarını hangi teknolojilere odaklandıracaklarının da bir optimizasyonunu<br />

yaparak şekillendirmek durumundadırlar. İkincisi üniversiteler araştırma sonuçlarının<br />

ve mezunlarının bölgesel olarak işlevsellik kazandırarak akademiden sivil hayata<br />

bilginin aktarılmasında da önemli bir rol üstlenirler. Bundan dolayı eğitim<br />

programlarını ve diğer eğitimlerini bölgesel yeniliklerin ihtiyacı doğrultusunda<br />

yapmaları gerekmektedir.

---

526<br />

3. Sonuç<br />

Küreselleşen dünyada, eğitim süreci ve teknolojinin gelişimi birbirlerine bağımlı iki<br />

olgudur. Teknolojideki gelişimler, teknoloji ile anlatılmak istenilenin ne olduğu ile<br />

yakından ilgilidir. Bundan dolayı, teknolojiyi teknik sistemler, teknik sistemlerin<br />

kullanılması ve kurulması için gereken teknik faaliyetler ve yine bu sistemlerin<br />

kullanımı ve çıkış noktası ile ilgili bilgiyi edinme başlıklarıyla ele almak gerekir.<br />

Bilginin edinilmesi ise eğitimle ilgili bir durumdur. Eğitim ise gelişen teknoloji ile<br />

yeniden şekillenen bir sürece girmiştir. Şekil 3.1 eğitim ve ileri teknolojilerin birbirleri<br />

ile olan döngüsünü sunmaktadır (Yordonova, 2007).<br />

Şekil 1. Eğitim ve ileri teknolojiler döngüsü<br />

Eğitim ileri teknolojiler alanında önem taşır. Düzgün siyasal, ekonomik ve teknik<br />

hedefler gereklidir. Tasarrufun ödüllendirilmesi faydalıdır. Yeni buluşların ödüllendirilmesi,<br />

buluş yapmanın teşvik edilmesi toplumun özgüvenini artırır. İdarede<br />

çalışanların kültür seviyesinin yükseltilmesi faydalıdır. İktisadi politikalar ile bilim<br />

ve teknoloji politikalarının birlikte tasarlanması için eğitimli insan kaynağına ihtiyaç<br />

vardır. Bu nitelikli insanların yetişeceği enstitüleri kurulabilir. Bu enstitüler<br />

dünyadaki teknolojik gelişmelerin yakından izleneceği, aynı zamanda teknoparkları<br />

destekleyen kurumlar haline getirilebilir (Alnıak ve ark., <strong>2011</strong>) Ülkedeki kaliteli eğitimin<br />

ödüllendirilmesi, yabancı öğrencilerin sayısının artırılması ve ülkeye makro<br />

değerler katacak şekilde yabancı öğrenci eğitim projesinin yönlendirilmesi faydalı

---

527<br />

olur. Teknik eğitimin genişletilmesi uygarlığın gelişmesine neden olacaktır. Türkiye’nin<br />

önümüzdeki dönemde alacağı mesafe; kendi iç politikasına bağlı olduğu<br />

kadar, bölge ülkelerinin konumlarına ve küresel rüzgâr ve stratejik dostluklara bağlı<br />

kalacaktır. Siyaset ve kurumların dinamikleri arasında hissedilen uyumsuzluğun<br />

düzelmesi, sistemin kendi demokratik ve doğal ritminde çalışması, memlekette<br />

huzurlu bir çalışma atmosferi yaratacaktır. Teknik düşüncenin ve teşebbüsün önündeki<br />

bürokrasinin azaltılması kalkınmayı hızlandıracaktır. Gelişim hızının takip<br />

edilebilmesi çağdaş bir eğitimle mümkün olabilecektir İleri teknolojileri takip edebilmek<br />

için iyi eğitilmiş öğretmenlere ihtiyaç vardır (Alnıak ve ark., <strong>2011</strong>).<br />

Kaynakça<br />

Alnıak, O.M., Bolat, P., Uzun, A., <strong>2011</strong>. “Eğitime Dair”. Uluslararası Meslek Yüksekokulları<br />

Sempozyumu, Mayıs-<strong>2011</strong>, Kuşadası, Aydın.<br />

Duran, H., 2009. Küresel Ekonomik Güçlerin Kültürel Sürekliliğinin Bir Aracı Olarak Eğitim,<br />

Uluslararası Eğitim Felsefe Kongresi<br />

EIU, (2008). The Future of Higher Education: How Technology will Shape Learning,<br />

Report, Economist Intelligence Unit<br />

Keswani, B., Banerjee, C., Patni, P., Role Of Technology In Education: A 21st Century<br />

Approach, accessed on 02.12.<strong>2011</strong><br />

MEB, 2006. Türkiye ve Avrupa Birliği Ülkelerinin Eğitim Sistemi Şurası Raporu<br />

Wozniak, Gregory D. 1984. “The Adoption of Interrelated Innovations: A Human Capital<br />

Approach” Review of Economics and Statistics 66: 70-79.<br />

Wozniak, Gregory D. 1987. “Human Capital, Information, and the Early Adoption of New<br />

Technology.” Journal of Human Resources 22:101-112.<br />

Yordonava, K., 2007. “Mobile learning and integration of advanced technologies in<br />

education”. International Conference on Computer Systems and Technologies -<br />

CompSysTech’07.

---

528

---

<strong>İLERİ</strong> TEKNOLOJİ OKURYAZARLIĞI<br />

S. Seda ERCAN<br />

Bahçeşehir Üniversitesi MYO<br />

529<br />

Azımsanmayacak kadar çok miktarda gemi, okyanusta, esrarengiz bir şekilde batırılmıştır<br />

1868 senesinde. İnanılan odur ki, bu saldırılar devasa bir deniz yaratığı<br />

tarafından yapılmıştır. İşin aslını araştırmak için görevlendirilen askeri gemi de aynı<br />

akibete uğrar. Ama şans eseri, gemideki Profesör Pierre Arronax, yardımcısı<br />

Conseil ve denizci Ned Land, bir denizaltı tarafından kurtarılırlar. Nautilus adlı bu<br />

ileri teknoloji ürünü aracın tuhaf kaptanı Nemo onları konuk eder ve hayat felsefesini<br />

anlatır. Çocukluğumuzun ünlü ‘Denizler Altında 20.000 Fersah’ adlı romanın<br />

yazarı, hayalgücünün oldukça geniş olduğunu düşündüğüm Jules Verne, ileri teknolojiye<br />

o zamanlardan değinmeye başlamıştır.<br />

Teknoloji, insanoğlunun varoluş sürecinin her safhasında, her döneminde, yöneldiği;<br />

doğruluklara ulaşmak için geliştirdiği yol olmuştur. Peki nedir bu teknoloji?<br />

Teknoloji, insanın bilimi kullanarak doğaya üstünlük kurmak için tasarladığı rasyonel<br />

bir disiplindir (Teknoloji Nedir - Simon, 1983, s.173). Bir başka tanım da teknolojiyi,<br />

somut ve deneysel anlamda temel olarak teknik yönden yeterli küçük bir grubun<br />

örgütlü bir hiyerarşi yardımıyla bütünün geri kalanı (insanlar, olaylar, makineler vb)<br />

üzerinde denetimi sağlaması olarak tanımlar (Teknoloji Nedir - McDermott, 1981, s.142).<br />

İleri teknoloji, nano teknoloji lûgatımıza yeni çağın kazandırdığı kelimelerdir ve<br />

elbette belirli bir ihtiyacı karşılamak üzere üretilmişlerdir. Salt teknoloji kelimesiyle<br />

anlatamadığımız ve onun da ötesinde kavramları içerdikleri için, bu kelimelere<br />

ihtiyaç duyulmuştur. Dünya, göz kamaştırıcı bir hızda değişiklikler ve yeniliklerle<br />

donanmışken, insanın yaşadığı her coğrafyadan yeni, yepyeni buluş, icat haberleri<br />

birbirini kovalarken, ülke vatandaşlarının kendilerine soracakları soru şu olmalıdır:<br />

“Ben bu yarışın neresindeyim; ülkemi, o yükselen çıtaya ve hatta üstüne nasıl taşıyabilirim?”.<br />

Etkin ve disiplinli alan çalışması gereklidir elbette; bir başka deyişle,<br />

neyi, nerede ve hangi kaynaklardan çalışmak gerektiği önemlidir ama asıl hayatî<br />

değer taşıyan o makineleri yapanların, o teknolojileri oluşturanların kullandığı ortak<br />

dile hakimiyetten geçer. Bu ortak dil, İngilizce yerine, Urdu dili ya da Svahili dili<br />

olsaydı o zaman da onların öğrenilmesinin hayatî değer taşıdığına dair olacaktı bu<br />

yazı.<br />

Önceden sadece bir İngilizce vardı, sonra Amerika’nın keşfiyle diğer İngilizce<br />

oluştu ve bu oldukça uzun bir zaman bu şekilde devam etti. Artık mesafelerin kısaldığı,<br />

globalleşen dünyamızda, ikiden çok İngilizce var: Kore İngilizcesi, Tayvan<br />

ingilizcesi, İspanyolların kullandığı İngilizce. Hepsi aynı cümle kalıbı üstünde<br />

kendi dillerine ait kelimelerle bezeli, kendi tonlamalarıyla kullandıkları bir İngilizce

---

530<br />

çeşidi yaratmışlardır. İngilizceyi, konuşma dilinde düşünürseniz işimiz biraz daha<br />

kolaylaşır. İşin içine beden dili, jest ve mimikler girdiğinde zaten vereceğimiz mesajın<br />

neredeyse çoğunu vermiş oluyoruz. Bu dil öğrenmenin kolay tarfı olmakla<br />

birlikte, benim hakkında konuşmak istediğim biraz daha özenli ve kitaba dayalı<br />

Mesleki İngilizce’dir. Her biri kendi alanında çok değerli ve nitelikli alan bilgisi<br />

öğretim görevlilerimizi gücendirmek değildir niyetim ama neredeyse alan bilgisinin<br />

önüne geçmiş durumdadır İngilizce bilgisi. Bahçeşehir Üniversitesi Meslek Yüksekokulu’muzda,<br />

çok değerli alan bilgisi hocalarımızla beraber ve kendi müfredatlarına<br />

paralel oluşturduğumuz İngilizce ders müfredatımızda genel İngilizce bilgisi<br />

odaklı Mesleki İngilizce’ye de yoğunlaşıyoruz. Piyasa ve dünya koşullarnın hangi<br />

tür ingilizceyi kullandığı, hangi anahtar kelimelerle ve sık kullanılan kalıplarla<br />

öğretmek gerektiği her zaman ana belirleyicilerim olmuştur.<br />

Son on yılda teknoloji eğitimiyle haşır neşir olanlar katılacaklardır ki teknoloji<br />

okuryazarlığı şaşırtıcı bir şekilde karmaşık ve zor bir görev olarak karşımıza çıkmaktadır.<br />

Okuryazarlıktan anladığımıza gelince genel kanı, okuryazar olmakla<br />

okuyup yazabilmeyi bağdaştırır. Bir adım uzağına gittiğimizde bu tanımın, mesleki<br />

açıdan bakılırsa, iyi bilgilenmiş olma hali ya da malumat sahibi olmak anlamları<br />

daha öne çıkar. Burada bahsedilen ise, hem teknolojiyle ilgili bilgi sahibi olma hali<br />

hem de teknoloji ile iyi donanımlı olma halidir. Bu tür bir anlayışın yoksunluğu bizi<br />

alan bilgisinde belirginliğin olmadığı bir atmosfere taşır ki bu da istenmeyen ve<br />

yararı olmayan bir durumdur.<br />

Yer ve deniz bilimleri, uzay bilimi, otomotiv, tekstil alanları, bilgi işlem, tıp, finans,<br />

metalurji, eğitim, mühendislik, parfüm sanayi, kişisel bakım alanları ve bu listeyi<br />

daha da uzatabililriz. Artık aklımıza gelen yaşamın her alanında ileri teknoloji<br />

kavramıyla karşı karşıya kalıyor ve ürünlerinden de faydalanıyoruz. Örnek olarak,<br />

İngilizce öğretiminde kullandığımız bir akıllı tahta görselliği bakımından öğrencileri,<br />

ders anlatımını kolay ve etkin hale getirmesi sebebiyle de öğretmenleri tatmin<br />

etmiş ve her iki tarafın da işlerini hızlandırmıştır.<br />

Sanayileşmenin temel ögesi teknoloji üretebilmektir. Teknoloji üretebildiğiniz,<br />

bilgiyi ürün tasarlamada kullanabildiğiniz takdirde ticarette rekabet üstünlüğünüz,<br />

savunma alanında da dışa bağımlılığınız ve sistemlerinizin de caydırıcılık sağlaması<br />

olasıdır. İşbu sebeple amacımızı, kendi teknolojimizi üretebilmemiz yörüngesine<br />

oturtmalıyız. Kendi teknolojisini üreten bir sanayileşme ile ulusal ekonomiye, ülkenin<br />

mühendislik gücüne ve ulusal teknolojiye en yüksek katkıyı sağlayabilir, beyin<br />

göçünü önleyebilirsiniz.<br />

Popüler kanının aksine, okullarda öğretilmesi gereken mesleki eğitimin içeriği,<br />

müfredatı suni, hayattan kopuk olmamalıdır. Müfredata katılacak her konu, modern<br />

hayatın gereksinimlerine uyarlanabilen ve hayatın tüm halleri için genelleştirilebilir<br />

olmalıdır. Nasıl olsa anlatılan konuları, meslekdaşlarınız haricindekilerin anlamadı-

---

531<br />

ğının yanılgısı içinde, öğrencilerini bilinmez ve kaotik bir yapıyla karşı karşıya<br />

bırakılmamalıdır. Gerçek hayatta, çalışan kesim, mavi yaka ya da beyaz yaka, iş<br />

hayatlarını kolaylaştırabilecek ne tür bir İngilizce terminolojiye ihtiyaç duyuyorlarsa,<br />

dersin öğretmeni, sürekli anlatageldiği konuların konforuna kapılmadan, her<br />

sene müfredatını bu yönde yenilemek ve güncellemek durumundadır. Aksi halde<br />

Ulu Önder Mustafa Kemal ATATÜRK’ün bize vasiyet ettiği, muasır medeniyetler<br />

seviyesine çıkmamız romantik bir hayalden öteye geçemez.<br />

Kaynakça<br />

Simon, H. A. (1969). The sciences of the artificial. Cambridge, MA: MIT Press.<br />

McDermott, J. (1981). Technology: The opiate of the intellectuals. In A. H. Teich (Ed.),<br />

Technology and man’s future. New York: St. Martin’s Press.<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

532

---

<strong>İLERİ</strong> TEKNOLOJ<strong>İLERİ</strong>N SUNDUĞU ARAÇLAR VE ÖĞRENME<br />

Özet<br />

Turgut TURUNÇ (MSc in TESOL)<br />

Bahçeşehir Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü,<br />

İngiliz Dili Eğitimi Yüksek Lisans Programı<br />

Bahçeşehir Üniversitesi, İngilizce Hazırlık Okulu<br />

533<br />

Bu makale, İleri Teknoloji liderleri ile eğitim -öğrenim liderlerinin birlikte çalışarak<br />

ileri teknolojilere karşı kullanıcı algısının nasıl olumlu yönde değitirilebileceği; her<br />

iki grubun nasıl birlikte çalışabilecekleri ve ileri teknolojilrein sunduğu araçlardan<br />

yararlanarak öğrenme işlevinin nasıl daha anlamlı ve kalıcı hale getirilebileceği<br />

konusunda öneriler getirmektedir. Makale aynı zamanda, ileri teknolojilerin eğitimöğrenim<br />

süreçlerinde kullanılması bakımından öğretmen algısının ne olduğu konusunda<br />

da yapılan çalışmalardan bahsetmektedir. Makale, ileri teknolojilerin sunduğu<br />

araçların eğitim-öğrenim sürecinde nasıl kullanılabileceği konusunda da bir kaç<br />

senaryo sunmaktadır.<br />

Anahtar Kelimeler: “sanal gerçeklik”, “hologram”, “edinim yoluyla öğrenme”, “planlanmış<br />

ve bir öğreten liderliğinde öğrenme”<br />

Abstract<br />

This paper focuses on:<br />

• How the users’ perception on the use of the instruments provided by advanced<br />

technologies could be changed positively with the help of the cooperation<br />

of both educationalists and advanced technology leaders,<br />

• The writer’s suggestions on how “learning” could become more meaningful<br />

and be stored into the long–term memory using the tools and instruments<br />

that the advanced technologies provide,<br />

• What some of the research studies conducted so far have shown on the<br />

teachers’ perception on using the instruments provided by the advance technologies<br />

is,<br />

• The senarios, created by the writer, with which the tools and the instruments<br />

presented by the advanced technologies could be used in the learning–<br />

teaching process.<br />

Key Words: “virtual reality”, “hologram”, “acquisition”, “conscious learning”

---

534<br />

I. Giriş<br />

Bu makale, genellikle soyut kavramların öğretilmesi-öğrenilmesi işlevlerinden<br />

oluşan ve doğası itibariyle yapay olan sınıf içi öğretme ya da öğrenmenin ileri teknolojilerden<br />

yararlanılarak nasıl daha anlamlı bir öğrenme ortamı haline getirilebileceği<br />

konusuna odaklanmaktadır. Öğrenilenlerin bireyin gerçek yaşantısına transfer<br />

edilmesi, öğrenmeyi yalnızca anlamlı hale getirmekle kalmayıp aynı zamanda<br />

öğrenilenlerin kişiselleştirilerek içselleştirmesine yardım eder. Öğrenme, bireyin<br />

daha önce edindiği bilgi ve becerilerini kullanarak yeni bilgi ve beceriler aracılığıyla<br />

yeni davranış değişiklikleri geliştirmesi olarak tanımlanabilir. Bu bağlamda<br />

öğrenme iki farklı yolla gerçekleşebilir:<br />

a) edinim yoluyla öğrenme,<br />

b) planlanmış ve bir öğreten liderliğinde öğrenme.<br />

Edinim yoluyla öğrenme, bireyin gerçek yaşamda karşı karşıya geldiği deneyimleri<br />

sonucu öğrenmeye ihtiyaç duyması ile gerçekleşir. Buna örnek olarak bilgisayar<br />

okur yazarlığı olmayan bir bireyin, kendisinden bilgisayar kullanarak bir sunum<br />

üretmesi istendiğinde bilgisiyar ve ilgili programların kullanımına gereksinim duyması,<br />

bu yolla öğrenme nedeni oluşturması ve kendi geliştireceği ve/veya sahip<br />

olduğu öğrenme strateji ve becerilerini kullanarak bilgisayar kullanımını öğrenmesi<br />

ve netice itibariyle bilgisayarı kullanıp kendisinden istenilen sunumu üretmesi<br />

verilebilir.<br />

Diğer taraftan planlanmış ve bir öğreten liderliğinde öğrenme ise, bireyin herhangi<br />

bir öğrenme organizasyonunda bir başkası tarafından planlanmış bir öğretim programı<br />

ve öğrenme etkinlikleri çerçevesinde bilinçli olarak oluşturulan ve genellikle<br />

sınıf içi ortamlarda karşı karşıya getirildiği deneyimleri aracılığıyla birey üzerinde<br />

istendik davranış değişikliği oluşturma çalışmalarıdır. Buna örnek olarak bilgisayar<br />

okur yazarlığı olmayan bir bireyin sınıf ortamında ve bir uzman eşliğinde, uzmanın<br />

oluşturduğu önceden planlanmış bir öğretim programına dayalı olarak oluşturduğu<br />

öğrenme etkinlikleri aracılığıyla önce temel bilgisayar kullanım becerilerini, daha<br />

sonra sunum yapabilmesi için ilgili programların kullanım becerilerini geliştirmesi<br />

ve netice itibariyle bilgisayar kullanarak kendisinden istenilen sunumu üretmesi<br />

verilebilir.<br />

Birey üzerinde istendik davranış değişiklerinin oluşturulması sürecinde öğrenmenin<br />

kalıcı olabilmesi için öğrenilerek geliştirilen davranış değişikliklerinin bireyin<br />

gerçek yaşamına transfer edilmesi gerekir. Edinerek öğrenmede bu durum, gerçek<br />

yaşamda karşılaşılan deneyimlere dayalı bir neden ve/veya gereksinimler aracılığıyla<br />

olduğu için zaten bireyin gerçek yaşamı içerisinde, biraz da kendiliğinden<br />

gerçekleşmektedir. Dolayısıyla öğrenme daha gerçekçi, daha anlamlı ve daha kalıcıdır.<br />

Asıl mesele ise, bir uzman eşliğinde ve genellikle sınıf içi ortamlarda planlanmış<br />

ve bir öğreten liderliğinde gerçekleştirilen öğrenmede, bireyin öğrendiklerinin

---

535<br />

yine bireyin kendi gerçek yaşamına nasıl transfer edebileceği sorunudur. Bu transferin<br />

gerçekleştirilmesi durumunda birey öğrendiklerini gerçek yaşamda kullanma,<br />

kendi gereksinimlerine dayalı olarak öğrenileni bireyselleştirme, bu çalışmaları<br />

sürdürürken öğrenilenlerin pratiğini yapma ve dolayısıyla daha fazla öğrenme fırsatı<br />

bulmuş olur. Bu fırsat, bireye öğrenilenlerin uzun dönemli hafızaya kaydetmesi<br />

ve öğrendiklerinin kalıcı olması olanağını verir.<br />

Doğası itibariyle yapay bir oluşum olan “sınıf içi öğrenme”nin ileri teknolojilerden<br />

yararlanmak suretiyle nasıl daha anlamlı ve gerçek yaşama transfer edilebilir hale<br />

getirileceği, eğitim-bilimcilerin öteden beri ilgi alanı olagelmiş ve bu alanda değişik<br />

araştırma çalışmaları yapılagelmiştir, yapılagelmektedir.<br />

Bu bağlamda aşağıdaki türden sorular öne çıkar:<br />

1. İleri teknoloojinin sunduğu araçlara karşı öğretmen algısı-inançları nedir?<br />

2. Öğretmenlerin bu türden araçları kullanma beceri düzeyleri nedir?<br />

3. İleri teknolojilerin sunduğu araçların öğrenme-öğretme süreçlerinde kullanılması<br />

öğrenci motivasyonunu nasıl etkiler?<br />

4. İleri teknolojiler olarak adlandırılabilecek araçlar öğretme-öğrenme sürecinde<br />

nasıl kullanılabilir?<br />

Makalenin takip eden bölümlerinde, yapılan kimi araştırmaların çıktılarına ve yazarın<br />

eğitim-öğrenim sürecindeki deneyimlerine dayalı görüşleri çerçevesinde yukarıda<br />

sıralanan sorulara sırasıyla yanıt aranmaktadır. Çalışma, daha sonra eğitimöğretim<br />

liderlerine öneriler bölümü ile devam etmektedir. Çalışma son olarak,<br />

ortaya konulan bulgu, yorum ve öneriler çerçevesinde sonuçlandırılmaktadır.<br />

Iı. İleri Teknolojilerin Sunduğu Araçlar ve Öğretmen Algısı<br />

Bahçeşehir Üniversitesi, İngilizce Hazırlık Okulu’nda görev yapan 79 tam zamanlı<br />

okutmanın dahil edildiği bir Yüksek Lisans araştırma tezi çalışmasında, öğretmenlerin<br />

bilgisayar teknolojilerinin eğitim-öğretim sürecinde kullanılmasına karşı tutumları<br />

ve algısı ölçülmüş ve öğretmenlerin genellikle ve büyük bir çoğunlukla bu<br />

türden araçların kullanılmasının yararlı olduğuna inandıkları sonucu tesbit edilmiştir<br />

(Hazar, <strong>2011</strong>). Benzer çalışmalar Türkiye ve dünyanın diğer ülkelerinde de yapılmış<br />

ve öğretmenlerin bilgisyar teknolojilerinin sunduğu araçların yararlılığına olan<br />

inançları ölçülmüş ve benzer sonuçlara erişilmiştir (Albirini, 2004; Samak, 2006; Isık, 2009;<br />

Hismanoglu, 2010; Karakaya, 2010). Bu çalışmalar, bilgisayar teknolojilerinin sunduğu<br />

araçların İngilizce öğretimi sürecinde kullanılmasına dayalı algı ve inançlara odaklanmış<br />

olsa da, farklı disiplinlerin öğretiminde de benzer sonuçların bulunduğu<br />

bilinmektedir.<br />

Anlaşılan odur ki, öğrenme-öğretme sürecinin liderliği fonksiyonunu üstlenen<br />

öğretmenler büyük bir çoğunlukla ileri teknolojiler kendilerine yeni bir araç sundu-

---

536<br />

ğunda, bunun eğitim-öğretim sürecinde kullanılmasının yararlı olacağı inancını<br />

ve/veya algısını taşımaktadır. Bu algı, olumlu bir algı olmakla birlikte, beraberinde<br />

bunun nasıl kullanılabileceği konusunda yeni araştırma sorularını da getirmektedir.<br />

Bu algının nedeni ne olabilir? Bu soruya verilebilecek bir yanıt teknolojinin baş<br />

döndürücü bir hızla ve sürekli olarak kendisini yenilemesi, sunulan araçların da<br />

toplumun bireyleri tarafından aynı ve belkide daha fazla bir hızla sunulanları tüketmesi<br />

verilebilir.<br />

Öğretme-öğrenme sürecinin ana paydaşları öğreten ve öğrenendir. Öğreten, bugüne<br />

göre geçmişte kaldığı söylenebilecek kendi eğitim-öğrenim döneminin kendisine<br />

sunduğu teknolojik araçlara tanıdık iken; öğrenen ise öğretene göre daha ileri bir<br />

çağı yaşamakta ve kendisine sunulan teknolojik araçlara daha tanıdık ve daha kolay<br />

öğrenebilir-edinebilir durumdadır. Bu, bir taraftan ileri teknolojilerin sunduğu araçlara<br />

karşı öğretmen algısına kimi olumlu ya da olumsuz etkilerde bulunurken; diğer<br />

taraftan da hangi teknolojik araçların daha fazla ilgi aldığına da etki etmektedir.<br />

Hazar (<strong>2011</strong>) çalışmasında, bilgisayar teknolojilerinin sunduğu araçları literatürde<br />

kabul gördüğü terimlerle sıralamış ve kimi araçlar için öğretmenlerin herhangi bir<br />

fikirleri olmadığını bulmuştur. Bu araçlar aşağıdaki gibi sıralanmıştır:<br />

• Software Araçları<br />

o Kelime İşlemciler (Word vb)<br />

o Grafiker/hesaplama Araçları (Excel vb)<br />

o Sunum araçları (Power Point vb)<br />

o Imaj/Resim İşlemcileri (Adobe vb)<br />

• İletişim Araçları<br />

o Elektronik posta araçları (e-mail vb)<br />

o Forumlar<br />

o Chat Programları (MSN, Skype, ICQ vb)<br />

o Sosyal Paylaşım Siteleri (Twitter, Facebook vb)<br />

o Key-pal Projeleri<br />

o Bloglar<br />

• İnternet Araçları - Kaynak/Referans Araçlar<br />

o Sözlükler<br />

o Çeviri Araçları<br />

İngilizce öğretiminde kullanılabilecek bilgisayar teknolojilerinin sunduğu bu araçların<br />

yararlılığına olan öğretmen inanç ve algıları bakımından herhangi bir farklılık<br />

bulunmamasına karşın, tanıdık olma ve bilindiklik bakımından daha az, ya da en az,<br />

ilgiyi daha yeni/çağdaş olan key-pal projeleri ile bloglar almıştır. Software araçları

---

537<br />

arasında kelime işlemciler ve sunum araçları ise en fazla ilgiyi almıştır. Bunun<br />

nedeni olarak, öğretenlerin kendi eğitim-öğrenim çağında/döneminde anılan yazılım<br />

programlarının, internet tabanlı iletişim araçlarına kıyasla daha çok kullanılan araçlar<br />

olması verileribilir. Sadece bilgisayar teknolojilerinin sunmuş olduğu araçlar<br />

değil, fakat aynı zamanda daha yeni, daha çağdaş olarak adlandırılabilecek araçlar<br />

söz konusu olduğunda, bu ilgi daha da azalabilir. Örneğin “hologram”, konuşan ve<br />

hareket edebilen robotlar (Asimo), Sanal Geçeklik (Virtual Reality), Second Life,<br />

ve benzeri araçların eğitim-öğretim sürecinde kullanılması odaklı araştırmalar yapılmış<br />

olsa, ne tür algı, inanç ve bulguların elde edileceği konusu da ilginç olurdu.<br />

(Bu tür araçların eğitim-öğretim sürecinde kullanılması senaryoları için lütfen bkz:<br />

Bölüm: V).<br />

Özetlemek gerekirse, ileri teknolojilerin kendilerine sunduğu araçların bu süreçte<br />

kullanılmasına öğretmen algısı üzerine yapılan çalışmalar göstermiştir ki, öğretmen<br />

algısı ve/veya inançları pozitif olmakla birlikte daha yeni teknolojik araçlar ile ileri<br />

teknolojilerin kendilerine sunduğu araçlara karşı daha fazla tereddütle yaklaştıkları<br />

söylenebilir.<br />

İrdelenmesi gereken diğer bir önemli nokta da, öğretmenlerin kendilerine sunulan<br />

ileri teknolojik araçları kullanabilme yeterliliği ve becerileridir. Bir sonraki bölüm<br />

bu konuya odaklanmaktadır.<br />

<strong>II</strong>I. İleri Teknolojilerin Sunduğu Araçları Kullanabilme Becerisi<br />

Yeni bir durumu, konuyu ve/veya bilgiyi, ya da ileri teknolojilerin bireylerin kullanımına<br />

sunduğu araçların bireyin kendi gereksinimlerine uygun olarak kullanım<br />

becerilerinin öğrenilmesi işlevinin gerçekleşmesi sürecinde aşağıdaki aşamalardan<br />

söz edilir:<br />

� Farkına Varma<br />

Bireyin, şu ana kadarki deneyimlerinde ve/veya yaşantılarında daha önce hiç<br />

karşı karşıya gelmediği bir öğrenme durumuyla karşılaşması aşaması.<br />

� Kısa Dönemli Hafızaya Alma<br />

Yeni karşılaşılan durumun getirdiği öğrenme içeriğinin, beş duyuya hitap eden<br />

algı kanalları (sensory channels) -görme, işitme, hareket etme/dokunma, koklama,<br />

tat alma/hissetme- aracılığıyla ön belleğe kaydedilmesi aşaması.<br />

� Farkındalık Arttırma<br />

Kısa dönemli hafızaya kaydedien yeni öğrenme içeriğinin detaylarının pratik edilmesi<br />

aşaması, aynı öğrenme içeriği kapsamında yeni öğrenme durumları ile<br />

karşılaşma aşaması.

---

538<br />

� Uzun Dönemli Hafızaya Alma<br />

Detayların, yeni öğrenme içerikleriyle ve daha önce öğrenilenlerle<br />

ilişkilendirilerek uzun dönemli hafızadaki yerinin belirlenmesi ve bu yolla ana<br />

belleğe kaydedilmesi aşaması.<br />

� Öğrenilenlerin Bireyseleştirilmesi / İçselleştirilmesi<br />

Bireyin uzun dönemli hafızada kayıt altına aldığı öğrenme içeriğinin bireyin<br />

kendi gereksinimlerine göre şekillendirilmesi/biçimlendirilmesi aşaması.<br />

� Öğrenilenlerin Gerçek Yaşama Transfer Edilmesi<br />

Bireyin kendi gereksinimlerine göre anlamlandırdığı, içselleştirdiği ve şekillendirdiği<br />

öğrenme içeriğinin gerçek yaşam ortamlarına transfer edilerek kullanılması<br />

aşaması.<br />

Bu bağlamda ileri teknolojilerin sunduğu araçların eğitim-öğretim sürecinde hem<br />

öğreten hem de öğrenen tarafından etkili olarak kullanılabilmesi için yukarıda sıralanan<br />

aşamaların gerçekleştirilmiş olması gerekir. Bahçeşehir Üniversitesi Hazırlık<br />

Okulu öğretim görevlileri üzerinde, Bilgisayar ve İnternet teknolojilerinin dil öğretimi<br />

sürecinde kullanılmasında öğretmen inançları, algısı ve kullanım becerileri<br />

düzeyleri odaklı yapılan araştırma çalışması (Hazar, <strong>2011</strong>) öğretim görevlilerin daha<br />

yeni olan teknolojik araçlarda farkındalık düzeylerinin olduğunu, ancak kullanabilme<br />

becerilerinin olmadığını göstermiştir (Araştırmaya konu olan araçlar için bkz.<br />

Bölüm <strong>II</strong>). Örneğin, bloglar için öğretim görevlilerinin büyük bir çoğunluğu bu<br />

aracı bildiklerini ancak henüz kullanamadıklarını ve kendilerine özgü bloglarının<br />

olmadığını belirtmişlerdir. Öğrenme sürecinde blogların eğitim aracı olarak kullanılabileceği/kullanılması<br />

ve bunun sağlayacı yararlar konusunda çeşitli çalışmalar<br />

yapılmış ve önerilerde bulunulmuştur. Özellikle yabancı dilin etkin olarak kullanılmadığı<br />

ortamlarda öğrenenin öğrendiği dili kullanarak sanal-gerçek (vertual reality)<br />

bir ortamda hayata geçirebilmesi açısından yararlarından sıklıkla söz edilmektedir.<br />

Planlanmış öğrenme sürecinin liderliğini yapan öğretim görevlilerinin ileri teknolojilerin<br />

kendilerine sunduğu araçların kullanımı açısından desteklenmeleri, bu türden<br />

araçların öğrenme-öğretme sürecinde nasıl kullanılabileceği konusunda görüşlerinin<br />

alınması, ve hatta teknolojik araçların dizaynı, üretilmesi ve eğitim-öğretim sürecinde<br />

nasıl daha etkili kullanılabileceği konularında teknoloji uzmanlarının çalışmalarına<br />

dahil ve/veya entegre edilmeleri gerekir. Bu yolla, kendilerine sunulan<br />

ileri teknoloji araçlarının bireyin öğrenerek geliştirilmesine ve istendik davranış<br />

değişikliği gerçekleştirmesine daha etkili faydası olabilir.<br />

İleri teknolojilerin sunduğu araçlar, öğretim liderlerinin o araç üzerinde farkına<br />

varmaları ve kısa dönemli hafızaya kaydedilmesi aşamalarının ötesinde; aracın<br />

içselleştirilerek kişiselleştirilmesi, kendi amaç ve gereksinimleri çerçevesinde gerçek<br />

yaşama transfer edilebilmesi gerekmektedir. Aksi taktirde sunulan araç hakkında<br />

farkındalık düzeyinde kalır ve dolayısıyla öğrenme-öğretme sürecinin odağında

---

539<br />

bulunan öğrenenler üzerinde de farkındalık düzeyinin ötesine geçemeyen bilgi<br />

düzeyinde kalır.<br />

Sorgulamaya dayalı, kritik ve eleştirel düşünmeyi destekleyen öğrenme anlayışına<br />

göre; öğrenen bireylerin sorgulayan, eleştirel düşünen, kendisine sunulan kaynakaraç<br />

ve gereçleri kendi gereksinim ve hedeflerine uygun olarak kişiselleştirmeyi<br />

bilen, gerçek yaşamına transfer etme becerisine sahip, risk alabilen ve en önemlisi<br />

iç ve dış motivasyonları yüksek bireyler olması ve/veya olmasını destekleyen öğretim<br />

programları oluşturulması beklenir.<br />

Bu bağlamda, ileri teknolojilerin sunduğu araçların öğrenen bireyin gelişimi sürecinde<br />

motivasyonu arttırıp arttırmadığı, nasıl arttırdığı türünden alanlarda da çalışmalar<br />

yapılması gerekmektedir.<br />

Bir sonraki bölüm, ileri teknolojinin sunduğu araçların öğrenen motivasyonuna<br />

etkilerinin neler olabileceği, motivasyonu nasıl etkileyebileceği, ve bu bağlamda<br />

araştırmacıların bulgularının olup olmadığı ve varsa neler olduğu irdelenecektir.<br />

IV. İleri Teknolojilerin Sunduğu Araçlar ve Öğrenen Motivasyonu<br />

Öğrenme sürecinin odağını oluşturan bireylerin öğrenme istekliliği diğer bir ifadeyle<br />

motivasyon, istendik davranış değişikliği oluşturma sürecinde önemli bir<br />

etkendir. Motivasyon, bireyin kendi kendini güdülemesiyle “içsel”; ya da dış etkenler<br />

aracılığıyla “dışsal” faktörlere dayanır. İçsel motivasyonu yüksek olan öğrenenlerde<br />

planlanan - istendik davranış değişikliği oluşturma hedefine ulaşma, dışsal<br />

faktörlere dayalı motivasyon oluşturmaya çalışılan öğrenenlere oranla daha hızlı,<br />

kolay ve etkili olmaktadır.<br />

Öğrenme sürecindeki motivasyonu arttırıcı dışsal faktörlerden biri ve belkide en<br />

etkili olanı, sürecin liderliğini yapan öğretim liderlerinin planlanmış bir öğretim<br />

programına dayanarak dizayn ettiği öğrenme etkinlikleridir. Bu öğrenme etkinlikleri,<br />

her ne kadar iyi dizayn edilirlerse edilsinler, sınıf içi ortamlarda kullanıldıklarından<br />

genellikle soyutturlar ve gerçek yaşam deneyim ve yaşantılarını tam olarak<br />

yansıtamazlar. Bunun ana nedeni okul ya da sınıf ortamının doğası itibariyle “yapay”<br />

bir ortam olmasıdır. Daha somut bir ifadeyle, sınıf ortamında yabancı bir dili<br />

öğrenmeye çalışan bir öğrenen için her ne kadar gerçek yaşam benzeri örneklerden<br />

oluşan uygulamalar çerçevesinde öğrenme etkinlikleri planlanmış ve/veya dizayn<br />

edilmiş olursa olsun; öğrenilen yabancı dilin kullanıldığı gerçek ortamını tam olarak<br />

yansıtmaz, yansıtamaz. Öğreten ve öğrenen sanki o ortamda bulunuyorlarmış ve o<br />

dili kullanıyorlarmış gibi davranmaktan öteye gidemezler. Çünkü öğreten ve öğrenenler<br />

o dilin asıl kullanıcıları değillerdir. Okul ve yaşam çevreleri de böyledir.<br />

Öğrenme sınıf içinde ne kadar etkili olursa olsun, sınıftan çıkıldığında öğrenilenler<br />

bireyin gerçek yaşamına transfer edilemezler. Bir sonraki öğrenme peryoduna kadar<br />

dil kullanılmaz, dondurulur; böylelikle öğrenilen her ne ise farkına varma ve kısa

---

540<br />

dönemli hafızaya kaydedilme aşamasında kalır. Oysa öğrenmenin sürekliliğinin<br />

sağlanması gerekir.<br />

Bu bağlamda ileri teknolojilerin sunduğu araçlardan yaralanılabilir, yararlanmalıdır.<br />

Diyelim ki, bilgisayar ve internet teknolojilerinin sunduğu araçlardan sosyal paylaşım<br />

sitelerinin öğrenme hedefleri doğrultusunda kullanılmasının teşvik edildiği bir<br />

ortamda birey; sınıf içi ortamında öğrendiklerini bu araçları kullanarak o dilin gerçek<br />

kullanıcıları ile etkileşime girerek kullanabilse ve kişiselleştirerek öğrendiklerini<br />

kullanma ve hayata geçirme fırsatı bulsa, bu kez öğrenilenlerin bireyselleştirilerek<br />

gerçek yaşama transfer edilmesi ve böylelikle anlamlandırılmış olması sağlanır.<br />

Bireyin kendisi tarafından anlamlandırılmış bilgi ve beceriler ise uzun dönemli<br />

hafızaya alınır ve gerçek anlamda öğrenilmiş ya da edinilmiş olur. Dil öğrenmeöğretme<br />

metod ve yaklaşımlarından en çok ilgiyi alan metod iletişimsel dil öğretme<br />

metodudur (Communicative Language Teaching (CLT)). Bu metodun üç ana prensibi<br />

vardır:<br />

� Görev odaklılık prensibi (Task principle)<br />

Bireye, gerçek yaşamda karşılığını bulan ve öğrenilenlerin kullanılarak yerine<br />

getmesi gereken işlevleri kapsayan görevler verme<br />

� Anlamlılık prensibi (Meaningfulness principle)<br />

Verilen görev ya da işlevin birey tarafından anlamlandırılabilen bir görev olması<br />

(Ben bunu neden yapıyorum? Gerçek yaşamdaki karşılığı nedir?)<br />

� İletişim prensibi (Communication principle)<br />

Yazılı ve sözlü ifade etme becerilerini kullanarak verilen görev üzerinde başkalarıyla<br />

iletişim kurma - bilgi alışverişinde bulunma<br />

Bu prensipleri dikkate alan bir öğrenme ortamında, ileri teknolojilerin bireylere<br />

sunduğu araçlar aracılığıyla hedefe ulaşma sürecinde; öğrenen bireyin öğrenme<br />

istekliliği (motivasyon) aşağıda sıralanan nedenlerle yüksek olacaktır:<br />

� Öğrenmede kullanılan araç çağdaştır, yenidir, ve dolayısıyla keşfedilmesi<br />

gereken bir araçtır.<br />

� Bu araçları kullanarak oluşturulan görev, gerçek yaşamda var olan bir araç<br />

aracılığıyla gerçekleştirilecek bir görev olduğu için anlamlıdır.<br />

� Merak uyandırıcıdır, eğlencelidir.<br />

� Başkalarıyla iletişim kurmayı gerektirir/sağlar, öğrenilenin hayata geçirilmesine<br />

yardımcı olur.<br />

� Soyut değildir, somuttur.<br />

Bahçeşehir Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü İngiliz Dili Eğitimi Yüksek<br />

Lisans tezi çalışmasında (Yapıcı, <strong>2011</strong>), Şişli Anadolu Meslek Lisesi öğrencileri üzerinde<br />

“Second Life (İkinci Yaşam) Sanal-Gerçeklik (Virtual reality) Ortamı ile

---

541<br />

Yabancı Dil Öğrenmede Öğrenen Algısı - Bakış Açısı” konulu bir araştırma gerçekleştirmiş<br />

ve teknolojinin sağladığı internet tabanlı bir araç olan Second Life<br />

aracılığıyla öğrenen bireylerin sınıf ortamında geleneksel yaklaşımla öğrenen öğrencilere<br />

göre daha yüksek öğrenme motivasyonuna sahip olduğunu tespit etmiştir.<br />

Bunun bir nedeni teknolojik bir araçtan yararlanma, diğer ve asıl önemli olanı da bu<br />

sanal-gerçeklik ortamını kullanırken bireylerin oluşturduğu ‘avatarları’ aracılığıyla<br />

gerçek anlamda iletişim kurma ortamı bulmalarıdır.<br />

Bahçeşehir Üniversitesi Hazırlık Okulu öğrencileri üzerinde yapılan bir başka çalışmada<br />

(Altunay, Turunç, Hazar, <strong>2011</strong>), internet tabanlı ve bilgisayar destekli ©Criterion<br />

adlı online yazma programını kullanan öğrenciler üzerinde yapılan bir pilot çalışmada<br />

öğrenenlerin tümünün bilgisayar ortamında yazma çalışmaları yaptıklarında,<br />

geleneksel yöntemlerle sınıf içi ya da dışı ortamlarda gerçekleştirdiği yazma çalışmalarına<br />

oranla yazma istekliliği motivasyonlarının daha yüksek olduğu belirlenmiştir.<br />

Eğitim-öğrenim süreci ve ileri teknoloji liderleri; internet, bilgisayar vb ileri teknolojilerin<br />

sunduğu araçların öğretme-öğrenme sürecinde, öğrenme işlevinin anlamlı<br />

hale getirilmesinde ve öğrenen motivasyonunun arttırılmasında olumlu katkı ve<br />

etkilere sahip olduğunu biliyorlarsa, bu noktada irdelenmesi, araştırılması gereken<br />

konunun bu araçların üretilmesinden ve sunulmasından sonra öğrenme sürecinde<br />

nasıl kullanılacağı konusu olmalıdır.<br />

Bu çerçevede bir sonraki bölüm, ileri teknolojilerden bazılarının eğitim-öğretim<br />

sürecinde nasıl kullanılabileceği konularında yazar görüşlerine dayalı senaryolara<br />

odaklanmaktadır.<br />

V. İleri Teknolojilerin Sunduğu Araçlar ve Senaryolar<br />

Senaryo 1: İnsansı Robot Asimo Tarih Sınıfında<br />

İnsansı Robot Asimo sınıfta öğretmen asistanı olarak hazır bulunur. Asimo, bu kez<br />

teknolojik olarak bazı ek donanımlarla desteklenmiştir. Asimo’nun bilgisayar programı,<br />

o dersin konularıyla ilgili görsel-işitsel vb öğrenme araçları ile desteklenmiştir.<br />

Örneğin dersin “tarih” olduğu bir sınıf ortamında, Asimo’nun bilgi dağarcığına<br />

tarih dersinin müfredat konuları yüklenmiştir. Asimo, aynı zamanda kendisine<br />

yerleştirilen bir projeksiyon aracılığıyla görsel sunum yapabilme, kendisine yöneltilen<br />

sorulara sesli ya da yazılı yanıtlar verebilme, değişik roller üstlenerek tarihteki<br />

kişiliklerin rollerini üstlenebilme türünden öğrencilerle etkileşime girebileceği<br />

türden becerilerle donatılmıştır. Tarih sınıfında öğretmen, öğrencilerinden çalışmakta<br />

oldukları konu-dönem ile ilgili bilgileri kaynağından öğrenip kendisine bir<br />

sunum yapmalarını istemiştir. Öğretmen, öğrencilerinin yapmasını istediği görevi<br />

organize ettikten sonra yerini asistanı Asimo’ya bırakır. Öğrenenler, gerekli bilgilere<br />

erişebilmek için Asimo mülakat türünden bir görüşme gerçekleştirir ve notlar

---

542<br />

alırlar. Asimo, isteyen öğrencilere görsel-işitsel araçlarını kullanarak sunumlar<br />

yapar, kimi öğrencilerin sorularına dönemin lideri rolünü alarak karşılıklar verir,<br />

öğrencilerin isteklerine uygun programları kendi bilgisayarlarına kopyalamalarına<br />

izin verir ya da elektronik posta aracılığıyla gönderebilir, veya öğrenci ya da sınıf<br />

bloglarına “upload” edebilir. Öğrencileri aynı zamanda daha fazla bilgiye erişebilecekleri<br />

web sitelerine yönlendirir. Edindikleri bilgileri yordayarak kendi gereksinimlerine<br />

uyarlayan öğrenciler, öğretmenlerine istenen sunumlarını yaparlar. Birlikte<br />

yorumlarlar. Bu yolla soyut bir alan olan “tarihi öğrenme” daha somut,<br />

anlamlı ve gerçeğe yakın bir hale dönüştürülür ve böylelikle öğrenilenlerin uzun<br />

dönemli hafızaya kaydedilmesi gerçekleştirilmiş olur.<br />

Senaryo 2: Hologram Teknolojisi ile Ameliyathane Tıp Öğrencilerinin Sınıfında<br />

Canlı denekler üzerinde operasyon yapabilme fırsatı bulamayan tıp öğrencilerinin<br />

bulunduğu bir sınıfta profesör, hologram teknolojiisi aracılığıyla ameliyathaneyi,<br />

donanımları, anestezistleri, hemşireleri, yardımcı asistanları ve ameliyat olacak<br />

hastayı hologramik görüntülerle sınıfa getirir. Gruplar halinde çalışan öğrencilerinden<br />

belirlediği ya da üzerinde çalışmakta oldukları operasyonu sanal-gerçeklik<br />

ortamında gerçekleştirmelerini ister. Öğrencileri hasta üzerinde operasyonu gerçekleştirirken<br />

gözlemlerde bulunur. Ameliyat aynı zamanda kaydedilmektedir.<br />

Operasyonun tamamlanmasından sonra profesör öğrencileri ile birlikte gerçekleştirdikleri<br />

operasyonu süreçleri ve sonuçları açısından tartışır, yeni fikirler üretirler.<br />

Hologram teknolojisi kullanılarak poliklinik hizmetleri verme, yatılı hastalara hastane<br />

ortamında konsultasyon verme, acil durumlara müdahelede bulunma vb. benzer<br />

ortamlar yaratılabilir. Bu yolla tıp öğrencileri gerçek durumlarla karşılaşmadan<br />

önce, sanal–gerçeklik ortamında denemelerde bulunmuş ve bu yolla kendilerini<br />

yetiştirmiş, geliştirmiş olurlar. Bu da, daha okul yıllarında iken ameli beceriler<br />

edinme ve deneyim kazanmalarına yardımcı olur.<br />

Senaryo 3: Sanal-Gerçeklik (Virtual Reality) Araçlarından “İkinci Yaşam”<br />

(Second Life) İngilizce Sınıfında<br />

Second Life, internet teknolojilerinin aracılığıyla sınıfa getirilmiştir. Sınıf teknolojik<br />

olarak donatılmıştır. Bu nedenle sınıfın üç duvarına “akıllı tahta” (smart board)<br />

türünden interaktif araçlar yerleştirilmiştir. Sınıfta her öğrencinin tablet PC, mikrofon<br />

ve kulaklıkları bulunmaktadır. Sınıfın üç duvarı, sanal-gerçeklik ortamında<br />

yaratılmış ve İngilizcenin ana dil olarak kullanıldığı ülkenin değişik yerlerini yansıtmaktadır.<br />

Öğretmen, öğrencilerine bu ortamlardan herhangibirine girip öğrenmekte<br />

oldukları ya da öğrendikleri bilgi ve becerileri kullanarak iletişim kurmalarını<br />

ve verdiği görevi yerine getirmelerini söylemiştir. Görev, iki ders saati boyunca<br />

bu ortamda dolaşıp iletişim kurmaları, ve bir sonraki dönem için kendilerine uygun<br />

bir okul ve aile bulmalarıdır. Diğer bir görev de o ailenin çocuğunu burada yani<br />

kendi ülkelerinde konuk edebilmeleri için aynı türden düzenlemeleri gerçekleştir-

---

543<br />

meleridir. Diğer bir ifadeyle öğrenciler, öğrenmekte oldukları dilin kullanıldığı<br />

ülkeyi ziyaret etmektedirler. Bu sanal-gerçek ortamda orada yaşayanlar, kendi<br />

yaşlarına uygun öğrenciler bulunmaktadır. Bu yolla, dilin kullanıldığı ortamın<br />

dışında gerçekleştirilmeye çalışılan dil öğrenme işlevi sanki gerçek ortamda<br />

bulunuluyormuşcasına eğlenceli, anlamlı ve öğrenmeye neden oluşturan bir hale<br />

gelir. Böylece öğrenilenler kısa dönemli hafızaya kaydedilen “yapay-öğrenme”<br />

olmaktan çıkar ve uzun dönemli hafızaya kaydedilen ve gerçeğe yakın bir doğal<br />

öğrenme haline dönüşür.<br />

Benzer senaryolar ileri teknolojilerin sunduğu diğer araçlarla farklı öğrenme ortamları<br />

için farklı senaryolarla çoğaltılabilir. Esas olan, öğrenme alanı ne olursa<br />

olsun, ileri teknolojilerin sunduğu araçların eğitim-öğrenim ortamlarında olabildiğince<br />

sıklıkla kullanılarak öğrenmenin daha anlamlı hale dönüştürülmesine, öğrenilenlerin<br />

uzun dönemli hafızaya alınarak daha kalıcı olmasına çalışılmasına ve bu<br />

bağlamda ileri teknoloji lideleri ile eğitim-öğrenim liderlerinin birlikte ve planlı<br />

olarak çalışmasına fırsat tanıyacak ortamların geliştirilmesine çalışılması ve bu<br />

bağlamda bilinç-inanç geliştirilmesidir.<br />

Bir sonraki bölüm, yazarın eğitim-öğrenim ve ileri teknoloji liderlerine getirdiği<br />

önerilerine odaklanmaktadır.<br />

VI. Eğitim-Öğrenim ve İleri Teknoloji Liderlerine Öneriler<br />

• Eğitim-öğrenim liderleri teknolojik gelişmeleri yakınen takip etmelidirler.<br />

• İleri teknolojilerin kendilerine sunduğu araçları tanımalıdırlar, kullanım becerilerini<br />

geliştirmelidirler.<br />

• Ulusal eğitimin liderliğini yapan Ulusal Eğitim Bakanlığı türünden karar verici<br />

ve/veya uygulayıcı organizasyonlar, eğitmenlerini eğitir, geliştirir ya da<br />

yetiştirirken ileri teknoloji liderleri ile işbirliği yaparak çalışmalılar, birbirlerinden<br />

görüş almalıdırlar.<br />

• İleri teknoloji liderleri, ürettikleri ürünleri yalnızca sanayi, teknoloji, gelişme<br />

açılarından irdelemekle kalmayıp fakat aynı zamanda eğitim-öğrenim ortamına<br />

nasıl uyarlanacağı konusunda da düşünmelidirler.<br />

• Ürettikleri ileri teknoloji ürününün, eğitim-öğrenim liderleri tarafından en<br />

kolay nasıl kullanılabileceği konusunda çalışmalıdırlar, kullanım kılavuzları<br />

ve olası senaryolar üretmelidirler.<br />

• Mümkün olabilecek en sıklıkta eğitim-öğrenim liderleri ve ileri teknoloji liderleri<br />

bir araya gelmelidirle; ve ortak çalıştaylar düzenlemelidirler.<br />

V<strong>II</strong>. Sonuçlar<br />

Bu makale, ileri teknolojilerin sunduğu araçların; öğrenme işlevinin daha anlamlı<br />

ve kalıcı hale getirilmesi bakımından nasıl kullanılabileceği konusuna odaklanmış,

---

544<br />

ve bu nedenle olası bir kaç senaryoyu daha önceden araştırılmış birtakım çalışmalarla<br />

destekleyip nasıl kullanılabileceği konusunda görüşler ortaya koymuştur.<br />

Makale, aynı zamanda, ileri teknolji liderleriyle eğitim–öğrenim liderlerine öneriler<br />

de getirmiştir.<br />

Kaynaklar<br />

Albirini, A., (2004). Teachers’ attitudes toward information and communication<br />

technologies: the case of Syrian EFL teachers. Computers & Education, 47 (2006), pp<br />

373–398.<br />

Altunay, E., Hazar, N., Turunç T., (<strong>2011</strong>). Pilot Study Report submitted to Bahçeşehir<br />

University English Preparatory Program Directorate on how ©Criterion improves<br />

students’ writing skills<br />

Hazar N., (<strong>2011</strong>) Teachers’ Attitudes Towards Computer Technologies in English Language<br />

Teachıng at Bahçeşehir University Preparatory School, Unpublished MA-TEFL<br />

Graduation Project<br />

Işık, Ö. (2009). “Turkish EFL teachers' attitudes towards ICT integration in language<br />

classrooms”. Uludag University. Retrieved April 19, <strong>2011</strong>, from http://tez2.yok.gov.tr/<br />

Karakaya, K., (2010). “An investigation of English language teachers' attitudes toward<br />

computer technology and their use of technology in language teaching”. Ankara:ODTU.<br />

Retrieved April 19, <strong>2011</strong>, from http://tez2.yok.gov.tr/<br />

Samak, Z. A., (2004). “An exploration of Jordanian English language teachers' attitudes,<br />

skills, and access as indicator of Information and Communication Technology integration<br />

in Jordan”. Published Master's Thesis. The USA: Florida State University.<br />

Yapıcı, S., (<strong>2011</strong>) How Virtual Reality Tools (Second Life) Improves Vocational High<br />

School Students’ Motivation in using EFL, Unpublished MA-TEFL Graduation Project

---

Özet<br />

CRITERION: ONLINE YAZMA DEĞERLENDİRME<br />

PROGRAMI PİLOT ÇALIŞMASI<br />

Nazlı ÖZTÜRK (M.A. in ELT)<br />

Tuba Eylül ALTUNAY (M.A. in Adult Education)<br />

545<br />

Günümüzde bilgisayar teknolojilerinin İngilizce öğretiminde kullanılması gün<br />

geçtikçe artmaktadır. Öğrencilerin ölçme ve değerlendirilmelerinde teknolojiden<br />

yararlanılması şüphesiz ki biz öğretmenler için büyük kolaylık sağlar. İngilizce<br />

eğitiminde teknolojinin sunmuş olduğu bu kolaylıktan en çok yararlanılması istenilen<br />

alan öğrencilerin yazma becerileridir. Criterion: Online yazma değerlendirme<br />

programı bu amacı gerçekleştirmek için geliştirilmiş bir programdır. Bu yazıda<br />

Criterion programının özellikleri ve bu programın Bahçeşehir Üniversitesi Hazırlık<br />

Okulu’nda yapılan pilot uygulamasının sonuçları yer almaktadır.<br />

Criterion: Online Yazma Değerlendirme Programı<br />

Öğrencilerin kompozisyonlarını otomatik olarak değerlendirebilmek her öğretmenin<br />

arzuladığı ve işini kolaylaştıracağını düşündüğü bir işlemdir. Mevcut olan bu ihtiyaçtan<br />

yola çıkarak eğitim araştırmacıları 1960’lardan itibaren otomatik kompozisyon<br />

notlayıcısı geliştirmenin yollarını aradılar (s.1966; Burstein ve ark., 1998; Foltz, Kintsch,<br />

& Landauer, 1998; Larkey, 1998; Elliot, 2003). Bu girişimin ilk örneği 1980’lerde “Writer’s<br />

Workbench” adlı programla verildi (MacDonald ve ark., 1982). Online yazma değerlendirme<br />

hizmeti olarak da adlandırılan Criterion ise 2001 senesinden itibaren kullanılmaya<br />

başlamıştır. Web tabanlı bir program olan Criterion, öğrencilerin yazma<br />

becerilerini geliştirmek ve onlara daha çok yazma imkânı sunabilmek için tasarlanmıştır.<br />

Bu program aynı zamanda öğretmenlerin kompozisyonları değerlendirirken<br />

onlara kolaylık sağlaması için de geliştirilmiştir. Yani program öğretmenlerin yerine<br />

geçmesi için değil, onlara yardımcı olması için tasarlanmıştır. Bu sayede bu<br />

programdan hem öğrencilerin hem de öğretmenlerin yararlanması amaçlanmıştır.<br />

Yazma becerisini geliştirmek için planlama, yazma ve düzeltme adımlarının tekrarlanması<br />

gerektiği bir gerçektir. Bu gerçek göz önünde bulundurularak yazılan<br />

Criterion, öğrencilerin düşüncelerini organize edebilmeleri için sekiz farklı planlama<br />

şablonu sunar. Öğrenciler bu şablonlardan yararlanarak kompozisyonlarını<br />

yazmaya başlayabilirler. Bu süreci tamamladıktan sonra kompozisyonlarını<br />

Criterion’a yüklerler. Criterion bu kompozisyonları değerlendirir ve o an aldıkları<br />

skorları detaylı (diagnostic feedback) ve bütünsel notlandırma (holistic feedback)<br />

geribildirimleriyle öğrenciye ve öğretmene iletir. Normal bir süreçte öğretmenin bu<br />

geribildirimini almak için öğrencinin belli bir süre beklemesi gerekir fakat bu prog-

---

546<br />

ram sayesinde öğrenci anında kompozisyonu hakkında bilgi sahibi olmuş olur ve<br />

düzeltme adımına geçerek yazma sürecine devam eder. Fakat bu Criterion’ın bir<br />

bilgisayar programı olduğu gerçeğini değiştiremez. Yani program kompozisyonları<br />

gerçek anlamda okuyamaz, bir insan beyni gibi anlayamaz. Bu nedenle Criterion’ın<br />

vermiş olduğu geri bildirimlere ek olarak öğretmenler kendi geri bildirimlerini<br />

program aracılığıyla paylaşırlar. Kısacası Criterion programı öğretmen olmadan<br />

etkin bir şekilde kullanılamaz. Programın kullanıcı ara yüzü öğrencilerin kompozisyonlarındaki<br />

hataları hızlı ve rahat bir şekilde düzeltebilmeleri için tasarlanmıştır.<br />

(bak şekil 1)<br />

Şekil 1. Criterion Öğrenci Ara yüzü<br />

Öğrenciler geribildirimlerini aldıktan sonra tek bir sayfa üzerinde hatalarının olduğu<br />

kompozisyonu ve onun hemen altında aynı kompozisyon üzerinde hatalarını<br />

düzeltebilecekleri alana erişebilirler. Bunu yaparken ayrıca sayfa üzerindeki ‘Yorum’<br />

özelliği kısmından öğretmenleriyle yazışabilir, anlamadıkları yerleri danışabilirler.<br />

Aynı şekilde, öğretmenler de kompozisyon hakkındaki görüşlerini bu alandan<br />

öğrencilerine iletebilirler. Yani, öğrenci iki taraflı; hem programdan hem de öğretmeninden<br />

geri bildirim almış olur. Öğrenciler düzeltme sürecini tamamladıktan<br />

sonra kompozisyonlarını tekrar programa yüklerler ve bu süreç aynı döngüyle istenilen<br />

düzeye gelene kadar devam eder.<br />

Criterion Nasıl Çalışır?<br />

Criterion anında öğrencilerin kompozisyonlarına detaylı geribildirim ve bütünsel<br />

notlandırma verebilmesi için otomatik puanlama teknolojilerini (e-rater) kullanır.<br />

Bütünsel notlandırmanın amacı öğrencinin yazma becerisindeki genel seviyesini<br />

görebilmesini sağlamaktır. Bunu yaparken bir öğrencinin yazdığı kompozisyonu<br />

programda kayıtlı olan aynı seviyede yazılmış diğer kompozisyonlarla karşılaştırır.

---

547<br />

Bunun yanı sıra, bu teknoloji sayesinde detaylı geribildirim verebilmek için kompozisyonlardaki<br />

dilbilgisi, kelime kullanımı ve yazım kuralları hatalarını yakalar ve<br />

ayrıca yazıdaki söylem, organizasyon ve stil hatalarını da ortaya çıkarır. Almış<br />

oldukları geribildirimler sonucunda program öğrencilere yazma becerilerini geliştirmede<br />

yardımcı olur.<br />

Criterion Pilot Uygulaması: Bahçeşehir Üniversitesi Hazırlık Okulu<br />

Bu programın pilot uygulaması 2010-<strong>2011</strong> akademik yılının Bahar döneminde<br />

Bahçeşehir Üniversitesi Hazırlık Okulu eğitmenleri tarafından gerçekleştirilmiştir.<br />

Bu pilot çalışmasının amacı aşağıdaki sorulara cevap bulmaktır;<br />

1. Criterion mevcut olan hazırlık okulu İngilizce eğitim programına nasıl<br />

entegre edilebilir?<br />

2. Programın uygulanması esnasında karşılaşılması muhtemel problemler<br />

nelerdir?<br />

3. Program öğrencilerin yazma becerilerini ne ölçüde geliştiriyor?<br />

Pilot çalışması 20’si C1 seviyesinden, 22’si B2 seviyesinden toplam 42 öğrenciyle<br />

gerçekleştirilmiştir. Programın uygulamasında 1 tanesi yönetici (admin) pozisyonunda<br />

olmak üzere 3 tane eğitmen yer almıştır.<br />

Uygulamada öğrencilere 2 adet süreç odaklı (process writing) kompozisyon yazdırılmıştır.<br />

Kompozisyon konuları Criterion kütüphanesinden hazırlık okulu müfredatıyla<br />

paralel olanlar arasından seçilmiştir. Uygulama toplamda 6 hafta sürmüştür<br />

ve her bir kompozisyon yazım süreci olarak 3 hafta belirlenmiştir. Her iki süreçte<br />

de öğrencilere bir kompozisyon konusunu Criterion programını kullanarak en az<br />

üçer kez yazmaları istenmiştir. Başka bir deyişle, öğrenciler Criterion ve öğretmenlerinden<br />

her iki kompozisyon için en az üçer kez geri bildirim almışlardır.<br />

Veriler öğrencilerin programda kayıtlı olan kompozisyonlarından ve öğrencilerle<br />

birebir yapılan röportajlardan toplanmıştır.<br />

Bulgular<br />

Pilot uygulamasının sonucunda Criterion programının sağlamış olduğu avantajların<br />

yanı sıra bazı dezavantajlarının da olduğu ortaya çıkmıştır. Bu uygulamadan elde<br />

edilen sonuçlar aşağıdaki gibidir.<br />

1. Criterion mevcut olan hazırlık okulu İngilizce eğitim programına nasıl entegre<br />

edilebilir?<br />

• Bu program bütüne dönük (summative) değerlendirmelerdense biçimlendirmeye<br />

dönük (formative) değerlendirmeler için daha uygundur. Bu nedenle<br />

de B2 sınıfının süreç odaklı müfredatına eklenebilir.<br />

• Program kompozisyon yazma becerisini temel olarak geliştirmeyi amaçladığı<br />

için daha çok B2 ve C1 gibi üst seviyelerdeki sınıflarda kullanılmalıdır.

---

548<br />

• Programın işleyişinin takibinin sağlanması için Criterion’dan sorumlu bir birimin<br />

kurulması ve bunun okulun ölçme değerlendirme bölümüyle birlikte<br />

çalışması gerekmektedir.<br />

• Programın içeriğindeki öğrencilere yardımcı olması amacıyla hazırlanmış<br />

olan “Yazma El Kitabı”nın (Writer’s Handbook) müfredattaki yazma kitabıyla<br />

ilişkilendirilmelidir.<br />

• Hazırlık programında bulunan yazma becerisi öğretmenlerine Criterion’ı nasıl<br />

kullanacakları hakkında bilgi sahibi olmaları için eğitimler düzenlenmelidir.<br />

2. Programın uygulanması esnasında karşılaşılması muhtemel problemler nelerdir?<br />

• Criterion bulması gereken özellikle kelime ve dilbilgisi hatalarının tamamını<br />

bulamamaktadır. Bu da programın yapmış olduğu değerlendirmenin güvenilirliğinin<br />

artması için bir öğretmen eşliğinde kullanılıyor olması şartını pekiştirmektedir.<br />

Yani öğretmenin kompozisyonu sadece içerik olarak değil<br />

dilbilgisi ve kelime kullanımı olarak da incelemesi gerekmektedir.<br />

• Öğrencilerin kompozisyonlarını organize etmeleri için programda bulunan<br />

planlama şablonları karmaşık bulunduğundan, öğrencilere onların nasıl kullanılacağı<br />

konusunda eğitim verilmelidir.<br />

• Pilot uygulamada, Programın içerisinde sınıfların yaratılması ve öğrencilerin<br />

bu sınıflara kaydedilmesi uzun bir süreç gerektirdi. Bu sebeple bu işlemlerin<br />

öğretmenler programı kullanmaya başlamadan önce ilgili birim tarafından<br />

tamamlanması gerekir. Aksi takdirde öğretmenlerin üzerine çok büyük bir<br />

yük işgal edebilir ve onların bu programı kullanmak istememesine neden olabilir.<br />

3. Program öğrencilerin yazma becerilerini ne ölçüde geliştiriyor?<br />

• Şüphesiz ki teknolojik bir araç olduğundan dolayı program bir yere kadar<br />

öğrencileri yazma konusunda motive etmiş ve kullanmaya teşvik etmiştir.<br />

Lakin pilot çalışmasını deney grubunun %50’sinden azı bütünüyle tamamlamıştır.<br />

• Öğrencilerin yazdığı iki kompozisyonun da ilk ve son halleri arasında gelişme<br />

gösterdiği Criterion tarafından verilen geri bildirimlerden anlaşılmaktadır.<br />

Fakat içerik ve dilbilgisi yönünden, eğitmenler kompozisyonların bazılarının<br />

bu gelişmeyi yeterince gösterdiğine inanmamaktadır. Daha öncede<br />

belirtildiği üzere program bulması beklenilen mekanik hataların hepsini bulamamakta<br />

ve yazının içeriği hakkında bir öğretmen gibi geri dönüt verememektedir.<br />

Bu nedenle bu programdan en etkin şekilde yararlanılabilmesi<br />

için, bir öğretmen eşliğinde kullanılması en doğru olan yöntemdir. Programın,<br />

tek başına öğrenciler tarafından kullanılması, yanlış anlaşılmalara ve<br />

bazı belirsizliklere yol açabilir.<br />

• Pilot çalışmayı tamamlayan öğrenciler, onlarla yapılan görüşmelerde bu<br />

programdan yarar sağladıklarını, belirtmişlerdir

---

Kaynakça<br />

Burstein, J., Kukich, K., Wolff, S., Lu, C., Chodorow, M., Braden-Harder, L., & Harris M.<br />

D. (1998). Automated scoring using a hybrid feature identification technique. In<br />

proceedings of the Thirty-Sixth Annual Meeting of the Association for Computational<br />

Linguistics, 206-210. East Stroudsburg, Penn.: Association for Computational<br />

Linguistics.<br />

Elliott, S. (2003). Intellimetric: From here to validity. In M. Shennis & J. Burstein (eds.),<br />

Automated Essay Scoring: A Cross-Disciplinary Perspective, Hillsdale, N. J.: Lawrence<br />

Erlbaum Associates.<br />

Foltz, P. W., Kintsch, W., & Landauer, T. K. (1998). Analysis of text coherence using latent<br />

semantic analysis. Discourse Processes 25(2-3): 285-307.<br />

Larkey, L. (1998). Automatic essay grading using text categorization techniques. In<br />

proceedings of the Twenty-First ACM-SIGIR Conference on Research and Development<br />

in Information Retrieval, 90-95. New York: Association for Computing Machinery<br />

Special Interest Group on Information Retrieval.<br />

MacDonald, N. H., Frase, L. T., Gingrich P. S., & Keenan, S. A. (1982). The Writer's<br />

Workbench: Computer aids for text analysis. IEEE Transactions on Communications<br />

30(1): 105-110.<br />

Page, E. B. (1966). The imminence of grading essays by computer. Phi Delta Kappan,<br />

48:238-24<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı<br />

549

---

550

---

Özet<br />

TEKNOLOJİ ÇAĞINDA İNGİLİZCENİN ÖNEMİ<br />

Ayşegül ÖZDEMİR<br />

Bahçeşehir Üniversitesi, İngilizce Hazırlık Programı<br />

551<br />

Günümüz bilgi ve teknoloji çağında başdöndürücü hızda gelişme ve yenilikler<br />

kaydedilirken, bu bilgi ve teknolojilere anında ve birinci elden erişim sağlamak,<br />

küresel platformda sağlam bir yer edinmek açısından büyük önem taşımaktadır.<br />

Gitgide küçülen dünyada hem teknolojik gelişime katkı sağlayabilmek hem de bir<br />

takım güç ve fırsatları yakalayarak rekabet gücüne sahip olabilmek için sağlıklı<br />

iletişime; bu yüzden de ortak bir dünya diline ihtiyaç vardır. Günümüz itibarıyle bu<br />

ortak dil İngilizcedir.<br />

Anahtar Kelimeler: Küresel İngilizce, küreselleşme, teknolojik gelişim, üniversitelerde<br />

İngilizce eğitimi.<br />

“Merhaba, ben Sandy. Nasıl yardımcı olabilirim?”<br />

Yüz binlerce Kuzey Amerikalı ve Avrupalı, uçak bileti rezervasyonu yaptırmak,<br />

banka hesaplarını kontrol etmek, bilgisayarlarındaki bir sorunu çözmek veya<br />

yatırım tavsiyesi almak için ücretsiz telefon numaralarından birini çevirdiklerinde,<br />

genellikle, kendilerinden 10.000 ila 13.000 kilometre uzakta, Hindistan'da,<br />

gecenin karanlığında New York, Los Angeles, Frankfurt ve Londra gibi<br />

kentlerin saatlerini gösteren sessiz ofislerinde çalışan müşteri temsilcileriyle<br />

konuştuklarını farkında olmayabilirler. Kendini “Sandy” olarak tanıtarak telefonu<br />

açan yardımsever kişinin de, aslında Hint aksanını nötrleştirmek için son<br />

derece yoğun bir eğitimden geçtikten sonra, sahte bir Batılı isim ve Amerikan/İngiliz<br />

aksanıyla beraber yeni bir işyeri kimliği edinmiş olan yirmi bir yaşındaki<br />

“Lakshimi” olduğunu da bilmiyor olabilirler. Lakshimi (veya Sandy) ve<br />

onun gibi binlercesi, sadece Hindistan'da değil, Çin, İrlanda, Filipinler ve Rusya<br />

gibi ülkelerde de hızla büyüyen çağrı merkezleri adlı küresel bir sektörün<br />

parçası...India Currents (Eylül 2003) adlı aylık dergide yayınlanan rapora göre,<br />

Hindistan'daki çağrı merkezleri çalışanlarının büyük bir kısmı ciddi psikolojik,<br />

sosyal ve benzeri sağlık sorunları yaşıyorlar. Yaşları on dokuz ila yirmi bir<br />

arasında değişen çağrı merkezi çalışanlarının pek çoğu gece çalıştıkları (ABD<br />

ve Avrupa'da gündüz saatleri) ve tuhaf saatlerde yemek yedikleri için, yaşça<br />

kendilerinden iki kat büyük insanların sahip olabileceği türden sağlık sorunlarına<br />

sahipler- hazımsızlık, uykusuzluk, halsizlik ve stres. Hatta bazıları, işleri<br />

başkasıymış gibi davranmalarını ve günde sekiz saat yapmacık bir Amerikan ve<br />

İngiliz aksanıyla konuşmalarını gerektirdiği için, kişilik bölünmesi belirtileri de<br />

gösteriyor. Çalışma saatleri gündüzleri uyuyup geceleri çalışmalarını gerektirdiği<br />

için, pek çoğunun sosyal hayatı da yok. Ayrıca Hindistan'daki bayramlar

---

552<br />

sırasında çalışıyor oldukları için, kültürel veya dini olarak önemli günlerde aileleri<br />

ile de zaman geçiremiyorlar. Bunun yerine, Hindistan'da kendilerinden<br />

başka herkesin çalışıyor olduğu 4 Temmuz ya da Şükran Günü gibi Amerikan<br />

tatillerinde izinli oluyorlar.”<br />

Yaşadığımız yüzyılda İngilizcenin medya, teknoloji, turizm, ticaret, bilim gibi<br />

birçok alanda küresel iletişimin ortak dili olduğu, kabul edilen bir gerçektir.<br />

Kumaradivelu’dan yapılan yukarıdaki alıntı İngilizce’nin küresel boyuttaki yönlendirici<br />

işlevine sanırım çarpıcı bir örnektir. İngilizce biliyor olmak tüm dünyada<br />

yazılı olmayan bir kural, bir mecburiyet artık. Yalnız toplumsal alanda değil,<br />

bireysel anlamda da İngilizce, kişisel kararları, dolayısıyla hayatları da doğrudan<br />

şekillendirebilmektedir. Daha iyi para kazanabilmek ve daha iyi bir hayat yaşayabilmek<br />

isteyen Hintli Lakshimi, ya da diğer adıyla Sandy, bunun ancak İngilizce<br />

öğrenmekle mümkün olacağının farkındadır. Bu uğurda ödün vermesi gerekse de<br />

verdiği karar İngilizce bilmekten yanadır. Haziran 2001’de People’s Daily<br />

Online’da yayınlanan bir haber Şangay’da küçük yaştaki bazı İngilizce öğrencilerinin<br />

“mükemmel” İngilizce konuşabilmek ve “kusursuz” bir aksana sahip olabilmek<br />

için dil ameliyatları talep ettiklerini gösteriyor. Çünkü iyi İngilizce konuşabiliyor<br />

olmak, çok daha iyi iş fırsatları demek ve aynı zamanda bir ayrıcalık pek<br />

çok insan için. Bu yüzden Şangay’daki insanlar İngilizce öğrenmek konusunda bu<br />

derece hevesli ve gözü kara.<br />

İngilizce, tüm dünyada en çok konuşulan dil olmakla beraber 60’tan fazla ülkede<br />

resmi dildir ve her kıtada konuşulmaktadır. Sinemaya gittiğinizde ya da televizyonunuzu<br />

açtığınızda izlediğiniz bir çok film Türkçe alt yazılı İngilizce filmlerdir.<br />

Dünyada pek çok politikacı İngilizce konuşmakta, uluslararası politik toplantılar<br />

İngilizce yapılmaktadır. Yurt dışı uçak seferlerinin hepsinde tüm uyarı ve bilgilendirme<br />

anonsları mutlaka İngilizce olarak yapılmaktadır. Başka bir ülkeye gittiğinizde<br />

otel resepsiyon görevlisi mutlaka İngilizce konuşuyordur. Ya da Taksim’de,<br />

örneğin en popüler mekanlardan olan Nevizade’de bir balık lokantasındayken mutlaka<br />

turistlere seslenip onları çekmeye çalışan İngilizce konuşan garsonları duyarsınız.<br />

Buradan anlaşılacağı gibi İngilizce, dünyadaki milyonlarca insan için son derece<br />

önemli bir iletişim aracıdır.<br />

İngilizce’nin dünyada en çok konuşulan dil olması, bu dili anadil olarak konuşanlar<br />

açısından elbette bir avantajdır. Fakat ana dili İngilizce olmayan başka milletlerden<br />

insanların birbirleriyle anlaşmak için ortak bir dünya diline ya da diğer bir deyişle<br />

‘lingua franca’ya da ihtiyaç duydukları bir gerçektir. Bilgiye ulaşmak ve iletişimi<br />

sağlamak ve hızla gelişen teknolojileri takip etmek için şu an dünyada en yaygın<br />

olarak kullanılan dil İngilizce’dir. Bu noktada İngilizce öğrenmek bir gerekliliktir.<br />

“Günümüz bilgi çağında yabancı bir dil bilmek sadece bilim insanının değil başka<br />

alanlarda çalışan bireylerin de en önemli gereksinimlerden biri olarak kabul edil-

---

553<br />

mektedir” (İlter, t.y.). Bilim insanları, giderek küçülen dünyada ve son sürat gelişen<br />

bilim alanında başarılı olabilmek için en az bir yabancı dil bilmek gerektiğinin altını<br />

çizmektedirler. Ayrıca iyi bir meslek sahibi olabilmek ve bilgisayar çağına uyum<br />

sağlayabilmek için de bireylerin yabancı dil öğrenmelerinin önemli olduğunu vurgulamaktadırlar.<br />

Aynı toplumda yaşayan, aynı kültürü paylaşan ve aynı dili kullanan insanlar birbirleriyle<br />

anlaşmada genellikle çok büyük problem yaşamazlar. Ancak, teknolojik<br />

gelişmeler sonucunda mesafelerin kısalması ile dünya küçük bir köye dönüşmüş<br />

durumda ve farklı kıtalarda, farklı ülkelerde, farklı şehirlerde yaşayan insanlar<br />

internet teknolojisinin de yardımıyla artık kolayca birbirleriyle iletişim kurabilmekteler.<br />

Bunun ilk akla gelen örnekleri facebook ve twitter gibi sosyal medya<br />

araçlarıdır. Bununla da kalmayıp farklı ülkelerden, farklı kültürlerden gelen ve<br />

farklı dilleri konuşan insanlar birlikte iş yapıp, ortaklıklar kurabilmektedirler. Bu<br />

gelişmeler sonucunda da çok uluslu, çok kültürlü ve çok dilli olan etkileşimler,<br />

kendi aralarında daha kolay bir iletişim sağlayabilmek için ortak bir dile ihtiyaç<br />

duymaktadırlar. Günümüz dünyasında her gün, milyonlarca insan; eğitimde, iş<br />

dünyasında, teknolojide, turizmde, tıpta, diğer bilim dallarında ve uluslararası ilişkilerde<br />

iletişim dili olarak İngilizce'yi kullanmaktadır. İngilizce bilgisi; iletişimde<br />

sıkıntı yaşamamak ve teknolojiyi aracı kullanmadan takip edebilmek için olmazsa<br />

olmazlardan biridir. Çelebi (2006), konunun ülkemiz açısından önemini şu şekilde<br />

vurgulamaktadır: “Teknolojik gelişmenin, değişmenin, kültürel değişimin daha<br />

ilerisinde olduğu 21. yüzyılda yabancı dil bilmenin, öğrenmenin önemi tartışılamaz.<br />

Çağın teknolojisini, bilimini öğrenmek, anlamak, sahiplenmek ve üretmek<br />

zorunda olan, Avrupa Birliği üyesi olma hedefinde ve yolundaki Türkiye’de bu<br />

durum diğer ülkelerden daha da ciddiyetle ele alınması gereken bir konudur.<br />

Artık bir yabancı dilin yeterli olmadığı günümüzde, entelektüel bir meslekleşmeye<br />

doğru gidildiği görülmekte olup, bilgisayar ve yabancı dil bilmek çağa yetişmek,<br />

onu yakalayabilmek için olmazsa olmaz koşuttur.”<br />

“Hızlı gelişen teknoloji ve bilginin yoğun biçimde artması, küreselleşme sürecine<br />

ivme kazandırmıştır. Günümüzde, küreselleşme ile birlikte, geçerli bilginin üretimi<br />

ve yeni alanlara uygulanması, ulusal ve uluslararası rekabeti ve üstünlüğü belirleyen<br />

temel güç haline gelmiştir. Bilgi, toplumların başlıca zenginlik kaynağı olmuştur.<br />

Geçerli ve zenginlik kaynağı oluşturacak bilginin üretimi ve kullanımı ise,<br />

eğitim sistemlerine ve dolayısıyla okullara yeni sorumluluklar yüklemiştir. Bugün,<br />

okulların en önemli sorumluluklarından biri, mevcut kültürel değerleri yeni kuşaklara<br />

aktarırken, küresel dünyanın gerektirdiği bilgi, beceri, değer ve tutumlara sahip<br />

bireyler yetiştirebilmektir.” (Çalık ve Sezgin, 2005). Bunların arasında en önemlisi de dil<br />

bilen, özellikle İngilizce bilen bireyler yetiştirmektir ki böylece teknolojiye erişim<br />

birinci elden sağlansın ve başka aracılara muhtaç kalınmasın.

---

554<br />

“Ülkemizde üniversitelerde üç tip öğretim yapılmaktadır. Birinci grupta tamamen<br />

yabancı dilde eğitim veren üniversiteler, ikinci grupta bir yıllık hazırlık sınıfından<br />

sonra derslerinin bir kısmını yabancı dilde veren üniversiteler, üçüncü grupta ise<br />

Türkçe eğitim veren üniversiteler yer almaktadır. Uzun yıllardır, yabancı dilde<br />

eğitim mi yoksa yabancı dil öğretimi mi tartışmaları sadece dilbilim uzmanlarını<br />

değil farklı alanlarda çalışan akademisyenleri de meşgul etmektedir.” (İlter, t.y.).<br />

Ancak bu konuda henüz bir fikir birliği sağlanmış değildir.<br />

Yapılan bazı araştırmalar göstermektedir ki ODTÜ, Hacettepe, Boğaziçi, Koç<br />

Üniversitesi, Sabancı Üniversitesi gibi üniversitelerde yabancı dille yapılan eğitim<br />

akademik başarıyı olumsuz yönde etkilemektedir. Ancak bu üniversitelerin mezunlarının<br />

daha sonra çok başarılı oldukları da bir gerçektir; fakat bu başarının nedeni<br />

hakkında kesin bir yargı mevcut değildir. Bu öğrencilerin, yabancı dilde eğitim<br />

aldıkları için mi, yoksa zaten çok iyi bir sosyo-ekonomik düzeyden ve sosyal çevreden<br />

geldikleri için mi çok başarılı olduklarını gösteren bir araştırma henüz bulunmamaktadır<br />

(İlter, t.y.). Ancak tartışmasız bir gerçek şudur ki, İngilizce bilen bu<br />

öğrenciler meslek hayatlarında, dil bilmeyenlere göre daha tercih edilen ve daha<br />

yüksek başarı grafiği sergileyen kişiler olmaktadırlar.<br />

Bilim ve teknolojide yabancı dil eğitiminin çok önemli olduğunu vurgulayan bazı<br />

araştırmacılar, bilim ve teknoloji alanında genel yabancı dil öğretiminden başka<br />

özel amaçlı bir yabancı dil eğitiminin (English for Specific Purposes) olması gerektiğini<br />

savunmaktadırlar (Swales, 1988).<br />

Benzer şekilde Hutchinson da özel amaçlı yabancı dil programlarının hazırlanması<br />

gerektiğini vurgulamakta, özellikle de bilim ve teknoloji ile ilgilenenlerin EST (<br />

English for Science and Technology -Bilim ve Teknoloji için Yabancı Dil Öğretimi)<br />

adı altındaki yabancı dil programlarını izlemeleri gerektiğini açıklamaktadır<br />

(Hutchinson, 1991).<br />

Günümüzde yabancı dil bilmenin önemi sık sık vurgulanmakta ve İngilizcenin tüm<br />

dünyada geçerli bilim dili olduğu kabul edilmektedir. Aynı zamanda dünyada bilgisayarlarda<br />

saklanan bilgilerin %80’ine yakın kısmının İngilizce olduğu da belirtilmektedir<br />

(Millward, 1989). “Sadece ülkemizde değil neredeyse tüm dünyada bilim<br />

insanlarının yaklaşık 3/ 4’ü İngilizce dilinde bilim yapmakta, kendi alanlarına ait<br />

bilgileri de İngilizce yayınlardan izlemektedirler. Bu yüzden bilim ve teknolojiyi<br />

takip etmek için yabancı dil bilmenin çok büyük önem taşıdığı her zaman vurgulanmaktadır”<br />

(İlter, t.y.).<br />

Akdeniz Üniversitesi, Eğitim Fakültesinden Yrd. Doç. Dr. Binnur Genç İlter’in<br />

(İlter, t.y.). elektrik- elektronik mühendislerinin yabancı dilde eğitime karşı bakış<br />

açılarını değerlendirdiği bir araştırmasına göre, Elektrik-Elektronik Mühendislerinin<br />

büyük bir çoğunluğu yabancı dil bilmenin mühendislik sektöründe önemli bir rol<br />

oynadığını düşünmektedirler. Elektrik-elektronik mühendislerinin yabancı dil

---

555<br />

öğrenmek istemelerindeki en büyük neden küreselleşen dünyada ortak bir dil bilmenin<br />

gerekli olduğunu düşünmelerinden kaynaklanmaktadır. Ancak yabancı dille<br />

eğitim veren mühendislik fakültelerinin daha donanımlı mühendis yetiştirdiği fikrine<br />

çok katılmamaktadırlar. Yine de yabancı bir dil bilmeden alanda ilerlemenin de<br />

zor olduğunu düşünmektedirler. İyi bir mühendislik eğitiminin dil eğitiminden daha<br />

önemli olduğunu düşünen mühendisler, iyi bir mühendis olma şartının da dil bilmekten<br />

geçtiğini düşünmektedirler.<br />

Sonuç olarak, küresel gelişimin ve değişimin içinde var olabilmek, hızla değişen<br />

teknolojiye erişim sağlamak ve güç ve fırsatlardan anında faydalanmak için tek bir<br />

formül vardır; ve o da İngilizce bilmektir. Bu yüzden, yabancı dille ilgili yeni planlamaların<br />

yapılması ve bunun için uygun kaynakların ayırılması gerekmektedir.<br />

Kaynaklar<br />

“Cut Tongues for Speaking Perfect' English Demanded in Shanghai”. (Haziran 2002).<br />

People's Daily Online.<br />

http://english.people.com.cn/200206/18/eng20020618_98081.shtml<br />

Çalık, T., Sezgin, F. (2005). Küreselleşme, Bilgi Toplumu ve Eğitim. Kastamonu Eğitim<br />

Dergisi. 13 (1), 55-66.<br />

http://pol.atilim.edu.tr/files/kuresellesme/bt/kuresellesme_bt_calik_2005.pdf internet adresinden<br />

25.11.<strong>2011</strong> tarihinde indirilmiştir.<br />

Çelebi, M. D., 2006. Türkiye’de Anadil ve Yabancı Dil Eğitimi. Sosyal Bilimler Enstitüsü<br />

Dergisi, sayı: 21, s. 285-307.<br />

Hutchinson, T., Waters, A. ( 1991). English for Specific Purposes. Great Britain: Cambridge<br />

University Press.<br />

İlter, B. G., (t.y.). Mühendislik Bakış Açısıyla Yabancı Dilde Eğitim.<br />

http://www.emo.org.tr/ekler/19393f9f1aa093d_ek.pdf internet adresinden<br />

25.11.<strong>2011</strong>tarihinde indirilmiştir.<br />

Kumaravadivelu, B. (2008) Cultural Globalization and Language Education, New Haven:<br />

Yale University Press.<br />

Millward, C.M. ( 1989). A Biography of the English Language. Chicago: Holt Rinehart and<br />

Winston.<br />

Swales, J. ( 1988). Episodes in ESP. New York: Prentice Hall.

---

556

---

Özet<br />

AKDENİZ’DEKİ YETKİ ALANLARI<br />

Murat YILDIRIM 1 , Prof. Dr. Hasret ÇOMAK 2<br />

1 Kocaeli Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü,<br />

2 Kocaeli Üniversitesi Rektör Yrd.<br />

557<br />

Yüzyılımızda, klasik deniz alanları olan karasuları, bitişik bölge ve balıkçılık bölgesi<br />

gibi dar deniz alanlarından başka, devletlere belirli konularda egemen haklar ve<br />

yetkiler tanıyan kıta sahanlığı ve Münhasır Ekonomik Bölge gibi nispeten çok daha<br />

geniş deniz alanları/ifadeleri uluslararası hukuka yerleşmişlerdir.<br />

Bölgeye ve bölge devletlerine ilişkin olarak son dönemlerdeki gelişmeler, Türkiye’nin<br />

Doğu Akdeniz’deki komşuları ile deniz alanlarını sınırlandırması meselesini<br />

her zamankinden daha önemli bir hale getirmiştir.<br />

Türkiye’nin komşu ülkelerle deniz sınırlarını oluşturmasına ilişkin çözüm yönteminin<br />

ve çözümün ne olacağı bu ülkelerle karşılıklı olarak görüşmeler yolu ile çözülebilecek,<br />

yada üçüncü bir tarafa çözüm için havale edilebilecektir. Bu çalışma, Doğu<br />

Akdeniz’de Türkiye’nin komşuları ile deniz alanlarının sınırlandırılmasının hangi<br />

prensipler temelinde yapabileceğinin, yada sınırların ne olacağının temel unsurları<br />

ile ortaya konulmasına yöneliktir.<br />

1. Giriş<br />

Deniz yetki alanlarının sınırlandırılmasına ilişkin uluslararası hukuk kurallarının<br />

gelişimi bir yana, Doğu Akdeniz’in karmaşık fiziki ve siyasi coğrafyası, çatışan menfaatler,<br />

kıyı devletleri arasındaki mevcut ciddi uyuşmazlıklar 1 ve özellikle bölgede<br />

bulunduğu söylenen petrol; Doğu Akdeniz’de yetki alanları sınırlandırmasını, taraflar<br />

arasında her an tırmanmaya açık ve uzun vadeli bir sorun haline getirmiştir.<br />

Yüzyılımız, devletlerin denizlerde sahip oldukları hakları büyük oranda genişletmelerine<br />

tanık olmuştur. Klasik deniz alanları olan karasuları, bitişik bölge ve balıkçılık<br />

bölgesi gibi deniz tanımlarından başka, devletlere belirli konularda egemen<br />

haklar ve yetkiler tanıyan kıta sahanlığı ve Münhasır Ekonomik Bölge (MEB) gibi<br />

nispeten çok daha geniş deniz alanları/ifadeleri uluslararası hukuka yerleşmişlerdir. 2<br />

Bölgeye ve bölge devletlerine ilişkin olarak son dönemlerdeki gelişmeler, Türkiye’nin<br />

Doğu Akdeniz’deki komşuları ile deniz alanlarını sınırlandırması meselesini<br />

her zamankinden daha önemli bir hale getirmiştir.<br />

1 İsrail-Filistin, İsrail-Lübnan, Türkiye-Yunanistan, KKTC-GKRY gibi.<br />

2 Hüseyin Pazarcı, Uluslararası Hukuk, Ankara: Turhan Kitabevi, 2006, ss. 246-308.

---

558<br />

Türkiye’nin komşu ülkelerle deniz sınırlarını oluşturmasına ilişkin çözüm yönteminin<br />

ve çözümün ne olacağı bu ülkelerle karşılıklı olarak görüşmeler yolu ile çözülebilecek,<br />

ya da üçüncü bir tarafa çözüm için havale edilebilecektir. Bu çalışma,<br />

Doğu Akdeniz’de Türkiye’nin komşuları ile deniz alanlarının sınırlandırılmasının<br />

hangi prensipler temelinde yapabileceğinin, ya da sınırlarının ne olacağının ortaya<br />

konulmasına yöneliktir. 3<br />

1. Deniz Hukukunun Kaynakları<br />

Bilindiği gibi, uluslararası hukukun bağlayıcı kurallarının doğduğu kaynaklar,<br />

yapıla geliş, uluslararası antlaşmalar ve hukukun genel prensipleridir. Uluslararası<br />

deniz hukukunun gelişiminde, yani kurallarının oluşumunda yapıla gelişin rolü<br />

önemli olmuştur. Örneğin karasuları ve nispeten yakın zamanlarda kıta sahanlığının<br />

ve bu deniz alanlarının sınırlandırılmasına ilişkin kuralların doğuşu, devletlerarası<br />

uygulamalar vasıtası ile olmuştur.<br />

Günümüzde de uluslararası deniz hukuku kurallarını içeren ve geçerliliğini koruyan<br />

belli başlı uluslararası antlaşmalar vardır. Kronolojik olarak bakıldığından, ilk oluşturulan<br />

antlaşmaların esasen kodifikasyon maksadı taşıdığını ve Birleşmiş Milletler<br />

öncesi döneme rastladığını görüyoruz. Bu dönemde kodifikasyon çalışmaları<br />

Uluslararası Hukuk Derneği (I.L.A.) ve Uluslararası Hukuk Enstitüsü 4 gibi daha<br />

ziyade hükümet dışı kuruluşlar tarafından yürütülmüştür. Milletler Cemiyeti 1924<br />

yılında uluslararası hukukun değişik konularında kodifikasyon çalışması yapmak<br />

üzere bir uzmanlar komitesi kurmuş ve deniz hukuku ile ilgili olarak karasuları<br />

konusu seçilmiştir. Ancak 1930’da Lahey’de toplanan Kodifikasyon Konferansı<br />

karasuları üzerine bir uluslararası antlaşma oluşturamamıştır.<br />

Birleşmiş Milletler ve onun yardımcı bir organı olarak oluşturulmuş Uluslararası<br />

Hukuk Komisyonu, uluslararası hukukun düzenlediği diğer birçok konusunda olduğu<br />

gibi, deniz hukuku konusunda da kodifikasyon çalışmalarına hız vermiştir. Bu<br />

bağlamda, hazırlıkları Uluslararası Hukuk Komisyonu tarafından yapılan ve 1958<br />

yılında Cenevre’de 86 devletin katılımı ile toplanan I. Deniz Hukuku Konferansı 4<br />

adet Deniz Hukuku Antlaşmasının kabul edilmesi ile sonuçlanmıştır. Bunlar;<br />

• “Karasuları ve Bitişik Bölge Sözleşmesi”,<br />

• “Açık Denizler Sözleşmesi”,<br />

• “Kıta Sahanlığı Sözleşmesi” ve<br />

• “Balıkçılık ve Açık Denizlerin Canlı Kaynaklarının Korunmasına Dair Sözleşme”<br />

dur.<br />

3 Yücel Acer, “Doğu Akdeniz’de Deniz Alanlarının Sınırlandırılması ve Türkiye”, Dz.K.K.lığı Deniz<br />

Hukuku Sempozyumu, Ankara, 21-22 Haziran 2004, ss.1-3.<br />

4 Her iki kurum da 1873 yılında kurulmuşlardır.

---

559<br />

1973-1982 yılları arasında çalışmalarını yürüten <strong>II</strong>I. Deniz Hukuku Konferansı, o<br />

güne kadar oluşturulmuş en kapsamlı deniz hukuku sözleşmesini, “1982 Birleşmiş<br />

Milletler Deniz Hukuku Sözleşmesi (B.M.D.H.S.)” ni oluşturmuştur. Sözleşme,<br />

yeterli onayı alarak 1994 yılında yürürlüğe girmiştir.<br />

3. Sınırlandırma Hukuku<br />

3.1. Genel Bakış<br />

İlgili uluslararası antlaşmalara bakıldığında; karasuları, kıta sahanlığı ve M.E.B.<br />

alanları için ayrı ayrı sınırlandırma kıstaslarının oluşturulduğunu görmekteyiz.<br />

Ancak, özel şartların bulunduğu durumlarda farklı sınırlandırma yapılacağı da her<br />

antlaşmada belirtilmiştir. Yapılacak anlaşmanın uluslararası hukuk temelinde ve<br />

“hakça çözüm” bulmak maksadı ile olması gerektiği hükme bağlanmıştır.<br />

Görüldüğü gibi, uluslararası sözleşmelerdeki ilgili hükümler yeterince açık olmaktan<br />

uzaktır. Bu hükümlerin yorumu mahkemelere kalmıştır. 1958 C.K.S.S.’nden bu<br />

yana Uluslararası Adalet Divanı (U.A.D.)’nın gördüğü Kuzey Denizi Kıta Sahanlığı<br />

Davaları kararlarında 5 , kıta sahanlığının sınırlandırılmasına ilişkin yapıla geliş<br />

kuralının ne olduğu tespit edilmiş ve yorumlanmıştır. Buna göre, sınırlandırma bir<br />

antlaşma ile, hakkaniyet prensiplerine uygun bir şekilde ve bütün ilgili unsurlar<br />

dikkate alınarak, her ülkenin doğal uzantısı mümkün olduğunca kendilerine bırakılacak<br />

şekilde yapılmalıdır.<br />

Görüldüğü gibi, U.A.D. tarafından ifade edilen kıta sahanlığının sınırlandırılmasına<br />

ilişkin yapıla geliş kuralı, bir miktar daha açık bir hükümdür. Zira sınırlandırmada<br />

dikkate alınacak özel şartların “hakkaniyet prensipleri” çerçevesinde ele alınacağını<br />

ifade etmektedir.<br />

Uluslararası yargı kararlarından çıkan sonuca göre, deniz alanlarının sınırlandırılmasında,<br />

uygulanmasının gerekli olduğu hakkaniyet prensipleri;<br />

• “coğrafi durumun sınırlandırmayı belirlemesi”,<br />

• “bir devletin deniz alanının diğer devletin kıyılarının önünü büyük ölçüde<br />

kapatmaması”<br />

olarak sayılabilir. Yukarıdaki başlıklar altında daha detaylı değerlendirilmesi gereken<br />

unsurlar ise, kıyı uzunlukları, kıyıların çıkıntıları, bölgedeki ada yada adacıklar,<br />

doğal kaynakların konumu, ülkelerin doğal kaynaklara nispi bağımlılıkları, ülkelerin<br />

doğal uzantıları ve benzeri faktörler olabilir. 6<br />

5 www.icj-cij.org, 22 Haziran 2007, “U.A.D. Danimarka - Norveç Davası Kararı” ve “U.A.D. Hollanda<br />

- Danimarka Davası Kararı”.<br />

6 Acer, a.g.m., s.1.

---

560<br />

3.2. Hakkaniyet Prensipleri ve Hakça Çözüm<br />

1969 Kuzey Denizi Davaları kararlarında, Hollanda ve Danimarka’nın iddialarının<br />

aksine Uluslararası Adalet Divanı (U.A.D.), incelemesinin başlarında eşit uzaklık<br />

prensibinin, uygulanması zorunlu bir hukuk kuralı niteliğine sahip olmadığını belirtmiştir.<br />

7 Eşit uzaklık prensibinin zorunlu olmadığı anlayışı, daha sonraki yıllarda<br />

verilen uluslararası yargı yada hakemlik kararlarında sıkça vurgulanmıştır.<br />

İngiltere-Fransa Davası kararında tarafların oluşturdukları Hakemlik Mahkemesi,<br />

1958 C.K.S.S.’nin 6. Maddesi ile teamül hukuku arasında bir fark olmadığını ve her<br />

iki hukukun da eşit uzaklık prensibinin uygulanmasını zorunlu kılmadığını vurgulamıştır.<br />

8<br />

Bütün ilgili uluslararası yargı yada hakemlik kararlarında benimsenen “Bölgenin<br />

bütün ilgili unsurları dikkate alınarak, hakkaniyet prensipleri temelinde ‘hakça bir<br />

çözüm’e ulaşılacak şekilde” yapılması prensibi doğrultusunda, 1958 C.K.S.S.’nin 6.<br />

Maddesi’ndeki “özel şartlar” ibaresinin de sonuçta sınırlandırmanın hakça bir sonuca<br />

ulaşmak maksadını ifade ettiği kabul edilmiştir. 9<br />

1980’li ve 1990’lı yıllarda verilen yargı yada hakemlik kararlarında, sınırlandırmaya<br />

ilişkin genel prensip bir miktar vurgu değiştirmiş ve hakkaniyet prensiplerinin yanı<br />

sıra, “hakça çözüm” de ön plana çıkarılmıştır. Yani; sınırlandırmanın hakkaniyet<br />

prensipleri ve bölgenin coğrafi ve diğer özellikleri çerçevesinde bir hakça çözüm<br />

oluşturacak sınırlandırma metotları içerisinde yapılması gerektiğini göstermektedir. 10<br />

Bu genel sınırlandırma prensibinin somut olaylara uygulanabilmesi, “hakkaniyet<br />

prensipleri” ile “hakça çözüm” kavramlarının ne ifade ettiğinin ve “ilgili şartlar”ın<br />

neler olduğunun açıklığa kavuşturulmasına bağlı gözükmektedir. Aşağıdaki incelemeler,<br />

bu önemli kavramları ilgili uluslararası yargı yada hakemlik kararları ile<br />

devletlerarası uygulama örnekleri temelinde açıklığa kavuşturmaya yönelik olacaktır.<br />

3.2. Coğrafyanın Üstünlüğü Prensibi<br />

Hukuk kurallarının sonuç doğurmak için konduğu prensibinin bir gereği olarak,<br />

hakkaniyet kavramının soyut içeriğinin hukuksal açıdan daha somut bir hale getirilmesi,<br />

sonuç doğurması açısından zorunludur. Hakkaniyetin deniz alanlarının<br />

7 U.A.D., Uluslararası Hukuk komisyonu’nun eşit Uzaklık prensibini yapıla geliş değeri kazanmış bir<br />

prensip olarak değerlendirmediğini vurgulamıştır.<br />

8 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. İngiltere - Fransa Davası Kararı” ve “U.A.D. Libya -<br />

Tunus Davası Kararı”. Söz konusu 6. Madde, sınırlandırmada eşit uzaklık metoduna öncelik vermekte<br />

ancak “özel şartlar” başkaca bir sınırlandırmayı gerektirmiyorsa eşit uzaklık metodunun uygulanmasını<br />

öngörmektedir.<br />

9 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Kuzey Denizi Davası Kararı”.<br />

10 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. İngiltere - Fransa Davası Kararı”, “U.A.D. Libya - Tunus<br />

Davası Kararı”, “U.A.D. Kanada - Fransa Davası Kararı” ve “U.A.D. Libya - Malta Davası Kararı”,<br />

“U.A.D. ABD - Kanada Davası Kararı”.

---

561<br />

sınırlandırılması çerçevesinde ne ifade ettiği hem devletlerarası uygulama hem de<br />

ilgili uluslararası yargı yada hakemlik kararlarında büyük oranda açıklığa kavuşturulmuş<br />

gözükmektedir.<br />

İlgili yargı ve hakemlik kararlarından ortaya çıkmaktadır ki, herhangi bir sınırlandırma<br />

işleminde, aralarından duruma uygun olan prensiplerin seçilebileceği bir<br />

hakkaniyet prensipleri listesi mevcuttur. 11 U.A.D. Yargı kararlarında ön plana çıkarılan<br />

prensip “coğrafyanın üstünlüğü” prensibidir. Açıklamak gerekirse; Kuzey<br />

Denizi Davaları kararında “coğrafyanın yeniden şekillendirilmesi söz konusu olamaz”,<br />

İngiltere - Fransa Davası kararında “eşit uzaklık yada başka herhangi bir<br />

sınırlandırma metodunun uygunluğunu coğrafi şartlar belirler”, Tunus - Libya Davası<br />

kararında “kıta denize hakimdir” ve Libya-Malta Davası kararında “tarafların<br />

kıyıları başlama çizgisini oluşturur” ifadesi kullanılmıştır. Hem kıta sahanlığı hem<br />

de M.E.B. alanlarının tek bir davada sınırlandırıldığı kararlarda da coğrafyanın<br />

üstünlüğü prensibi aynı şekilde ön plana çıkarılmıştır.<br />

Coğrafya kavramından ise, iki ülke arasında sınırlandırmaya konu olan alandaki<br />

anakara coğrafyasının kastedildiği anlaşılmaktadır. Bu bağlamda en önemli coğrafi<br />

unsurlar, anakara kıyılarının genel formasyonu yani kıyı üzerindeki girintiler- çıkıntılar,<br />

ve anakara kıyılarının uzunluğudur. Sonuçta bu coğrafi unsurlar bir sınırlandırma<br />

sürecinde başlangıç ve daha sonra çok az değişecek olan “temel” sınırlandırma<br />

çizgisini belirlemektedirler.<br />

İlgili coğrafi unsurların oynadığı temel rolü daha iyi anlayabilmek açısından, herhangi<br />

bir sınırlandırma sürecinin nasıl geliştiğini ilgili yargı ve hakemlik kararları<br />

ışığında ortaya koymak gerekir. Sınırlandırma sürecinde öncelikle uluslararası<br />

mahkemeler, sınırlandırma işlemine başlarken iki anakara ülke arasında, anakara<br />

ülkelerinin coğrafi özelliklerini yansıtan bir sınırlandırma çizgisi belirlemektedirler.<br />

Şayet iki ülke kıyı şekilleri birbirlerine benzer ve kıyı uzunlukları yaklaşık ise,<br />

sınırlandırma çizgisi başlangıç olarak eşit uzaklık çizgisi olmaktadır. Kıyı şekillerindeki<br />

önemli farklılıklar veya kıyı uzunlukları arasındaki fark ise, sınırın eşit<br />

uzaklık dışında bir sınır olmasını gerektiren unsurlar olarak karşımıza çıkmaktadır.<br />

12<br />

Sınırlandırmanın ikinci aşamasında ise mahkeme, belirlenen bu sınırın diğer “ilgili”<br />

coğrafi unsurlar dikkate alındığında da hakça sayılıp sayılmayacağını değerlendirmektedir.<br />

Bu coğrafi unsurların başında adalar gelmektedir. Adalara ne kadar etki<br />

11 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Eritre - Yemen Davası Kararı”, “U.A.D. Libya - Malta<br />

Davası Kararı”, “U.A.D. ABD - Kanada Davası Kararı”.<br />

12 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007 : “U.A.D. Danimarka - Norveç Davası Kararı”, “U.A.D. Katar -<br />

Bahreyn Davası Kararı” ve “U.A.D. ABD - Kanada Davası Kararı”nda U.A.D., kıyı coğrafyasını en iyi<br />

yansıtan eşit uzaklık çizgisi ile sınırlandırmaya başlamıştır. Sadece “U.A.D. Eritre - Yemen Davası<br />

Kararı”nda mahkeme, her iki tarafın da üzerinde anlaştığı bir tarihi çizgi başlangıçta temel sınırlandırma<br />

çizgisi olarak kabul edilmiştir.

---

562<br />

verileceğini de özellikle anakaralar arasındaki coğrafi denge ve büyüklük, konum<br />

ve nüfus gibi adaların sahip oldukları özellikler belirlemektedir.<br />

Kendi ülkesinin kıyılarına daha yakın adaların, kıyı uzunlukları belirgin bir biçimde<br />

farklı olmayan, kıyı şekilleri benzer olan iki taraf arasındaki sınırlandırmada sınırı<br />

önemli bir oranda etkilemelerine izin verilmemektedir. 13 Özellikle de, söz konusu<br />

adalar kurak ve sosyal hayata elverişsiz ise tümden ihmal edilmektedirler. 14 Kendi<br />

ülkesinin kıyılarının hemen yakınında yerleşmiş bu tür kıyı adaları bazen sadece,<br />

deniz alanlarının ölçümüne esas teşkil eden kıyı çizgisinin belirlenmesinde bir etki<br />

sahibi olmaktadırlar. Bu durumda bile etkileri sınırlandırılmaktadır. Başka bir ülkenin<br />

kıyılarına yakın adalarının, sınırlandırmadaki rolü ise çok daha fazlaca kısıtlamaya<br />

tabi tutulmaktadır. Zira bu şekilde konumlanmış adaların, iki anakara arasındaki<br />

sınırlandırmada, anakaraların gerektirdiği sınırlandırma çizgisi üzerindeki<br />

“bozma” etkisi çok daha fazladır ve dolaysı ile bu şekilde konumlanmış adalara<br />

çoğu kez ya çok sınırlı etki verilmekte yada tümden ihmal edilmektedir. 15 Şayet bu<br />

adalar sosyal olarak zayıf ve hacim olarak küçük iseler, herhangi bir etki sahibi<br />

olmaları çok daha zorlaşmaktadır. Bir başka devletin kıyılarına yakın olmayan, ama<br />

iki ana kıta arasındaki eşit uzaklık çizgisi dikkate alındığında diğer ülkeye yakın<br />

olan adaların da benzeri bir biçimde önemli bir sosyal hayat barındırmadıkça ihmal<br />

edildikleri görülmektedir. 16<br />

3.2. Diğer Faktörlerin Dikkate Alınmasına İlişkin Prensipler<br />

Sınırlandırmada hakça çözüme ulaşılması için, sadece coğrafi unsurların değil diğer<br />

bütün ilgili unsurların da dikkate alınmasının gerektiği sınırlandırma hukukunun<br />

öngördüğü bir gerekliliktir. 17<br />

U.A.D. 1969 yılındaki Kuzey Denizi Davaları kararında, dikkate alınacak unsurlara<br />

hukuksal bir sınır olmadığını belirtmiş 18 ancak, takip eden bütün yargı kararlarında,<br />

dikkate alınacak unsurların sadece kıta sahanlığı ve/veya münhasır ekonomik bölge<br />

kavramları ile “ilgili” olması gerektiği kabul edilmiştir. 19<br />

Yargı kararlarına göre, ilgili unsurlardan başta geleni, sınırlandırılacak alanlardaki<br />

doğal kaynaklardır. Doğal kaynaklar faktörü, canlı türler olabileceği gibi madenler<br />

ve diğer mineral kaynaklar da olabilmektedir. M.E.B. sınırlandırması söz konusu<br />

olduğu zaman akıntılar ve rüzgar enerjisi gibi diğer doğal kaynaklar da bu faktörler<br />

13<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Tunus - Libya Davası Kararı”, “U.A.D. Gine - Gine<br />

Bissau Davası Kararı”.<br />

14<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Eritre - Yemen Davası Kararı”.<br />

15<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. İngiltere - Fransa Davası Kararı”.<br />

16<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Katar - Bahreyn Davası Kararı”.<br />

17<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Tunus - Libya Davası Kararı”, “U.A.D. Gine - Gine<br />

Bissau Davası Kararı”.<br />

18<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Kuzey Denizi Davası Kararı”.<br />

19<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Libya - Malta Davası Kararı”.

---

563<br />

arasında yer almaktadır. Bölgedeki varlığı bilinen doğal kaynakları orantısız paylaştıran<br />

bir sınırlandırma çizgisi hakkaniyete uygun bir sınır olarak kabul edilemeyecektir.<br />

20<br />

Bölgedeki mevcut veya muhtemel sınırlar da, iki devlet arasındaki sınırlandırmayı<br />

etkileyen faktörlerdendir. Bölgede üçüncü devletlerle belirlenecek sınırlar veya<br />

taraflarca daha önceden petrol arama alanları gibi nedenlerle belirledikleri sınırlar<br />

da dikkate alınmaktadır. 21<br />

Sınır üzerinde etkili olabilecek bir başka faktör deniz tabanın jeolojik ve jeomorfolojik<br />

özellikleridir. Özellikle kıta sahanlığı ve M.E.B. alanlarının birlikte sınırlandırıldığı<br />

durumlarda, sadece kıta sahanlığı açısından önem taşıyan ama M.E.B. kavramı<br />

ile bir ilgisi olmayan jeolojik öğeler sınırlandırma esnasında neredeyse<br />

tamamen etkisini yitirmektedirler. 22<br />

Deniz savunma ve güvenlik unsurlarının, kıta sahanlığı ve M.E.B. kavramları ile<br />

ilgilerinin azlığı nedeni ile sınırlandırmada, sınır çizgisini önemli oranda değiştirecek<br />

bir etkiye sahip olmayacakları ancak destekleyen yada güçlendiren unsurlar<br />

olacakları kabul edilmektedir. 23 Öte yandan, ülkelerin birbirlerine göre nispi ekonomik<br />

gelişmişlik seviyeleri sınırlandırmada dikkate alınan bir unsur değildir. Yargı<br />

ve hakemlik kararlarında bu gibi unsurların zamanla değişken ve oldukça göreceli<br />

kavramlar oldukları vurgulanmıştır. 24<br />

3.2. “Oransallık” ve “Kapatmama” Prensipleri<br />

Yargı ve hakemlik kararlarında ilgili faktörlerin birbirlerine göre etkilerine ilişkin<br />

de bazı prensipler ortaya konmuştur.<br />

Bu prensiplerden birincisi “oransallık prensibi” (proportionality) dir. Buna göre, iki<br />

devletin kıyı uzunlukları arasındaki oran ile sınırlandırma sonucunda bu ülkelere<br />

verilen kıta sahanlıkları ve/veya münhasır ekonomik bölge alanları arasındaki oranın<br />

birbirlerine yakın olması gerekir. 25<br />

20<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Danimarka - Norveç Davası Kararı”, “U.A.D. Eritire -<br />

Yemen Davası Kararı”, “U.A.D. Fransa - Kanada Davası Kararı”.<br />

21<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Tunus - Libya Davası Kararı”.<br />

22<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Gine - Gine Bissau Davası Kararı”, “U.A.D. Fransa -<br />

Kanada Davası Kararı”.<br />

23<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. İngiltere - Fransa Davası Kararı”, “U.A.D. Libya - Malta<br />

Davası Kararı”, “U.A.D. Gine - Gine Bissau Davası Kararı”, “U.A.D. Kuzey Denizi Davası Kararı”.<br />

23<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. İngiltere - Fransa Davası Kararı”.<br />

24<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Danimarka - Norveç Davası Kararı”, “U.A.D. Tunus -<br />

Libya Davası Kararı”, “U.A.D. Libya - Malta Davası Kararı”.<br />

25<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. İngiltere - Fransa Davası Kararı”. Ayrıca devletlerarası<br />

uygulamalara örneğin Fransa-İspanya (1974) ve Hollanda (Antilles)-Venezüella (1978) antlaşmalarında<br />

da oransallık rol oynamıştır.

---

564<br />

Benzeri nitelikteki bir başka prensip ise “kapatmama” 26 prensibidir. Özellikle kıta<br />

sahanlığı genişliğinin tespitinde mesafe unsurunun kabul edilmesiyle birlikte, sınırlandırma<br />

çizgisinin, her ülkeye, kıyılarına yakın alanları bırakmasını, yani kıyılarının<br />

önünü kapatmamasını sağlaması gerektiği kabul edilmiştir. 27<br />

Fakat, yine de belirtmek gerekir ki, hem oransallık hem de kapatmama prensipleri<br />

mutlak bir biçimde uygulanmamaktadır. Zira, sınırlandırma çizgisi, sadece anakara<br />

kıyı uzunluklarını tam olarak yansıtan bir çizgi olsaydı, diğer ilgili faktörlere bir rol<br />

tanınmamış olacak ve hakkaniyet sağlanamamış olacaktı. Öte yandan, bir anakaranın<br />

deniz çıkışını ne pahasına olursa olsun kapatmamaya çalışmak, belki de bölgenin<br />

daha önemli bir faktörüne hakkaniyet açısından gereken değerin verilmemesine<br />

yol açabilecektir. Bu nedenlerle, bu iki prensibi, adalar da dahil olmak üzere, ilgili<br />

faktörlere ne dereceye kadar etki tanınacağını “genel olarak” belirleyen prensipler<br />

olarak değerlendirmek gerekir. 28<br />

Son olarak, doğal gaz ve hidrokarbon potansiyeli yüksek olduğu değerlendirilen<br />

Doğu Akdeniz'de, Kıbrıs Adası’nın kendisi uyuşmazlık konusu iken GKRY’nin,<br />

Kıbrıs Adası'nın tümünü temsil etme savıyla günümüze kadar Doğu Akdeniz'de<br />

henüz belirlenmemiş kıta sahanlığını ve Münhasır Ekonomik Bölgeyi sahiplenmeye<br />

yönelik olarak (M.E.B.’ne ilişkin anlaşma yaptığı Mısır ve Lübnan’ın haklarını<br />

da erozyona uğratarak 29 ) yapmış olduğu diplomatik ve uluslararası hukuka aykırı<br />

26<br />

“Kapatmama” kavramı, yargı kararlarında kullanılan “non-encroachment” kavramının Türkçe karşılığı<br />

olarak kullanılmıştır. Her ne kadar kapatmama kavramı non-encroachment kavramının Türkçe sözlük<br />

karşılığı değilse de, sınırlandırma hukuku çerçevesinde ifade ettiği anlam açısından kapatmama kavramı<br />

uygun bir karşılık olarak kabul edilmelidir.<br />

27<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. ABD - Kanada Davası Kararı”, “U.A.D. Fransa - Kanada<br />

Davası Kararı”.<br />

28<br />

Yücel ACER, “Doğu Akdeniz’de Deniz Alanlarının Sınırlandırılması ve Türkiye”, Dz.K.K.lığı Deniz<br />

Hukuku Sempozyumu, Ankara, 21-22 Haziran 2004, ss.3-7.<br />

29<br />

Deniz Yetki Alanlarının sınırlarını belirmek üzere uluslararası uygulamada; Hakkaniyet, Eşit Uzaklık,<br />

Oransallık, Coğrafyanın Üstünlüğü, Kapatmama (non-encroachment), Özel Koşullar, Beşeri Koşullar<br />

gibi genel prensipler ve bu prensiplerin birbirleriyle kombinasyonunun kullanılması gerektiği önceki<br />

bölümde açıklanmıştı. Bir ülkenin ana karası ile bütünlük arz eden deniz alanının diğer bir ülkeye ait<br />

deniz yetki alanı ile kısıtlanmasının hakkaniyet prensibine aykırı olduğu U.A.D.'nın Kanada-Fransa<br />

Davası kararında vurgulanmıştır. Bu kapsamda, Kanada-Fransa davasında mahkeme, Kanada sahillerine<br />

yakın Fransız adalarına güneybatı yönünde uzanacak bir deniz alanı vermemiştir. Gerekçe olarak da bu<br />

durumun, Kanada kıyılarının deniz alanlarını keseceğini (cut-off) göstermiştir. Uluslararası Hukuk,<br />

adalara Kıta Sahanlığına sahip olma hakkını açıkça tanımaktadır; ancak iddiaların aksine bu durum,<br />

adaların sınırlandırma esnasında ana kara ülkeleri ile aynı statüde oldukları manasına gelmemektedir.<br />

Sonuçta adalar; coğrafi konumları, ekonomik ve sosyal nitelikleri gibi faktörler çerçevesinde sınırlandırma<br />

çizgisini ya hiç etkilememekte ya da sınırlı bir biçimde etkilemektedirler. Kendi ülkesinin kıyılarına<br />

yakın adaların rolü ile ilgili örneği, Tunus-Libya davasında Tunus'un Kerkennah Adaları oluşturmuştur.<br />

Mahkeme bu adalara yarım etki (half-effect) tanımış, bölgedeki diğer unsurların daha önemli<br />

olduğunu belirterek Jerba Adası'nı ise tümden ihmal etmiştir. Gine-Gine Bissau davasında Mahkeme,<br />

kıyı uzunlukları belirgin şekilde farklı olmayan, kıyı coğrafyası benzer olan iki taraf arasındaki sınırlandırmada,<br />

bu tür adaların sınırı önemli bir derecede etkilememesi gerektiğini belirtmiştir. Hakem Mahkemesi,<br />

Alcatraz Adalarının kuzey kesimlerine doğru bu adalara, 12 millik kara sularının ötesinde hiç Kıta<br />

Sahanlığı veya MEB vermemiştir.

---

565<br />

girişimleri, 30 Doğu Akdeniz’in önemini bir kez daha ortaya koymaktadır. Bölgede<br />

yaşanan son gelişmelerden sonra Ege ve Doğu Akdeniz sorunları birbirinin içerisine<br />

girmiş bulunmaktadır.<br />

4. Yarı Kapalı (AK)Deniz<br />

1982 B.M.D.H.S.'nin yarı kapalı denizlere bağladığı sonuçlar ise esas olarak<br />

123'üncü maddede düzenlenmiştir. Buna göre:<br />

“Kapalı veya yarı kapalı bir denize kıyısı olan devletler, bu sözleşmeden<br />

doğan haklarını kullanırken ve görevlerini yerine getirirken birbirleri ile iş birliği<br />

etmelidir…”<br />

Ayrıca, Uluslararası Adalet Divanı (U.A.D.) da Libya-Malta Kıta Sahanlığı<br />

Davasına ilişkin 03 Haziran 1985 tarihli kararında, kapalı ve yarı kapalı denizlerde,<br />

komşu devletler arasında deniz alanlarının sınırlandırılmasının<br />

bölgenin bu durumuyla yakından ilişkili olduğunu bildirmiş 31 ve Akdeniz'in yarı<br />

kapalı bir deniz olduğu belirtilmiştir. Kapalı ve yarı kapalı bir denize kıyısı olan<br />

devletlerin, bu sözleşmeden doğan haklarını kullanırken ve görevlerini yerine getirirken<br />

birbirleri ile iş birliği yapmaları 32 esas olup, hüküm iş birliği yapıp yapmama<br />

konusunda devletlere bir takdir hakkı tanımamış ve böylece devletlere bir mükellefiyet<br />

getirmiştir. Bu yaklaşım, Türkiye'nin Doğu Akdeniz'de belirlenecek deniz yetki<br />

alanları (Kıta Sahanlığı, M.E.B.) konusunda ileri sürebileceği tezlerden biridir.<br />

3. Türkiye’nin Doğu Akdeniz Kıta Sahanlığının Muhtemel Sınırları<br />

Türkiye’nin söz konusu sınırlandırma sahasına bakan ilgili kıyıları Antalya Gazipaşa’dan<br />

Muğla Deveboynu Burnu’na kadar uzanmaktadır. Bu iki nokta arasındaki<br />

Türkiye’nin gerçek kıyı uzunluğu 656 mildir. Bu kıyıların profil 33 uzunluğu ise 294<br />

mildir. Buna karşılık, GKRY’nin batı kıyılarının gerçek uzunluğu 32, profil uzunluğu<br />

ise 28 mil’dir. Türkiye’nin görece 10 kat daha uzun ilgili kıyılarının,<br />

U.A.D.’nın Fransa ile Kanada arasındaki St.Pierre ve Miquelon Adaları Kıta Sahanlığı<br />

Uyuşmazlığı Kararında belirtildiği gibi 34 açık deniz alanlarına azami erişiminin<br />

kesilmemesi için Türkiye ile GKRY’nin ilgili kıyıları arasında çizilecek ortay<br />

hattın, Türkiye sahillerini önünü açacak şekilde doğuya doğru çekilmesi gerekir.<br />

Bilindiği gibi, UAD’nin Malta - Libya Kıta Sahanlığı Uyuşmazlığı Kararında, ortay<br />

hat sınırı Malta aleyhine 18 mil kuzeye çekilmiştir 35 . Bu ölçünün, Anadolu kıyıları<br />

30 www.un.org, 12 Temmuz 2006.<br />

31 Başeren, s. 12.<br />

32 Başeren, s. 13.<br />

33 Coğrafyanın genel karakterini bozmadan teferruat mahiyetindeki girinti ve çıkıntıları gidermek<br />

maksadıyla, kıyının üç noktalarının birleştirilmesiyle oluşturulan siluet.<br />

34 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Fransa - Kanada Davası Kararı”.<br />

35 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Libya - Malta Davası Kararı”, “Orijinal metinde 18 ibaresi<br />

geçmekte, bu değer 18 deniz miline denk gelmektedir.”.

---

566<br />

ile Kıbrıs adasının batı kıyılarının oranları ve bunlara verilecek kıta sahanlıklarının<br />

da bu orana uygun olması gerekliliği dikkate alındığında, hakkaniyeti sağlamaya<br />

yetmediği görülecektir. Ayrıca bölgedeki önemli su yolu Süveyş kanalına ulaşımının<br />

ve Gine-Gine Bissau karırında belirtildiği gibi 36 bölgenin en önemli limanlarından<br />

olan Antalya ve Mersin limanlarının önünün kapanmaması gerekir. Bu gerekçeler<br />

dikkate alındığında Türkiye ile GKRY’nin ilgili kıyıları arasındaki sınırın<br />

çizilmesinde başlangıç noktasını oluşturacak ortay hattın kıta sahanlığı sınırı oluşturabilmesi<br />

için, 032 16 18 D boylamına kadar doğuya doğru çekilmesi hukuki bir<br />

zorunluluk halini almaktadır. Türkiye’nin Kıbrıs’ın batı sahillerine bakarak çok<br />

daha uzun olan güney sahillerinin etkisinin kesilmemesi için Kıbrıs’ın daha kısa<br />

olan batı sahillerine etki tanınmaması ise hakkaniyete uygun olacaktır. Güneye<br />

doğru Türkiye ile Mısır’ın ilgili kıyıları arasındaki ortay hatta kadar 032 16 18 D<br />

boylamını takip edecek sınır, gereken yerde GKRY’nin ilgisine girmemesi için<br />

GKRY’nin kara sularının dış sınırını takip edecektir.<br />

Türkiye ile Yunanistan arasındaki sınıra gelince, bu sınırlandırma bölgesinde iki<br />

devlet, Türkiye’nin Antalya Gazipaşa’dan Muğla Deveboynu Burnu’na kadar ilgili<br />

kıyı şeridinin batı ucunda hemen bu kıyı şeridinin önünde yer alan, doğudan batıya<br />

Meis, Rodos, Sömbeki, Nimos, Limuniya, Herke, Askino, İlyaki, Küçükçoban,<br />

Çoban ve Kaşot adaları nedeniyle komşudurlar.<br />

Sözü geçen adalar, U.A.D.’nın İngiltere ile Fransa arasındaki kanal kıta sahanlığı<br />

uyuşmazlığında belirttiği gibi, 37 Türk ana karası ile Yunan ana karası arasında<br />

çizilecek ortay hattın ters tarafında yer aldıkları için, bunlara sınırlandırma esasında<br />

kara suları dışında kıta sahanlığı yada M.E.B. verilmeyecektir.<br />

Aynı sebeple Girit, Kaşot, Çoban, Rodos ve Meis adalarının bir hatla birleştirilerek<br />

Yunanistan için Türkiye’nin sınırlandırma bölgesine cepheli ilgili kıyı şeridini<br />

ortadan kaldıran yeni bir ilgili kıyı oluşturması mümkün değildir. Bu nedenle, Türkiye<br />

ile Mısır arasındaki ortay hat, Muğla Deveboynu Burnu’ndan geçen 027 22 00<br />

D boylamı ile kesiştiği 33 57 30 K – 027 22 00 D noktasına kadar batıya doğru<br />

Türkiye ile Mısır arasında kıta sahanlığı sınırını oluşturmalıdır. Sınırın bundan<br />

sonra Türkiye ile Yunanistan arasında çizilecek kısmı, şüphesiz Türkiye ile Yunanistan<br />

arasında Ege’deki kıta sahanlığının Akdeniz’e ulaştığı noktanın etkisi altında<br />

kalacaktır. 33 57 30 K - 027 22 00 D noktasında sona eren Türkiye ile Mısır arasındaki<br />

kıta sahanlığı sınırı kuzeye doğru yükselecek ve Ege kıta sahanlığı sınırlandırma<br />

sahasında bulunan “ters taraftaki adalar” enclave 38 edilerek sınır oluşturacak<br />

ortay hattın Kaşot ve Girit adaları arasından Akdeniz’e ulaşacak ucuna eklenerek<br />

Türk - Yunan sınırı haline dönüşecektir.<br />

36 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Gine-Gine Bisse Davası Kararı”.<br />

37 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Fransa - İngiltere Davası Kararı”.<br />

38 Çember içerisine almak.

---

5. Kıbrıs’ın Kuzey Bölgesinde Sınırlandırma<br />

Coğrafi Unsurlar Çerçevesinde Sınırlandırma<br />

567<br />

Sınırlandırmaya taraf ülkelerin kıyıların karşıt olduğu durumlarda, kıyı şekilleri<br />

benzer ve kıyı uzunlukları yakın ise, başlangıç aşamasında sınırın eşit uzaklık metoduyla<br />

olması gerektiğini belirtmiştik. Bu noktadan hareketle, kuzey kesimde Türkiye<br />

ile Kıbrıs Adası arasında başlangıç sınırı eşit uzaklık çizgisi olarak belirlenebilir.<br />

Eşit uzaklık sınırının belirlenmesinde karşılaşılacak tek sorun, eşit uzaklık<br />

çizgisinin hangi kıyı çizgisinden ölçüleceğidir.<br />

Eşit uzaklık çizgisinin başlangıç olarak sınır kabul edilmesi durumunda, belirtilen<br />

bu kıyı hatlarından ölçülen eşit uzaklık çizgisi sınır olacaktır. Kıbrıs kıyıları ile<br />

Türkiye kıyıları arasındaki mesafe bölgelere göre önemli farklılıklar göstermekte ve<br />

68 km’den 122.5 km’ye kadar çıkmaktadır. 39 İskenderun Körfezi civarında ise sınır,<br />

Körfez’in ağzının bir çizgi ile kapatıldığı düşünülerek oluşturulmalıdır ve İskenderun<br />

Körfezi’nin ağzı ile Zafer Burnu arasındaki eşit uzaklık noktasından geçerek,<br />

aşağıda inceleyeceğimiz Türkiye-Suriye deniz yan sınırına kadar devam etmelidir.<br />

Genel olarak ifade edildiğinde, Kıbrıs’ın kuzey kesiminde Türkiye’ye bakan kıyılarının<br />

uzunluğu yaklaşık 234,5 km dir. Bu rakamın yaklaşık 192.5 km kadarı, KKTC<br />

kıyılarının Türkiye’ye bakan kesimi tarafında oluşturulmaktadır. Kıbrıs Rum Kesimi’nin<br />

Türkiye’ye bakan, yani kuzey kıyılarının uzunluğu ise yaklaşık 42 km dir. 40<br />

Türkiye’nin Kıbrıs’ın kuzey kıyılarına bakan kıyı uzunluğunun hesaplanmasında,<br />

Kıbrıs Adası’nın kuzey kıyılarının en batı noktasının yani Arnauti (Akamas) Burnu’nun<br />

tam karşısındaki noktadan İskenderun Körfezi’nin ağzını kapatan çizginin<br />

Suriye tarafındaki ucu olan Akıncı Burnu’na kadar ölçüme esas teşkil etmesinin,<br />

sınırlandırma prensipleri açsından doğru olacağı belirtilmelidir. Deniz alanlarının<br />

sınırlandırılmasına ilişkin prensiplerin uluslararası yargı organlarınca uygulanmasına<br />

bakıldığında, kıyı uzunluklarının hesaplanmasında öncelikle “ilgili kıyılar” ın<br />

tespit edilmesi gerektiği görülmektedir. İlgili kıyılar, sınırlandırmaya taraf devletlerin<br />

bütün kıyılarını değil, sınırlandırmaya konu bölgeye bakan ya da birbirlerinin<br />

denize doğru yansımalarını (projeksiyonlarını) gören kıyıları içermektedir. 41 Ancak,<br />

sınırlandırmaya konu bölgeye ya da diğer tarafın kıyılarına bakan kıyıların mutlaka<br />

39 S.H.O.D. Başkanlığı tarafından yapılan ölçümlere göre, GKRY üzerindeki Arnauti (Akamas) Burnu ile<br />

Türkiye anakarası arasındaki mesafe 122.5 km, diğer uçta ise KKTC üzerindeki Zafer Burnu ile Türkiye<br />

anakarası arasındaki mesafe yaklaşık 116.5 km dir. En dar kesimde, KKTC üzerindeki Koruçam Burnu<br />

ile Türkiye’de Anamur Burnu arasındaki mesafe yaklaşık 68 km dir.<br />

40 Bu rakamlar ve çalışmada kullanılan diğer rakamlar 1:1,102,000 ölçekli S.H.O.D. Başkanlığı’nın<br />

İskenderun-Derna haritası üzerinde yapılan hesaplamalar sonucu elde edilmiştir.<br />

41 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Libya - Tunus Davası Kararı”, “U.A.D. Libya - Malta<br />

Davası Kararı”, “U.A.D. Kanada - Fransa Davası Kararı”.

---

568<br />

bölgeyi ya da diğer kıyıları dik görmesi gerekmemekte, çapraz bir şekilde görmesi<br />

de yeterli olmaktadır. 42<br />

Bu değerlendirmeler ışığında, Kıbrıs Adası’nın kuzeyinde Türkiye ve Kıbrıs Adası<br />

arasındaki sınırlandırmada ölçüme esas teşkil edecek Türk kıyıları, Antalya Gazipaşa<br />

açıklarından itibaren doğuya doğru Akıncı Burnu’na kadar olan kıyı şerididir. Bu<br />

kıyı şeridi üzerinde, oluşturulan ve yukarıda değinilen düz esas hat temelinde ölçüm<br />

sonucu Türkiye kıyı uzunluğunun yaklaşık 354 km olduğu saptanmıştır. 43<br />

Belirtilen ölçümler sonucunda, kuzey kesimindeki sınırlandırmada kıyı uzunlukları<br />

arasındaki farkın yaklaşık 119,5 km olduğu görülmektedir. Bu farkın, başlangıç<br />

olarak belirlenmiş eşit uzaklık sınırının üzerinde değişiklik yapılmasını gerektirecek<br />

kadar önemli bir fark olduğunu düşünmek gerekir. 44 Türkiye kıyıları ile Kıbrıs<br />

kıyıları arasındaki orana bakıldığında, Türkiye kıyılarının 1.5 oranında daha uzun<br />

olduğu ortaya çıkmaktadır. Bu oran gereği eşit uzaklık çizgisi olarak belirlenen<br />

başlangıç sınırının, 1.5 oranında Kıbrıs Adası’na doğru kaydırılması gerekmektedir.<br />

Ancak, uluslararası yargı ve hakemlik kararlarında sıklıkla dile getirildiği gibi sınırlandırma,<br />

ilgili deniz alanlarının, taraflar arasında kıyı uzunluklarına göre tahsis<br />

edilmesi işlemi değildir. Kıyı uzunluklarının dikkate alınışı sadece genel bir hakkaniyet<br />

testi olarak karşımıza çıkmaktadır ama bu asla sınırlandırmanın birebir kıyı<br />

uzunlukları bağlamında yapılacağı manasına gelmemektedir. 45 Hakkaniyetin sağlanması,<br />

daha başka coğrafi unsurların da dikkate alınmasını gerektirmektedir.<br />

Bu bağlamda etkisi değerlendirilmesi gereken unsur kıyı şekilleri, yani kıyıların<br />

yaptığı girinti ve çıkıntılardır. Kıyı şekilleri açsından sınırlandırmada dikkate alınacak<br />

unsur temel olarak ilgili kıyıların genel doğrultusudur. 46 Kıyıların her bir girinti<br />

ve çıkıntısı sınırlandırmada dikkate alınan unsurlar değildir. Kuzey Denizi Davaları<br />

kararında açıkça belirtildiği gibi, dikkate alınacak coğrafî şekiller, bölgenin coğrafi<br />

yapısı çerçevesinde önemsiz sayılmayacak unsurlar olmalıdır. 47 Kıbrıs Adası ve<br />

42<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Kanada - Fransa Davası Kararı”nda, Mahkeme, kıyıların<br />

birbirlerinin projeksiyonunu dik ya da çapraz görmeleri durumunda bu kıyıların ilgili kıyılar olacağını<br />

belirtmiştir. Bu kararda Mahkeme, Kanada’nın bazı kıyılarını, sınırlandırma bölgesine hiç bakmadıkları<br />

için hesaplamaların dışında bırakmıştır”.<br />

43<br />

Yukarıda belirtildiği gibi bu hesaplama, İskenderun Körfezi’nin ağzının, uzunluğu yaklaşık 23,5 Deniz<br />

Mili (44 km) olan bir düz çizgi ile kapatılması ile yapılmaktadır. Türkiye’nin bütün Akdeniz kıyı<br />

uzunluğunun, Kadırga Burnu’ndan Türkiye-Suriye kara sınırına kadar 1,665,321 km olduğu<br />

hesaplanmaktadır.<br />

44<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Kanada - ABD Davası Kararı”nda mahkeme, ABD’nin<br />

ilgili kıyı uzunluğunun 284 mil olduğunu ve Kanada kıyılarının ise 206 mil uzunluğunda olduğunu tespit<br />

etmiştir. Aradaki 78 millik farkın ABD kıyılarının, Kanada kıyılarına oranla 1.38 daha fazla olduğunu ve<br />

bunun da sınırlandırma çizgisi üzerine yansıtılması gerektiğini kararlaştırmıştır”.<br />

45<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. İngiltere - Fransa Davası Kararı”, “U.A.D. Libya - Malta<br />

Davası Kararı”, “U.A.D. Kanada - ABD Davası Kararı”, “U.A.D. Gine - Gine Bissau Davası Kararı”.<br />

46<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Kanada - ABD Davası Kararı”, “U.A.D. İngiltere-Fransa<br />

Davası Kararı”.<br />

47<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Kuzey Denizi Davaları Kararı”, “U.A.D. İngiltere-Fransa

---

569<br />

Türkiye arasında karşılıklı sınırın belirlenmesinde etkisi sınırlanacak veya eşit<br />

uzaklık yada başkaca bir sınırlandırma çizgisinden sapılarak ayrıca etki verilmesi<br />

gerekecek bir coğrafi unsur göze çarpmamaktadır.<br />

Coğrafya Dışı Unsurların Etkileri<br />

Sınırlandırmanın hakkaniyet prensipleri temelinde ve hakça bir çözüm bulmak<br />

maksadı ile yapılmasının bir gereği olarak, coğrafya dışı ilgili faktörlerin de dikkate<br />

alınması gerekmektedir. Türkiye ve Kıbrıs Adası arasındaki sınırlandırmada dikkate<br />

alınması gereken coğrafya dışı bir unsur Kıbrıs’ın bir başka ülkeye bağlı bir ada<br />

olmaktan ziyade, üzerinde KKTC ve GKRY’nin bulunduğu bir ada devleti olması<br />

olabilir.<br />

Kıbrıs Adası’nın bu niteliği dikkate alındığında sorulması gereken soru Kıbrıs<br />

Adası’nın deniz yetki alanlarının Türkiye karşısında 1.5 oranında sınırlanması<br />

hakça bir çözüm olup olmayacağıdır?<br />

Tipik bir örnek Libya ile Malta arasındaki sınırlandırma davası olabilir. Malta,<br />

Libya karşısında nispeten küçük bir ada olmasının, birçok sınırlandırma örneğinde<br />

adalara sınırlı etki verilmesinden dolayı kendisine de sınırlı etki verilmesinin hukuken<br />

doğru olmayacağını iddia etmiştir. Malta’ya göre başka bir ülkeye bağlı ada ile<br />

bir ada devleti arasında sınırlandırma açısında bir fark vardır. Libya ise, bu ikisi<br />

arasında bir fark olmadığını ve Malta’nın MEB alanının kısıtlanması gerektiğini<br />

iddia etmiştir.<br />

UAD’na göre, sınırlandırma açısından bir “ada devleti” statüsü yoktur ancak, şayet<br />

Malta başka bir ülkeye ait bir ada olsa idi, taraflar arasındaki coğrafi ilişki daha<br />

farklı olacaktı. Aslında Mahkeme’nin ima ettiği şeyin, farkı yaratan asıl unsurun<br />

ada devleti olma değil, bu adanın bölgedeki bir başka devlete ait olması durumunda<br />

sınırlandırmaya konu olacak başka bölgelerin de işin içine girmesidir. 48<br />

Her ne kadar Kıbrıs, Malta’ya nispeten daha büyük bir ada olsa da Kıbrıs için de<br />

durum oldukça benzerdir. Kıbrıs’ın bir ada devleti olması onun, bir başka devletin<br />

adası olması durumundaki kadar etkisinin sınırlandırılmamasını gerektiren coğrafya<br />

dışı bir unsur olmalıdır.<br />

Kıbrıs Adası’nın sahip olduğu bu özelliği nedeni ile, yukarıda önerilen 1.5 oranındaki<br />

kısıtlamanın azaltılması düşünülse bile, yine de bu önemli bir azaltma olmamalıdır.<br />

Türkiye’ye kuzey kesimde 1.5 oranında daha fazla deniz alanı veriliyor<br />

olmasının, bölgenin genel coğrafi şartları çerçevesinde düşünüldüğünde hakkaniyeti<br />

Davası Kararı”, “U.A.D. Gine-Gine Bissau Davası Kararı”, ayrıca “U.A.D. Katar - Bahreyn Davası<br />

Kararı”nda mahkeme, iki ülkenin kuzey kıyılarının uzunluk ve şekil açısından benzer olduğunu belirtmiş<br />

ve sadece Bahreyn kıyısında Fasht al Jarim’in denize doğru bir çıkıntı olduğunu ama bunun da bölgenin<br />

coğrafi çerçevesinde önemsiz bir unsur olduğundan ihmal edilmesi gerektiğini belirtmiştir”.<br />

48 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Libya - Malta Davası Kararı”.

---

570<br />

büyük oranda bozan bir durum olduğunu kabul etmek zordur. Sonuç olarak, eşit<br />

uzaklık çizgisi ile 1.5 oranında Kıbrıs’a doğru kaydırılmış sınır arasındaki alanı eşit<br />

bölen çizginin, muhtemel sınır olması gerektiği, uluslararası yargı kararları temelinde<br />

öne sürülebilir. 49 Bu da, eşit uzaklık çizgisinin Kıbrıs Adası’na 1.25 oranında<br />

kaydırılmış şeklinin Türkiye ve Kıbrıs Adası arasındaki sınırı oluşturacağı manasına<br />

gelmektedir.<br />

Coğrafi faktörler dışında dikkate alınması gereken faktörlerden birisinin de bölgede<br />

varlığı bilinen doğal kaynaklar olduğunu daha önce belirtmiştik. Canlı doğal kaynaklar<br />

açısından Akdeniz’in genel olarak zengin bir deniz olmadığı ortaya çıkmaktadır.<br />

Mineral doğal kaynaklar ve özellikle petrol ve gaz rezervleri açısından değerlendirildiğinde<br />

ise ortada somut veriler yoktur. Her ne kadar basında Kıbrıs<br />

Adası etrafında petrol ve gaz yataklarının olduğuna dair iddialar yer almış ise de,<br />

veriler daha çok Kıbrıs Adası’nın güneyine ilişkindir. 50<br />

Yukarıda önerilen sınırın doğal kaynaklar açısından değerlendirildiğinde, her iki<br />

taraf açısından da önemli zarara yol açan (catastrophic) bir sınırlandırma olmadığı<br />

belirtilebilir. 51 Kıbrıs üzerinde yaşayan nüfus miktarı dikkate alındığında da, Kıbrıs’a<br />

tahsis edilen bu deniz alanlarının Türkiye’ye oranla azlığının hakça olmayan<br />

bir durum yarattığını söylemek pek mümkün gözükmemektedir. Bu gün Kıbrıs<br />

üzerinde yaşayan toplam nüfusun ancak 1 milyon civarında olduğu ve Türkiye’nin<br />

ilgili kıyıları üzerinde yaşayan nüfusun çok daha fazla olduğu hatırlanınca çözümün<br />

bu açıdan da hakça olduğu kabul edilmelidir.<br />

5.2. Kıbrıs’ın Batısında Sınırlandırma: Türkiye, Kıbrıs, Yunanistan ve Mısır<br />

Coğrafi Unsurlar Çerçevesinde Sınırlandırma<br />

Daha önce belirtildiği gibi, sınırlandırma alanlarının, temel coğrafi özelliklerindeki<br />

farklılıklar nedeni ile alt bölgelere ayrılması sınırlandırma hukuku uygulamalarında<br />

sıkça görülen bir durumdur. Doğu Akdeniz’de, Kıbrıs’ın batı kesiminde, bir<br />

başka deyimle Kıbrıs kıyısı üzerindeki Arnauti (Akamas) Burnu’nun batısında kalan<br />

kesimde sınırlandırma oldukça farklı coğrafi faktörlerin etkisi altındadır.<br />

Öncelikle, bölgedeki sınırlandırmanın tarafları sadece Türkiye ve Kıbrıs Adası<br />

değil, bölgedeki adaları nedeni ile Yunanistan ve karşı kıyı olarak da Mısır dır.<br />

Yunanistan, Meis Adası ve etrafındaki adacıklarla, Rodos, Kerpe (Karpathos),<br />

Çoban ve Girit adalarından dolayı bölgedeki deniz alanları sınırlandırmasına taraf<br />

49<br />

Benzeri bir uygulama için, bakınız www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Danimarka – Norveç<br />

Davası Kararı”.<br />

50<br />

Başeren, ‘Doğu Akdeniz....”, s. 104.<br />

51<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Kanada - ABD Davası Kararı” ve “U.A.D. Danimarka -<br />

Norveç Davası Kararı”nda Mahkeme, sınırın doğal kaynaklar açısından “catastrophic” etkisi olmadıkça<br />

adil sayılması gerektiğini belirtmiştir.

---

571<br />

durumdadır. Mısır ise, anakarasının Türkiye’nin Akdeniz kıyıları ile tam karşıt<br />

olması ve aradaki mesafenin iki ülkenin teorik olarak toplam kıta sahanlığı ve/veya<br />

M.E.B. genişliği olan 400 milden daha düşük olması nedeni ile bölgedeki sınırlandırmaya<br />

taraf durumdadır. 52<br />

Bölgenin coğrafi niteliklerine ilişkin ikinci özellik, Türkiye ile Kıbrıs Adası’nın<br />

kıyılarının ilişkisidir. Herhangi iki ülkenin kıyılarının genel olarak birbirleri ile<br />

coğrafi ilişkileri “karşıt” ya da “yandaş” olmaktadır. Ancak, kıyı ilişkisinin tam<br />

olarak karşıtlık ya da yandaşlık olduğunu söylemenin zor olduğu durumlar da mevcuttur.<br />

Kastedilen kıyı ilişkisi durumu, tarafların kıyılarının birbirlerine çapraz<br />

konumlandıkları durumlardır ve buna literatürde “yandaşlık bezeri konum” (quasiadjacency)<br />

da denmektedir. Kıbrıs ile Türkiye’nin, Kıbrıs’ın batısındaki kıyı ilişkisi<br />

bu niteliktedir. Öte yandan Yunanistan ile olan coğrafi ilişki ise nispeten küçük bir<br />

bölge hariç yine çapraz bir nitelik göstermektedir. Mısır ile olan coğrafi ilişki ise<br />

açık bir biçimde karşıt konumdur.<br />

Kıbrıs Adasının batı kesiminde olan sınırlandırmaya da kuzey kesimdeki sınırlandırmaya<br />

hakim olan hakkaniyet prensipleri hakim olmalıdır. Türkiye kıyıları üzerinde<br />

Antalya Körfezi’nin ağzının düz esas çizgi ile kapatılmadığı varsayıldığında,<br />

iki tarafın kıyılarının genel nitelikleri çerçevesinde başlangıç olarak sınırın eşit<br />

uzaklık olması gerektiği iddia edilebilir. Zira, eşit uzaklık çizgisini hakkaniyete<br />

aykırı kılacak bir kıyı formasyonu göze çarpmamaktadır. Ancak, bu eşit uzaklık<br />

çizgisinin, Yunanistan’ın bölgedeki adalarının etkisi hesaba katılmadan oluşturulması<br />

gerektiği ifade edilmelidir. Aşağıda inceleneceği gibi, söz konusu adalara<br />

önerilebilecek deniz alanları çevreleme metodu ile olabilir ve çevreleme yöntemi<br />

eşit uzaklık sınırı dışında değerlendirilmesi gereken bir durumdur.<br />

İki tarafın kıyı ilişkilerinin çapraz bir nitelik göstermesi, yine de eşit uzaklık sınırının<br />

nasıl bir şekil alacağına ilişkin bir tereddüt yaratmaktadır. Sınırın, kuzey kesiminde<br />

önerdiğimiz sınırın bir devamı olması gerektiği açıktır. Bu kesimde de, başlangıç<br />

sınırı olarak belirlenecek sınır eşit uzaklık çizgisini takip edecektir. Sınırın<br />

yönü ise, kuzeyde belirlediğimiz sınırın bittiği noktadan başlayarak batıya doğru<br />

devam edecek ancak, bölgedeki Türk kıyılarının etkisi ile yönünü kuzey-batı istikametine<br />

çevirerek Türkiye-Mısır arasında belirlenecek deniz sınırına kadar devam<br />

edecektir.<br />

Belirtilen sınırın hakkaniyete uygun olmayacağını gösteren coğrafi unsur, yine bu<br />

bölgede de kıyı uzunlukları arasındaki belirgin farktır. Farkın ne kadar olduğunun<br />

hesaplanmasında yaşanacak bir sorun yine ilgili kıyının ne olduğunun saptanmasıdır.<br />

Ancak, ilgili kıyıların belirlenmesi ve kıyı uzunluklarının hesaplanmasına ilişkin<br />

yaklaşımın ne olması gerektiğini kuzey kesimi ele aldığımız yukarıdaki incele-<br />

52 İki taraf arasındaki mesafe, en uzun olduğu noktada yaklaşık 551 km (yakl. 324 mil) dir.

---

572<br />

mede belirtmiştik. İlgili kıyıları seçerken, ilgili ülke ayrımından ziyade, ülkenin<br />

kıyılarının sınırlandırmaya konu bölgeyi ve diğer tarafın kıyılarının deniz uzantılarını<br />

çapraz da olsa görmesi esas alınmalıdır. Kıbrıs Adası’nın batı kesimindeki<br />

sınırlandırmada, karşı taraf hangi ülke olursa olsun Türkiye’nin sınırlandırma bölgesini<br />

gören ilgili kıyıları Antalya-Gazipaşa açıklarından Dalaman Çayı ağzına<br />

kadar ki kıyı şerididir. Yine kıyı üzerinde çizilen düz esas hatlar üzerinden yapılan<br />

bir hesaplama ile, Türkiye’nin bu bölgedeki kıyı uzunluğunun yaklaşık olarak 410<br />

km olduğu sonucuna ulaşılmaktadır. Öte yandan, Kıbrıs Adası’nın ise, bu bölgedeki<br />

sınırlandırma alanına bakan kıyı uzunluğunun ise oldukça küçük olduğu görülmektedir.<br />

Bu bölgede Kıbrıs Adası’nın kıyı uzunluğu yaklaşık 48 km.’dir.<br />

Ölçümlerin ifade ettiği şey, iki tarafın sınırlandırmaya konu bölgeye bakan kıyılarının<br />

uzunlukları arasındaki farkın 362 km olduğu ve Türkiye’nin bölgedeki kıyılarının<br />

Kıbrıs Adası’nın kıyılarından 8,5 oranında daha uzun olduğudur. Genel olarak<br />

ifade edildiğinde kıyı uzunlukları arasındaki oran, başlangıç kabul edilen eşit uzaklık<br />

sınırının 8,5 oranında GKRY’ne doğru kaydırılmasını gerektirmektedir.<br />

Sınırın konumu eşit uzaklık ya da başka bir konum da olsa, sınırın bölgenin güney<br />

batı kesiminde hangi noktaya kadar gideceği meselesi temelde Türkiye ve Mısır<br />

arasındaki sınırlandırmanın sonucu ile ilgili olacaktır. Bu noktada, Kıbrıs Rum<br />

Kesimi ile Mısır’ın 17 Şubat 2003 tarihli M.E.B. sınırlandırma antlaşması önem arz<br />

etmektedir. Antlaşma, iki taraf arasındaki sınırı “eşit uzaklık prensibi” temelinde<br />

oluşturmuştur. Söz konusu Antlaşma ile oluşturulan ve koordinatları Antlaşma’da<br />

verilmiş olan sınırın özellikle batı kesimi potansiyel olarak Türkiye’ye ait olabilecek<br />

deniz alanlarını da kapsadığından Türkiye bu Antlaşma’ya resmen itiraz etmiştir.<br />

Öncelikle, GKRY ve Mısır arasındaki bu antlaşmanın “eşit uzaklık” metodunu<br />

uygulayarak sınırı belirlemiş olması, Kıbrıs ve Türkiye arasındaki sınırın da eşit<br />

uzaklık metodu ile belirlenmesini gerektirmez. Yukarıda, ilgili kısımda belirttiğimiz<br />

gibi taraflar sınırlandırmayı aralarındaki bir antlaşma ile diledikleri metodu uygulayarak<br />

yapabilirler. Devletlerarası uygulamada devletler çoğu kez iyi komşuluk<br />

münasebetlerini geliştirmek için, ilgili uluslararası hukuk kurallarının kendisine<br />

tanıdığı bazı hakların daha azını veren çözüm yöntemlerini kabul etmektedirler. 53<br />

Ancak bu tür münferit çözümler başka devletlerle olan meselelerin çözümünde de<br />

aynen uygulanacak bir örneği oluşturmayacaktır. Üstelik söz konusu Antlaşma, her<br />

iki ülkenin de M.E.B. alanlarına uzanan bir doğal kaynak tespit edilmesi durumunda,<br />

kaynakların ortak işletileceğini belirterek, daha adil bir sınırlandırmaya açık<br />

kapı bırakmıştır. 54<br />

53 B.H. Oxman, ‘Political, Strategic, and Historic Considerations.’ içinde, Charney ve Alexander.<br />

International..., ss. 3-41. den Başeren, s. 34.<br />

54 1982 B.M.D.H.S., Madde 2.

---

573<br />

İkinci olarak, bölgenin coğrafi şartları dikkate alındığında Türkiye ile Mısır arasındaki<br />

sınırlandırma çizgisinin eşit uzaklık sınırı dışında bir sınır olmasını gerektiren<br />

bir unsur bulunmamaktadır. Karşılıklı kıyılar arasında kıyı şekillerinin benzer ve<br />

kıyı uzunluklarının yakın olduğu bir durumda, bu coğrafi unsurlar temelinde hakça<br />

sınırlandırma eşit uzaklık metodunun uygulanması ile olacaktır. 55 Öte yandan, iki<br />

ülkenin sınırlandırmaya konu bölgeye ilişkin kıyılarının da bu aşamada dikkate<br />

alınması gerekmektedir.<br />

Mısır’ın, konumuzu oluşturan bölgeye bakan kıyılarının uzunluğunun ise, toplam<br />

uzunluğuna göre daha sınırlı kaldığı söylenebilir. Zira, Mısır’ın kıyılarının tamamı,<br />

genel olarak doğu-batı istikametinde yatay bir biçimde uzanırken, sadece Hekma<br />

Burnu ile Port Said arasındaki kesim Türkiye ile ilgili sınırlandırma bölgesine veya<br />

Türkiye’nin kıyılarının projeksiyonuna bakmaktadır. Diğer kesimler, başka sınırlandırma<br />

alanlarını görmektedir ve bu sınırlandırmanın taraflar da başka ülkelerdir.<br />

Sonuç olarak, iki taraf kıyılarında da dikkate alınacak konum ve büyüklükte adalar<br />

da mevcut olmadığından, Türkiye ile Mısır arasıda deniz yetki alanlarını ayıran<br />

sınırın iki taraf arasında eşit uzaklık sınırından farklı bir sınır olmasına gerektiren<br />

coğrafi unsurlar mevcut değildir.<br />

Bölgede, coğrafi faktörler temelinde oluşturulup değerlendirilmesi gereken bir<br />

başka sınırlandırma Yunanistan’ın bölgedeki adaları ile ilgili olanıdır. Yukarıda,<br />

adaların sınırlandırmadaki rollerinin nasıl değerlendirildiğini ve bu çerçevede coğrafi<br />

konumlarının, büyüklüklerinin ve sosyo-ekonomik niteliklerinin belirleyici<br />

olduğunu belirtmiştik. Yunanistan’ın bölgeye projeksiyonu olan Girit, Rodos,<br />

Kerpe (Karpathos), Çoban (Kasos) ve Meis adalarının coğrafi konumlarının “yanlış<br />

taraftaki adalar” olarak nitelendirilmesi gerekmektedir. Bu durumun, onların elde<br />

edeceği deniz alanlarının aleyhine işleyen bir unsur olduğunu belirtmiştik. Zira,<br />

aslında bu bölgedeki sınırlandırma da Türkiye ile bu adalar arasında değil, Türkiye<br />

ile Yunanistan arasındadır. Bu çerçevede, sınırı asıl belirleyecek olan şey iki ülkenin<br />

anakara coğrafyasıdır.<br />

Anakaraların gerektirdiği deniz sınırı içerisinde, yanlış tarafta konumlanmış bu<br />

adalara belirli bir deniz alanı verilecekse dahi uygulanacak metodun “çevreleme<br />

metodu” olması gerekir. Yani, anakaralar dikkate alınarak oluşturulan sınırdan<br />

bağımsız olarak, bu adalara etraflarında bir miktar deniz alanı verilebilir ya da<br />

tümden ihmal edilebilir. Bu alanın genişliğinin ne olacağı ise, adaların büyüklüğü<br />

ve sosyo-ekonomik özellikleri ile ilgilidir.<br />

Hakkaniyet prensipleri çerçevesinde düşünüldüğünde, Doğu Akdeniz’de, Kıbrıs<br />

Adası’nın batısındaki bölgede belirtilen Yunan adalarına önemli miktarda bir deniz<br />

alanı verilmemesi gerekir. Her ne kadar bu adalarda Girit ve Rodos nispeten büyük<br />

55 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Kuzey Denizi Davaları Kararı”.

---

574<br />

adalar sayılabilirse de, özellikle Girit Adası’nın asıl projeksiyonu Mısır ve Libya<br />

yönündedir ve sadece 33,5 km uzunluğunda bir kıyısı konumuzu oluşturan bölgeye<br />

bakmaktadır. Rodos Adası’nın, güneydoğuya doğru, Türkiye’nin güneye doğru<br />

uzanacak deniz alanlarını kapatmayacak derecede sınırlı bir etki sahibi olması hakça<br />

sayılabilir.<br />

Meis Adası’nın ise, hem konumu hem hacim olarak oldukça küçük olması 56 nedenleri<br />

ile deniz yetki alanların sınırlandırılmasında tümden ihmal edilmesi gerekirken,<br />

bu ada ile Türkiye kıyıları arasındaki karasuları sınırlandırmasının 4 Ocak<br />

1932 tarihinde İtalya ile yapılan Antlaşma 57 ile belirlendiğini hatırlamak gerekir. Bu<br />

Antlaşma’nın 5. Maddesi Meis Adası ve etrafındaki adalarla Türkiye kıyıları arasında<br />

karasuları sınırlandırmasını düzenlemiştir.<br />

Coğrafya Dışı Unsurların Etkileri<br />

Kıbrıs’ın batısında sınırlandırma çizgisinin kıyı uzunlukları arasındaki fark temelinde<br />

8,5 oranında GKRY’ye doğru kaydırılması hakça bir sınırlandırma olacak<br />

mıdır? Bu soru, öncelikle Kıbrıs’ın bir başka ülkenin adası değil de üzerinde devlet<br />

olan bir ada olmasından kaynaklanmaktadır. Yukarıda belirttiğimiz gibi U.A.D.,<br />

sınırlandırma açısından bir “ada devleti” statüsü olmadığını belirtmiştir. Ancak,<br />

Kıbrıs’ın bölgedeki devletlerden birisinin adası değil de bir ada devleti olmuş olması<br />

sınırlandırma çerçevesinde taraflar arasındaki coğrafi ilişkiyi değiştirmektedir.<br />

Kıbrıs Adası’nın başka bir ülkeye bağlı ada olmamasının sonucu olarak, eşit uzaklık<br />

çizgisi ile, bu çizginin 8,5 oranında GKRY’ye doğru kaydırılmış konumu arasındaki<br />

deniz alanını iki eşit parçaya bölen çizgi olması hakkaniyete uygun bir sınırlandırma<br />

olacaktır. Zira, hem Jan Mayen Davası kararında hem de Libya-Malta Davası<br />

kararında U.A.D., iki tarafın, ilgili hukuk kuralları temelinde isteyebilecekleri maksimum<br />

alanlar arasında bir denge kurma yolunu seçmiş gözükmektedir. 58 Bu da<br />

Kıbrıs Adası’nın batı kesiminde iki taraf arasındaki eşit uzaklık çizgisinin yaklaşık<br />

1’e 4 oranında GKRY’ye kaydırılması anlamına gelmektedir. Bir başka deyişle<br />

Türkiye, bu bölgede GKRY’den 4 kat daha fazla deniz yetki alanına sahip olabilecektir.<br />

Genel olarak değerlendirildiğinde, coğrafi unsurlar ve Kıbrıs Adası’nın siyasi statüsü<br />

çerçevesinde önerilen sınırın bölgenin canlı ve cansız doğal kaynakları, nüfusu,<br />

tarihi hakların bulunup bulunmadığı ve jeolojik ve jeomorfolojik özellikleri temelinde<br />

de hakça bir sınırlandırmayı ifade ettiği söylenebilir. Yani önerilen sınır, bu<br />

56 Meis Adası’nın yüzölçümü sadece 9 km 2 , bütün kıyı uzunluğu is 20 km civarındadır. Dolayısı ile<br />

konumuzu oluşturan bölgeye bakan kıyı uzunluğu oldukça küçüktür.<br />

57 www.un.org, 15 Mart 2007, “Agreement between Italy and Turkey of 4 January 1932. 138 LNTS,<br />

(1933), s. 243-249. Antlaşma Milletler Cemiyeti’ne 24 Mayıs 1933 ve 3191 kayıt numarası ile<br />

kaydedilmiştir”.<br />

58 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Danimarka – Norveç Davası Kararı”.

---

575<br />

nitelikler açısından tarafların çıkarları üzerinde yıkıcı sonuçlar doğurmamaktadır.<br />

Bir başka deyişle Kıbrıs’ın kuzey kesimindeki sınırlandırma çerçevesinde yaptığımız<br />

değerlendirmeler bu bölge için de geçerlidir. Zira her şeyden önce bu bölgede<br />

de canlı doğal kaynaklar nispeten fakirdir ve mineral kaynakların varlığı ve konumu<br />

üzerine de kesin veriler yoktur. Son olarak, bölgedeki Yunan adalarının sosyoekonomik<br />

durumlarının da, kendilerine tanınması önerilen sınırlı deniz yetki alanlarının<br />

hakça olmadığını gösterir özellikler taşımadığı da vurgulanmalıdır.<br />

5.3. Türkiye-Suriye Deniz Yan Sınırı<br />

Türkiye ile Suriye arasındaki deniz yan sınırının belirlenmesi sadece kıta sahanlığı<br />

ve M.E.B. alanlarının değil aynı zamanda karasularının da sınırlandırılmasını konu<br />

almaktadır. Herhangi bir deniz alanları sınırlandırma sürecinde olduğu gibi hem<br />

karasuları hem de deniz yetki alanlarını ayıracak sınırın öncelikle coğrafi unsurlar<br />

temelinde bir değerlendirilmesi yapılacaktır. Daha sonra, kıyı şekiller ve kıyı uzunlukları<br />

temelinde sınırın konumu genel olarak oluşturulduktan sonra diğer faktörler<br />

temelinde de bu sınırın hakkaniyet prensipleri temelinde hakça bir çözüm<br />

olup olmadığı belirlenecektir.<br />

Coğrafi Unsurlar Çerçevesinde Sınırlandırma<br />

Coğrafi unsurlar temelinde değerlendirildiğinde, kıyı şekilleri benzer ve kıyı uzunlukları<br />

yaklaşık iki devlet arasındaki sınırın eşit uzaklık sınırının coğrafi unsurlar<br />

temelinde hakça sınır olacağı açıktır. Genel olarak, hakkaniyet gereği, bölgede<br />

dikkate alınacak başkaca önemli coğrafi unsur bulunmuyorsa, karasuları yan sınırı,<br />

kıyının genel doğrultusuna dik (perpendicular) yani eşit uzaklık sınırı olmalıdır. 59<br />

Kıyı genel doğrultusuna dik sınırın tespitinde kıyılar üzerindeki nispeten küçük<br />

(minor) coğrafi unsurların ihmal edilmesi gerekmektedir. Kuzey Denizi Davaları<br />

kararında açıkça belirtildiği gibi, dikkate alınacak coğrafî şekiller, bölgenin coğrafi<br />

yapısı çerçevesinde önemsiz sayılmayacak unsurlar olmalıdır. 60<br />

Türkiye ile Suriye arasındaki kıyı uzunlukları değerlendirildiğinde, Türkiye’nin<br />

Mersin açıklarına kadarki kıyı şeridinin ilgili bölgeye projeksiyonu olan, yani sınırlandırmada<br />

dikkate alınması gereken kıyı şeridi olduğu kabul edilmelidir. 61 Bu<br />

çerçevede tarafların kıyı uzunluklarının birbirlerine yaklaşık olduğu görülmektedir.<br />

59 Devletlerarası uygulama örneklerinde de kıyıların yandaş olduğu durumlarda, şayet kıyı uzunlukları<br />

yakın ve şekiller benzerse eşit uzaklık veya kıyının genel doğrultusuna dik (perpendicular) bir çizginin<br />

sınır kabul edilmesi yaygındır. Brezilya-Uruguay (1972), Kanada-Danimarka (Greenland) (1973),<br />

Japonya-Güney Kore (1974), Kolombiya-Dominik Cumhuriyeti (1978), Türkiye-Sovyetler Birliği (1978,<br />

1987), Brezilya-Fransa (Fransız Guyanası) (1981) ve Kosta Rika-Panama (1980) antlaşmaları birçok<br />

örnekten bazılarıdır. Yargı kararları örnekleri ise “U.A.D. Kanada - ABD Davası Kararı”, “U.A.D. Gine-<br />

Gine Bissau Davası Kararı”, “U.A.D. Tunus – Libya Davası Kararı”.<br />

60 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Kuzey Denizi Davaları Kararı”.<br />

61 www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Danimarka – Norveç Davası Kararı”nda mahkeme,

---

576<br />

Akdeniz’in doğu kıyılarının genel doğrultusu kuzey-güney doğrultusudur. Ancak,<br />

bu doğrultu dikkate alındığında Türkiye kıyıları üzerinde denize doğru bir kara<br />

çıkıntısı mevcuttur. Bu çıkıntı, Türk kıyıları üzerinde, Türkiye-Suriye kara sınırının<br />

denizle birleştiği noktadan kuzeye doğru Akıncı (Hınzır) Burnu’na kadar uzanan<br />

kara parçasıdır. Zira, Türkiye-Suriye kara sınırının denizle birleştiği noktadan kuzeye<br />

doğru Akıncı Burnu’na kadar olan bölgede kıyı doğrultusu sürekli denize<br />

doğru bir girinti yapmaktadır ki bu deniz yan sınırı üzerinde önemli bir etki yaratacak<br />

bir projeksiyon üretmektedir. 62<br />

Suriye kıyısı üzerinde ise Basit Burnu ve onun güney kesimindeki çıkıntının sınırlandırmada<br />

belirli bir oranda dikkate alınması uygun olacaktır. 63<br />

Bütün bu veriler bir arada değerlendirildiğinde, 12 mil uzunluğunda olacak karasuları<br />

yan sınırının kıyıya dik olması kabul edilebilir. Ancak, aynı şey kıta sahanlığı<br />

ve M.E.B. yan sınırı için söylenemez. 12 mil uzunluğundaki karasuları sınırının<br />

bittiği noktadan itibaren sınırın bir miktar güney-batı doğrultusunda, yani Türkiye’ye<br />

bir miktar daha fazla deniz alanı bırakacak şekilde konumlanması uygun<br />

olacaktır. 64<br />

Bunun tam olarak ne kadar bir kayma gerektirdiği ise başka şartların da dikkate<br />

alınması ile ortaya konmalıdır. Önerilen sınırın konumunu belirginleştirecek bir<br />

coğrafi unsur, Türkiye’nin Suriye ile olan kara sınırından Mersin açıklarına kadar<br />

olan kıyı bölgesidir. Türkiye’nin Mersin açıkları ile İskenderun Körfezi arasındaki<br />

kıyı şeridinin bir referans noktası olabileceği kabul edilebilir. 65<br />

Son olarak, Türkiye-Suriye-KKTC arasında bir birleşim noktası belirlenmesi gerekmektedir.<br />

KKTC’nin Suriye’ye karşı kıyı uzunlukları bazında daha az bir deniz<br />

alanına sahip olacağı kabul edilirse bu noktanın eşit uzaklığa göre KKTC’ye daha<br />

yakın bir konumda olacağı düşünülebilir.<br />

Danimarka’nın Grönland Adası’nın ilgili kıyılarını tespit ederken sadece karşı taraf olan İzlanda’nın Jan<br />

Mayen Adası’na bakan kıyısını değil, sınırlandırma alanını gören bütün kıyılarını hesaba katmıştır.<br />

62 Devletlerarası uygulama örneklerinde kıyıların yandaş olduğu durumlarda şayet kıyıların şekilleri<br />

birbirlerinden farklı ise sonuç eşit uzaklıktan farklı olabilmektedir. Federal Almanya-Hollanda (1971),<br />

Danimarka-Demokratik Almanya (1988), Kolombiya-Panama (1976) ve Fransa-İspanya (1974)<br />

antlaşmaları bazı örnekleri oluşturmaktadır. “U.A.D. Kanada – ABD Davası Kararı” da yargı<br />

kararlarından bir örnek olarak verilebilir.<br />

63 Devletlerarası uygulamada bu türden unsurların, aşırı etkilerini sınırlamak için ihmal edildiği veya<br />

kısmi etki tanındığı örnekler mevcuttur. Gambiya-Senegal Antlaşması (1975) Atlantik Okyanusu’nda<br />

yan sınır belirlenmesini konu almıştır ve söz konusu deniz alanı oldukça geniş olmasına rağmen sınır<br />

Senegal’in Vert Burnu ve Manvel Burnu’nun etkilerini neredeyse tamamen ihmal etmiştir. Bu alanda<br />

özellikle Manvel Burnu genel coğrafi görünüm içerisinde önemsiz bir konum ve büyüklüğe sahip<br />

gözükmektedir. Yine aynı deniz alanına ilişkin olan Cape Verde-Senegal Antlaşmasında (1993),<br />

adalardan oluşan Cape Verde karşısında Senegal’in Vert Burnu’nun etkisi sınırlandırılmıştır. Ayrıca,<br />

“U.A.D. Kuzey Denizi Davaları Kararı” da yargı kararlarından bir örnek olarak verilebilir.<br />

64 Başeren, a.g.m., s.35. vd.<br />

65 Bu çerçevede benzeri bir durum “U.A.D. Kanada – ABD Davası”nda gündeme gelmiştir ve kararda<br />

Mahkeme bölgeye bakan kıyıları esas alarak eşit uzaklık sınırında bazı düzeltmeler yapmıştır.

---

Coğrafya Dışı Unsurların Etkileri<br />

577<br />

Güvenlik ve ulaşım unsurları, karasuları kavramı ile ilk ortaya çıkışından beri<br />

doğrudan alakalı unsurlar olmuş 66 bu nedenle de karasuları sınırlandırmasının<br />

hakkaniyet prensipleri çerçevesinde değerlendirilmesi özellikle bu unsurların dikkate<br />

alınmasını gerektirmiştir.<br />

Güvenlik unsuru açısından, bir karasuları sınırının belirli bir ülke için hakça sayılmaması<br />

ancak bu sınırın o ülkenin kıyılarına oldukça yakın konumlanması durumunda<br />

söz konusu olacaktır. 67 Türkiye-Suriye karasuları yan sınırının kıyıya dik bir<br />

sınır olması gerektiğini hatırladığımızda güvenlik açısından hakça olmayan bir<br />

durum yaratmayacaktır. Sınır, her iki ülkenin de kıyılarına yakın konumlanmamakta<br />

veya kıyılarının önünü kapatmamaktadır.<br />

Önerilen sınır nedeni ile her iki ülkenin de deniz ulaşımlarını birbirlerinin karasularından<br />

yapmak durumunda kalmaları gibi bir durumun oluşmaması, ulaşım unsuru<br />

açısından hakça olmayan bir durumun olmadığını gösterir. Sınır, Suriye’nin limanlarından<br />

çıkan veya limanlarına yönelmiş gemilerin Türkiye karasularına girmeden<br />

Kıbrıs’ın kuzeyinden veya güneyinden uluslararası limanlara ulaşabilmesine engel<br />

teşkil etmemektedir.<br />

Kıta sahanlığı ve M.E.B. yan sınırının sosyo-ekonomik unsurlar açısından değerlendirilmesinde<br />

ise öncelikle bölgedeki doğal kaynakların bulunup bulunmadığının<br />

ve bulunması durumunda niteliği ve konumunun değerlendirilmesi gerekir. Akdeniz’in<br />

canlı doğal kaynaklar açısından zengin olmadığını belirtmiştik. Bölgede<br />

mineral doğal kaynakların bulunup bulunmadığına dair bazı araştırmaların olduğu<br />

belirtilmekteyse de kesinleşmiş rezervlerden bahsetmek henüz mümkün değildir.<br />

Öte yandan, toplam olarak 20.2 milyon 68 nüfusa sahip Suriye’nin Akdeniz kıyılarında<br />

yaşayan halkının buradaki canlı doğal kaynaklar üzerinde tarihi haklarının<br />

varlığının iddia edildiğine de tanık olunmamıştır.<br />

Sonuç olarak, karasuları kıta sahanlığı ve MEB alanları için önerilen yan sınırın,<br />

bölgede varlığı bilinen canlı ve mineral kaynaklar açısından iki taraf için de hakkaniyete<br />

aykırı bir sınırlandırma doğurmamaktadır.<br />

4. Sonuç<br />

Doğu Akdeniz, dünyanın en önemli enerji koridoru hâline gelmiş ve birçok asimetrik<br />

risk ve tehdide karşı hassas bir bölge niteliğine bürünmüştür. Bölgede<br />

yaşanan son gelişmeler Doğu Akdeniz'de güvenliği ortaya çıkarmakta ve bu<br />

66<br />

K.D. Lawrence, ‘Military-Legal Considerations in the Extension of Territorial Sea’, Military Law<br />

Review, 1965, s. 65-66.<br />

67<br />

www.icj-cij.org, 23 Haziran 2007, “U.A.D. Libya – Malta Davası Kararı”, “U.A.D. Gine-Gine Bissau<br />

Davası Kararı”.<br />

68<br />

2009 yılı Birleşmiş Milletler rakamları.

---

578<br />

meyanda Türkiye Cumhuriyeti'nin Doğu Akdeniz'in güvenliğine yönelik konularda<br />

inisiyatifi almasının gerekli ve önemli olduğu değerlendirilmektedir.<br />

Yakın gelecekte, ülke gündemini fazlasıyla meşgul edeceği değerlendirilen<br />

Doğu Akdeniz'deki sorunlar; deniz yetki alanları (kıta sahanlığı, MEB) sınırlandırması,<br />

kıyıdaş devletlerin ve yönetimlerin bölgeye ilişkin tek taraflı fiilî uygulamaları,<br />

Doğu Akdeniz'e kıyıdaş ülkelerin önünde birbirleriyle ilişkili bir sorunlar<br />

dizisi olarak durmaktadır.<br />

Bu kapsamda Türkiye, Doğu Akdeniz'deki deniz yetki alanlarının sınırlandırılmasında,<br />

"deniz sınırlarının tek taraflı olarak saptanamayacağı ve yapılacak sınırlandırmanın<br />

hakkaniyete uygun bir sonuca ulaşmak üzere gerçekleştirilmesi gerektiği"<br />

ilkesi çerçevesinde bölgesel görüşmeler sonucunda gerçekleştirilecek bir<br />

anlaşma ile konunun çözülmesi gerektiğini savunmalıdır. Burada, Akdeniz'in yarı<br />

kapalı deniz statüsünde olması, Doğu Akdeniz'de yapılacak sınırlandırmada bölgenin<br />

niteliğine uygun olarak ve bütün ilgili durumlar dikkate alınarak, özel<br />

kuralların uygulanmasını gerektirdiği için oldukça önemlidir.<br />

Özellikle, Karadeniz ve Hazar bölgesinde üretilen petrolün Türk Boğazları (İstanbul<br />

Boğazı ve Çanakkale Boğazı) vasıtasıyla ve BTC petrol boru hattı aracılığıyla<br />

dünya piyasalarına taşınması, Doğu Akdeniz'in deniz emniyet ve güvenliğini<br />

ön plana çıkarmaktadır. Yaşanan bu gelişmelere paralel olarak Türkiye Cumhuriyeti,<br />

bir an evvel Doğu Akdeniz'de deniz yetki alanlarını belirlemeli ve yukarıda arz<br />

edilen hususlara ilişkin etkin ve önleyici güvenlik kurallar manzumesini kendi hukuk<br />

sistemine ve siyasi politikalarına dâhil etmelidir.<br />

Unutulmamalıdır ki Türkiye, dünyanın en önemli su yollarından biri olan ve<br />

alternatifi bulunmayan Türk Boğazlarına sahip olup, Doğu Akdeniz'de de çok önemli<br />

su yolu olan Süveyş Kanalı'nı ve Doğu-Batı ve Kuzey-Güney enerji koridorunu<br />

kontrol eder durumdadır. Bu nedenledir ki Türkiye Cumhuriyeti, Doğu<br />

Akdeniz'e ilişkin stratejik ve jeopolitik önceliklerini, deniz emniyet ve güvenliğe<br />

ilişkin önlem ve tedbirlerini yeniden gözden geçirmeye ve bu kapsamda, bir an<br />

evvel Doğu Akdeniz'de deniz yetki alanlarını belirlemeye yönelik siyaset izlemeye<br />

mecburdur. 69<br />

Son yıllarda yaşanan bazı gelişmeler, Doğu Akdeniz’de deniz alanlarının<br />

sınırlarının tespiti meselesini Türkiye’nin gündemine yerleştirmeye başlamıştır.<br />

Deniz alanlarının sınırlandırılması meseleleri, ilgili hukuksal prensipler temelinde<br />

değerlendirilmesi gereken meselelerdir. Sınırlandırma sorunları ister tarafların<br />

aralarında yapacakları müzakereler yolu ile isterse üçüncü bir tarafa havale edilerek<br />

çözülsün, uluslararası deniz hukukunun ilgili kuralları çözümde çok önemli roller<br />

69 Şenay Kaya, “Uluslararası Deniz Hukuku Kapsamında Doğu Akdeniz’in Hukuki Statüsü ve Türkiye<br />

Cumhuriyeti İçin Stratejik Önemi”, Stratejik Araştırmalar Dergisi, Şubat 2007, sayı:9, ss.48-49.

---

579<br />

oynamaktadırlar. Deniz alanlarının sınırlandırılmasında daha çok coğrafi unsurlara<br />

öncelik tanıyan hakkaniyet prensipleri, Doğu Akdeniz’de Türkiye’yi, deniz alanlarının<br />

sınırlandırılması meselesinde özellikle Kıbrıs Adası karşısında daha avantajlı<br />

konuma getirmektedir. Türkiye, Kıbrıs Adası karşısında çok daha uzun bir kıyı<br />

şeridine sahiptir. Öte yandan, coğrafya dışı ilgili faktörler ise Türkiye’nin bu avantajlı<br />

konumunun hakkaniyete uygun olduğunu ayrıca destekler gözükmektedirler. 70<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı<br />

70 Yücel ACER, “Doğu Akdeniz’de Deniz Alanlarının Sınırlandırılması ve Türkiye”, Dz.K.K.lığı Deniz<br />

Hukuku Sempozyumu, Ankara, 21-22 Haziran 2004, ss.7-10.

---

580

---

Giriş<br />

GIDA BİLİMİNDE SON <strong>TEKNOLOJİLER</strong><br />

Prof. Dr. Erdoğan KÜÇÜKÖNER, Dr. Erkan KARACABEY<br />

Süleyman Demirel Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü<br />

581<br />

Dünyamızda insanlığı dehşete düşürecek boyutta açlık ve hayatta kalmak için gerekli<br />

olan minimum gereksinimi karşılama noktasında eksiklikler çekmektedir.<br />

Sayısal değerler bu felaketin boyutlarının ortaya konulmasında ve algılanmasında<br />

önemli bir araçtır. FAO’ nın 2009 yılı verilerine göre dünya üzerinde 1 milyarın<br />

üzerinde insan yetersiz beslenmektedir. Yine FAO’ nun 2005 verilerine göre dünyada<br />

ki çocuk ölümlerinin yarıdan fazlası açlık ve yetersiz beslenmeden kaynaklanmaktadır.<br />

Sayı vermek gerekirse her yıl dünya üzerinde 6 milyon civarında<br />

çocuğumuzu bu nedenle kaybetmekteyiz. Açlık ve yetersiz beslenme yer küremizdeki<br />

en önemli ölüm nedenlerinin başında gelmektedir. Dünya genelinde her 10<br />

ölümün 3 tanesi anneye ait nedenlerden, hamilelik döneminde ortaya çıkan faktörlerden<br />

ve besin eksikliğinden kaynaklanmaktadır (WHO, 2009).<br />

Yine bir başka noktada yetersiz beslenme sonucu oluşan hastalıkların doğurduğu<br />

sonuçlardır. Kroner kalp hastalıkları, felç, nefes darlığı, kroner akciğer hastalıkları,<br />

ishalle neden olan hastalılar, AIDS, tüberküloz, erken doğum, yeni doğan bebeklerde<br />

gelişim bozuklukları beslenme ile ilgili eksiklikler sonucu ortaya çıkan hastalıklardır.<br />

Dünya sağlık örgütüne göre bu hastalıklar dünya üzerinde ölüm nedenleri<br />

listesindeki ilk 10 sıradır. Bu ölüm nedenlerinin büyük kısmı direk yada indirek<br />

olarak besin eksikliğinin, enfeksiyonların, ya da hastalıkların sonucudur. Bu hastalıkların<br />

önünü açan ise insanların bağışıklık sisteminin ve dirençlerinin açlık ve<br />

yetersiz beslenmeden dolayı zayıflamasıdır.<br />

Yetersiz beslenme ve açlık problemi ve insanlık üzerinde etkisi ortadadır. Bu insanlık<br />

düşmanıyla mücadelede dünya üzerinde ki önemli kuruluşlar (UN, WHO,<br />

FAO etc.) ve ülkeler yoğun şekilde çalışmakta, bir yandan açlığın ulaştığı boyutları<br />

ve dünya üzerinde ki adresleri tespit edilmekte, bir yandan da üstesinden gelmek<br />

için mücadele edilmektedir.<br />

Acil çözüm olarak ülkelerin ve Birleşmiş Milletlerin çalışmaları açlık çekilen bölgelere<br />

gıda yardımları götürmek yönündedir. Ancak atasözümüzde de belirtildiği<br />

gibi “taşıma suyla değirmen dönmez”. Ayrıca açlıkla mücadelede uluslar arası<br />

boyutta önemli katkılar sağlanmış olsa bile, mücadele dünya nüfusunda ki hızlı<br />

artıştan, iklim değişikliklerinden, sınırlı gıda kaynaklarından, uygunsuz teknoloji<br />

uygulamalarından dolayı gittikçe zorlaşmaktadır.

---

582<br />

Buradan yola çıkarak ülkeleri, insanlığı bu mücadelenin içine çekmek, ulusal ve<br />

uluslar arası boyutta her alanda bilgilendirme çalışmaları yapmak ve gerekli eğitimler<br />

düzenlemek elzem olmuştur. Aynı zamanda üretim ve gıda işleme alanlarında<br />

günümüz dünyasında ulaşılan yeni teknolojik gelişmelerin adaptasyonu gerekmektedir.<br />

Bu sayede hem verimlilik artırılmakta hem işleme teknolojileriyle daha<br />

ulaşılmaz noktalara ulaşılmakta hem de daha uzun sürelerde ulaşım ve saklama<br />

imkanları doğmaktadır.<br />

Bu noktada en önemli hususlardan biriside insanların tükettiği gıdaların güvenliğidir.<br />

Gıda güvenliği, üreticilerinde tüketicilerinde ortak paydasıdır. Çünkü ikisinde de<br />

başrol oyuncusu olan insan, hem üretici hem tüketicidir. Bu husus gıda güvenliğinin,<br />

bir yandan üretici olan insan için öte yandan tüketici olarak sağlığını korumak açısından<br />

önemini bir kez daha vurgulamaktadır. Başka bir ifade ile insan beslenmesinin<br />

kaçınılmaz, göz ardı edilemez en temel unsurlarından birisi gıda güvenliği ve bu<br />

hususa bağlı uygulamalardır. Bu aşamada bilim insanlarının gıda üretim teknolojilerinde,<br />

yeni ürün ve üretim teknikleri geliştirmede üretim maliyetlerini düşürmede,<br />

verimliliği artırmada ilerleme kaydederken, gıda güvenliğini ön planda tutması gerekmektedir.<br />

Ayrıca, gıda güvenliğini artırıcı, raf ömrünü uzatıcı ve kalite kriterlerini<br />

en yukarıda tutmaya yönelik çalışmalarda yapmalıdır. Bu amaçla gündemimizi de<br />

meşgul eden yeni teknolojiler ön plana çıkmaktadır. Tabi üzerinde yapılan çalışmalar<br />

bitmemiştir ve hızla devam etmektedir. Çünkü geliştirilen her yeni uygulamanın<br />

adaptasyonu çok uzun bir süreçtir ve bu süreçte teknolojinin ürün üzerinde güvenlik<br />

açısından, kalite açısından ve ekonomik boyutta yarattığı katma değerlerin en iyi<br />

şekilde değerlendirilmesi ve tüm artı ve eksilerin ortaya konması ve sonunda endüstriyel<br />

boyutta uygulanabilirliğinin belirlenmesi gerekir. Tüm bu aşamaları geçen yeni<br />

bir uygulamanın ayrıca hayata geçmesi için kendi pazarını oluşturması gerekir. Burada<br />

en önemli nokta her yenilikte olduğu gibi tüketici açısından bu yeniliğin nasıl<br />

algılandığının belirlenmesi, tüketici algısının olumluya çevrilmesi, tüketicinin bilinçlendirilmesi<br />

ve eğitimidir. Bu amaçla tüketiciye ulaşırken önemli araçlardan faydalanmak<br />

gerekmektedir. Ayrıca standardizasyon ve sertifikasyonda önemli noktalardır.<br />

Özellikle kamuoyunun güvenini kazanmış tüketici ve üreticilerin her ikisinin de kararlarına<br />

inanacağı, kabul edeceği, her iki tarafa da eşit mesafede duran, konusunda<br />

yetkin, standardizasyon ve sertifikasyon çalışmalarının gereklerini eksiksiz ve şüpheye<br />

mahal vermeyecek şekilde gerçekleştirecek kuruluşlarca yürütülen faaliyetler<br />

önemlidir. Bu araçlardan bahsetmeden önce, kısaca gıda sektöründe adını duyurmaya<br />

başlayan yeni teknolojilerden ve uygulama alanlarından bahsetmek lazım gelir. Ayrıca<br />

bu hususlar üzerinde tüketici algılarının hangi yönde olduğuna da değinilecektir.<br />

Yeni Teknolojiler ve Uygulama Alanları<br />

Yenilikçi teknolojiler denilen bu grup da gıda sektöründe çığır açabilecek potansiyele<br />

sahip aynı zamanda kamuoyunda ciddi boyutta tartışılan teknolojilerin başında

---

583<br />

Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar, Hayvan Klonlaması, Besin Genetiği ve Kişiselleştirilmiş<br />

Beslenme, Nanoteknoloji, Gıdaların Işınlanması, Yüksek Basınçlı<br />

İşleme Teknikleri, Darbeli Elektrik Alanı verilebilir.<br />

Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar (GDO)<br />

Dünya sağlık örgütünün (WHO) tanımıyla genetiği değiştirilmiş organizma, genetik<br />

kodu (DNA) doğal olmayan yollarla değiştirilmiş organizmalar için kullanılmaktadır.<br />

Bu yöntem bir biriyle ilgili olsun ya da olmasın belirlenmiş bir genin bir organizmadan<br />

diğerine aktarılmasıyla gerçekleştirilmektedir. Genetiği değiştirilmiş<br />

organizmalar ve gıdalarla ilgili en önemli nokta bir düzenlemenin yapılmasıdır.<br />

Adaylık sürecinde yer aldığımız Avrupa Birliği (EU) düzenlemeleri en son 2009<br />

yılında revize edilmiştir. En önemli husus bu noktada tüketicinin aldığı ürün hakkında<br />

herhangi bir genetik değişikliğin olup olmadığının etiket bilgilerinde belirtilmesidir.<br />

Ayrıca GDO, sosyo-ekonomik etkisi, etiketleme ve etikette belirtme zorunluluğu<br />

gibi hususlar gelecekte tartışılması gereken önemli konulardandır.<br />

Günümüzde genetiği değiştirilmiş organizmaların ürettiği ürünler ve genetiği değiştirilmiş<br />

ürünler ticari anlamda marketlerde yeralmıştır. İlk ticari genetiği değiştirilmiş<br />

bitki 1994 yılında markete giren domatesdir (Flavr Savr tomato). Geçtiğimiz<br />

on yıl içerisinde ticari genetiği değiştirilmiş bitkilerin yıllık artışı %10 civarında<br />

gerçekleşmiştir. 2007 yılında 23 ülkede toplamda 143 milyon hektardan fazla bir<br />

alanda genetiği değiştirilmiş organizmalara yönelik üretim yapılmıştır. Bu üretimde<br />

ağırlığı soyafasülyesi, pamuk, kanola ve mısır üretimi almaktadır.<br />

Nanoteknoloji<br />

Bir diğer başlık nanoteknoloji uygulamalarıdır. Nanoteknoloji oldukça yeni ve<br />

potansiyeli yüksek olan, yeni ufuklar açan bir uygulamadır. Yeni bir uygulama<br />

olduğu için bugüne kadar kesin bir tanımı ve düzenlemesi olmamakla birlikte güncel<br />

düzenlemeler potansiyel sağlık etkilerini, güvenlik ve çevresel risklerini ve nano<br />

materyallerle ilişkilerini kapsamaktadır.<br />

Genel bir kabule göre nano materyal en az bir yönde boyutu 100 nmden küçük ve<br />

mühendislik anlamında işlenerek elde edilmiş materyaller için kullanılmaktadır.<br />

Nanomateryaller serbest nano partikülleri ya da nanomateryallerin daha büyük<br />

boyutlu yapılara entegre edildiği durumları kapsamaktadır. Avrupa Birliğinin<br />

nanoteknoloji ile ilgili potansiyel gıda güvenliğini kapsar bir düzenlemesi vardır.<br />

Gıda sektöründe nanoteknolojinin bazı uygulamalarına rastlanmaktadır. Özellikle<br />

bu grupta miseller, lipozomlar, nanoemilsiyonlar, biopolimerik nanopartiküller ve<br />

gıda güvenliğini garanti altına alan nanosensörlerin kullanımı gibi uygulamalar<br />

sayılabilir. Gıda ve içecek sektöründe nanoteknoloji ürünlerinin kullanımı gittikçe

---

584<br />

artmakta, buna paralel olarak ekonomik boyutuda artmaktadır. Gıda sektöründe<br />

kullanılan nanoteknoloji ürünlerinin 2002 yılı ekonomik değeri $150 milyon iken<br />

bu değerin 2010 yılı sonunda $20 milyarın üzerine çıkacağı öngörülmüştür.<br />

Nanoteknoloji temelli bu ürünler daha çok gıda ve içecek sektöründe ambalajlamada<br />

kullanılmaktadır. Öte yandan gıda sektöründe direkt gıdaya veya gıda ile ilgili<br />

ürünlere yönelik nanoteknoloji uygulamalarıyla ilgili çalışmalar çok yenidir ve<br />

devam etmektedir. Burada genel olarak uygulamalar gıda güvenliği, çevrenin korunması<br />

ve besin öğelerinin aktarımı ile ilgili olmaktadır. Gıda sektöründe özellikle<br />

ambalajlama materyalleri hususunda gelişme kaydetmiş olan nanoteknoloji uygulamaları<br />

içerisinde bionanokompozit materyaller önemli yer tutmaktadır. Bu materyaller<br />

nanoboyutta yapısal özellikleri sayesinde daha gelişmiş mekaniksel, ısısal ve<br />

gaz geçirgenliği düşük özelliklere kavuşmuştur. Bu sayede ayrıca geri dönüşümü<br />

olmayan ya da çok az olan plastik materyal kullanımı azalmaktadır. Bunu çevresel<br />

kirlilik konusunda katkısı çok iyi bilinmektedir. Geri dönüşümü olan ambalaj materyallerine<br />

göre ise bionanokompozitlerin diğer özellikleri (mekaniksel özellikler<br />

ve gaz geçirgenliği) üstünlük sağlamaktadır. Diğer bir örnek ise mısır proteininin<br />

ana bileşeni olan zeindir. Nano boyutta zein moleküllerinden yapılma partiküller<br />

flavor taşıyıcısı olarak ve enkapsilasyon için kullanılabilmektedir. Ayrıca bioaktif<br />

gıda ambalajlarının ve plastiklerin dayanımını artırmaktadır. Bir diğer uygulamada<br />

karbon yapılı nanotüplerdir. Bunlarda ambalajlama materyalinin içerisinde yer<br />

almakta ve materyalin mekanik özelliklerini geliştirmektedir. Diğer bir nanotüp<br />

elde şeklide süt proteininden kısmi hidrolizle elde edilen protein yapılı<br />

nanotüplerdir. Bu tüpler viskozite artırıcı etkisinin yanında vitamin ve enzimlerin<br />

bağlanacağı 8 nm çapında oyuklara sahiptir. Bu oyuklar besleyici değeri olan bileşiklerin<br />

korunması amacıyla enkapsülasyon uygulamasında ve istenmeyen koku ve<br />

flavorun maskelenmesinde de kullanılabilmektedir. Daha öncede değindiğimiz gibi<br />

özellikle ambalajlama konusunda nanoteknoloji uygulamalarında çok yol alınmıştır.<br />

Gıda sektöründe ambalajlama yanında nanoteknolojiden gıdaların korunmasında da<br />

faydalanılmaktadır. Özellikle gıdaların mikrobiyel anlamda bozulmalarının takip ve<br />

tespitinde kullanılan nanoteknoloji ürünleri nanosensör olarak kullanılmaktadır.<br />

Çalışma şekli olarak bir grup nanosensörler gıda patojenleriyle temasa geçtiğinde<br />

farklı renkler oluşturmaktadırlar. Nanosensörler ayrıca ambalaj materyalinin içerisinde<br />

de yer alabilmekte ve elektronik dil ve burun gibi çalışmaktadırlar. Bu elektronik<br />

dil ve burunlar bozulma sırasında oluşan kimyasalları belirlemektedirler.<br />

Nanoteknoloji uygulamalarının bir diğer kullanım alanı gıda analizleridir. Özellikle<br />

taşınabilir ve hızlı sonuç veren metotlar açısından önemli avantajları mevcuttur.<br />

Besin Genetiği<br />

İnsan sağlığı üzerine etkili önemli faktörlerden birisi de beslenmedir. Günümüzde<br />

beslenme ve insan sağlığı üzerine yapılan çalışmalarda önceliği insan sağlığını

---

585<br />

koruma ve iyileştirmek oluşturmaktadır. Beslenme ile hastalıklar engellenmeye ya<br />

da sürecin yavaşlatılmasına çalışılmaktadır. Besin öğelerinin genetik ve epigenetik<br />

olaylar üzerinde de etkin olduğu belirlenmiştir. Bu durum besinler ve insan genetiğini<br />

bir arada inceleyen yeni bilim dallarının ortaya çıkmasına neden olmuştur.<br />

Genotiplemeye dayalı beslenme de bu grupta ortaya çıkmış bir alandır.<br />

Kişiye özel beslenme olarak da algılanan bu yöntem gıdaların nasıl yetiştirildiği,<br />

işlendiği ve tüketildiği ile ilgili önemli değişimlere neden olmuştur. Tam olarak bu<br />

teknik vücut içi dengenin alınan besin öğeleriyle nasıl değiştiğinin ve nasıl korunduğunun,<br />

hastalıklarla ilişkili diyetlerin erken safhalarında bu araştırmaların nasıl<br />

kullanıldığını ve kişisel genetik yapının bu hastalıklara hangi boyutta öncülük ettiğini<br />

kapsamaktadır.<br />

Hayvan Klonlama<br />

İlk klon hayvan, koyun Dolly’ nin 1996’da doğumuyla tüm dünyada büyük heyecan<br />

uyandıran klonlama tekniği üzerinde ciddi çalışmalar vardır. Ancak yasaklanmamış<br />

olmakla birlikte hayvan klonlama Avrupa da bilimsel çalışmalar dışına çıkmamıştır.<br />

Herhangi bir ticari uygulaması yoktur. Amerika da ise klonlanmış hayvanlardan<br />

elde edilen ürünlerin satışına karşı gönüllü bir tepki vardır. Burada en önemli nedenlerin<br />

başında yapılan çalışmaların daha yolun başında olması ve insanlığın<br />

klonlama tekniğine karşı algısının olumsuz olması gelmektedir. Algının olumsuz<br />

olmasında ahlaki ve dini inançlar önemli rol oynamaktadır.<br />

Gıda Işınlama<br />

Gıdaların ışınlanması bahsi geçen yeni teknolojiler içinde en çok yol kat etmiş<br />

olanıdır. Ticari uygulamalarında gıda sektöründe örnekleri olan bu yöntem gıda<br />

zehirlenmesine yol açan bakterilerin öldürülmesinde, böcek istilalarını kontrol<br />

etmede, meyvelerin olgunlaşma sürecini yavaşlatmada ve sebzelerde filizlenmeyi<br />

önlemede kullanılmaktadır. Burada gıda X-ray, gamma veya elektron demetleri<br />

kullanılarak belirli dozlarda ışınlamaya tabi tutulmaktadır. Düşük ve orta dereceli<br />

dozlarda radyasyon kullanımı gıdalarda bakteriyel bulaşmayı düşürürken virüs ve<br />

toksinlere karşı yetersiz kalmıştır. Yüksek dozlardaki uygulamalar tüm canlı organizmaları<br />

öldürebilmekte ve steril gıdalar elde edilebilmektedir. Bu ikinci sırada ki<br />

ürünler öncelikle AIDS ve kanser hastalıkları olmak üzere bağışıklık sistemi zayıf<br />

düşmüş insanlar için uygundur. Gıda ışınlama tekniği 40 ülkede 60’dan fazla gıda<br />

ürününde kullanılmaktadır.<br />

Düzenleme açısından Avrupa Birliğinin konu hakkında iki direktifi vardır. Bununla<br />

birlikte altı üyesi belirli ürünlerde (balık, et veya yumurta) ulusal otoriterlerinin<br />

direktiflerini uygulayacaklarını ilan etmiştir. WHO, FAO ve Uluslar arası Atom<br />

Enerjisi Kurumunun ortak deklerasyonunda teknolojik amaca ulaşmak için herhangi

---

586<br />

bir dozda ışınlanmış gıda ürününün tüketim açısından güvenli ve besleyici özelliklerinin<br />

uygun olduğu belirtilmiştir. Ancak Avrupa Birliği Bilimsel Gıda Komitesi<br />

her durum için uygun maksimum dozun ayrı ayrı belirlenmesi gerektiğine vurgu<br />

yapmıştır. Ayrıca Avrupa içerisinde ışınlanmış bir gıda ürünü veya içerisinde ışınlanmış<br />

ingradient içeren ürünün ya ana etikette ya da ingradientten sonra ışınlanmıştır<br />

ibaresi bulundurma gerekliliği vardır.<br />

Gıda sektöründe ışınlama teknolojisinin kullanıldığı gıda miktarı 2005 verilerine<br />

göre 405000 ton civarındadır. Bunun 186000 tonu baharat ve kurutulmuş meyveler,<br />

82000 tonu tahıllar ve meyveler, 32000 tonu et ve balık, 88000 tonu sarımsak ve<br />

patates, ve 17000 tonuda diğer gıdalardır. Işınlama dezenfeksiyon ve spor oluşumunu<br />

engellemek amaçlı yapılmaktadır. Özellikle Asya kıtasında ışınlama teknolojinin<br />

kullanımı yaygınlaşmakta, Avrupa ülkelerinde ise azalış göstermektedir. Amerika<br />

kıtasında 116000 ton, Avrupa kıtasında 15000 ton, Asya’da 183000 ton ve Afrika’da<br />

90000 ton civarında ışınlanmış gıda üretimi gerçekleşmiştir.<br />

Yüksek Basınç Uygulamaları<br />

Bu yöntemde gıdalar yüksek basınca maruz bırakılmaktadır. Bu sayede gıdada ki<br />

mikroorganizmalar ve enzimler inaktive edilirken vitamin, renk, flavor da değişim<br />

olmamaktadır. Günümüzde Avrupa da, Amerika ve Japonya’da bu yöntemin ticari<br />

uygulamaları vardır. Örnek olarak, meyve suyu, biftek, balık ürünleri, soslar verilebilir.<br />

Şu ana kadar bu yöntemle ilgili herhangi bir toksisite tespit edilmemiştir.<br />

Yüksek basınç teknolojisinde gıda 100 MPa ile 900 MPa arasında basınca maruz<br />

bırakılmaktadır. Basınç iletkeni olarak bir sıvı (genellikle su) kullanılmaktadır.<br />

Ticari uygulamalarında ise 400 MPa ile 700 MPa arasında basınç uygulanmaktadır.<br />

Basınç uygulaması isostatik şekilde uygulandığından (her yönden eşit miktarda)<br />

gıdada şekil bozukluğu olmamaktadır. Gıda endüstrisinde yüksek basınç uygulaması<br />

sonuçta elde edilen ürünün tazesine yakın kalitede ve daha uzun raf ömrüne sahip<br />

olması nedeniyle tercih edilmektedir. Yüksek basınç teknolojisinin uygulanmasına<br />

doğduğu yer olan Japonya’da başlanmış (1990), buradan sırasıyla A.B.D.’ye ve<br />

ardından Avrupa’ya yayılmıştır. Uygulamadaki ve yayılımdaki artış hızla devam<br />

etmektedir. Özellikle ısısal pasterizasyon ve sterilizasyon yerine kullanılan yüksek<br />

basınç teknolojisi etki mekanizması nedeniyle yüksek sıcaklık ihtiyacı duymamakta,<br />

bu da yüksek sıcaklığa maruz kalan ürünlerde meydana gelen kalite kayıplarının<br />

önüne geçmektedir. Yüksek basınç uygulaması meyve suyu ve içecek grubu, meyve<br />

ve sebze grubu, et ürünleri, deniz mahsülleri ve önişlemden geçirilmiş hazır et ve<br />

sebze yemekleri gibi gıda sektöründe geniş yelpazedeki ürünlerde kullanılmaktadır.<br />

Avakado meyvesinden hazırlanan bir ürün (guacamole) A.B.D. yüksek basınç<br />

uygulamasıyla işlenmektedir. Yine Fransa’da üzüm suyu ve portakal suları bu yöntemle<br />

işlenmekte raf ömürleri uzatılmaktadır. Bu teknolojinin anavatanı Japonya’da<br />

et tenderizasyonunda yüksek basınç teknolojisi kullanılmaktadır.

---

Darbeli Elektrik Alanı<br />

587<br />

Yüksek yoğunlukta darbeli elektrik alanı uygulaması yüksek basınç uygulamasındaki<br />

gibi mikroorganizmaların ve enzimlerin inaktivasyonunda kullanılmaktadır.<br />

Yüksek voltaj uygulayarak hücre mebranları kırılmakta, geçirgen bir yapı kazandırılmaktadır.<br />

Bu sayede hücre şişmekte ve patlamaktadır. Sıvı ve yarı sıvı gıdalarda,<br />

meyve suları, çorbalar, sıvı yumurta ürünlerinde kullanılmaktadır. Uygulamasında<br />

herhangi bir kimyasal reaksiyon içermediği için güvenli kabul edilmektedir.<br />

Darbeli elektirik alanı uygulamasına maruz kalan hücrelerde gecici veya kalıcı<br />

olmak üzere hücre memranında porlar oluşmaktadır. Bu değişikliğin gecici veya<br />

kalıcı olması uygulamada elektirik akımının yoğunluğuna bağlı olarak değişmektedir.<br />

Bu teknoloji özellikle mikrobiyel araştırmalarda, özellikle mikrobiyel<br />

sterilizasyonda üzerinde çok çalışılmış olmakla birlikte, meyve ve sebzelerde<br />

ekstaraksiyon ve kurutma gibi kütle transferine dayanan proseslerde de uygulama<br />

alanı bulmuştur. Bilimsel anlamda çok çalışma olmasıyla birlikte, darbeli elektrik<br />

alanının prototip ve ticari boyutta uygulamaları sınırlıdır. Gıda sektöründeki uygulamalarına<br />

meyve sularında, sütlerde ve bitkisel kaynaklardan ekstraksiyonda rastlanmaktadır.<br />

Meyve sularında ve sütte pasterizasyon amacıyla kullanılırken, patates<br />

kaynaklı nişasta eldesinde ekstraksiyon aşamasında darbeli elektirik alanı teknolojisinden<br />

faydalanılmıştır. Ayrıca bu teknik özellikle farklı kaynaklardan hücre içi<br />

bioaktif bileşiklerin eldesinde önemli bir potansiyel göstermektedir.<br />

Tüketici Algısı<br />

Yeni bir ürün, yeni bir teknoloji karşısında tüketici algısı o olgunun yaşamını devam<br />

ettirmesi açısından hayati önem arz etmektedir. Bu bağlamda tüketici algısını<br />

etkileyen faktörler iyi belirlenmeli ve bunlar üzerinde çalışılmalıdır. Başta gelen<br />

faktörlerden birisi ürün kalitesidir. Yeni teknolojilerin uygulanmasıyla ne kadar<br />

kaliteli ürün üretilirse o kadar kabul görür. Bir diğer önemli etken de ürünün fiyatıdır.<br />

Ekonomik etkenler tüketicinin karar vermesinde önemli kriterlerdir. Tüketici<br />

alacağı ürün ile ilgili eğer fiyatı geleneksel ürüne göre daha ucuzsa alma yönünde<br />

eğilim gösterir. Diğer önemli husus ise tüketicinin bu üründen elde edeceği fayda<br />

ve buna karşı aldığı risklerdir. Bu denge alınan fayda yönünde ağır basarsa tüketicinin<br />

algısı olumlu yönde gelişir. Ayrıca tüketicinin yeni bir teknoloji hakkında sadece<br />

prosesi bilmesi, tek başına yeterli olmazken, teknolojik bilgiye ek olarak beraberinde<br />

getirdiği fayda ve potansiyel riskleri de bilmesi karar verirken olumlu yönde<br />

tercih yapmasına sebep olmaktadır.<br />

Yeni bir teknoloji konusunda tüketici güvenini kazanmakta diğer bir yaşamsal<br />

etkendir. Yeni teknolojilerle ilgili tüketicilerin tümünün bilgi sahibi olması, teknolojiyi<br />

yararları ve potansiyel riskleri açısından değerlendirmesi mümkün değildir.<br />

Ancak bu noktada problem, tüketicilerin kendileri yerine güven duydukları kuru-

---

588<br />

luşlar, kişiler aracılığıyla onların görüşleri doğrultusunda karar vermesi sağlanarak<br />

aşılabilir. Burada üreticilere tüketicilerin güvenini kazanma doğrultusunda çok iş<br />

düşmektedir. Ayrıca üreticinin tüketici nezrinde yeri de çok önemlidir. Tüketici<br />

gözünde insan odaklı bir üretici, tüketici çıkarlarını diğer kazanımlarının önünde<br />

tutan bir üretici her zaman güvenilir ve tercih sebebi olmuştur. Bir diğer nokta da<br />

tüketici ve üreticiler üstü kamuoyu güvenine sahip üçüncül kuruluşların bu konularda<br />

vermiş olduğu kararlar ve bu kararların belgelendirilmesidir. Bahsedilen<br />

standardizasyon ve sertifikasyondur. Gıda sektöründe tüm aşamaları geçmiş ve<br />

adaptasyonunu sağlamış yeni teknolojilerden her hangi birisini düşünelim. Bahsettiğimiz<br />

üzere tüketicinin güvenini kazanmada bir takım faktörlerin yanı sıra, o<br />

teknolojinin sonucu olan bir ürünü tüketici alma konusunda karar verirken ürün<br />

üzerinde yer alan etiket bilgilerinde bahsi geçen üçüncül şahısların vermiş olduğu<br />

standardizasyona ve sertifikasyona yönelik bir belgelere ait bir ibare tüketici üzerinde<br />

önemlidir. Ancak önemli olan bu kuruluşların kamuoyu nezninde güven inşa<br />

etmiş olmalarıdır. Çünkü bu güvene dayanarak tüketici o ürün hakkında görüşünü<br />

belirlemektedir. Burada üreticilerde bu kuruluşlara inanmalıdır. Üreticilerde pazara<br />

girerken ve paylarını büyütmede yeni bir teknoloji ve sonucunda ortaya çıkan ürünleri<br />

için standardizasyonlarını ve sertifikasyonlarını belirten belgelere ihtiyaç<br />

duyarlar. Bu belgeleri de kamuoyunca kabul görmüş kuruluşlardan almak isterler.<br />

Çünkü pazara çıkan ürünlerinde bu kuruluşlarca verilen belgelerin ibarelerinin<br />

bulunması tüketicilerin tercihine yönelik önemli bir adımdır. Burada bahsi geçen<br />

gıda sektörüne yönelik standartlar ve sertifikalar çok kapsamlı ve çeşitlidir ve başlı<br />

başına başka tartışma konusudur.<br />

Diğer önemli bir nokta da yeni teknolojiler hakkında toplumun daha önceden oluşan<br />

algının daha sonradan değiştirilmesinin zorluğudur. Çünkü bir ürün hakkında<br />

toplumda yerleşen bir kanı daha sonra tüketicilerin o ürünler konusunda karar verirken<br />

kamuoyu baskısı altında kalarak aynı doğrultuda hareket etmesine neden<br />

olmaktadır.<br />

Sosyal ve kültürel özellikler ve dini inançlarda bir toplumda yeni bir teknoloji ve<br />

ürünleri hakkında karar verirken önemli olmaktadır. Çünkü bu olgular özellikle<br />

konu hakkında ilgisiz ve bilgisiz olan tüketicilerin karar vermesi açısından önemli<br />

olan gıda sektörüne karşı duyulan güven duygusunu direkt olarak etkilemektedir.<br />

Bir topluma yönelik faaliyette bulunan üreticinin o bölge toplumunun sosyal ve<br />

kültürel özelliklerini iyi şekilde irdelemesi gerekmektedir. Bu sayede o bölgede<br />

pazarda tutunabilmekte, pazar payını büyütebilmektedir. Bu sayede yeni teknolojilerin<br />

ve ürünlerinin tanıtımları da daha rahat olmaktadır. Hepimizce iyi bilinen bir<br />

fastfood zincirinin bölgesel ürünler içeren menüler çıkarması bu bağlamda önemli<br />

bir örnektir. Bu sayede tüketici tarafında bu üreticiye karşı tüketicinin kendi sosyal<br />

ve kültürel özelliklerini göz önünde bulundurduğu yönünde bir algı oluşmaktadır.<br />

Sektör bu güveni kazandıysa daha sonra yeni bir ürün ortaya çıkardığında geçmiş-

---

589<br />

ten gelen güven duygusuyla tüketici o ürüne pozitif yaklaşım göstermektedir. Ayrıca<br />

farklı dini inançlara sahip toplumların bu konudaki hassasiyetlerinin dikkate<br />

alınması da gerekmektedir. Musevi inancına sahip insanların gıdalarında “Koşer”<br />

damgası olan ürünleri bu damganın varlığının belirttiği şekilde dini inançlarına<br />

uygun hazırlandığını göstermesi nedeniyle tercih etmektedir. Bu damgaya sahip<br />

ürün üretmek, o üreticinin Musevi dinine mensup tüketicilerin güvenini bu bağlamda<br />

kazanmasını sağlamaktadır. Benzer şekilde İslami inanca sahip tüketicilerde de<br />

hızla yaygınlaşan bir “helal gıda” standardı ve sertifikasyonu yönünde arayış başlamıştır.<br />

Bu noktada dünya üzerinde İngiltere gibi İslami azınlık içeren ülkelerde ve<br />

Malezya gibi çoğunluğun Müslüman olduğu ülkelerde “helal gıda” standardı ve<br />

sertifikasyonu açısından çalışmalar vardır. Buna benzer çalışmalar ülkemizde de<br />

başlamıştır. Türk Standartları Enstitüsünün (TSE) T.C. Diyanet İşleri Başkanlığıyla<br />

ortaklaşa Helal Gıda belgelendirilme çalışmaları 04 Temmuz <strong>2011</strong> tarihinde başlamıştır.<br />

Bu sayede var olan teknolojiler ve ürünlerinin yanı sıra gıda sektörüne giren<br />

yeni teknolojiler ve ürünleri de Müslüman toplumlarına yönelik pazarlarda Müslüman<br />

tüketicilerin inançları yönünde taleplerini karşıladıklarını gösterebilecekler ve<br />

rekabet güçleri bununla paralel olarak artacaktır.<br />

Çevresel faktörler de tüketicilerin algısının belirlenmesinde orta derecede öneme<br />

sahiptir. Örneğin geçmişinde doğa ile iç içe olan tüketiciler için genetiği değiştirilmiş<br />

gıdaların tercih edilmesi daha önce doğa ile çok ilintili olmamış tüketicilere<br />

göre daha zordur.<br />

Ayrıca gelişen dünyanın tüketicilerin sağlıkları üzerindeki etkisi insanlarda endişe<br />

yaratmaktadır. Bu nedenle sağlıklı gıdalara (fonksiyonel gıdalar etc.) karşı ilgi<br />

artmaktadır. Diğer bir ifadeyle sağlık üzerine olumlu etkisi olduğu bilinen ürünler<br />

ile modernleşme sonucu insan sağlığında gözlenen olumsuzluklar bertaraf edilmeye<br />

çalışılmaktadır.<br />

Modernleşen dünyanın insanlar üzerinde yarattığı bir diğer algıda yeryüzündeki her<br />

şeyin ilerleyen teknolojilere paralel olarak daha kolay takip edildiğidir. Bu sayede<br />

tüketiciler kontrol ediliyor düşüncesiyle birlikte yeni ürünlerin potansiyel riskleri<br />

açısından daha az endişe duymaktalardır.<br />

Bu aşamada yeni teknolojiler açısından tüketici kabulünü artırmak için neler yapılabileceği<br />

düşünülürse, öncelikle belirtilmesi gereken, tüketicilerin yeni teknolojilerin<br />

beraberinde getirdiği potansiyel riskler dolayısıyla özellikle net bir yararı ortaya<br />

konulmadıktan sonra kabul etmeme eğiliminde olduğudur. Bu nedenle kamuoyunun<br />

bilgilendirilmesi ve yeni teknolojilerin muhtemel yararları ve potansiyel riskleri<br />

açısından eğitilmesi önem arz etmektedir. Ayrıca kamuoyunun güvenini kazanmakta<br />

gerekmektedir. Bu amaçla üreticiler yeni teknolojilerin sağladığı yararları<br />

destekler tüm dokümanları tüketici bilgisine sunmalıdır. Ayrıca üreticilerden bağımsız<br />

tüketici organizasyonlarının ve bilim insanlarının yeni ürünlerin ve teknolo-

---

590<br />

jilerin faydaları hususunda görüş bildirmeleri de tüketici algısının oluşmasında<br />

önemli rol oynamaktadır.<br />

Diğer bir nokta da tüketicinin aldığı ürünün üretiminde yeni teknolojilerden faydalanılıp<br />

faydalanılmadığını bilmesidir. Bu amaçla ürün etiketlerinde yeterli bilgi<br />

verilmesi tüketici açısından önemlidir. Ancak bir diğer bakış açısıyla bu bilgilendirme<br />

notları tüketici tarafından tehlike uyarısı olarak algılanabilmektedir. Bu nedenlerle<br />

üreticiler ürün etiketlerinde üretim teknolojileri hakkında bilgi vermeyi<br />

tercih etmemektedir. Bu tartışmalar yasal düzenlemelerle aşılmaya çalışılmaktadır.<br />

Örneğin Avrupa’da genetiği değiştirilmiş gıda ibaresinin etiketlerde bulundurulması<br />

zorunluluğu vardır. Öte yandan nanoteknoloji konusunda yasal düzenlemelerle ilgili<br />

çalışmalar devam etmektedir.<br />

Özet olarak insanlığın yaşadığı yetersiz beslenme ve açlıkla mücadelede yeni teknolojiler<br />

çok büyük potansiyel göstermektedir. Modernleşen dünyamızda kaydedilen<br />

ilerlemelere paralel olarak gıda sektöründe de farklı teknikler geliştirilmektedir.<br />

Ancak bu teknolojilerin uygulamaya geçişinde, ticarileşmesinde geniş perspektifli<br />

çalışmalar yapılmalıdır. Burada önemli olgular yeni teknolojinin beraberinde getirdiği<br />

yararlar ve potansiyel riskler ve tüketici açısından nasıl algılandığıdır. Tüketicilerin<br />

bilgilendirmesi ve eğitimi, bağımsız tüketici kuruluşları ve bilim insanlarının<br />

görüşleri, çevresel, sosyal ve ekonomik etkiler bir arada kullanılarak yeni teknolojilerin<br />

gündelik yaşamdaki yeri belirlenmelidir.<br />

Kaynaklar<br />

1. Alexandre, M. et al. (2001) Preparation and properties of layered silicate nanocomposites<br />

based on ethylene vinyl acetate copolymers. Macromol. Rapid Commun. 22, 643–646.<br />

2. Behrens, J. H., Barcellos, M. N., Frewer, L. J., Nunes, T. P., & Landgraf, M. (2009).<br />

Brazilian consumer views on food irradiation. Innovative Food Science & Emerging<br />

Technologies, 10, 383-398.<br />

3. Bergmann, K. (2002). Dealing with consumer uncertainty. Public relations in the food<br />

sector. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag.<br />

4. Bergmann, M. M., Gormann, U., & Mathers, J. C. (2007). Bioethical considerations for<br />

human nutrigenomics. European Journal of Clinical Nutrition, 61, 567-574.<br />

5. Bhutta, Z. A.,Ahmed, T., Black, R. E., Cousens, S.,Dewey, K.,Giugliani, E., et al.<br />

(2008). What works? Interventions for maternal and child undernutrition and survival.<br />

The Lancet, 371(9610), 417-440.<br />

6. Black, R. E. (2003). Zinc deficiency, infectious disease and mortality in the developing<br />

world. Journal of Nutrition, 133, 1485S-1489S.<br />

7. Butler, J. E. (2009). Cloned animal products in the human food chain: FDA should<br />

protect American consumers. Food and Drug Law Journal, 64, 473-501.

---

591<br />

8. Butz, P., Needs, E. C., Baron, A., Bayer, O., Geisel, B., Gupta, B., et al. (2003).<br />

Consumer attitudes to high pressure food processing. Journal of Food, Agriculture and<br />

Environment, 1, 30-34.<br />

9. Cardello, A., Schutz, H., & Lesher, L. (2007). Consumer perceptions of foods processed<br />

by innovative and emerging technologies: a conjoint analytic study. Innovative Food<br />

Science & Emerging Technologies, 8, 73-83.<br />

10. Cobb, M. D., & Macoubrie, A. (2004). Public perceptions about nanotechnology: risks,<br />

benefits and trust. Journal of Nanoparticle Research, 6, 395-405.<br />

11. Costa-Fonta, M., Gila, J. M., & Traill, W. B. (2008). Consumer acceptance, valuation of<br />

and attitudes towards genetically modified food: review and implications for food policy.<br />

Food Policy, 33, 99-111.<br />

12. Currall, S. C., King, E. B., Lane, N., Madera, J., & Turner, S. (2006). What drives public<br />

acceptance of nanotechnology? Nature Nanotechnology, 1, 153-155.<br />

13. Darder, M. et al. (2007) Bionanocomposites: a new concept of ecological, bioinspired<br />

and functional hybrid materials. Adv. Mater. 19, 1309–1319.<br />

14. Dekkers, S., de Heer, C., de Jong, W. H., Sips, A. J. A. M., van Engelen, J. G. M., &<br />

Kampers, F. W. H. (2006). Nanomaterials in consumer products. Availability on the<br />

European market and adequacy of the regulatory framework. Requested by the European<br />

Parliament’s Committee on the Environment, Public Health and Food Safety. Brussels:<br />

European Parliament.<br />

15. Diehl, J. F. (1993). Will irradiation enhance or reduce food safety? Food Policy, 18, 143-<br />

151.<br />

16. EGE (2008). Ethical aspects of animal cloning for food supply e Opinion 23. The<br />

European Group on Ethics in science and New technologies to the European<br />

Commission. 16th January.<br />

17. Esposito, E. et al. (2005) Cubosome dispersions as delivery systems for percutaneuos<br />

administration of indomethacin. Pharm. Res. 22, 2163–2173.<br />

18. European Union (1999). Directive 1999/3/EC of the European Parliament and of the<br />

council on the establishment of a Community list of foods and food ingredients treated<br />

with ionising radiation (1999/3EC). Official Journal of the European Communities. L<br />

66/24.<br />

19. European Union (2009). List of Member States’ authorisations of food and food<br />

ingredients which may be treated with ionising radiation (2009/C 283/02). Official<br />

Journal of the European Union. C238/5.<br />

20. FAO (2005). The state of food insecurity in the world. Eradicating world hunger e Key to<br />

achieving the millennium development goals. Rome: FAO.<br />

21. FAO (2009). The state of food insecurity in the world. Economic crises. Impacts and<br />

lessons learned. Rome: FAO.<br />

22. Frewer, L. J., Lassen, B., Kettlitz, J., Scholderer, V., Beekman, K., & Berdal, G. (2004).<br />

Societal aspects of genetically modified foods. Food and Chemical Toxicology, 42,<br />

1181-1193, (special issue ENTRANSFOOD).

---

592<br />

23. Gariballa, S. E. (2000). Nutritional factors in stroke. British Journal of Nutrition, 84, 5-<br />

17.<br />

24. Graveland-Bikker, J.F. & de Kruif, C.G. (2006) Unique milk protein based nanotubes:<br />

food and nanotechnology meet. Trends Food Sci. Technol. 17, 196–203.<br />

25. Gunes, G., & Tekin, M. D. (2006). Consumer awareness and acceptance of irradiated<br />

foods: results of a survey conducted on Turkish consumers. Food Science and<br />

Technology, 39, 443-444.<br />

26. Houghton, J. R., Van Kleef, E., Frewer, L. J., Chryssochoidis, G., Korzen-Bohr, S.,<br />

Krystallis, T., et al. (2008). The quality of food riskmanagement in Europe: perspectives<br />

and priorities. Food Policy, 33, 13-26.<br />

27. Hu, W., Veeman, M. M., & Adamowicz, W. L. (2005). Labelling genetically modified<br />

food: heterogeneous consumer preferences and the value of information. Canadian<br />

Journal of Agricultural Economics, 53, 83-102.<br />

28. Hugas, M., Garriga, M., & Montfort, J. M. (2002). New mild technologies in meat<br />

processing: high pressure as a model technology. Meat Science, 62, 359-371.<br />

29. Ipsen, R. & Otte, J. (2007) Self-assembly of partially hydrolysed alactalbumin.<br />

Biotechnol. Adv. 25, 602–607.<br />

30. Jaeger, H. Balasa, A. & Knorr, D. (2009). Food Industry Applications for Pulsed Electric<br />

Fields. Electrotechnologies for Extraction from Food Plants and Biomaterials, Food<br />

Engineering Series, 2009, 181-216, DOI: 10.1007/978-0-387-79374-0_7<br />

31. Jakubinek, M.B. et al. (2006) Elephant ivory: a low thermal conductivity high strength<br />

nanocomposite. J. Mater. Res. 21, 287–292.<br />

32. James C. (2008). Global status of commercialized biotech/GMcrops: 2007. ISAAA Brief<br />

37 — 2008, International Service for the Acquisition of Agri-Biotech Applications<br />

(ISAAA).<br />

33. Joost, H. G. (2005). Nutrigenomics. Scientific basis, status and perspectives of<br />

application. Journal of the American Dietics Association, 105, 589-598.<br />

34. Kaput, J., & Rodriguez, R. L. (2004).NutritionalGenomics: the next frontier in the<br />

postgenomic era. Physiological Genomics, 16, 166-167.<br />

35. Kassu, A., Nhien, N. V., Nakamori, M., Diro, E., Ayele, B., Mengistu, G., et al. (2007).<br />

Deficient serum retinol levels in HIVinfected and uninfected patients with tuberculosis in<br />

Gondar, Ethiopia. Nutrition Research, 27(2), 86-91.<br />

36. Khare, A. & Deshmukh, S. (2006) Studies toward producing eco friendly plastics. J.<br />

Plastic Film Sheeting 22, 193–211.<br />

37. King, D. A., Cordova, F., & Scharf, S. M. (2008). Nutritional aspects of chronic<br />

obstructive pulmonary disease. Proceedings of the American Thoracic Society, 5, 519-<br />

523.<br />

38. Komduur, R. H., Korthals, M., & te Molder, H. (2007). The good life: living for health<br />

and life without risks? On a prominent script of nutrigenomics. Nutrition Reviews, 65,<br />

301-315.

---

593<br />

39. Lassen, J., Madsen, K. H., & Sandøe, P. (2002). Ethics and genetic engineering - lessons<br />

to be learned from GM foods. Bioprocess Biosystems Engineering, 24, 263-271.<br />

40. Lee, C. J., Scheufele, D. A., & Lewenstein, B. V. (2005). Public attitudes toward<br />

emerging technologies - Examining the interactive effects of cognitions and affect on<br />

public attitudes toward nanotechnology. Science Communication, 27, 240-267.<br />

41. Li, X. et al. (2001) Preparation and characterization of poly (butyleneterephthalate)<br />

organoclay nanocomposites. Macromol. Rapid Commun. 22, 1306–1312.<br />

42. Ligler, F.S. et al. (2003) Array biosensor for detection of toxins. Anal. Bioanal. Chem.<br />

377, 469–477.<br />

43. Miles, S., Ueland, O., & Frewer, L. J. (2005). Public attitudes towards genetically<br />

modified food and its regulation: the impact of traceability information. British Food<br />

Journal, 107, 246-262.<br />

44. Müller, M., & Kersten, S. (2003). Nutrigenomics: goals and strategies. NaturedReviews,<br />

4, 315-322.<br />

45. Nasongkla, N. et al. (2006) Multifunctional polymeric micelles as cancer targeted. MRI<br />

ultrasensitive drug delivery systems. Nano Lett. 6, 2427–2430.<br />

46. Nielsen, H. B., Sonne, A. M., Grunert, K. G., Banati, D., Pollak-Toth, A., Lakner, Z., et<br />

al. (2009). Consumer perception of the use of high-pressure processing and pulsed<br />

electric field technologies in food production. Appetite, 52, 115-126.<br />

47. Norton, T. & Sun, D.W. (2008). Recent Advances in the Use of High Pressure as an<br />

Effective Processing Technique in the Food Industry. Food Bioprocess Technol, 1:2–34.<br />

48. Oey, I., Van der Plancken, I., Van Loey, A., & Hendrickx, M. (2008). Does high pressure<br />

processing influence nutritional aspects of plant based food systems? Trends in Food<br />

Science and Technology, 19, 300-308.<br />

49. Olsen, N. V., Grunert, K. G., & Sonne, A. M. (2010). Consumer acceptance of highpressure<br />

processing and pulsed-Electric-Field: a review. Trends in Food Science and<br />

Technology, 21, 464-472.<br />

50. Ravishankar, S., Zhang, H., & Kempkes, M. L. (2008). Pulsed electric fields. Food<br />

Science and Technology International, 14, 429-432.<br />

51. Rimbach, G., & Minihane, A. (2009). Nutrigenetics and personalised nutrition: how far<br />

have we progressed and are we likely to get there? The Proceedings of the Nutrition<br />

Society, 68(2), 162-172.<br />

52. Ronteltap, A., & van Trijp, H. (2007). Consumer acceptance of personalised nutrition.<br />

Genes & Nutrition, 2, 85-87.<br />

53. Royal Society and Royal Academy of Engineering (2004). Nanoscience and<br />

nanotechnologies: Opportunities and uncertainties. London: Royal Society.<br />

54. Siegrist, M., Keller, C., & Kiers, H. A. L. (2006). Lay people’s perception of food<br />

hazards: comparing aggregated data and individual data. Appetite, 47, 324-332.

---

594<br />

55. Soliva-Fortuny, R., Balasa, A., Knorr, D., & Mart_ın-Belloso, O. (2009). Effects of<br />

pulsed electrical fields on bioactive compounds in foods: a review. Trends in Food<br />

Science and Technology, 20, 544-556.<br />

56. Sonne, A.-M., Grunert, K. G., Olson, N. V., Granli, B.-S., Banati, D., Pollak-T_oth, A.,<br />

et al. (2009). Consumer perception of the use of high-pressure processing and pulsed<br />

electric field technologies in food production. In: Presentation on the 3rd International<br />

European forum on system dynamics and innovation in food networks. Austria: IGLS.<br />

February 16e20.<br />

57. Sparks, P., & Shepherd, R. (1994). Public perceptions of the potential hazards associated<br />

with food production and food consumption: an empirical study. Risk Analysis, 14, 799-<br />

806.<br />

58. Stewart-Knox, B. J., Bunting, B. P., Gilpin, S., Parr, H. J., Pinha˜o, S., Strain, J. J., et al.<br />

(2009). Attitudes toward genetic testing and personalised nutrition in a representative<br />

sample of European consumers. British Journal of Nutrition, 101, 982-989.<br />

59. Suk, J., Brice, A., Gertz, R.,Warkup, C., Whitelaw, C. B. A., Braun, A., et al. (2007).<br />

Dolly for dinner? Assessing commercial and regulatory trends in cloned livestock.<br />

Nature Biotechnology, 25, 47-53.<br />

60. Szleifer, I. & Yerushalmi-Rozen, R. (2005) Polymers and carbon nanotubes –<br />

dimensionality interactions and nanotechnology. Polymer (Guildf.) 46, 7803–7818.<br />

61. Vega-Mercado, H., Mart_ın-Belloso, O., Qin, B.-L., Chang, F. J., G_ongora-Nieto, M.<br />

M., Barbosa-Canovas, G. V., et al. (1997). Non-thermal food preservation: pulsed<br />

electric fields. Trends in Food Science Technology, 8, 151-157.<br />

62. Victora, C. G., Adair, L., Fall, C., Hallal, P. C., Martorell, R., Richter, L., et al. (2008).<br />

Maternal and child undernutrition: consequences for adult health and human capital. The<br />

Lancet, 371(9609), 340-357.<br />

63. Wang, S. S., Fridinger, F., Sheedy, K. M., & Khoury, M. J. (2001). Public attitudes<br />

regarding the donation and storage of blood specimens for genetic research. Community<br />

Genetics, 4, 18-26.<br />

64. Weiss, J., Takhistov, P., & McClements, J. D. (2006). Functional materials in food<br />

nanotechnology. Journal of Food Science, 71, 107-116.<br />

65. Welti-Chanes, J., Lopez-Malo, A., Palou, E., Bermudez, D., Guerrero-Beltran, J. A., &<br />

Barbosa-Canovas, G. V. (2005). Fundamentals and applications of high pressure<br />

processing to foods. In G. V. Barbosa-Canovas, M. S. Tapia, & M. P. Cano (Eds.), Novel<br />

food processing technologies (pp. 157-182). New York: CRC Press.<br />

66. WHO. (2008). The top ten causes of death. http://www.who.int/<br />

mediacentre/factsheets/fs310/en/index.html<br />

67. Yih, T.C. & Al-Fandi, M. (2006) Engineered nanoparticles as precise drug delivery<br />

systems. J. Cell. Biochem. 97, 1184–1190.

---

ERGENLERİN SİBER AKRAN ZORBALIĞINA BAKIŞ<br />

AÇISININ İNCELENMESİ<br />

Seda Gökçe TURAN<br />

Bahçeşehir Üniversitesi, Çocuk Gelişimi Bölümü<br />

595<br />

Özet<br />

Bu çalışmanın amacı “Lise öğrenimine devam eden öğrencilerin siber akran zorbalığına<br />

maruz kalma ve siber akran zorbalığını gösterme davranışları arasında bir ilişki<br />

var mıdır?” sorusuna cevap aramaktır. Aynı zamanda, siber akran zorbalığına etki<br />

eden cinsiyet ve yaş faktörlerinin etkisinin araştırılmasıdır. Çalışmaya 172’si kız, 128<br />

’i erkek olmak üzere, toplam 300 lise ikinci ve üçüncü sınıf öğrencisi katılmıştır.<br />

Katılımcıların yaşları 15 ile 16 arasında değişmektedir. Veri toplama aracı olarak<br />

demografik bilgi formu ve Siber Akran Zorbalığı Envanteri kullanılmıştır. Siber akran<br />

zorbalığına maruz kalma ve gösterme davranımı ile yaş ve cinsiyet arasındaki farklılıkları<br />

değerlendirmek için varyans analizleri uygulanmıştır. Analiz sonuçlarında siber<br />

akran zorbalığına maruz kalan ergenlerin, daha fazla siber akran zorbalığı davranımını<br />

gösterdikleri bulunmuştur. Aynı zamanda, erkek öğrencilerin kız öğrencilere göre<br />

daha fazla siber akran zorbalığına maruz kaldıkları ve siber akran zorbalığı davranımını<br />

gösterdikleri bulunmuştur. Ancak, yaşa göre siber akran zorbalığına maruz<br />

kalma ve gösterme davranımı arasında anlamlı bir farklılık olmadığı görülmüştür. Bu<br />

bulgular literatür desteği ile tartışılmış, ileride yapılabilecek araştırma konuları önerilmiş<br />

ve bu çalışmaların sonuçlarının terapi sürecine katkıları tartışılmıştır.<br />

Anahtar Kelimeler: Siber akran zorbalığı, siber şiddet, akran zorbalığı, ergenler arası<br />

şiddet, ergenler<br />

1.1. Problem<br />

Bu araştırmanın problem cümlesi “Siber akran zorbalığına maruz kalma ve gösterme<br />

davranımlarının siber akran zorbalığına maruz kalma ile bir ilişkisi var mıdır?<br />

“şeklinde özetlenmiştir.<br />

1.2. Amaç<br />

Bu araştırmanın amacı “Lise öğrenimine devam eden öğrencilerin siber akran zorbalığına<br />

maruz kalma ve siber akran zorbalığını gösterme davranımları arasında bir<br />

ilişki var mıdır?” sorusuna cevap aramaktır.<br />

1.3. Önem<br />

Ülkemizde bilişim teknolojisinin ve araçlarının kullanımının ergenler arasında hızla<br />

yayıldığı düşüncesinden hareketle, yararlarının yanısıra bilişim teknolojisinin zararları<br />

da düşünülmelidir. Özellikle siber akran zorbalığı için gerekli önlemlerin

---

596<br />

alınması ve bu konuda çalışan uzmanların harekete geçmesi gereklidir. Ancak ülkemizde<br />

bu konu ile ilgili araştırma sayısı yeterli düzeyde değildir. Ergenler çoğu<br />

zaman siber ortamda sadece eğlence amaçlı olarak bile yaptıkları davranımların<br />

literatürde “siber zorbalık” olarak tanımlandığını ve bunun bir suç olduğunu bilmemektedirler.<br />

Araştırmacılar için ise, okullardaki akran zorbalığının, bilişim teknolojisi araçları<br />

kullanımı ile daha tehlikeli ve yeni bir yüzü olarak tanımlanan siber akran zorbalığına<br />

bakış açıları çok farklı ve tartışmalı olabilmektedir. Kimi araştırmacılara gore,<br />

gençler günlük hayatta söyleyemeyecekleri sözleri siber ortamda çok daha rahat<br />

ifade etmekte, özgüvenlerini tazelemekte, kimliklerinin belli olmamasına güvenerek<br />

çoğu zaman da karşısındaki kişileri rahatsız ederek, hakaret ederek benlik tatmininde<br />

bulunmaktadırlar. Tüm bunlar sadece psikolojik ya da eğitsel boyutta değil aynı<br />

zamanda sosyolojik boyutta da irdelenmesi gereken konulardır. Unutulmaması<br />

gereken nokta bugünün gençlerinin yarının yetişkinleri olduğu ve bilişim teknoloji<br />

araçları etkisiyle görebilecekleri zararların sadece onların değil toplumun da geleceğini<br />

etkilediğidir. İnsanoğlu farkında olsa da olmasa da “model alma” ile eğitimine<br />

ve gelişimine devam etmektedir. Gördüğü davranışlar, tepkiler, etrafındaki insanlar<br />

bireyin kişilik gelişimini ve benliğini etkilemekte, kimliğini oluşturmasına<br />

yardım etmektedir, özellikle de ergenlik döneminde. İnternetten tanımadığı kişilerle<br />

iletişim kuran ergenler belki her zaman çok ciddi boyutta zararlar görmemektedir.<br />

Fakat siber ortamda tanışıp,romantik ilişki yaşadığı kişiden zarar gören, tecavüze<br />

uğrayan, belki de sadece duygusal anlamda istismar edilen ergen bu olaydan aldığı<br />

yarayı hem fiziksel hem de ruhsal olarak taşıyacaktır. Bu da onun ilerideki yaşantısını,<br />

karşısına çıkan insanlara nasıl davrandığını, nasıl ilişkiler kurduğunu etkileyecektir.<br />

Daha ileri boyutta düşünülürse, bu kişinin kurduğu ilişkiler toplumsal boyutta<br />

da diğer insanları etkileyecektir. Romantik ilişkiler dışında, siber ortamda<br />

tanışıp arkadaş olan kişilerin de tecrübe ettikleri olaylar hakikaten düşündürücüdür.<br />

İlk buluşmada şiddete uğrayanlar, haklarında dedikodu yayılanlar, belli forum sitelerinden<br />

gurur kırıcı şekilde çıkartılanlar, ırkçı, şiddet içeren, utandırıcı mesajlara<br />

maruz kalanlar durumun ciddiyetini gözler önüne sermektedir. Göz önünde bulundurulması<br />

gereken bir diğer önemli nokta ise ergenlerin birbirileri ile sık sık paylaşım<br />

içinde olmaları ve siber ortamda kurulan arkadaşlıkların, flörtlerin artık “moda”<br />

olmasıdır. Siber ortamda kurulan arkadaşlıkların artık “normal” olarak algılanması<br />

da tehlikenin hafife alınmasına neden olmaktadır. Sonuç olarak siber ortamda yüzünü<br />

görmeden konuşulan, sohbet edilen kişi tamamen kimliğini saklıyor, yalan<br />

söylüyor olabilir. Daha da kötüsü bu kişi sapkın fantezileri olan ya da ruh sağlığı<br />

yerinde olmayan biri de olabilir. Olayın en olumsuz ve uçtaki etkileri göz önünde<br />

bulundurulmalı, ergenler ve ebeveynler bu konuda bilinçlendirilmelidir. Belki başlarda<br />

gereksiz bir paranoya gibi görülse de, unutulmaması gereken nokta siber akran<br />

zorbalığının sonuçlarının ve etkilerinin çok ürkütücü boyutlara ulaşabilmesidir.

---

597<br />

Tüm bunların yanısıra, araştırmacılar daha çok okul başarısı, özgüven kaybı, arkadaş<br />

ilişkilerinde yetersizlik ve yetişkinlik çağında sosyal izolasyondan bahsetmektedirler<br />

(Pepler, 2008). Fakat bilgisayar başında uzun süre kalmanın en başta obezite<br />

gibi sağlık sorunlarına yol açabildiği araştırmacıların çok fazla üzerine eğilmediği<br />

bir noktadır. Sadece siber zorbalık değil, bilişim teknolojisi araçlarının diğer yan<br />

etkileri üzerinde de durulmalıdır.<br />

1.4. Araştırmanın Modeli<br />

Bu çalışmanın modeli, genel olarak bakıldığında, zaman açısından düşünüldüğünde<br />

ve metot yönünden incelendiğinde bir “betimleme” modelidir (Patton,<br />

1990) Veri kaynağı ve veri toplama aracı bakımından incelendiğinde bu çalışma<br />

bir “anket ” (survey) araştırmasıdır.<br />

Bu çalışma amaç yönünden irdelendiğinde ise değerlendirme ağırlıklı bir araştırmadır<br />

(Patton, 1990). Başka bir ifade ile bu çalışma ile siber akran zorbalığı,<br />

ergenlerin siber akran zorbalığına maruz kalma ve sergileme oranlarını yaş,<br />

cinsiyet, siber akran zorbalığına maruz kalma faktörleri ışığında bir değerlendirmeden<br />

geçirilmiştir. Analiz teknikleri yönünden bakıldığında bu çalışma<br />

sayısal (Quantitative) bir araştırmadır (Patton, 1990).<br />

1.5. Örneklem<br />

Çalışmanın amacı doğrultusunda, İstanbul İl merkezinde bulunan Milli Eğitim<br />

Bakanlığı’na bağlı genel liselerde uygulama yapabilmek için İstanbul İl Milli Eğitim<br />

Müdürlüğü ile temasa geçilmiştir. Araştırmanın konusunun ve ölçekte kullanılan<br />

sorulardan özellikle “sohbet odasında ahlaksız teklifte bulunmak “sorusu gibi<br />

sorular, konunun hala tabu olarak geçmesi nedeni ile araştırma için okul bulunmasında<br />

sıkıntı yaşanmıştır. Bu yüzden, araştırma uygulanmadan önce, İstanbul’daki<br />

pek çok okul ile görüşülmüş, izin alınamamış, fakat iki devlet okulundan<br />

(Bahçelievler Kemal Hasoğlu Lisesi ve Kurtuluş Lisesi) izin alınmıştır. Araştırmanın<br />

örneklemini bu iki lisenin ikinci ve üçüncü sınıfına devam eden 300 öğrenci<br />

oluşturmaktadır ve araştırma için gerekli resmi izinler Milli Eğitim Müdürlüğü’nden<br />

alınmıştır.<br />

Tablo 1’de çalışmaya ait örneklemin demografik bilgileri verilmiştir. Buna göre<br />

araştırmaya katılan öğrencilerin, %50’si (n: 150) Bahçelievler Kemal Hasoğlu<br />

Lisesi’nden ve %50’si (n:150) Kurtuluş Lisesi’nden katılmıştır. Toplamda 300 kişi<br />

olan katılımcıların %57, 3’ü (n: 172) kız ve %42, 7’si (n: 128) erkektir. Araştırmaya<br />

katılan öğrencilerin % 51, 7’si (n: 155) 16 yaş grubunda; %48, 3’ü ise (n: 145) 15<br />

yaş grubunda yer almaktadır.

---

598<br />

1.6. Veri Toplama Araçları<br />

Tablo 1. Ergenlerin Demografik Özellikleri<br />

Katılımcıların Bilgileri<br />

Cinsiyet<br />

Frekans Yüzde %<br />

Kız<br />

172 % 57,3<br />

Erkek<br />

128 % 42,7<br />

Toplam<br />

Yaş<br />

300 % 100<br />

16 yaş grubu<br />

155 %51,7<br />

15 yaş grubu<br />

145 %48,3<br />

Toplam<br />

300 % 100<br />

Bu çalışmada, Erdur-Baker ve Kavşut (2007) tarafından geliştirilen “Siber Zorbalık<br />

Envanteri” kullanılmıştır. Orijinal “CBI” (Cyber Bullying Inventory) (Siber Zorbalık<br />

Envanteri) iki paralel formdan oluşmaktadır. İlk formda siber akran zorbalığı<br />

davranımını gösterme; ikincisinde ise siber akran zorbalığı davranımına maruz<br />

kalma incelenmektedir.<br />

1.7. Verilerin Analizi<br />

Verilerin analizi bilgisayar ortamında, araştırmaya katılan öğrencilerden alınan<br />

cevaplardan elde edilen veriler SPSS 10,0 istatistik programı kullanılarak analiz<br />

edilmiştir. Öğrencilere ait bilgiler frekans ve yüzde kullanılarak verilmiştir.<br />

1.8. Bulgular ve Tartışma<br />

Tablo 2. Yaş ve Cinsiyet Değişkenleri ile Siber Zorbalığa Maruz<br />

Kalma Ve Gösterme Davranımı İlişkisi (Pearson Korelasyon)<br />

Yaş Sergileme Maruz Kalma<br />

Cinsiyet .015 .243** .134*<br />

Yaş<br />

Sergileme<br />

-.073 -.039<br />

p < .05, ** ; p < .01, *<br />

Pearson korelasyon analizi, yaş ve cinsiyet faktörleri ile siber akran zorbalığına<br />

maruz kalma ve siber akran zorbalığını gösterme davranımları arasındaki ilişkinin<br />

belirlenmesi için uygulanmıştır. Sonuçlara bakıldığında; cinsiyet ile siber akran<br />

zorbalığını gösterme davranımı arasında anlamlı bir farklılık bulunmuştur (r: .243;<br />

p < .05). Benzer şekilde, cinsiyet ile siber akran zorbalık davranımına maruz kalma

---

599<br />

arasında da anlamlı bir farklılık bulunmuştur (r: .134; p < .05). Ancak, cinsiyet ile<br />

siber akran zorbalığını gösterme davranımı arasındaki ilişki, cinsiyet ile siber akran<br />

zorbalığına maruz kalma arasındaki ilişkiden daha kuvvetlidir (r: .243; p < .05; r:<br />

.134; p < .05). Bunun yanısıra, siber akran zorbalığını gösterme davranımı ile siber<br />

akran zorbalığına maruz kalma davranımı arasında anlamlı bir ilişki bulunmuştur<br />

(r: .392; p < .05). Bu bulgulardan yola çıkarak, siber akran zorbalığına maruz kalan<br />

öğrencilerin, maruz kalmayan öğrencilere oranla daha fazla siber akran zorbalığı<br />

gösterdikleri ve cinsiyet ile siber akran zorbalığına maruz kalma ve gösterme davranımı<br />

arasında anlamlı bir ilişki olduğu; yaş ile siber akran zorbalığına maruz<br />

kalma ve gösterme davranımları arasında anlamlı bir ilişki bulunmadığı söylenebilir.<br />

Yaş ile siber akran zorbalığına maruz kalma ve gösterme arasında anlamlı bir<br />

ilişkinin bulunmamasının sebebi ise, yaş gruplarının birbirine çok yakın olması ile<br />

ilişkilendirilebilir.<br />

Bu konuda yapılan araştırmalara bakıldığında ise; Li (2007), Kanada’da 177 yedinci<br />

sınıf öğrencisi ile anket yöntemini kullanarak yaptığı araştırmada; siber zorbalığa<br />

maruz kalan öğrencilerin %59,1’inin kız, %38, 6’sının ise erkek olduğunu belirtmiştir.<br />

Siber akran zorbalığı davranımını gösteren öğrencilerin ise %43,5’i kız iken<br />

%52, 2’si erkektir. Bu araştırmanın bulgularından değişik olarak Li (2007), kızların<br />

daha fazla siber akran zorbalığına uğrarken, erkeklerin daha fazla siber akran zorbalığı<br />

davranımını gösterdiklerini belirtmiştir. Bu araştırmanın bulgularına benzer<br />

olarak ise Li (2007), siber akran zorbalığı davranımını gösteren 159 öğrencinin,<br />

aynı zamanda siber akran zorbalığı davranımına da maruz kaldıklarını belirtmiş,<br />

bunun sonucunda siber akran zorbalığına maruz kalmanın, siber akran zorbalığını<br />

gösterme davranımını tetiklediğini belirtmiştir. Çünkü, öğrenciler siber akran zorbalığına<br />

maruz kaldıkça davranımı göstermektedirler.<br />

Fakat bu bulgudan farklı olarak Beran, Li (2005) Kanada’da yedinci ve dokuzuncu<br />

sınıfa devam eden 432 öğrenci ile yaptıkları araştırmada, siber akran zorbalığına<br />

maruz kalma ve davranımı gösterme ile cinsiyet arasında anlamlı bir ilişki bulmamışlardır.<br />

Bu bulgunun yapılan araştırmadan farklı çıkmasının sebebi, Beran, Li’nin<br />

(2005) araştırmasında kullanılan örneklemin yaşça daha küçük olması ile<br />

ilişkilendirilebilir.<br />

Kowalski, Limber (2007) Amerika’da 767 altıncı, yedinci ve sekizinci sınıf öğrencisi<br />

ile yaptıkları araştırmada kız öğrencilerin erkeklere oranla daha fazla siber<br />

zorbalık ile yüz yüze geldiği, erkeklere oranla daha fazla siber zorbalığa maruz<br />

kaldıkları belirtmişlerdir. Fakat erkek öğrenciler ise daha fazla fiziksel akran zorbalığına<br />

uğramakta ve uygulamaktadırlar. Buradan hareketle araştırmacılar, kız öğrencilerin<br />

daha fazla dolaylı şiddete maruz kaldıklarını belirtmişlerdir.

---

600<br />

Tablo 3. Kız ve Erkek Ergenlerin Yaşlarına Göre Siber Akran Zorbalığına<br />

Maruz Kalma Davranımına Ait ANOVA Sonuçları<br />

Maruz Kalma df SS MS F<br />

Cinsiyet 1 ,663 ,663 5,609 **<br />

Yaş 1 3,574 3,574 ,302<br />

Cinsiyet + Yaş 1 ,146 ,146 1,235<br />

Error 296 ,118 ,118<br />

p< .05, ** p< .001*<br />

Kız ve erkek ergenlerin yaşlarına göre siber akran zorbalığına maruz kalma davranımında<br />

fark olup olmadığının incelenmesi amacı ile ANOVA analizi yapılmıştır.<br />

Analizlerin sonucunda, cinsiyete göre sibe akran zorbalığına maruz kalma davranımının<br />

anlamlı farklılık gösterdiği bulunmuştur (F: 5,609; p< .05). Fakat, yaşın siber<br />

akran zorbalığına maruz kalma davranımında anlamlı bir farklılığa neden olmadığı<br />

görülmüştür.<br />

Tablo 4. Kız ve Erkek Ergenlerin Yaşlarına Göre Siber Akran Zorbalığına<br />

Maruz Kalma Davranımına Ait Ortalamalar ve Standart Sapmalar<br />

Cinsiyet Yaş Ortalama Değer SD<br />

Kız 17<br />

16<br />

Erkek 17<br />

16<br />

1,160<br />

1,093<br />

1,210<br />

1,233<br />

,036<br />

,038<br />

,043<br />

,043<br />

ANOVA analizi ile, siber akran zorbalığına maruz kalma davranımı ile cinsiyet<br />

arasındaki ilişki incelenmiş, kızlar ve erkekler ayrı ayrı incelenmiştir. Bu analizin<br />

sonucunda erkek öğrencilerin (M: 1,221; SD:,030), kız öğrencilere (M: 1,126;<br />

SD:,026) oranla daha fazla siber akran zorbalığına maruz kaldıkları bulunmuştur.<br />

Yaş bazında bakıldığında ise, yaşı daha küçük olan erkek ergenler, daha fazla zorbalığa<br />

maruz kalmaktadırlar (M: 1,233; SD:, 043) .<br />

Literatürde yapılmış araştırmalara bakıldığında ise; Dehue ve arkadaşları (2008),<br />

1,211 orta birinci sınıf ve ilkokul son sınıf öğrencileri ve onların ebeveynleri ile araştırmacılar<br />

tarafından geliştirilen ölçekler uygulanarak, ebeveynlerin ve çocukların<br />

siber zorbalığa maruz kalma davranımı gösterme sıklıkları ile siber zorbalıkla başa<br />

çıkma stratejilerinin incelendiği bir araştırma yapmışlar ve araştırmanın sonunda<br />

erkek katılımcıların (%50,5) %18,6’sının siber akran zorbalığına maruz kalırken, kız<br />

katılımcıların (%49,5) %13,4’ünün siber akran zorbalığına maruz kaldıklarını belirtmişlerdir.<br />

Fakat bu araştırmanın bulgularının tersine, Wolak ve arkadaşları (2006)<br />

1,501 10-17 yaş grubundan düzenli internet kullanıcısı ergen ile yaptıkları araştırmada,<br />

kız öğrencilerin %58’inin; erkek öğrencilerin ise %42’sinin siber akran zorbalığı-

---

601<br />

na maruz kaldıklarını belirtmiştir. Benzer şekilde Kowalski, Limber (2005) 3767<br />

öğrenci ile yaptıkları araştırmada kızlaeın %25’inin, erkeklerin ise %11’inin siber<br />

akran zorbalığına maruz kaldıklarını belirtmişlerdir. Bu bulgu ise, kızların erkeklere<br />

göre neredeyse iki kat daha fazla siber zorbalığa maruz kaldıklarını göstermektedir.<br />

Smith ve ark. (2008) iki farklı araştırma yaparak siber akarn zorbalığını incelemişlerdir.<br />

11-16 yaş grubundan, ilk çalışma için 92 öğrenci odak grup için belirlenmiş, daha<br />

sonra bu araştırmanın sonuçlarını kontrol etmek için 533 öğrenci daha seçilmiş ve<br />

ikinci bir çalışma yapılmıştır. Araştırmanın sonucunda kız öğrencilerin erkek öğrencilere<br />

oranla daha fazla siber akran zorbalığına maruz kaldıklarını belirtmişlerdir (F<br />

(1, 86) = 4, 87, p

---

602<br />

rahat hareket edebilmektedirler. Örneğin, yapılan pek çok araştırmada araştırmacıların<br />

belirttikleri nokta, ebeveynlerin erkeklerden daha çok siber ortamda kızları<br />

güvenliğinden endişe etmesidir. Bu yüzden, geleneksel anlamda da bakıldığında<br />

erkeklerin değil daha çok kızların internet kullanımı ve internette tanıştıkları arkadaşları<br />

denetlenmektedir. Siber akran zorbalığına maruz kalma ve davranımı gösterme<br />

olarak bakıldığında, bilişim teknolojisi araçlarını daha çok kullanan, daha<br />

fazla vakit geçiren öğrenciler risk grubundadır. Bu yüzden erkek öğrencilerin kızlara<br />

göre daha fazla siber akran zorbalığına maruz kalması, araştırmanın sonucunda<br />

bu bulgunun çıkması şaşırtan bir sonuç değildir.<br />

Tablo 5. Kız ve Erkek Ergenlerin Yaşlarına Göre Siber Akran Zorbalığını<br />

Gösterme Davranımına Ait ANOVA Sonuçları<br />

Gösterme df SS MS F<br />

Cinsiyet 1 3,132 3,132 18,592 **<br />

Yaş 1 ,425 ,425 2,521<br />

Cinsiyet + Yaş 1 ,432 ,432 2,564<br />

Error 296 48,867 ,168<br />

p< .05, ** p< .001<br />

Kız ve erkek ergenlerin yaşlarına göre siber akran zorbalığını gösterme davranımında<br />

fark olup olmadığının incelenmesi amacı ile ANOVA analizi uygulanmış ve<br />

analizlerin sonucunda cinsiyete göre siber akran zorbalığını gösterme davranımının<br />

anlamlı farklılık gösterdiği bulunmuştur (F: 18, 592; p< .05,). Fakat yaşın siber<br />

akran zorbalığını gösterme davranımında bir farklılığa neden olmadığı görülmüştür.<br />

Tablo 6. Kız ve Erkek Ergenlerin Yaşlarına Göre Siber Akran Zorbalığını<br />

Gösterme Davranımına Ait Ortalamalar ve Standart Sapmalar<br />

Cinsiyet Yaş Ortalama Değer SD<br />

Kız 17<br />

16<br />

Erkek 17<br />

16<br />

1,189<br />

1,190<br />

1,473<br />

1,320<br />

,043<br />

,045<br />

,051<br />

,052<br />

Siber akran zorbalığı gösterme davranımı ile cinsiyet arasında anlamlı ilişki bulunmasının<br />

sonucu ANOVA analizi uygulanarak, siber akran zorbalığı gösterme davranımı<br />

ile kız ve erkek öğrenciler arasındaki ilişki incelenmiştir. Yapılan analiz<br />

sonucunda erkek öğrencilerin (M: 1,396) kız öğrencilere (M: 1,190) oranla daha<br />

fazla siber akran zorbalığı davranımını gösterdikleri belirlenmiştir. Bunun yanısıra<br />

yaşça büyük olan erkek ergenler siber akran zorbalık davranımını daha çok göstermektedirler<br />

(M: 1,473; SD:,051). Arıcak ve arkadaşlarının (2008) da yaptıkları

---

603<br />

araştırmada belirttiği gibi, siber zorbalığa daha fazla erkek öğrenciler maruz kalmakta,<br />

bu yüzden erkek öğrenciler daha fazla siber zorbalık davranımını sergilemektedirler.<br />

Fakat Li (2005) yaptığı araştırmada erkeklerin kızlara oranla daha fazla<br />

zorbalık uygularken, kızlar erkeklere göre daha fazla siber zorbalığa kurban olduğunu<br />

belirtmiştir. Bu bulgu ise yapılan araştırmadaki erkeklerin kızlara oranla daha<br />

fazla siber zorbalığa maruz kaldıkları bulgusu ile çelişmekte; fakat ülkemizde yapılan<br />

araştırma ile örtüşmektedir.<br />

Tablo 7. Siber Zorbalığını Gösterme Davranımına Cinsiyet ve Maruz Kalma<br />

Faktörlerinin Etkilerine Ait Hiyerarşik Regresyon Analizi Sonuçları<br />

Sergileme R R 2<br />

Cinsiyet .263 0,69 %7<br />

Maruz Kalma .442 .126 %13<br />

* p< .001<br />

Siber akran zorbalığını sergileme davranımına, cinsiyet ve siber akran zorbalığına<br />

maruz kalma davranımının etkisini incelemek amacı ile, hiyerarşik regresyon analizi<br />

uygulanmştır. Tablo 7 incelendiğinde cinsiyet faktörü tek başına, siber zorbalığı<br />

sergileme davranımının %7’lik kısmını açıklarken, siber zorbalığa daha evvel maruz<br />

kalma tek başına %13’lük kısmını açıklamaktadır. (R: .263; R 2 : 0,69; p< .001)<br />

Bu bağlamda siber akran zorbalığına maruz kalanların daha fazla siber akran zorbalığı<br />

sergiledikleri söylenebilir.1974 ile 2000 yılları arasındaki 41 akran zorbalığı<br />

girişiminden 37 tanesi kaza ile sonuçlanmış ve zorbalık uygulayanların %71’i, olayı<br />

uygulamadan önce kendilerin zorbalığa uğramış, zedelenmiş hissettiklerini belirtmişlerdir.<br />

Araştırmacıların ortak olarak belirttikleri, akran zorbalığı ve şiddet uygulayıcılarının<br />

daha önce zorbalık ve şiddete uyguladığı yönündedir. (Patchin ve<br />

Hinduja; 2006). Bunun yanısıra cinsiyet ile siber akran zorbalığına maruz kalma ve<br />

siber akran zorbalığını sergileme arasında anlamlı bir ilişki bulunduğundan, ölçeğe<br />

verilen cevaplara madde bazında bakılmıştır.<br />

Sonuç<br />

Bu araştırmada lise ikinci ve üçüncü sınıfa devam eden ergenlerin siber akran zorbalığına<br />

maruz kalma ve gösterme oranları ile yaş, cinsiyet ve daha evvel siber<br />

akran zorbalığına maruz kalma oranları arasındaki ilişki incelenmiştir. Sonuçlar<br />

incelendiğinde, genel olarak cinsiyet ve daha evvel siber akran zorbalığına maruz<br />

kalma bu veri için risk faktörü olarak belirlenmiştir. Aynı zamanda, erkek öğrencilerin<br />

daha fazla siber akran zorbalığına maruz kaldıkları için, daha fazla siber akran<br />

zorbalığı davranımını gösterdikleri de bulunmuştur.<br />

Madde bazında bakıldığında ise, genel olarak erkek öğrenciler interneten biri hakkında<br />

dedikodular\ olumsuz söylentiler yaymak maddesine; sohbet odasında ahlaksız<br />

teklifte bulunmak maddesine; bir forum sitesinde yazan yorumlarla, bilgilerle<br />

%

---

604<br />

alay etmek maddesine, forum yetkilisinin nedensiz yere üyeliği iptal etme maddesine,elektronik<br />

posta aracılığı ile tehdit içeren, kırıcı, utandırıcı mesajlar gönderme<br />

maddesine maruz kaldıkları belirlenmiştir. Genel olarak bakıldığında, erkek öğrencilerin<br />

maruz kaldığı madde sayısı daha fazladır. Fakat bu yine de genellenebilecek<br />

bir bulgu değildir çünkü, öğrencilere ölçek uygulanırken rehberlik öğretmeni de<br />

sınıflarda bulunmuştur. Ayrıca, genel olarak toplumsal normlar dahilinde de bakıldığında,<br />

erkekler başlarına gelen olayları daha rahat paylaşabilirken, kızlar bu konuda<br />

daha ketum davranabilmektedirler. Erkek öğrencilerin en fazla gösterdikleri<br />

davranım olaraksa bir forum sitesinde yazan yorumlarla, bilgilerle alay etmek maddesi<br />

belirtilmiştir. Bu da, erkek öğrencilerin en fazla maruz kaldıkları maddeler<br />

arasındadır. Böylece, erkek öğrencilerin maruz kaldıkları maddeyi davranım olarak<br />

da göserdikleri söylenebilir. Kız öğrencilerin en fazla maruz kaldıkları madde ise<br />

elektronik posta hesaplarının şifrelerinin ele geçirilerek erişimin engellenmesi maddesi<br />

olarak belirlenmiştir. Kız öğrenciler de tıpkı erkek öğrenciler gibi en fazla bir<br />

forum sitesinde yazılan bilgiler ve yorumlarla alay etmek maddesindeki davranımı<br />

gösterdikleri belirtilmiştir.<br />

Maddelerden bu sonuçlar çıkmış olsa da, öğrencilerin çok büyük bir çoğunluğunun<br />

hiç bir zorbalığa uğramadıklarını belirttikleri de unutulmamalıdır. Burada belirtilen<br />

maddeler, zorbalığa uğradığını belirten grubun en çok maruz kaldıkları ve gösterdikleri<br />

davranımlardır.<br />

Öneriler<br />

Bilişim teknolojisinin kullanımının ve hayatımızdaki öneminin günden güne artması<br />

dolayısı ile özellikle ergenler çok fazla teknoloji ile iç içe olmaktadırlar. Her ne<br />

kadar özellikle siber akran zorbalığı gibi dezavantajlarından bahsedilse de bilişim<br />

teknolojisinin faydaları da yadsınamaz durumdadır. Bu yüzden, ergenler etkili ve<br />

bilinçli bir şekilde bilişim teknolojisinin kullanımına yönlendirilmeli, ebeveynler ve<br />

eğitimciler bu konuda alarm halinde olmalıdırlar. Çünkü siber akran zorbalığının<br />

kimi sonuçları ergenler için çok üzücü boyutlara ulaşabilmektedir. Öncelikli olarak<br />

okullarda bilişim teknolojisinin etkili kullanımı için öğrenciler bilinçlendirilmeli,<br />

aynı zamanda ebeveynlere yönelik seminer, program ve kurslar ile veliler de bilinçlendirilmelidir.<br />

Çünkü özellikle ev ortamında ergenlerin bilişim teknolojisi<br />

araçlarını nasıl kullandıklarını kontrol edebilmek, kullanımlarına sınırlandırma<br />

getirebilmek için öncelikle ebeveynlerin bu konuda bilgi sahibi olması gerekmektedir.<br />

Hızla yayılan ve gelişen bir konu olmasına rağmen siber akran zorbalığı ile ilgili<br />

olarak ülkemizde ne yazık ki yeterli araştırma bulunmamaktadır.Araştırmacılar daha<br />

geniş ve çeşitlilik gösteren örneklem grupları ile siber akran zorbalığı, ergenlerin siber<br />

akran zorbalığa bakış açısı ve siber akran zorbalığını tetikleyen farklı motivasyon<br />

kaynakları ile ilgili araştırmalar yapılmalıdırlar. Siber akran zorbalığının önlenebilmesi<br />

ve etkili, uygun önleme programlarının geliştirilebilmesi için öncelikli olarak siber<br />

akran zorbalığının farklı boyutları ayrıntılı olarak ortaya konulmalıdır.

---

Kaynakça<br />

605<br />

1. Arıcak, T. Siyahhan, S., Uzunhasanoğlu A., Sarıbeyoğlu,S., Çıplak,S., Yılmaz,N .&<br />

Memmedov,C. (2008). Cyberbullying Among Turkisk Adolescents. Cyberpsychology &<br />

Behavior, Vol. 11, No. 3.<br />

2. Baker, Ö.E. & Kavşut, F. (2007) Eurasion Journal Of Educational Research, Vol. 27, pp:<br />

31-42.<br />

3. Beran, T. & Li, Q. (2005). Cyber- Harrasment: A New Method For An Old Behavior.<br />

Journal of Educational Computing Research, Vol 32, No 3, s: 265- 277<br />

4. Berson I.R. & Berson, M.J. (2005). Challenging Online Behaviors Of Youth. Social<br />

Science Computer Review, Vol. 23, No.1. pp:29–38.<br />

5. Bond,L.,Wolfe S., Tollit M.,Butler, H., Patton,G. (2007) A Comparison Of The<br />

Gatehouse Bullying Scale And The Peer Relations Questionnoare For Students In<br />

Secondary School. Journal Of School Health Vol,77,No:2,pp:75-79.<br />

6. Camodeca, M., Goossens, F. A., Terwogt M. M. & Schuengel C. (2002). Bullying Ann<br />

Victimaziton Among School-Age Children: Stability And Links To Proactive And<br />

Reactive Aggression. Social Development, 11,3.<br />

7. Ceyhan,E.; Ceyhan, A.A.& Gürcan A. (2007) The Validity And Reability Of The<br />

Problematic Internet Usage Scale. Educational Sciences: Theory And Practice,<br />

Vol.7,No:1, ss:411–416.<br />

8. Chou, C. Chan, P. & Wu, H. (2007). Using A Two- Tier Test To Assess Students’ And<br />

Alternative Conceptions Of Cyber Copyright Laws. British Journal Of Educational<br />

Technology, Vol. 38, No, 6, ss: 1072- 1084.<br />

9. Crisholm, J.F. (2006). Cyberspace Violence Against Girls And Adolescent Females.<br />

Ann. N.Y. Acad. Sci. No: 1087, ss:74–89.<br />

10. Deheu, F. ; Bolman, C & Völlink, T (2008) Cyberbullying: Youngsters ‘ Experiences<br />

And Parental Perception. Cyber Psychology & Behavior, Vol. 1, No: 2 pp: 217–223.<br />

11. Diamonduros, T.,Downs, E & Jenkins, S.J. (2008) The Role Of School Psychologist In<br />

The Assessment, Prevention and Intervention Of Cyberbullying Psychology In The<br />

Schools, Vol.45, No. 8<br />

12. Espelage, D.L. & Swearer, S.M. (2003). Research On School Bullying And<br />

Victimization: What Have We Learned And Where Do We Go From Here? School<br />

Psychology Review, Vol 32, No 3, s: 365- 383.<br />

13. Ferdon, C.D. & Hertz F. (2007). Electronic Media, Violence, and Adolescents: An<br />

Emerging Public Health Problem. Journal of Adolescent Health, 41, ss: S1-S5.<br />

14. Fitzpatrick,M.K, Dulin A.J. & Piko,B.F. (2007). Not Just Pushing And Showing :School<br />

Bullying Among African American Adolescents. Journal Of School Health,Vol:77, No: 1.<br />

15. Hall A.S & Parsons,.J. (2001) Internet Addiction A College Student Case Study Using<br />

Best Practices In Cognitive Behavior Therapy .Journal Of Mental Health Counseling.<br />

Vol. 23. No. 4 Sayfa: 312–327.

---

606<br />

16. Jang, K.S. Hwang, S.Y.& Choi J.Y. (2008) Internet Addiction And Psychiatric<br />

Sysptoms Among Korean Adolescents. Joournal Of School Health, Vol. 78, No:3<br />

17. Juvonen, J. & Gross. E.F. (2008). Extending the School Grounds ? Bullying Experiences<br />

In Cyberspace. Journal Of School Health. Vol 78 No:9<br />

18. Lin, C.H & Yu, S. (2008) Adolescents Internet Usage In Taiwan: Exploring Gender<br />

Differences. Adolescence, Vol.43,No:170.<br />

19. King J.E; Walpole, C.E.& Lamon K. (2007) Surf and Turf Wars Online Growing<br />

Implications of Internet Gang Violence. Journal of Adolescent Health, Vol. 41, pp: 566–<br />

568.<br />

20. Kraut, R.; Patterson, M. & Keisler, V. (2004). Internet Paradox: A Social Involvement<br />

And Psychological Well- Being? American Psychology, Vol. 53, s: 1017–1031<br />

21. Li, Q. (2006). Cyberbullying In Schools: A Research Of Gender Differences. School<br />

Psychology International, Vol. 27, No.2, pp: 157–170.<br />

22. Maher, D. (2008). Cyberbullying: An Ethnographic Case Study Of One Australian<br />

Upper Primary School Class. Youth Studies Australia Vol.27, No:4, ss: 50–59.<br />

23. Mason, K.L. (2008) Cyberbullying: A Preliminary Assessment For School Personnel.<br />

Psychology In The School, Vol. 45 No. 4, pp: 323–348.<br />

24. Mitchell, K.J. ; Ybarra, M & Finkelhor, D. (2007). The Relative Importance Of Online<br />

Victimization In Understanding Deppression, Delinquency and Substance Use. Child<br />

Maltreatment, Vol. 12, No.4, pp: 314–324<br />

25. Olthof T. & Goossens,F.A. ( 2007). Bullying And Need To Belong : Early Adolescents’<br />

Bullying –Related Behavior And The Acceptance They Desire And Receive From<br />

Particular Classmates. Social Development,17, 1.<br />

26. Oravec, J.A.(2000) Internet and Computer Technology Hazards: Perspectives For<br />

Family Counselling. British Jorunal Of Guidance & Counselling, Vol.28,No:3<br />

27. Patchin, J.W. & Hinduja, S. (2006). Bullies Move Beyond The School Yard: Youth<br />

Violence And Juvenile Justice, Vol. 4. No. 2. pp: 18–169.<br />

28. Pepler,D.,Jiang,D. Croig W. Condoly, J( 2008). Developmental Trojectories Of Bullying<br />

And Antisociated Factors. Child Development, March/ April,Vol79,No,2 p: 325-338.<br />

29. Philips, F. & Morrissey, G. (2004). Cyberstalking and Cyberpredators: A Threat To Safe<br />

Sexuality On The Internet. Convergence Vol. 10, No. 1, pp: 66–79.<br />

30. Rosen, L.D. ; Cheever, N.A. & Carrier, M.L. (2008). The Association of Parening Style<br />

And Child Age With Parental Limit Setting And Adolescent Myspace Behavior. Journal<br />

Of Applied Developmental Pscycoholgy, 29, ss: 459-471.<br />

31. Sharpies, M.; Graber, R. ; Harrison, C. & Logant, K. (2009). E-Safety And Web 2,0 For<br />

Children Aged 11–16. Journal of Computer Assisted Learning, vol. 25. ss:70–84.<br />

32. Smith, P.K. Mahdavi, J., Carvalho, M. Fisher, S. Russell, S. & Tippet, N. (2008).<br />

Cyberbullying: Its Nature And Impact In Secondary School Pupis. Journal Of Child<br />

Psychology and Psychiatry, Vol. 49, No. 4, pp: 376–385.

---

607<br />

33. Subrahmanyam, K & Greenfield, P. (2008) Online Communication and Adolescents<br />

Relationships. The Future of Children. Vol. 18, No. 1, pp: 121–146.<br />

34. Strom, P. & Strom R.D. (2005) . When Teens Turn Cyberbullies. Education Digest:<br />

Essetial Readings Condensed For Quick Review, Vol.71, Iss. 4. pp: 35–41.<br />

35. Teich, A., Frankel, M.S., Kling, R. & Lee, Y, (1999) Anonymous Communication<br />

Policies For The Internet: Results And Recommendations Of The AAAS Conference.<br />

The Information Society, Vol 15, No 2, s: 71-77.<br />

36. Topçu, Ç. ; Baker, E.Ö. & Aydın Ç.Y. (2008). Examination of Cyberbullying<br />

Experiences Among Turkish Sudents From Different School Types. CyberPsychology<br />

&Behavior, Vol.11, No:6<br />

37. Volkenburg, P. & Peter, J. (2007) Preadolescents and Adolescents’ Online<br />

Communication And Their Closeness to Friends. Developmental Psychology, Vol.43,<br />

No.2. pp: 267–277.<br />

38. Volkenburg, P, Peter, J. & Schouten, A. (2006). Friend Networking Sites And Their<br />

Relationship To Adolescents’ Well-Being And Social Self-Esteem. Cyberpsychology &<br />

Behavior. Vol.19, No, 5,pp:584–590.<br />

39. Wolak, J.; Finkelhor, D.; Mitchell,K.J. & Ybarra,M.L. (2008) Online “predators” And<br />

Their Victims; Myths, Realities And Implications for Prevention And Treatment.<br />

American Psychologist, Vol 63, s: 111–128.<br />

40. Wolak, J. Mitchell, K. J & Finkelhor, D. (2003). Escaping or Connecting?<br />

Characteristics of Youth Who From Close Online Relationships, Journal Of<br />

Adolescence. Vol. 26, No, 1. pp:105- 119.<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

608

---

Özet<br />

P3HT ve P3HT+PCBM FİLMLERİN OPTİK<br />

ÖZELLİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI<br />

Derya MALKOÇ, Sinem SİPAHİOĞLU, Kadir ESMER, Engin BAŞARAN<br />

Marmara Üniversitesi, Fen–Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü<br />

609<br />

Bu çalışmada, Marmara Üniversitesi tarafından desteklenen altyapı projesi kapsamında,<br />

laboratuarımızda geliştirilen transistör altyapısını oluşturan ince film örneklerin<br />

kısmi optik özellikleri incelendi. Hazırlanan ince film örneklerin<br />

UV/Visible spektrometre cihazı ile görünür bölgede optik ölçümleri yapıldı. P-tip<br />

P3HT ve n tip akseptör PCBM karışımından oluşan ince filmlerin absorbsiyonunun<br />

görünür bölgede azaldığı görüldü. Isıl tavlamadan sonra ince filmlerin absorbsiyon<br />

spektrumunun kırmızıya doğru kaydığı görüldü. Proje kapsamında planlanan OTFT<br />

transistörlerin tasarımı ve üretilmesinde, P3HT ve farklı miktarlarda P3HT+PCBM<br />

karışımının aktif katman (yarı iletken tabaka) olarak kullanılması düşünülmektedir.<br />

Bu nedenle bu tür örneklerin farklı kombinasyonları ve onların optik özelliklerinin<br />

önceden bilinmesi transistör performansı için önem taşımaktadır. UV/Visible<br />

spektrometre ölçüm sonuçları, literatür ile uyumlu olup, OTFT transistörlerin tasarımı<br />

ve üretilmesinde aktif katman olarak kullanılmasına destek sağlayacağı düşünülmektedir.<br />

Giriş<br />

Yarıiletken polimerler, organik ince film transistörler (OTFT), organik ışık yayan<br />

diyotlar (OLED), organik fotovoltaikler (OPV) gibi opto-elektronik aygıtlardaki<br />

uygulamalarda çok fazla ilgi görmüştür. Regioregular poly(3-hexylthiophene) (RR-<br />

P3HT) üzerinde geniş çapta çalışılmıştır, çünkü bu tür aygıtlarda 0.2 cm 2 /Vs kadar<br />

yüksek alan etkili hole mobilitesi [1] elde edilmiştir. Band aralığı [2-5] 1.9 eV/653<br />

nm olarak bulunmuştur. OPV’de elde edilen en yüksek verimlilik P3HT ve [6,6]phenyl-C61-butyric<br />

acid methyl ester (PCBM) bulk heterojunction’da elde edildi.<br />

Aygıt performansını etkileyen birçok faktör açıklandı, örneğin P3HT’nin molekül<br />

ağırlığı [6], karışım düzeni [6,7], tavlama [8-10], film depolanması [7,11-13] vb.<br />

OFET’lerde çeşitli alkil zincirine sahip politiyofenler denenmiştir ve en iyi sonuç<br />

poli(3-hekziltiyofen) de gözlenmiştir [14]. Politiyofenlerin yüksek çözünürlük ve<br />

yüksek iletkenliğe rağmen tek dezavantajları havaya karşı hassas olmalarıdır. Kolay<br />

oksidasyona uğrayabilirler ve bu cihazda zamanla bozulmaya yol açabilir.<br />

Oksidasyon genelde polimer ana zincir üzerindeki π-konjuge sistemine bağlıdır. Bu<br />

sistemin kontrol edilmesiyle ve iyonizasyon potansiyelinin yükseltilmesiyle polimer<br />

daha stabil hale getirilebilir [15].

---

610<br />

Donor olarak P3HT ve akseptör olarak [6,6]-phenyl C60 butyric acid methyl ester<br />

(PCBM) kullanarak yüksek performanslar elde edildi. Son zamanlarda,<br />

P3HT/PCBM karışımlarından 1:1 ağırlık oranında kullanılarak fotovoltaik aygıtlar<br />

için en iyi aygıt performansları elde edilmiştir [8,9]. Aygıt performansını artırmak<br />

için P3HT ve PCBM arasındaki etkileşme önemlidir. P3HT/PCBM karışımlarından<br />

elde ettiğimiz ince filmlerin absorbsiyon spektrumlarının artan PCBM miktarıyla<br />

maviye doğru kaydığını gözlemledik. PCBM’in varlığında P3HT zincirlerinde<br />

düzenin bozulması bu değişime katkıda bulundu.<br />

Deneysel<br />

Saf P3HT, 1:1 ve 1:2 oranında P3HT/PCBM örneklerinin klorobenzende çözeltileri<br />

hazırlandı. Cam altlıklar saf su, aseton ve izopropil alkol ile ultrasonik titreştiricide<br />

temizlendi. Hazırlanan çözeltiler cam altlıklara spin-coating yöntemi ile kaplandı.<br />

1:1 ve 1:2 oranındaki P3HT/PCBM ince filmler 80, 100 ve 120 °C sıcaklıklarda<br />

tavlandı. P3HT/PCBM filmlerinin absorbsiyon spektrumunu elde etmek için Perkin<br />

Elmer Lambda 35 UV-Visible Spektrometresi kullanıldı.<br />

Sonuçlar<br />

Şekil 1a, P3HT filmi ve P3HT/PCBM 1:1 filminin, Şekil 1b P3HT filmi ve<br />

P3HT/PCBM 1:2 filminin UV-Visible absorbans spektrumunu göstermektedir.<br />

P3HT filminin absorbsiyon spektrumu iki tanesi 519, 550 da biri 605nm de pikler<br />

olduğunu gösterdi. Bu absorbsiyon bandı π-π * geçişine katkıda bulunabilir [16].<br />

PCBM miktarının artmasıyla görünür bölgede filmin absorbansı önemli ölçüde<br />

azalır. Bu da π-π * absorbsiyonunun azalmasına yol açar. Spektral değişiklik polimerin<br />

zincirler arası etkileşmesinin azalmasına ve PCBM’e elektron transferinin gerçekleşmesini<br />

sağlar.<br />

P3HT zincirleri arasındaki etkileşme lokalize olmayan konjuge π elektronlarının<br />

sayısının artmasına, optik π ve π * arasındaki bant aralığının düşürülmesine ve π-π *<br />

geçişlerinin artmasına sebep olur. PCBM’in varlığıyla filmlerin absorbsiyonunun<br />

azalmasına neden olan faktörlerden biri PCBM’in P3HT zincirleri arasındaki etkileşmenin<br />

düşürülmesine sebep olmasıdır. Diğer bir etkide P3HT ve PCBM arasındaki<br />

etkileşmenin yük transferine neden olabilmesidir, çünkü PCBM azalırken<br />

P3HT oksitlenebilir.<br />

1:1 P3HT/PCBM filminin maksimum absorbsiyon dalgaboyu 519, 557 ve 603<br />

nm’dir. 1:2 P3HT/PCBM filminin maksimum absorbsiyon dalgaboyu 517, 551 ve<br />

601 nm’dir. PCBM ilavesiyle karakteristik pik absorbsiyon dalgaboyunun maviye<br />

kaydığı gözlenmiştir.

---

(a)<br />

(b)<br />

Şekil 1. UV-Visible absorbsiyon grafikleri (a) P3HT ve P3HT/PCBM 1:1 (b) P3HT ve P3HT/PCBM 1:2<br />

611<br />

P3HT/PCBM 1:1 ve 1:2 filminin termal işlemden sonraki absorbsiyon grafiği Şekil<br />

2’de gösterildi. Filmler tavlandıktan sonra 450-600 nm’de absorbsiyon bandında<br />

artan sıcaklıkla çok az bir artma görülür. Tavlama işleminden sonra P3HT filminin<br />

spektrum değişimine P3HT zincirinin termal olarak düzenlenmesi sebep olur. Yapının<br />

düzenlenmesi yarıiletken polimerlerde zincirdeki etkileşmelerin düzenlenmesi<br />

veya daha yüksek kristalizasyon ile açıklanır [17]. Tavlama sıcaklığının artmasıyla<br />

görünür bölge absorbsiyonunda pik konumlarının kırmızıya kaydığı gözlendi.<br />

P3HT/PCBM 1:1 filminin absorbsiyon spektrumunda 100 °C’nin üzerinde çok fazla<br />

farklılık gözlenmemiştir.

---

612<br />

(a)<br />

(b)<br />

Şekil 2. P3HT/PCBM (a) 1:1 ve (b) 1:2 filmlerinin absorbsiyon spektrasında termal tavlamanın etkisi<br />

P3HT, PCBM ile karıştırıldığı zaman aktif tabakada iki bileşen arasındaki etkileşmeyi<br />

öneren absorbsiyon spektrumunda azalma gözledik. Bu absorbsiyon azalması<br />

aygıt performansını etkileyebilir çünkü düşük absorbsiyon ışık yoluyla üretilen yük<br />

taşıyıcılarının az olmasına sebep olur. P3HT ve PCBM arasındaki etkileşme için iki<br />

olasılık vardır. Biri P3HTve PCBM arasındaki ışığın sebep olmadığı (karanlık<br />

ortam) yük transferi, ikincisi karışımın polimer zincirlerin yapısını düzenlemesi ve<br />

bu düzenlenmenin polimerde zincirler arası etkileşmeyi azaltmasıdır. Aktif tabakadaki<br />

yapı düzelmesi cihaz performansını artırabilir.

---

Teşekkür<br />

613<br />

Bu çalışma 110T352 nolu “Organik Alan Etkili Transistörlerin Tasarlanması, Fabrikasyonu<br />

ve Karakterizasyonu” başlıklı TÜBİTAK projesi ve FEN-E-110411-0104<br />

nolu “Organik İnce Film Transistörlerin Karakterizasyonu” başlıklı Marmara Üniversitesi<br />

BAPKO Altyapı projesi tarafından desteklenmiştir.<br />

Kaynaklar<br />

[1] Wang, G.; Swensen, J.; Moses, D.; Heeger, A. J. J. Appl. Phys. 2003, 93, 6137.<br />

[2] Shrotriya, V.; Ouyang, J.; Tseng, R. J.; Li, G.; Yang, Y. Chem. Phys. Lett. 2005, 411,<br />

138.<br />

[3] Dicker, G.; de Haas, M. P.; Siebbeles, L. D. A.; Warman, J. M. Phys. ReV. B 2004, 70,<br />

045203.<br />

[4] Chirvase, D.; Chiguvare, Z.; Knipper, M.; Parisi, J.; Dyakonov, V.; Hummelen, J. C.<br />

Synth. Met. 2003, 138, 299.<br />

[5] Lioudakis, E.; Othonos, A.; Alexandrou, I.; Hayashi, Y. Appl. Phys. Lett. 2007, 91,<br />

111117.<br />

[6] Ma, W.; Kim, J. Y.; Lee, K.; Heeger, A. J. Macromol. Rapid Commun. 2007, 28, 1776.<br />

[7] Huang, J.; Li, G.; Yang, Y. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 112105.<br />

[8] Reyes-Reyes, M.; Kim, K.; Carroll, D. L. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 083506.<br />

[9] Kim, Y.; Choulis, S. A.; Nelson, J.; Bradley, D. D. C.; Cook, S.; Durrant, J. R. Appl.<br />

Phys. Lett. 2005, 86, 063502.<br />

[10] Kim, Y.; Cook, S.; Tuladhar, S. M.; Choulis, S. A.; Nelson, J.; Durrant, J. R.; Bradley,<br />

D. D. C.; Giles, M.; Mcculloch, I.; Ha, C.; Ree, M. Nat. Mater. 2006, 5, 197.<br />

[11] Yang, H.; LeFevre, S. W.; Ryu, C. Y.; Bao, Z. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 172116.<br />

[12] Li, G.; Shrotriya, V.; Huang, J.; Yao, Y.; Moriarty, T.; Emery, K.; Yang, Y Nat. Mater.<br />

2005, 4, 864.<br />

[13] Mihailetchi, V. D.; Xie, H.; de Boer, B.; Popescu, L. M.; Hummelen, J. C.; Blom, P. W.<br />

M.; Koster, L. J. A. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 012107.<br />

[14] Richard D. McCullough. Adv. Mater., 2, (1998), 10<br />

[15] Mc.Culloch, I. Et al, Chem. Mater. 17 (6) 1381-1385, 2005<br />

[16] T.-A. Chen, X. Wu, R.B. Rieke, J. Am. Chem. Soc. 117 (1995) 233.<br />

[17] X. Jiang, R. Osterbacka, O. Korovyanko, C. P. An, B. Horowitz, R. A. J. Janssen and Z.<br />

V. Vardeny, Adv. Funct. Mater. 12, 587 (2002).

---

614

---

Özet<br />

MOBİL TELEFON İÇİN J2ME İLE ÖĞRENCİ BİLGİ SİSTEMİ<br />

WEB SERVİS UYGULAMASI GELİŞTİRME<br />

Gürel YILDIZ, Adnan KAVAK<br />

Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Bilgisayar Müh. Bölümü<br />

615<br />

Günümüzde mobil telefonlardaki hızlı gelişmeler ve sağladığı avantajlar sonucunda<br />

web uygulamalarının mobil uygulama versiyonlarınında olması önem kazanmaktadır.<br />

Bu proje, öğrenci bilgi sistemi web uygulamasından öğrencilerin not ve harç<br />

bilgilerini görebilmelerini sağlayan Java 2 Platform Micro Edition (J2ME) Mobil<br />

Bilgi Cihazı Profili (MIDP) kullanarak geliştirilen web servis mobil uygulamasını<br />

sunmaktadır. Öğrenciler, mobil telefon ile servise yada uygulamaya girerek derslerini<br />

ve not bilgilerini görebilir. Uygulama J2ME cihaz emülatöründe çalıştırılmıştır<br />

ve işlevsel bilgileri bu makalede anlatılmaktadır.<br />

Anahtar kelimeler: mobil uygulama, öğrenci bilgi sistemi, J2ME<br />

Abstract<br />

Nowadays due to rapidly evolutions at mobile phones and as a result of their<br />

benefits, it is getting more important that web applications must have their mobile<br />

application versions. This project provides a web service mobile application with<br />

using Java 2 Platform Micro Edition (J2ME) MIDP achieves students to see their<br />

grades and fee informations from student information system web application.<br />

Students can see their grades and fee informations with attending web service or<br />

mobile application via their mobile phones. Mobile application is run on J2ME<br />

product emulator and its functional information is decrepted in this paper.<br />

Keywords: mobile application, student information system, J2ME<br />

1. Giriş<br />

Web tabanlı öğrenci bilgi sistemleri, üniversite içinde öğrenci-ders-danışman arasındaki<br />

ilişkileri yönetmede standartlaşma ve sistematizasyon getirdi. [1]. Mobil<br />

telefonların yaygınlaşması ile öğrenci bilgi sistemlerine entegre olarak öğrencilerin<br />

sınav sonuçlarını gönderen SMS uygulamaları geliştirildi [2]. Bu uygulamalar ile<br />

bilgisayar bağımlı sistemden lokasyon bağımsız bir uygulamaya geçiş olmuştur.<br />

Çağımız, mobil telefonların devrimidir. Her gün mobil telefonlara yeni özellikler<br />

eklenmektedir. Bunun sonucunda, artık insanlar web üzerinden aldıkları hizmetleri<br />

mobil telefonlardan da alabilmek istemektedirler [3].

---

616<br />

Bu projede, öğrenci bilgi sistemi web uygulamasının J2ME ile mobil telefon uygulaması<br />

geliştirilmiştir.<br />

2. Java 2 Micro Edition (J2ME)<br />

Java 2 Micro Edition (J2ME), mobil telefonlar ve PDA gibi mobil araçlar için uygulama<br />

geliştirmede kullanılan JAVA dili tabanlı programlama dilidir.<br />

J2ME yapısı üç katmandan oluşmaktadır: Konfigürasyon katmanı, profil katmanı ve<br />

uygulama katmanıdır [4].<br />

J2ME çeşitli konfigürasyon ve profillere bölünmüştür. Konfigürasyonlar JVM(Java<br />

Virtual Machine) detaylarını ve belli sınıftaki cihazlarla kullanılabilecek temel<br />

kütüphaneleri tanımlayan belirtimlerdir. Örnek konfigürasyonlar CLDC(Connected,<br />

Limited Device Configuration) ve CDC(Connected Device Configuration) dir.<br />

MIDP(Mobile Information Device Profile) mevcut profiller arasında ilk ve en yaygın<br />

olanıdır ve uygulamanın yaşam döngüsü, kullanıcı grafik arabirimleri, iletişim<br />

ağı ve kalıcı depolama ile ilgili kütüphanelerini içerir.<br />

MIDP(Mobile Information Device Profile) profili için yazılan uygulamalar Midlet<br />

olarak tanımlanır. Midletler şekil 1 deki gibi 3 durumda bulunabilir: durağan<br />

(paused), etkin (active), ölü(destroy).<br />

Şekil 1. Midletlerin yaşam döngüsü<br />

3. Mobil Uygulamanın Gerçekleştirilmesi<br />

Öğrenci bilgi sistemi mobil uygulamasını J2ME teknolojisi ile hazırlamak için<br />

aşağıdaki kurulumlar yapılmıştır:<br />

• JRE(Java Runtime Environment): Java uygulamalarını geliştirdiğiniz bilgisayarda<br />

çalışması için gereklidir.<br />

• Eclipse IDE for Java Developers: Java kodlarını çalıştırabilen bütünleşik geliştirme<br />

ortamı.<br />

• Nokia SDK for Java: MIDP uygulamalarını test etmek için mobil telefon<br />

simülasyonu olan emülatör sağlar.

---

617<br />

Veri alışverişi sırasında güvenliği arttırmak için şifreleme yapılarak verilere encrypt<br />

ve decrypt işlemleri uygulanmıştır.<br />

4. Mobil Uygulama<br />

Uygulamanın başlangıcında kullanıcı login ekranıyla karşılaşır. Login ekranı öğrenci<br />

no giriş alanı ve şifre giriş alanından şekil 2 deki gibi oluşmaktadır. Kullanıcı<br />

bilgilerini yazıp giriş butonuna bastığında şekil 3 deki gibi dersleriniz, harç ve çıkış<br />

butonlarını içeren menü ekranı oluşur. Menüden dersleriniz butonuna basıldığında<br />

şekil 4 deki gibi kullanıcının kayıtlı olduğu derslerin kodlarını gösteren ekran oluşmaktadır.<br />

Bu ekranda ders kodlarına basıldığında şekil 5 deki gibi vize ve final<br />

notunu içeren ekran oluşur. Kullanıcı geri butonlarını kullanarak bir önceki menü<br />

ekranına geri dönüş yapabilir. Kullanıcı ana menüden harç butonuna bastığında<br />

ödediği veya ödemediği harç bilgilerini yıla göre gösteren ekran oluşur. Kullanıcı<br />

çıkış butonuna basarak uygulamadan çıkış yapar.<br />

Şekil 2. Uygulamanın mobil<br />

telefon emülatöründe ki ana<br />

ekranı<br />

Şekil 5. Uygulamanın mobil<br />

telefon emülatöründe ki ders<br />

notu ekranı<br />

Şekil 3. Uygulamanın mobil<br />

telefon emülatöründe ki<br />

giriş menüsü ekranı<br />

Şekil 6. Uygulamanın mobil<br />

telefon emülatöründe ki<br />

harç bilgisi ekranı<br />

Şekil 4. Uygulamanın mobil<br />

telefon emülatöründe ki<br />

ders ekranı

---

618<br />

5. Sonuçlar ve Planlanan Çalışmalar<br />

Bu makale, mobil telefonlar için J2ME ile geliştirilen öğrenci bilgi sistemi uygulaması<br />

hakkında bilgiler sunmuştur. Bu proje öğrencilerin öğrenci bilgi siteminden<br />

temel gereksinimleri üzerine odaklanmıştır. Projenin planlanan ileri çalışmaları<br />

farklı mobil telefon platformları için uygulamaların geliştirilmesi ve öğrenci bilgi<br />

sisteminin akademik personel işlemlerinin mobil uygulamaya eklenmesidir.<br />

Kaynaklar<br />

[1] Yang Qingshan, Zeng Xianli, Zhang Mingying, Design and implementation of college<br />

student management information system based on .Net three-layer structure, Intelligent<br />

Computing and Integrated Systems (ICISS), 2010<br />

[2] Firdaus bin Haji Sidek, S.,The development of the short messaging service (SMS)<br />

application for the school usage, Information Technology (ITSim), 2010<br />

[3] Dubey, A.K.; Shandilya, S.K.,A comprehensive survey of grid computing mechanism in<br />

J2ME for effective mobile computing techniques, Industrial and Information Systems<br />

(IC<strong>II</strong>S), 2010<br />

[4] Oracle website. [Online]. What is Java for Mobile Devices?. Available:<br />

http://www.oracle.com/technetwork/java/javame/index.html<br />

Tüm Kitap İhtiyaçlarınız için<br />

www.tdk.com.tr<br />

Türkiye’nin İnternet Kitapçısı

---

Özet<br />

STOK YÖNETİMİ SÜRECİNDE RADYO FREKANSI İLE<br />

TANIMLAMA (RFID) TEKNOLOJİSİNİN KULLANIMI<br />

Mehmet Sıtkı SAYGILI, Cem KARTAL, Elif BAYRAM<br />

Bahçeşehir Üniversitesi, Meslek Yüksekokulu<br />

619<br />

Bilgi teknolojilerinden stok yönetimi sürecinde yararlanılarak; tam zamanlı bilgi<br />

transferi, etkili iletişim, ürün takibi ve süreç kontrolü sağlanmaktadır. Radyo Frekansı<br />

ile Tanımlama Sistemi (RFID) nesneleri radyo frekansı kullanarak tanımlayan<br />

teknolojidir. Stok yönetiminde RFID teknolojisi kullanımının; süreçler arası entegrasyonu<br />

hızlandırarak, stokların kısa zamanda kayıt altına alınmasını sağlayarak,<br />

maliyetleri düşürerek ve hata oranını azaltarak stok takibini kolaylaştırıcı etkileri<br />

bulunmaktadır.<br />

Giriş<br />

Bilim ve teknoloji birbirini destekleyerek gelişmektedir. Bilimsel çalışmaların<br />

sonucunda teknolojik buluşlar yapılmaktadır. Ortaya çıkartılan yeni teknolojiler ise<br />

bilimsel çalışmaları hızlandırmaktadır. Günümüz dünyasında teknolojideki ilerleme<br />

ülkelerin gelişmişlik düzeyini belirleyen faktörlerden birisidir. Teknolojik buluşlara<br />

öncülük eden ülkeler geliştirdikleri teknolojiyi insanların kullanımına sunmalarından<br />

dolayı sosyal fayda yaratmaktadır. Aynı zamanda bu teknolojiyi pazarlayarak<br />

ekonomik fayda elde etmektedir.<br />

Yeni teknolojilerin üretim sektöründe kullanılması kadar hizmet sektörü içinde<br />

kullanılması da önemlidir. RFID teknolojisi de stok yönetiminde üretim işletmeleri<br />

kadar hizmet işletmeleri tarafından kullanılan bir tanımlama sistemidir.<br />

1. İşletmelerde Etkin Stok Yönetimi<br />

Stok yönetimi, ürünün ihtiyaç duyulan zamanda, miktarda ve yerde hazır bulunması<br />

için yapılan düzenlemelerdir. Tedarik zinciri içinde üretimde kullanılmakta olan<br />

hammadde ve yarı mamullerin hazırlanmasından, nihai ürünün tüketiciye sunulmasına<br />

kadar olan tüm süreçlerde stok planlaması mevcuttur. Böylece işletmelerin<br />

fazla stok veya yetersiz stok bulundurması durumu engellenmektedir.<br />

Stok yönetiminde temel amaç hata payını en aza indirmektir, hatta tam zamanında<br />

(JIT) felsefesine uygun hareket ederek sıfır stok düzeyini sağlamaktır. JIT özellikle<br />

malzeme ihtiyaçlarının tespitinden üretime, üretimden ürünün dağıtılmasına ve son<br />

kullanıcıya ulaşmasına kadar olan sürecin sürekli, dengeli ve tam zamanında planlanması<br />

ve uygulamaya konulması olarak tanımlanabilmektedir [1].

---

620<br />

İşletmelerin hızlı ve sürekli stok takibi yapılabilmesi için süreci yönetmeye imkan<br />

veren bir depo sistemi oluşturulmaktadır. Etkin stok yönetimine imkan tanıyan bir<br />

depo sistemi iki temel bileşenden oluşmaktadır. Birincisi depo operasyonlarında<br />

stokların giriş-çıkış kayıtlarının ve yükleme-boşaltma işlemlerinin yapılması için<br />

uygun ekipmanların kullanılması, ikincisi bu ekipmanları kullanacak bilgi düzeyine<br />

sahip kalifiye personelin çalıştırılması gerekmektedir.<br />

2. RFID Teknolojisi<br />

RFID nesneleri radyo frekanslarını kullanarak tanımlayan teknolojidir. Bu sistemin<br />

uygulanması <strong>II</strong>. Dünya Savaşı’nda dost ve düşman uçaklarını ayırt etmek için kullanılmasına<br />

kadar uzanmaktadır [2].<br />

Tanımlanacak nesneye içinde anten ve mikroçip bulunan bir RFID etiketi takılmaktadır.<br />

Bu etiket içine nesneyle ilgili gerekli bilgiler kaydedilmektedir. Anten<br />

çipin içindeki bilgileri bir okuyucuya iletmektedir. Okuyucu etiketten aldığı radyo<br />

dalgalarını dijital bilgiye dönüştürerek bilgisayar sistemine aktarmaktadır. RFID’ler<br />

düşük (100-500 kHz), yüksek (10-15 mHz) ve çok yüksek (0,9-5 gHz) olmak üzere<br />

3 radyo frekansı bandında yayın gönderebilmektedir [3]. Radyo frekansı bandının<br />

türüne göre veri hızı ve kapasitesi değişmektedir.<br />

RFID sisteminin tedarik zincirinde süreç düzenleyici ve maliyet düşürücü etkileri<br />

vardır [4]. Bu bakımdan pek çok sektörde kullanılmaktadır.<br />

3. Stok Yönetim Sürecinde RFID Kullanımı<br />

İşletmelerin tedarik zinciri sürecinin her aşamasında doğru karar alabilmesi için<br />

etkin bilgi akışı gerekmektedir. Bu nedenle gerekli yatırımlar yapılarak bilişim<br />

teknolojilerinden yararlanılmaktadır.<br />

RFID teknolojilerinin işletmeler tarafından kullanılması aşağıdaki faydaları sağlamaktadır<br />

[5];<br />

• Taşıma maliyetlerini azaltmaktadır.<br />

• Zamanın etkin kullanılmasını sağlamaktadır.<br />

• Birden fazla tedarikçi ve müşteri ile iletişimde bilgi akışı zamanında ve doğru<br />

yapılmaktadır.<br />

• Tedarik zinciri içinde ürünlerin izlenebilirliğini kolaylaştırmaktadır.<br />

• Kayıp, çalıntı vakalarını azaltmaktadır.<br />

• Hasar, hata gibi nedenlerden dolayı katlanılan tamir ve tazminat giderlerini<br />

düşürmektedir.<br />

• Arz-talep dengesinin analiz edilmesinde yardımcı olmaktadır.

---

621<br />

Stok yönetiminde RFID teknolojilerinin kullanılması; stokların kayıt altına alınmasını<br />

sağlamakta, süreçler arasında entegrasyonu hızlandırmakta, maliyetleri düşürmekte<br />

ve takibi kolaylaştırmaktadır.<br />

Sonuç<br />

Etkin stok yönetimi işletmelerin hem üretim hem de satış maliyetlerinin düşürülmesi<br />

açısından önem arz etmektedir. Bu açıdan işletmeler depolarında stok durumları<br />

ile ilgili detaylı bilgileri sağlamak, verimliliği arttırmak, sipariş sürelerini iyileştirmek,<br />

kaynakları daha verimli kullanmak amacıyla RFID teknolojisine yatırım yapmaktadır.<br />

Kaynakça<br />

[1] Sinan Aytekin, Tam Zamanında Stok Yönetimi (Just In Time) Felsefesinin Hastane<br />

İşletmelerine Uygulanabilirliği ve Bir Üniversite Hastanesi Örneği, Süleyman<br />

Demirel Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, Y.<strong>2011</strong>, C.16, S.2,<br />

s.281-306.<br />

[2] Ela Sibel BAYRAK MEYDANOĞLU, Perakendeci Piyasalarında RFID Sistemleri,<br />

Ege Akademik Bakış, 9.1.2009, s:141-157.<br />

[3] Ömür Y. Saatçioğlu, RFID Teknolojisinde Fırsatlar Engeller ve Örnek Uygulamalar,<br />

Ege Akademik Yayınları, Cilt 6, Sayı 1, Ocak 2006, s:24-35.<br />

[4] Lee, I. and Lee, C., B., 2010, An Investment Evaluation of Supply Chain RFID<br />

Technologies: A Normative Modelling Approach, Int. J. Production Economics, 125,<br />

313-323.<br />

[5] Charles Poirier, Duncan Mc Collum, RFID Strategic Implementation and ROI<br />

Apratical Roadmap to Success, J. Ross Yayınları, Florida, 2006, s:66.

---

622

---

ESTABLISMENT of A WIND & PV DRIVEN REVERSE<br />

OSMOSIS DESALINATION PLANT IN GYTE<br />

623<br />

Fatih AL 1 , Ali Murat SOYDAN 1 , Ali ATA 1 , Nadir DİZGE 2 ,<br />

Bülent KESKİNLER 2 , İsmail KOYUNCU 3<br />

1<br />

Gebze Institute of Technology, Department of Materials Science and Engineering,<br />

2<br />

Gebze Institute of Technology, Department of Enviromental Engineering<br />

3<br />

Istanbul Technical University, Department of Enviromental Engineering<br />

Abstract<br />

Economically usable water resources per capita in Turkey are decreasing due to<br />

excessive population increase. As a result of this, new water resources should be<br />

found in the near future. Seawater or well water is accepted as resources and both of<br />

which needs the removal of salinity. The most promising treatment method for the<br />

removal of salinity is reverse osmosis (RO). An economical issue related to the cost<br />

of reverse osmosis is expected to decrease with the increasing usage. There is still<br />

an uncertainty about the cost and usage of the seawater desalination in Turkey and<br />

the state of the art is still staying as a big gap. The usage of photovoltaic&wind<br />

driven reverse osmosis systems are a trendy research topic all around the world. In<br />

this system, energy obtained by using a hybrid solar&wind power generating<br />

system is combined with reverse osmosis water purification system in order to<br />

obtain well quality water from unfiltered sea water. The goal of this project is to<br />

make a comprehensive cost analysis study of the existing technologies and compare<br />

them with our RO systems in order to understand cost carrying parameters and<br />

reduce high costs for a wide range of usage in our country.<br />

Keywords: Desalination; Reverse osmosis; Cost analysis; Photovoltaic; Wind Energy<br />

* Corresponding Author. Current Address: Material Science and Engineering, Gebze Institute<br />

of Technology, 41400, Gebze, Kocaeli, Turkey. E-mail address: fatih.al@gyte.edu.tr<br />

1. Introduction<br />

Water is an indispensible element for human life. Recent studies represents that<br />

with the increasing water consumption proportionally with world’s population,<br />

today’s water resources are not capable of meeting the needs. In recent years,<br />

researchers have been focused on finding novel systems in order to desalinate sea<br />

and brackish water.<br />

Energy conversion is an another important issue which should be deeply<br />

investigated. When its compared with the other renewable energy sources, solar &<br />

wind energy becomes more preferable due to our countries solar radiation and wind<br />

power capacity. Modular solar panel which consists a bunch of single silicon cells

---

624<br />

is an electrochemical device, used to transform solar radiation to electricity or<br />

electricity storage. Three well known wind turbine module types Savanius VAWT,<br />

Modern HAWT and Giromill/Darrieus VAWT.<br />

The usage of solar& wind driven reverse osmosis systems are a trendy research<br />

topic all around the world. In this system, energy obtained by using a hybrid Solar<br />

& Wind power generating system was combined with reverse osmosis water<br />

purification system in order to obtain well quality water from unfiltered sea water.<br />

In addition to this, another important approach for this study is to make a<br />

comprehensive cost analysis study of the existing technologies and compare them<br />

with our RO systems in order to understand cost carrying parameters and reduce<br />

high costs for common usage in our country.<br />

2. Literature<br />

Worldwide populations suffer from water scarcity in many arid and desert like<br />

areas. The only source of water available is salty water with conductivity of 1500-<br />

5000 µS/cm.(1) Apart from salinity, other important contaminants like, for instance,<br />

pathogenic microorganisms, can further affect water quality.(2) It is undoubted that<br />

growing water scarcity is one of the world’s most severe problems. It is expected<br />

that in 2025 almost 3.5 billion people, 48% of the world’s population, will have an<br />

insufficient water supply. At the same time, about one third of the world’s<br />

population; 2 billion people are not connected to an electrical grid. (3)<br />

Desalination by means of renewable energy sources is a suitable solution for<br />

providing fresh water to a number of regions so far apart as the Mediterranean,<br />

India, Latin America, Africa and world-wide remote areas.(4) This solution<br />

becomes more competitive, especially for remote and rural areas where small<br />

quantities of water for human consumption are needed.<br />

Among the desalination technologies available, reverse osmosis (RO) is currently<br />

considered as the most attractive process to produce fresh water for both brackish<br />

and seawater. With predicted specific consumption from 30 to 50 kJ/kg (with<br />

pressure recovery), this well established technology is becoming increasingly popular<br />

as a competitive and viable option in several large-scale desalination plants.<br />

(5-6) Several RO plants with production on the order of thousands of cubic meters<br />

per day are being extensively used throughout the world for water desalination.<br />

These systems, using electricity for running the high-pressure pumps, are among<br />

the ones with the low cost per cubic meter of produced water. (7) Nevertheless, in<br />

some cases, e.g., small rural sites or during catastrophes where drinkable water is<br />

not available, small RO systems running on PV & Wind combine systems could<br />

also be used to produce drinkable water for life support. Running just on PV

---

625<br />

modules from 50 to 150 Wp, they can produce drinkable water from brackish waters<br />

containing salt concentrations of the order of 5000 ppm. (8-9)<br />

The increasing use of desalination due to demographic and industrial growth makes<br />

necessary a parallel increasing of energy sources. Desalination systems driven by<br />

renewable energies are scarce, and they usually have a limited capacity. They only<br />

represent about 0.02% of total desalination capacity. (10)<br />

Renewable energies are found in nature: solar radiation, wind, energy of life beings,<br />

of the sea, or the thermal energy of the earth. Since ancient times humans have used<br />

some of these energy sources, but the main development of renewable energy<br />

systems was due to petroleum crisis of 1973. (11) Besides that, the increasing<br />

preoccupation about the environment has increased the use of renewable energies.<br />

Nevertheless, their main limitations are their space and temporal changes, the high<br />

land requirements and investment costs of renewable energy facilities, in spite of<br />

their low operation costs. To avoid the fluctuations inherent in renewable energies,<br />

different energy storage systems may be used. (12)<br />

With regard to coupling seawater desalination technologies to renewable energy<br />

systems, it is important to take into account different aspects: thermodynamic<br />

considerations, specific characteristics of the system location and economic<br />

evolutions. If the desalination system is going to be installed in a remote area, the<br />

technology selection may be done; simplicity, easy handling, availability, maturity<br />

of the technology, guarantee of fresh water production, suitability of the system to<br />

the characteristics of the location, possibility of the future increase of the system<br />

capacity, efficiency, among others. (13)<br />

2. Results & Expectations<br />

Figure 1: Schematic of a simple reverse osmosis (RO) system

---

626<br />

Figure 2: Growth of worldwide desalination<br />

Figure 3: Schematic design of our main system<br />

The goal of this project is to make a comprehensive cost analysis study of the<br />

existing technologies and compare them with our RO systems in order to<br />

understand cost carrying parameters and reduce high costs for common usage in<br />

our country. At the end of the project another final scientific target is to make at<br />

least five SCI publications. As a result of the findings manufacturing of pilot and<br />

lab scale systems are expected.

---

4. References<br />

627<br />

1. E.Mathioulakis, V.Belessiotis,E.Delyannis, Desalination 203 (2007) 346-365<br />

2. A.Mellit, A.Kalogirou, Progress in Energy and Combustion Science 34 (2008) 574-632<br />

3. A.Joyce, D.Loureiro, C.Rodrigues, S.Castro, Desalination 137(2001) 39-44<br />

4. D.Herold, A.Neskakis, Desalination 137(2001) 285-292<br />

5. M.Alahmad, Desalination 261(2010) 131-137<br />

6. D.Riffel, P.Carvalho, Desalination 247(2009) 378-389<br />

7. L.Greenlee, D.Lawler, B.Freeman, B.Marrot, P.Moulin, Water Research 43(2009) 2317-<br />

2348<br />

8. A.Dababneh,M.Al-Nimr, Desalination 153(2002) 265-272<br />

9. A.Santoyo,J.Carrasco,E.Gomez,F.Martin,A.Montesinos,Desalination 155(2003)101-108<br />

10. M.Afonso,J.Jaber,M.Mohsen, Desalination 164(2004) 157-171<br />

11. M.Belkacem,S.Bekhti,K.Bensadok, Desalination 206 (2007)100-106<br />

12. M.Thomson,D.Infield,Desalination 183 (2005) 105-111<br />

13. Z.Suleimani,V.Nair, Applied Energy 65 (2000) 367-380

---

628

---

YAZAR DİZİNİ<br />

Abdullah MAT 245<br />

Abdurrahim ÖZGENOĞLU 47<br />

Adem ÇİÇEK 443<br />

Adnan KAVAK 615<br />

Adnan Selçuk ERGİNÖZ 109<br />

Ahmet BAKAL 175, 253<br />

Ali ATA 623<br />

Ali H. ABDULKARİM 157<br />

Ali Murat SOYDAN 623<br />

Atilla SANDIKLI 21<br />

Aylin Çelik TURAN 521<br />

Ayşe Nilgün AKIN 81<br />

Ayşegül ÖZDEMİR 551<br />

Azize GÖKMEN 20<br />

B. Lotfi SADİGH 391<br />

Bahattin ADAM 45<br />

Bekir YELMEN 321, 333, 343, 355<br />

Beycan İBRAHİMOĞLU 23<br />

Bilge ÖZGENER 145<br />

Bilgin KAFTANOĞLU 39<br />

Bora TİMURKUTLUK 183, 195,<br />

245, 261<br />

Bülent KESKİNLER623<br />

Cem KARTAL 619<br />

Cengiz EKİN 369<br />

Çetin BOLCAL 315<br />

Çetin ÇAKANYILDIRIM 89<br />

Çetin KARAKAYA 403<br />

Çiğdem KARADAĞ 225<br />

Çiğdem TİMURKUTLUK 195, 245<br />

Daniel S. HUSSEY 207<br />

David L. JACOBSON 207<br />

Derya MALKOÇ 609<br />

Dilek Nur ÖZEN 157<br />

E. TAŞDEMİRCİ 297<br />

Elif BAYRAM 619<br />

Emin OKUMUŞ 225<br />

Enbiya TÜREDİ 461, 503, 511<br />

Engin BAŞARAN 609<br />

Erdal GAMSIZ 285<br />

Erdoğan KÜÇÜKÖNER 581<br />

Ergün AKALAN 135<br />

Erkan KARACABEY 581<br />

Ersoy ERİŞİR 451, 469<br />

Evren GÜNEN 225<br />

Fatih AL 623<br />

Fatih GENÇ 225<br />

Fatma AYDIN 237<br />

Fatma Gül BOYACI SAN 225<br />

Ferit ARTKIN 279<br />

Figen KADIRGAN 59<br />

Frank KERN 503, 511<br />

G. ŞERİT 297<br />

Gamze BEHMENYAR 225<br />

Gözde GÖK 381<br />

Gülşah AKTAŞ 481<br />

Gürel YILDIZ 615<br />

H. Mehmet ŞAHİN 171<br />

H. Ö. ÜNVER 391<br />

Halil CESUR 39<br />

Hasret ÇOMAK 557<br />

Havva DİNÇ 435<br />

Hayrettin KAĞNICI 291<br />

İsmail BİCAN 225<br />

İsmail KOYUNCU 623<br />

K .S. YİĞİT 297<br />

Kemal ALTINIŞIK 157<br />

Kevser DİNÇER 157<br />

M. Caner ACAR 207, 443<br />

M. Faruk. SERİNCAN 307<br />

M. GÜNDÜZ 297<br />

M. Oktay ALNIAK 16, 163, 521<br />

M. Süha YAZICI 307<br />

629

---

630<br />

M. Tarık ÇAKIR 321, 333, 343, 355<br />

M. Ural ULUER 381<br />

M. Ünal AZAKLIOĞULLARI 315<br />

Mahmut D. MAT 71, 175, 183, 195,<br />

207, 237, 245, 253, 261, 443<br />

Mehmet Sıtkı SAYGILI 619<br />

Mehmet YÜKSEL 369<br />

Metin GÜRÜ 89<br />

Meysun İBRAHİM 195<br />

Muhammed ŞAHİN 49<br />

Murat YILDIRIM 557<br />

Mustafa İlhan GÖKLER 37<br />

Mustafa KARAMAN 435<br />

Mustafa. HATİPOGLU 307<br />

Muzaffer ZEREN 461<br />

Nadir DİZGE 623<br />

Nazlı ÖZTÜRK 545<br />

Nihan DÖKMETAŞ 39<br />

Onur BİRBAŞAR 461<br />

Orhan ÖZCAN 81<br />

Osman OKUR 225<br />

Ö. Faruk SELAMET 207, 443<br />

Özcan KOYSUREN 435<br />

Özgür ÜNVER 381<br />

Pelin BOLAT 521<br />

Rainer GADOW 503, 511<br />

Ramiz Gültekin AKAY 81<br />

S. Engin KILIÇ 117, 381, 391<br />

S. Seda ERCAN 529<br />

Seda Gökçe TURAN 595<br />

Selahattin ÇELİK 175, 261<br />

Serap GÜMÜŞ 469<br />

Serdar ÖZTEKİN 321, 333, 343, 355<br />

Sinem SİPAHİOĞLU 609<br />

Sümer ŞAHİN 41<br />

Ş. Hakan ATAPEK 461, 469, 481, 491<br />

Şenay YALÇIN 25, 53<br />

Şeyda POLAT 469, 481<br />

Tansel ŞENER 225<br />

Tuba Eylül ALTUNAY 545<br />

Tuğrul Y. ERTUĞRUL 175<br />

Tuna ARIN 419<br />

Tunay ALKAN 123<br />

Turgut TURUNÇ 533<br />

Uğur PAŞAOĞULLARI 207<br />

Yüksel KAPLAN 71, 207, 245<br />

Zühtü BAKIR 31