Yem Karma Makinası
Tarımın bir kolu olan hayvancılık ülke ekonomisinde gelişmeyi canlandırıcı etkiye
sahip olması bakımından stratejik bir öneme sahiptir. Hayvan sayılarının
artmasıyla birlikte yetiştiricilikte kullanılan teknikler de hızla gelişmiştir.
Çalışmanın amacı, enerji fiyatlarının yüksekliği ve ülkemiz hayvancılık
sektörünün potansiyeli göz önüne alınarak, hayvan kapasitesi az olan işletmeler
için; güneş enerjisi destekli elektrikli yem karma ve dağıtma makinesinin
tasarımının ve imalatının yapılmasıdır. Sistemin tasarımı 3 boyutlu Solidworks
(deneme sürümü) programıyla gerçekleştirilmiş ve imalat bu tasarıma göre
yapılmıştır. Sistem, 800 watt gücünde DC motor tahrikli diferansiyel, 4
hayvanın yemini hazırlayabilen 0,75 m³ kapasiteli yem karma haznesi, 1,5 kw gücünde
elektrik motoru ve 1/40 çevrim oranına sahip redüktör içermektedir. Bunların
hareketi için gerekli olan enerjiyi
sağlamak amacıyla 1 adet 250 watt güneş
paneli, 2 adet 12 V gücünde akü ve 1 adet dönüştürücü kullanılmıştır.
Hayvan yemi, güneş enerjisi kullanılarak akülerin gün içinde Şarj edilmesiyle
hazırlanmıştır. Makine hem saha çalışmalarında hem de laboratuvar denemeleriyle test edilmiştir. Şarj süresi, deşarj süresi, ileri
ve geri makine yürüme hızı, saatlik akım değerleri belirlenmiştir. Bunların
yanında, alan denemelerinde süt sığırcılığı için yoğun olarak kullanılan yem
rasyonları göz önüne alınarak yem yükleme ve
karıştırmanın yaklaşık 25 dk, boşaltma süresinin ise yaklaşık 2 dk
olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, makinanın haziran ayı Şartlarında
güneşlenme süresinde sabah ve akşam yemlerini başka enerjiye ihtiyaç olmadan
yeterli homojenlikte karıştırıp
dağıtabildiğini ortaya koymuştur.
|
Ekonomik gelişme ve artan nüfusa bağlı olarak enerji tüketimin
oldukça büyük değerlere ulaştığı günümüzde enerjinin temininde ve kullanımında
sürekliliğin sağlanması yanında yaşadığımız çevrenin temiz kalması ve bizden
sonra gelecek nesillere yaşanılabilir bir dünya bırakmayı tasarlamamız
gerekmektedir.
|
Hayvan sayılarının artmasıyla birlikte yetiştiricilikte
kullanılan teknikler de hızla gelişmiştir. Modern üretim teknikleri,
maliyetlerin düşürülmesinde ve kârlılık düzeyinin artırılmasında en önemli
faktör olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tekniklerin başında beslemeye ait işlemler
ve bunlara ait mekanizasyon araçları gelmektedir
(TĠGEM, 2003).
Süt ve besi hayvancılığında en yüksek maliyet yem harcamalarında
karşılaşılmaktadır. Doğru yemleme politikaları hem yemleme maliyetini düşürmekte,
hem de verimliliği artırmaktadır. Uygun yemleme yöntemleri içerisinde
kullanılan yem karma ve dağıtma makinalarının önemi büyüktür. Yetiştiriciliği
yapılan hayvanlara ait hazırlanan rasyonların yetiştiricilik tekniğine uygun olarak çalışan ve işletme
büyüklüğüne uygun kapasitede makine ile verilmesi maliyet ve verimlilikte
önemli katkı sağlayacaktır.
Diğer taraftan, tarımdaki modern teknoloji uygulamaları için
enerji tüketimi artmıştır. Tarım alet/makinaları kullanımları ve taşımacılık
uygulamaları en önemli enerji kaynağı olan fosil yakıtların tüketimini
gerektirmektedir. Fosil yakıtların doğrudan veya dolaylı olarak kullanımıyla
ortaya çıkan çevresel sorunların etkin bir Şekilde önlenebilmesi için, bütün
sektörlerde olduğu gibi, tarım sektöründe de yenilenebilir enerji
kaynaklarından yararlanılması gerekmektedir.
Tarım sektöründe etkin
olarak yararlanılabilecek başlıca enerji
Kaynakları olarak biyokütle ve elektrik enerjisi önde gelmektedir
(Öztürk H., 2010).
Sürekli artan enerji talebinin karşılanması sonucunda
konvansiyonel enerji kaynakları hızla tükenmektedir. Dünya genelinde, petrolün
ortalama 42 yıl, doğalgazın 60.4 yıl, kömürün ise 122 yıl sonra tükeneceği
tahmin edilmektedir. Güneş sonsuz bir enerji kaynağıdır. Türkiye konumu
itibariyle güneş kuşağında bulunan bir ülkelerdir. Ortalama yıllık toplam güneşlenme
süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama
toplam ışınım Şiddeti
1311 kwh/m²-yıl (günlük toplam 3,6 kwh/m²) dır.
Ülkemizdeki güneş enerjisi potansiyelinin yüksek olması nedeniyle tarımda
güneş enerjisinden faydalanma imkanları oldukça geniştir.
1.1.
Dünyada ve Ülkemizde Hayvancılık
Hayvancılık insanların dengeli ve sağlıklı beslenmesi,
hayvancılığa bağlı endüstrinin gelişmesi, kırsal alanda kısa dönemde ve en az
yatırımla iş imkanı sağlanması, kalkınmada öncelikli bölgelerin geliştirilmesi,
zirai alanlarda verimin artırılması bakımından tüm Dünya açısından
oldukça önemlidir. Tarımda
gelişmiş ülkelerin çoğunda hayvancılığın tarımsal üretim içerisindeki
oranı %50‟nin üzerindedir. Bu oran Fransa„da %60 iken, İngiltere‟de %70, Almanya‟da ise
%75‟e kadar çıkmıştır. Dünyada tarımsal üretimin
değeri yaklaşık 3,3 trilyon dolar iken bunun %34‟ü hayvancılık
sektörü tarafından karşılanmaktadır (Anonim, 2015). Dünya sığır sayısı 2013
yılı itibariyle 1,5 milyar baş düzeyindedir ve Brezilya ile Hindistan en fazla
hayvan sayısına sahip ülkelerdir. Bu iki ülke toplam hayvan varlığının %30‟ unu
oluşturmaktadır. Etiyopya, ABD ve Çin diğer önemli sığır varlığının olduğu
ülkelerdir. Çizelge 1.1‟de dünyadaki toplam sığır varlığına ait sayısal
değerler verilmiştir.
Çizelge
1.1. Dünyada sığır varlığı (Bin baş)
|
Ülke |
2011 |
2012 |
2013 |
|
Hindistan |
210.824 |
218.000 |
217.399 |
|
Brezilya |
212.815 |
211.279 |
214.350 |
|
Çin |
114.762 |
115.000 |
113.500 |
|
ABD |
92.682 |
90.769 |
89.299 |
|
Etiyopya |
52.129 |
53.990 |
54.000 |
|
Dünya |
1.471.870 |
1.485.212 |
1.494.348 |
Dünya koyun sayısı 2013 yılında 1 milyar 173 milyon düzeyindedir.
Dünya keçi sayısı ise 1 milyar baştır. Dünyada küçükbaş sayısı bakımından
Hindistan ve Çin başı çekerken, Türkiye Gıda ve Tarım Örgütü verilerine göre
koyun sayısı bakımından dünyada 10. Sırada yer almaktadır (Çizelge 1.2).
Dünyada 2010 ila 2014 yılları arasında büyükbaş hayvan üretimi artış
göstermektedir. 2010 yılında 279 milyon baş olan hayvan
varlığı %3 yükselişle 287 milyon baş‟a
ulaşmıştır. Bu artışta en fazla
oran %23 ile Hindistan, %18 ile Brezilya, %15 ile Çin ve %12 ile ABD‟ye aittir.
Çizelge
1.2. Dünyada koyun varlığı (Bin baş)
|
Ülke |
2011 |
2012 |
2013 |
|
Çin |
185.120 |
187.000 |
185.000 |
|
Hindistan |
74.500 |
75.000 |
75.500 |
|
Avusturalya |
73.099 |
74.722 |
75.547 |
|
Sudan |
52.290 |
52.500 |
52.500 |
|
İran |
49.00 |
48.750 |
50.220 |
|
Dünya |
1.152.396 |
1.169.005 |
1.172.833 |
Gıda ve Tarım Örgütü verileri incelendiğinde, 2013 yılında
dünyada 1,5 milyar sığır, 1,2 milyar koyun 200 milyon manda, ve 1 milyar keçi
varlığı bulunmaktadır.
Dünya büyükbaş hayvan üretimi 2015 yılında, 2014 yılına kıyasla
%1 artışla 284 milyon başa ulaşmıştır. İthalat miktarı ise bir önceki yıla
kıyasla % 26 düşüş göstermiş ve yaklaşık
2,6 milyon başa
ulaşmıştır. İhracat miktarı
ise aynı dönem için %11 azalmış ve 4,7 milyon başa ulaşmıştır. 2015 yılında toplam
arz, toplam kullanım ve
kesilen hayvan miktarı da ithalat ve ihracat oranları gibi bir miktar azalış
göstermiş; toplam arz ve toplam kullanım 2015 yılında 1,2 milyar baş, kesilen
hayvan sayısı ise 233 milyon baş olmuştur. Hindistan, Çin, Brezilya ve ABD
önemli büyükbaş hayvan varlığına sahip ülkeler olup, dünya büyükbaş ithalatının
büyük bir kısmını ABD gerçekleştirmiştir. Toplam dünya ihracatının
%74‟ü
Meksika, Avusturalya ve Kanada tarafından gerçekleştirilmiştir.
Et üretiminde önümüzdeki 56 yıllık dönemde artış beklenmekte
olup, bu artışın koyun etinde %21 ve büyükbaş hayvan etinde ise %16 oranında
olacağı tahmin edilmektedir. Bu süreçte ise, et üretiminin gelişmiş ülkelere
kıyasla, gelişmekte olan ülkelerde daha fazla artması beklenmektedir. Ayrıca
önümüzdeki 10 yıl süresince, dünyadaki nüfus artışına bağlı olarak et tüketiminin de artacağı yönünde
|
Cumhuriyetin kuruluşundan günümüze Türkiye hayvan varlığı
sayısında kayda değer değişiklikler olmuştur. Cumhuriyetin ilk yıllarından
ikinci dünya savaşına kadar hayvan sayısında önemli artış yaşanmıştır. Savaş
yıllarında artış hızı düşmüş, ve bazı türlerde azalma meydana gelmiştir. Savaşın
bitişini takiben sayısal artış hızlanmış, türlere bağlı olarak en yüksek
sayılara 1960-1980 yılları arasında ulaşılmıştır. 2009 yılından sonra Ülkemiz
hayvan sayısında çok önemli artışlar kaydedilmiştir. Türkiye‟de yıllar içinde
hayvan sayılarındaki değişim Çizelge 1.3.‟de
verilmiştir.
Ülkemizdeki son 30 yıla ait veriler Çizelge 1.3‟ün son beş
satırında verilmiştir. Bunlar
1984-1995, 1995-2005, 2005-2015, 1984-2015
ve 2009-2015
Dönemleridir. Değerler incelendiğinde son 30 yıllık dönemde,
sadece sığır sayısının arttığı
gözlemlenmektedir 2005-2015 döneminde Ankara keçisi dışında kalanlar 2005
değerlerinin üstüne çıkmış, ama özellikle 2009-2015 döneminde bütün türlerde,
2009 yılı sayılarına göre önemli artışlar meydana gelmiştir. Örneğin bu dönemde kıl keçisi %105, manda %54, koyun %45 artmıştır.
|
|
Yıl |
Sığır |
Koyun |
Ankara Keçisi |
Manda |
|
1928 |
6 934 |
13 632 |
3 170 |
8 936 |
|
1940 |
9 759 |
26 272 |
5 501 |
11 395 |
|
1950 |
10 123 |
23 083 |
3 966 |
14 498 |
|
1970 |
12 756 |
36 471 |
4 443 |
15 040 |
|
1984 |
12 410 |
40 391 |
1 973 |
11 127 |
|
1990 |
11 377 |
40 553 |
1 279 |
9 698 |
|
1995 |
11 789 |
33 791 |
714 |
8 397 |
|
2000 |
10 761 |
28 492 |
373 |
6 828 |
|
2005 |
10 526 |
25 304 |
233 |
6 285 |
|
2009 |
10 724 |
21 750 |
147 |
4 981 |
|
2010 |
11 370 |
23 090 |
153 |
6 141 |
|
2011 |
12 386 |
25 032 |
151 |
7 126 |
|
2012 |
13 915 |
27 425 |
158 |
8 199 |
|
2013 |
14 415 |
29 284 |
166 |
9 059 |
|
2014 |
14 123 |
31 115 |
178 |
10 347 |
|
2015 |
13 994 |
31 508 |
206 |
10 210 |
|
1984/1995 |
95.0 |
83.7 |
36.2 |
75.5 |
|
1995/2005 |
89.3 |
74.9 |
32.6 |
74.8 |
|
2005/2015 |
132.9 |
124.5 |
88.4 |
162.5 |
|
1984/2015 |
112.8 |
78.0 |
10.4 |
91.8 |
|
2009/2015 |
130.5 |
144.9 |
140.1 |
205.0 |
Ġekil 1.1. 2015-2016 yıllarında
Türkiye‟de hayvan varlığı (Bin baş)
2015-2016
yılları süresince Türkiye‟deki hayvan varlığına ilişkin değerler şekil 1.1‟de verilmiştir. Büyükbaş hayvan sayısı
2016 yılında 2015 yılına kıyasla
% 0,7 artarak 14 milyon 222
bin başa ulaşmıştır. Sığır miktarı % 0,6 artarak 14 milyon 80 bin baş; manda
sayısı % 6,2 artış ile 142 bin 73 baş sayılarına ulaşmıştır. Küçükbaş hayvan
sayısı ise 2016 yılında 2015 yılına kıyasla % 1,4 oranında azalmış ve 41 milyon
329 bin baş olmuştur. Koyun varlığı ise bir önceki yıla kıyasla % 1,7 oranında
azalarak 30 milyon 983 bin baş olmuştur. Keçi varlığında önceki yıla
kıyasla % 0,7 oranında azalmış
10 milyon 345 bin baş olmuştur.
Türkiye‟de toplam tarımsal üretimde hayvansal üretimin payı 2003
yılında % 29‟dan, 2010 yılında % 32‟ye artmıştır Hayvansal üretimin 2010 yılı
değeri 38 milyar TL olarak
gerçekleşmiş, buna en büyük katkıyı
inek sütü (% 30) ve sığır eti (%
30) yapmıştır. TÜĠK verilerine göre 2003-2010 yıllarına ait üretimin miktar ve
değeri incelendiğinde manda dışındaki hemen tüm türlerin etlerinde birim
fiyatların yaklaşık 2 kat arttığı
görülmektedir. Et üretimi
yıllık kişi başı 4,4-8,7 kg arasında değişmiştir. Sığırcılık
sektöründe 2008‟de başlayan sıkıntı, 2008-2009 arasında, toplam et üretiminde
beyaz etin payının artmasına (% 75) sebep
olmuştur. Ancak 2010-2011 döneminde bu oranın eski seviyesinde (% 66-69)
gerçekleştiği görülmektedir. Türkiye‟de hayvansal üretim miktarları şekil
1.2‟de verilmiştir (Anonim, 2014).
Şekil
1.2. Türkiye de hayvansal üretim
1.2.
Hayvancılıkta Yemleme ve Yem Karma Makinaları
Hayvancılıkla verim artışının sağlanması için hayvanlara verilen
yemin miktarı ve bileşimi önem arz etmektedir. Bilindiği gibi hayvan yemi
olarak çok farklı sayı ve çeşitte
hammadde
kullanılabilmektedir. Bu yem
hammaddelerinin hayvanların
Tüketmesi için verilirken homojen bir karışım halinde verilmesi,
verim artışı ile birebir ilgili olduğundan yem karma işlemi büyük önem taşımaktadır.
Yem karma makinaları arasındaki farklar genellikle vagonlar ve
helezon yapıları arasındaki farklardan kaynaklanmaktadır. Yem karma vagonları
silaj yemini kesen, karıştıran ve
yemliklere dağıtan tarım makinaları olarak tarif edilebilir. Vagonlar farklı
ülkelerde farklı Şekillerde yapılandırılabilir. Yem karma vagonları silaj yemini
kesme, öğütme ve karıştırma yapabilmelerine göre; silaj dağıtmak
için kullanılan ve yemi kesen, karıştıran ve dağıtan vagonlar olmak
üzere iki ana kategoriye ayrılmaktadır. Helezonlarının konumlarına göre ise;
dikey, yatay ve eğik eksenli olmak üzere üç gruba ayrılmaktadırlar. Tüm bu
sistemlerde temel hedef ürünün karıştırılırken hayvan tarafından sindirimini de
kolaylaştırmak için boyut ve hacim olarak küçültülmesidir (Anonim, 2017a).
Çekilir tip yem karıştırıcılara ait örnek görünümler şekil 1.3 ve 1.4‟de, kendi
yürür makine örneği ise şekil
1.5‟de gösterildiği gibidir.
Şekil 1.5. Kendi yürür yem karıştırma vagonu (Dikey Helezonlu)
1.3.
Yenilenebilir Enerji Kaynakları ve Hayvancılıkta
güneş Enerjisi Kullanımı
Enerji kavramı ve enerji kaynaklarının sürdürülebilirliği geçmişten
bugüne dünyanın en önemli
konularından biridir. Gelişmekte olan ülkelerdeki sanayileşme ve devamlı nüfus artışı
enerjiye olan talebin hızla artmasına sebep olmaktadır. Kullanışlarına göre
enerji kaynakları yenilenebilir ve yenilenemez enerji kaynakları olarak; dönüştürülebilirliklerine
göre ise primer ve sekonder enerji kaynakları olarak ayrılmaktadır.
Yenilenebilir enerji, doğanın kendi evrimi içinde, bir sonraki gün aynen mevcut
olabilen enerji kaynağı olarak tanımlanabilir.
Bilinen temel yenilenebilir enerji kaynakları güneş enerjisi,
rüzgar enerjisi, hidrolik (hidroelektrik) enerjisi, jeotermal enerjisi,
biyokütle enerjisi, hidrojen enerjisi, dalga enerjisi, gelgit enerjisidir.
Güneş enerjisi; güneşten gelen ve dünya atmosferi dışında Şiddeti
sabit ve 1370 W/m2 olan ve yeryüzünde 0-1100 W/m2 değerleri arasında değişen yenilenebilir bir
enerji kaynağı olup ısıtmadan soğutmaya ve elektrik üretiminde kontrollü olarak
kullanılabilmektedir. Ülkemizin yıllık güneşlenme süresi ortalama olarak 2640
saattir. En fazla güneşlenme 362 saat ile temmuz ayında, en az güneşlenme ise
98 saat ile aralık ayında gözlenmektedir. Güneş enerjisi günümüzde: konutlarda
ve iş yerlerinde, tarımsal teknolojide, sanayide, ulaşım araçlarında, iletişim
araçlarında, sinyalizasyon ve otomasyonda, elektrik enerjisi üretiminde
kullanılmaktadır.
Elektrik enerjisinin elde etme yöntemleri arasında yenilenebilir
enerji kaynağı olarak güneşten elektrik üretme yöntemi özellikle çevresel
katkılarından dolayı öne çıkmaktadır. Güneş enerjisinde elektrik enerjisi
üretme araçlarının başında fotovoltaik paneller gelmektedir. Fotovoltaik (güneş)
paneller ışık taneciklerini yarı iletken maddelerden geçirerek elektrik
enerjisine dönüştürürler.
Şekil
1.6. Güneş pili çalışma prensibi
Son yıllarda ülkemizde ve uluslararası pazarda otomotiv
endüstrisinde ve tarım makineleri sektöründe Ar-Ge yatırımları ve geleceğe
yönelik projelerde elektrikli araçların yer aldığı görülmektedir. Fosil
yakıtların yenilenebilir olmaması nedeniyle gelecekte azalacağı ve biteceği
yönündeki öngörüler ve ülkemizdeki yüksek yakıt fiyatları üreticileri ve
tüketicileri bu yöne doğru sevk etmektedir.
Güneş enerjisi destekli elektrikli araçların yakıt tasarrufu
sağlayacağı, gürültüyü azaltacağı ve karbon emisyonunu düşüreceği
beklenmektedir.
Şekil
1.7. Güneş paneli çalışma prensibi
Türkiye güneş potansiyeli açısından oldukça zengin bir ülkedir. Yıllık
ortalama güneş enerjisi 1315 kwh/m2‟dir.
Türkiye‟nin tüm yüzeyine gelen enerji miktarı 1025·1012 kwh olmaktadır. Bu
miktar Türkiye'nin 1996 yılında ürettiği toplam elektrik enerjisinin yaklaşık
11000 katına denk gelmektedir. Ülkemizdeki toplam kurulu güneş pili gücü 2000
yılı içinde 250 kwp kadardır (Kumbur ve ark, 2005).
Çizelge
1.4. Türkiye'nin toplam güneş enerjisi potansiyelinin aylara göre dağılımı
|
Aylar |
Aylık Toplam güneş Enerjisi |
Güneşlenme
Süresi (saat/ay) |
|
|
(kcal/cm2-ay) |
(kwh/m2-ay) |
||
|
Ocak |
4,45 |
51,75 |
103,0 |
|
Şubat |
5,44 |
63,27 |
115,0 |
|
Mart |
8,31 |
96,65 |
165,0 |
|
Nisan |
10,51 |
122,23 |
197,0 |
|
Mayıs |
13,23 |
153,86 |
273,0 |
|
Haziran |
14,51 |
168,75 |
325,0 |
|
Temmuz |
15,08 |
175,38 |
365,0 |
|
Ağustos |
13,62 |
158,40 |
343,0 |
|
Eylül |
10,60 |
123,28 |
280,0 |
|
Ekim |
7,73 |
89,90 |
214,0 |
|
Kasım |
5,23 |
60,82 |
157,0 |
|
Aralık |
4,03 |
46,87 |
103,0 |
|
Toplam |
112,74 |
1311,00 |
2640 |
|
Ortalama |
308,0 cal/cm2-gün |
3,6 kwh/m2-gün |
7,2
saat/gün |
Şekil
1.9. Türkiye güneş haritası
Bu çalışmada güneşten
elde ettiğimiz elektrik
enerjisini depolayabilen kendi
yürür bir yem karma ve dağıtma makinasının prototipinin geliştirilmesi
hedeflenmektedir. Böylece hem enerji verimliliği sağlanması hem de
yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılabilmesi planlanmaktadır.
Hayvancılık sektöründe güneş enerjisi kullanımı
yaygınlaşmaya ve hayvancılık ile uğraşmakta olanların elektrik maliyetlerini minimuma
indirmeye başlamıştır. Türkiye‟nin birçok bölgesinde küçük ya da büyük hayvan
tesislerinde solar enerji uygulamaları hayata geçirilmektedir. Hayvancılıkta güneş enerjisi
ile birlikte kırsal kesimden birçok kişi yaptığı
yatırımlardan daha fazla verim almaya başlamıştır. Tarım ve hayvancılıkta solar
enerji özellikle işletmelerin elektrik ihtiyacını karşılamada öncelikli olarak
tercih edilmektedir. Sadece işletme için gerekli elektrik değil, dolaylı yoldan
birçok ihtiyaç için de bir kaynak olmaktadır. Özellikle büyük tesislerde
hayvanların yem ihtiyacının karşılanması da hayvancılığın getirdiği bir
gerekliliktir. Kaba yem yetiştiriciliğinin yapıldığı ekili alanların sulama ihtiyacı
için de solar sistemler kurtarıcı olmaktadır. Sulama kuyularında dalgıç
pompaların kullanılması büyük kolaylıktır. Bunların çalışabilmesi için gerekli
enerji de yine solar enerji sistemleri ile sağlanmaktadır. Elektrik kullanım
maliyeti açısından tarım ve hayvancılıkta solar enerji büyük fayda sağlamıştır. Ancak sadece elektrik
kullanımı maliyeti açısından değil, başka
yönlerden de getirileri vardır. Özellikle kırsal bölgelerde elektrik
maliyetinden daha da önemlisi bölgede elektrik olmadığı için uzak yerlerden
elektriği getirmek için gerekli olan bütçedir. Elektriğin kullanılacak olan
bölgeye getirilmesi, üzerine
Bir de elektrik maliyeti ödenmesi hayvancılık yapanlar için ciddi
bir bütçe ayırmayı gerektirmektedir.
Solar enerji sistemleri hem getiri hem de kullanım maliyeti problemlerini ortadan kaldırmıştır.
2. KAYNAK ÖZETLERİ
|
Güneş (1999) birincil enerji kaynaklarının çevreyi kirleten ve
tüketilmesi kaçınılmaz olan, birincil enerji kaynaklarının yerini alabilecek,
çevre kirliliği oluşturmayan, yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları; rüzgar
enerjisi, güneş enerjisi, hidrolik enerji, jeotermal enerji, hidrojen enerjisi,
deniz kökenli enerjiler ve biyokütle enerjisi
başlıkları altında incelenebileceğini bildirmiştir. Yenilenemez
enerji kaynakları, kısa bir gelecekte tükenebileceği öngörülen enerji
kaynakları olup fosil kaynaklılar ve çekirdek kaynaklılar olmak üzere iki
farklı Şekilde sınıflandırılmaktadır.
Soyak ve ark. (2007) yaptıkları çalışmada, Türkiye‟nin sığır
varlığı bakımından sayısal olarak Avrupa‟da üst sıralarda yer aldığını ancak
buna rağmen birim başa ait verim bakımından oldukça gerilerde yer bulduğunu
bildirmişlerdir. Hayvansal üretimin içinde süt sığırcılığı da önemli bir yere
sahiptir. Türkiye‟de ortalama işletme başına düşen
hayvan sayısı 3,9 dur. Ülkemiz
hayvancılık işletmelerinin ve süt sığırcılığının önemli
kısıtlarından biri işletmelerin daha çok aile işletmeleri niteliğinde
olmalarıdır. Bu durum yeni teknolojik gelişmelerin hayvancılığa uygulanmasını da zorlaştırmaktadır. Hayvansal ürünlere gün geçtikçe
artan talebin karşılanabilmesi
için hayvan sayısı artırılmalı veya birim başına verim yükseltilmelidir. Hayvan
sayısının sürekli olarak artırılması mümkün ve ekonomik olmadığından hayvan başına verimin
yükseltilmesi önem arz etmektedir.
Veziroğlu ve Şahin (2008), yaptıkları çalışmalarında enerji
kavramı ve enerji kaynaklarının sürdürülebilirliğinin geçmişten günümüze
dünyanın en önemli konularından biri olduğunu bildirmişlerdir. Gelişmekte olan
ülkelerdeki sanayileşme ve devamlı nüfus artışı enerjiye olan talebin hızla
artmasına sebep olmaktadır. Günlük yaşamda her aşamada kullanım alanı bulan
enerji; nükleer, mekanik, kimyasal, termal, jeotermal, hidrolik, elektrik, güneş,
rüzgar enerjisi gibi
Değişik Şekillerde bulunabilmekte ve uygun metotlarla birbirine
dönüştürülebilmektedir. Enerji kaynaklarının hızla tükenmesi, petrol, kömür,
nükleer enerji gibi kendini yenileme durumu olmayan kaynakların bilinçsizce
kullanılması, bu kaynakların çevreye ve atmosfere verdiği kirlilik gibi faktörler
insanları yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmaya yönlendirmiştir.
Günümüzde, dünya enerji talebinin % 65 gibi büyük bir kısmı ulaşılabilirlik ve
kullanıma uygunluk nedeniyle petrol, doğal gaz gibi fosil yakıtlardan karşılanmaktadır.
Şenel (2012) yenilenebilir enerji kaynakları ise; oldukça uzun
sayılabilecek bir gelecekte tükenmeden kalabilecek, kendisini
yenileyebilen kaynakları ifade ettiğini
bildirmiştir.
Ayaz (2014) yaptığı çalışmada, çevresel kirliliğin azaltılmasının
sağlanması için oluşturulan yasal düzenlemelerin yanı sıra, petrol türevi
yakıtların zamanla gerekli talebi
karşılayamayacağı gerçeği araç üreticilerini performanstan ödün vermeden daha
çevreci alternatif çözüm üretmeye zorladığını bildirmiştir. Bu durum
doğrultusunda elektrikli araç tasarımları ve üretimleri hızlanmaktadır.
Akdeniz ve Kılıçkan (2015, 2018) yapmış oldukları çalışmada,
hayvancılık için büyük öneme sahip olan yem karma ve dağıtma işinin, gücünü
traktör kuyruk milinden veya elektrik motorundan alan sabit, asılır tip,
çekilir tip ve az sayıda termik motorlu yem karma ve dağıtma makineleri ile
gerçekleştirildiğini; günümüzde kendi yürür yem karma ve dağıtma makinelerinin
büyük kapasiteli olduğunu ve termik motor ile çalıştığını ifade etmiştir.
Ülkemizde üretimi yapılan yem karma
makineleri römork tarzında olup, bir çekiciye güç aktarımına yani traktöre
ihtiyaç duymaktadır. Son yıllarda üretilen traktörler daha yenilikçi teknoloji
içermekte ve birçok ihtiyaca yönelik olarak tasarlanıp üretilmektedir ve bu sebeple
satış fiyatları da yüksektir. Römork tipli yem karma makineleri, yüksek satın alma ve işletme maliyetine sahip traktörlerin sadece yürüyüşünden ve kuyruk
milinden faydalanmaktadır. Bu durum yem karma ve dağıtma işleminin özellikle
küçük işletmeler için maliyetini arttırmaktadır. Son yıllarda hem ulusal hem
uluslararası pazarda otomotiv endüstrisinde ve tarım makineleri sektöründe araştırma-geliştirme
yatırımları ve geleceğe yönelik projelerde elektrikli araçların yer aldığı görülmektedir. Yenilenebilir olmayan
yakıtların gelecekte azalacağı ve biteceği yönündeki tahminler ile ülkemizdeki
yüksek yakıt fiyatları üreticileri ve
Tüketicileri farklı enerji kaynaklarıyla çalışan makinelere
yönlendirmektedir. Ancak kullanılacak olan elektrik enerjisinin üretim kaynağı
da önem taşımaktadır. Çünkü ülkemizde elektrik enerjisinin büyük oranı linyit
ya da doğalgazdan elde edilmektedir. Bu durum
dışa bağımlılığı artırdığı gibi, çevre kirliliği
sorunlarını da beraberinde getirmektedir.
3. MATERYAL
VE YÖNTEM
3.1.
Materyal
Ülkemizde bulunan hayvancılık işletmeleri incelendiğinde en
önemli maliyet unsurunun yemleme ve yem karma sistemleri olduğu
görülmektedir. Bu çalışmada küçük kapasiteli hayvancılık işletmelerine
yönelik olarak kullanılabilecek, herhangi bir çekici ve dönü hareketine ihtiyaç
duymadan, depolanabilen güneş enerjisi ile tüm hareketini sağlayabilecek küçük
hacimli elektrikli kendi yürür bir yem karma ve dağıtma makinesi geliştirilerek
bu makinanın alan ve laboratuvar performanslarının belirlenmesi hedeflenmiştir.
Bu amaçla, ilk aşamada ülkemizdeki büyükbaş et ve süt sığırcılığı işletmeleri
yoğunluğu göz önünde bulundurularak ortalama hayvan sayısının 3,9 adet olduğu
görülmüştür. (Akdeniz, 2015) Buna bağlı olarak tasarım 4 adet hayvan sayısı göz
önüne alınarak gerçekleşmiştir.
Güneş enerjisi destekli elektrikli yem karma makinası
tasarlanırken ortalama 500 kg canlı ağırlığa sahip 25 kg/gün süt verimi alınan
4 adet süt sığırına verilmek üzere yem rasyonu dikkate alınmıştır. Yem
rasyonunun genel bileşimi Çizelge 3.1.‟de verilmiştir (Ergün, 2008).
Çizelge
3.1. Yem rasyonunun genel bileşimi
|
Yem |
Miktar (kg) |
|
Mısır
silajı |
40 |
|
Kuru
ot/Saman |
8 |
|
Yonca |
6 |
|
Palet
Yem (Süt Yemi) |
13 |
|
Toplam
Ağırlık |
67 |
Yem rasyonunda yer alan hammaddeler şekil 3.1‟de gösterildiği
gibidir.
Şekil
3.1. Yem hazırlamada kullanılan hammaddeler
Çalışmada,
bilgisayar ortamında makinaya ait tüm organların çizimi 3 boyutlu ve
2 boyutlu olarak tasarım programı aracılığı ile oluşturulmuştur.
Bilgisayar ortamında yapılacak olan tasarım için AUTOCAD-SOLIDWORKS paket
programlarının deneme sürümü kullanılmıştır. Program her türlü makine, tesis,
ürün tasarımında kullanıcıya bilgisayarın kolaylıklarını kullanarak hızlı bir Şekilde çizim yapmasını sağlar ve
parasolid prensibinde çalıştığı için kullanıcıya, tasarımın her aşamasında
müdahale Şansı vererek, modelin boyutlarının, ölçülerinin ve ayrıntılarının
istenilen Şekilde değiştirilmesi imkanı vardır, saniyelerle ölçülebilecek zaman
dilimlerinde teknik resim ve montajların yapılmasını sağlar. Feature tree
(tasarım ağacı) ile yapılan işlemlerin sıraları ve yapıları değiştirilebilir.
Üstelik yapılan değişiklikler sonucu varsa yapılmış olan montaj ve teknik resim
anında güncelleşir. Böylece kullanıcıya teknik resimde veya montajda
parçaya müdahale edebilme
Şansı doğar.
Güneş enerjili yem karma karma ve
dağıtma makinasının 2 kısımdan oluşmasına karar verilmiştir. Bu kısımlar:
1. Yem karma makinası
-
Yem Karma Haznesi
-
Helezon ve Bıçaklar
-
Dönüştürücü
-
Akü
3.1.1.
Yem Karma Haznesi
Yem karma haznesi çiftlikte bulunan hayvan sayısına göre, farklı
hacimlerde, yem ve diğer maddelerin homojen olarak karıştırıldığı
bölümdür. imalatı gerçekleştirilen yem karma haznesine
ait Şematik görünüm şekil 3.2.‟de verilmiştir.
Şekil
3.2. Yem karma haznesi
3.1.2.
Helezon ve Bıçaklar
Yem karma makinalarında bulunan helezon ve üzerinde bulunan
bıçaklar içerisine atılan yem maddelerinin homojen bir Şekilde
karışmasını ve materyal
boyutlarının istenen ölçeğe gelmesini sağlamaktadır. Helezon ve bıçaklara
ait görünüm şekil 3.3.‟de verilmiştir.
Şekil
3.3. Helezon ve bıçaklar
3.1.3.
Redüktörlü Elektrik Motoru
Redüktörlü elektrik motoru, makine içinde bulunan helezona
belirli bir devirde güç tahriği
sağlayarak dönmesini sağlamaktadır. Redüktörlü elektrik motoruna ilişkin bir
görünüm şekil 3.4.‟de
verilmiştir.
Şekil
3.4. Redüktörlü elektrik motoru
3.1.4.
Diferansiyel (Dc Motor Tahrikli)
Motorlu taşıtlarda,
devindirici (döndürücü) motor kuvvetinin devindirici tekerleklere
aktarılmasında kullanılan dişli düzenektir. Motor kuvvetini her iki tekerleğe eşit
olarak dağıtmakla birlikte, örneğin taşıt bir virajı dönerken, tekerleklerin değişik
uzunluklarda yol almasını
da olanaklı kılar.
Differansiyel (Dc Motor Tahrikli) ilişkin bir görünüm
şekil 3.5.‟de verilmiştir.
Şekil
3.5. Diferansiyel (Dc Motor Tahrikli)
3.1.5.
Motor Sürücü Kartı
Motor sürücü ürünleri endüstrinin temeli olan standart indüksiyon
motorlarının hızının ve torkunun kontrol edilmesi için kullanılırlar. Motor
sürücüye ait bir görünüm şekil 3.6.‟da verilmiştir.
Şekil
3.6. Motor Sürücü Kartı
3.1.6.
Tekerlek-Direksiyon-Direksiyon Mili
Motorlu
araçların hepsinde bulunan direksiyon en temel ve basit haliyle bir mil üzerine
bağlanmış olan direksiyon ona bağlı dik dişli düzeneği çevirerek tekerleklerin
dönüş hareketini sağlamaktadır. Dişli çubuk – dişli çark adı verilen bu düzenek
tüm otomobil, jip, kamyonet ve minibüs tarzı araçlarda kullanılmaktadır. Tüm
direksiyon tiplerinde temel prensip Şu Şekildedir; Direksiyon mili üzerindeki
dişli çubuğun rotlarının bir mil üzerindeki dişli çarkı döndürmesi ve buna
bağlı olarak tekerleklerin yönlendirilerek hareket etmesi esasına
dayanmaktadır. Tekerlek-Direksiyon-Direksiyon Miline ait bir görünüm şekil 3.7.‟de verilmiştir.
Şekil
3.7. Tekerlek-direksiyon-direksiyon mili
3.1.7.
Güneş Paneli
Güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde etmek için en temel
elemanlar güneş panelleridir. Güneş panelleri (solar paneller) çeşitli Şekillerde
üretilirler. Ancak çalışma prensipleri aynıdır. İhtiyaç duyulan enerji önceden
hesaplanarak bir işletmenin ihtiyacı kw/h cinsinden belirlenir. Güneş ışınlarını
elektrik enerjisine çeviren cihazdır. Verimleri panel tipine göre değişmekle
birlikte % 15-20 arasındadır. Laboratuvar çalışmaları devam etmekte olup verim
değerlerinin yükseltilmesi hedeflenmektedir. Türkiye Şartlarında güneşlenme
süresi; kışın 5 saat, sonbaharda 7 saat ve yazın 11 saattir. Güneş paneline ait
bir görünüm şekil 3.8.‟de verilmiştir.
Şekil
3.8. Güneş paneli
3.1.8.
Dönüştürücü
Frekans değiştirici anlamına gelen ve alternatif akımdan (AC),
doğru akıma (DC), doğru akımdan (DC), alternatif akım (AC) 3 faz biçimine dönüştürülebilen,
frekansı ve gerilimi ayarlanabilen bir cihazdır. Doğru akım enerjisini
alternatif akım enerjisine çevrilmesine yarayan cihazlardır. Genel olarak tam
sinüs çıkışı veren ve vermeyen olmak üzere iki çeşit çevirici bulunmaktadır.
Hassas yüklerin bulunduğu sistemlerde tam sinüs çıkışı verebilen eviricilerin
kullanılması gereklidir. Evirici gücü, sistemde aynı anda çalışabilecek yüklerin
güç değerleri toplanarak elde edilir.
Dönüştürücü, güneş paneli
ve akünün bağlantı
Şeması şekil 3.9.‟da verilmiştir.
Şekil
3.9. Dönüştürücü, güneş paneli ve akünün bağlantı Şeması
3.1.9.
Akü
Elektrik enerjisini, kimyasal enerjiye çevirerek depo eden ve gerektiğinde
kimyasal enerjiyi, elektrik enerjisine dönüştürerek geri veren parçaya akü
(akümülatör, batarya) denir.
Aküler
elektrik enerjisinin depolanmasında kullanılır. Makinenin çalışmadığı sürelerde
enerji depolamak için kullanılacaktır. Akü kapasitesinin belirlenmesinde en
önemli faktör sistemin güneş göremeyeceği gün sayısını ya da saatini hesaplamaktır.
Aküye ait bir görünüm şekil 3.10.‟da verilmiştir.
Şekil
3.10. Akü
Makine oluşturma esnasında ve
laboratuvar ile alan denemelerinde kullanılan ölçüm ekipmanları avometre,
kumpas, terazi ve metredir.
3.2.
Yöntem
3.2.1.
Tasarım
Güneş enerjisi destekli elektrikli yem karma makinası
prototipinin geliştirilmesi çalışmaları
genel olarak 2 aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk olarak makinanın ortalama
4 baş hayvancılık işletmesine sahip bir işletme için kullanılabilecek rasyon
miktarlarından yola çıkarak yem karma makinesi kısımları ve güneş enerjisi
elektrik güç hesaplamaları yapılmıştır. Hesaplamalar sonunda bilgisayar
ortamında üç boyutlu Solidworks program tasarımı gerçekleştirilmiş ve tasarıma göre imalat yapılmıştır.
Hesaplamalarda kullanılan formül
seti aşağıda verilmektedir. Yem Karma Haznesi Hacim Hesaplaması:
Çizelge
3.1‟de verilen ortalama toplam yaş ağırlık değerleri ve yoğunluklar dikkate
alınarak aşağıdaki formül yardımıyla yem karma makinesinin depo ve karma ünitesi
hacmi bu tasarım
için eşitlik (3.1)
kullanılarak hesaplanmıştır
P=√3x U x I x Cosφ /1000 (3.2)
P : Güç (kw)
I : Akım (A)
U
: Gerilim (V) Cos ϕ : Güç faktörü
η : Verim
DC
motor – Diferansiyel gerekli güç hesabı:
Tekerlek Sürtünmesi;
F=m.g.Cos(α).Rr (3.3)
Gerekli Kuvvet;
F=m.g.Sin(α) (3.4)
Bu kuvveti yenmek için gerekli olan güç (kw)
;
P=F.v/1000 (3.5)
Gerekli olan güç değeri sistem
verimine göre düzenlendiğinde net güç miktarı formülü aşağıdaki gibidir
(Anonim, 2010);
F=m.g.Sin(α)+m.g.Cos(α).Rr+V² (3.6) M : Kütle (kg)
Α : Eğim açısı (˚)
Rr v g
E= P/e E
P
E =
Verim (η)
Çizelge 3.2. Hareket için gerekli parametreler
|
Toplam
Kütle(m) |
550 kg |
|
Yer
çekimi(g) |
9,81 m/s² |
|
Eğim
Açısı (α) |
5 |
|
Dönme
Sürtünme Katsayısı(Rr) |
0,015 |
|
Hız(v) |
5 km/h |
|
Sistemin
Toplam Verimi (e) |
0,9 |
Güneş
Paneli Seçimi
Güneş enerjisi destekli elektrikli yem karma makinası ile
gerçekleştirilen denemelerde Aydın ilindeki ortalama güneşlenme süreleri de
dikkate alınmıştır. Aydın ilinin yıl içinde ortalama
güneşlenme sürelerine ilişkin
veriler ġekil 3.11‟de verilmiştir.
Dönüştürücü
Hesabı
Dönüştürücü kapasite
eşitlik (3.1) ile hesaplanabilir (Çolak
ve ark., 2011). S=P/ µ (3.7)
S : Gerekli dönüştürücü kapasitesi P : Güç miktarı
µ : dönüştürücünün verimi Akü
Kapasite Hesabı
Ak:h.z.tb.k (3.8)
Ak :
Akü kapasite hesabı
H : Enerjinin aküden çekileceği saat z : deşarj derinliği
Tb :
Batarya sıcaklık katsayısı
K :
Saatlik batarya kapasitesi ihtiyacı (Ah/h)
|
3.2.2.
Alan ve Laboratuvar Denemeleri
Üçüncü aşama olarak hesaplamaları ve imalatı yapılmış olan güneş
enerjisi destekli elektrikli yem karma makinasının alan ve laboratuvar
denemeleri gerçekleştirilmiştir. Alan denemelerinde saatlik güç değerleri, yem
karıştırma esnasında geçen süreler, ileri ve geri makine yürüme hızı, saatlik
akım değeri, yem yükleme ve boşaltma
gibi kriterler tespit edilmiştir. Laboratuvar denemelerinde ise süt
sığırcılığı için yoğun olarak kullanılan yem rasyonları göz önüne alınarak yem
boyutlarının belirlenmesi, yem
karıştırma homojenliği gibi değerlere bakılmıştır.
4. BULGULAR
VE tartışma
4.1.
Güç Ünitesine Ait Parametreler
4.1.1.
Yem Karma Haznesi
Çizelge
3.1‟deki değerler incelendiğinde 4 başlı bir süt sığırcılığı işletmesinin
günlük olarak yaklaşık 134 kg (yaş ağırlık), öğün başına ise (günde 2 kez
yemlendiği varsayıldığında) 67 kg karma yeme ihtiyacı olduğu görülmektedir. İlk
olarak yem karma ünitesinin hacminin hesaplanmasıyla başlanmış ve diğer
kısımlar sırayla tasarıma dahil edilmiştir.
Dikey olarak tasarlanmış yem karma
haznesi. Formül (3.1) kullanılarak 0,75 m3 hacimli
olarak hesaplanmış ve üretimi yapılmıştır.
4.1.2.
Redüktörlü Elektrik Motoru
Yukarıdaki hacmi hesaplanan yem karma
haznesi tasarlandıktan sonra formül (3.
2) kullanılarak makinede 1,5 kw ve 220
volt luk 1500 d/d bir elektrik
motorlu ile
1/40 tahvil oranına sahip bir redüktör kullanılmıştır. Bunun
sonucunda helezonda
37 d/d dönü hareketi elde edilmiştir.
Tasarımda kullanılan redüktörlü elektrik motoruna ilişkin görünüm de şekil
4.2‟de verilmiştir.
Şekil
4.2. Redüktörlü elektrik motoru
4.1.3.
Diferansiyel (DC Motor Tahrikli)
Diferansiyel makinenin yürüme ekipmanıdır. Bu değerleri emniyetli
olarak karşılayan formül (3.6) kullanılarak DC tahrikli motor gücü hesaplanmış
ve buna en yakın 800 Watt gücünde bir diferensiyel seçilmiştir. 800 Watt
gücünde 24 Volt geriliminde Dc motor aküden direk olarak enerji alıp döne
hareketi oluşturmaktadır. Elektrik motorunun bağlı olduğu diferansiyel kutusu
sağ ve sol tekere hareketi iletmektedir. Gidiş hızını ayarlamak içinde akü ile
motor arasında motor sürücü kartı kullanılmıştır. Bu da makinanın hızını ve
ileri geri hareketini bir el gazıyla ayarlamamızı sağlamaktadır. Makinada
kullanılan diferansiyele (DC Motor Tahrikli) ait görünüm şekil 4.3‟de verilmiştir.
Aydın ili güneşlenme süreleri (şekil 3.11)
incelenerek makine için seçilen 1500 W
gücündeki elektrik motoru için ortalama 6 saat güneşlenme süresi alınarak 250 W
güneş paneli seçilmiştir. Makinada kullanılan güneş paneli 250 Watt 24 Volt ve 8
Amper/Sa güç üretim kapasitesine sahiptir.
Güneş paneli açısı
ayarlanabilir, güneş ışınlarını
dik olarak alabilecek Şekilde; Şoför koltuğuna oturulduğunda kullanan kişinin
baş üstü seviyesine yerleştirilmiştir. Güneş paneline ait görünüm şekil 4.3‟de, güneş
panelinin teknik özellikleri ise Çizelge 4.1‟de
verilmiştir.
Şekil
4.4. Güneş paneli
Çizelge
4.1. Güneş panelinin teknik özellikleri
|
Maksimum
Güç (Pmax) |
250 Wp |
|
Maksimum
Voltaj |
30,15 V |
|
Maksimum
Akım |
8,29 A |
|
Maksimum
sistem voltajı |
1000 V |
|
Boyutlar |
1650x992x40 mm |
4.1.5.
Dönüştürücü
|
|
Makinada karıştırma ve hareket için (1500 + 800) 2300 W 2 adet
elektrik motoru bulunmaktadır. Bu değerleri emniyetli olarak karşılayan formül
(3.7) kullanılarak 3000 VA 2400 W 24 V Akıllı Tam Sinüs dönüştürücü seçilmiştir.
Güneş panelinden aldığı 24 V enerji ile aküleri Şarj etmekte ve akülerden
aldığı 24 volt DC akımı helezonu döndürmek için gerekli olan 220 AC akıma
çevirmektedir. Güneş olmadığı süreçlerde Şebeke elektriği ile de aküleri Şarj
etme özelliği de bulunmaktadır. Kullanılan dönüştürücünün dış görünüşü ve ekran görüntüsü ġekil 4.4‟de verilmiştir. Ekran
görüntüsünde giriş ve çıkış voltajları, akünün Şarj durumu ile akülerin Şarj olup olmadığı ile ilgili veri alınabilmektedir.
Şekil
4.5. Çalışma esnasında dönüştürücünün dış görünüşü ve ekran görüntüsü
4.1.6.
Akü
Sistemde formül (3.8) kullanılarak 2 adet 12 volt 105 Ah jel
aküye yer verilmiştir. Aküler birbirine seri bağlanmış ve 24 volt olarak
kullanılmıştır. Aküler makinada koltuğun altındaki bölmeye yerleştirilmiştir.
Aküye ilişkin genel görünüm şekil 4.5‟de
verilmiştir.
4.2.
Makine İmalatı
Solidworks programında 3 boyutlu tasarımı yapılan yem karma
makinası patlatma resmi hazırlanarak bölümlere ayrılmış ve daha sonra imalatın
yapılması için 2 boyutlu imalat resimleri hazırlanmıştır. Makinaya ait tasarım ve patlatılmış montaj resmi şekil 4.6 „da verilmiştir.
Şekil
4.7. Makinanın tasarım ve patlatılmış montaj resmi
Hazırlanan
imalat resimlerine göre sacların kesimi sac kalınlıklarına göre plazma
tezgahında yapılmıştır. Hazır olan kesimler abkant pres ve silindir vasıtasıyla
verilen ölçülere göre şekillendirilmiştir. Kesim ve kıvrımı yapılan malzemeler ise gazaltı kaynağı yöntemi uygulanarak kaynaklı birleştirme yapılmıştır. Parça parça bölümleri
hazır olan malzemelerin boyama işlemi yapılmıştır. Montaja hazır olan sac
malzemeler ve hazır olarak alınan diğer ekipmanlar montaj Şemasına göre civatalı olarak birleştirmeleri yapılmıştır.
Yem karma makinasının, yem haznesinin yan sac kalınlıkları 4 mm
taban sacı ise 12 mm‟dir. Makine sağdan boşaltmalı olup yem kapağı elle açılıp
kapanmaktadır. Yan sacları silindirde oval Şekle getirilmiş olup tasarımda
yapılan ölçülerde önce saclar birbirine puntalanmış daha sonra ana kaynağı
yapılmıştır
Şekil
4.8. Hazne kaynaklı birleştirme Şeması
Helezonlar boru, yaprak sacları, yaprak destek lamaları, flanş ve
rulman yatağından meydana gelmektedir. Helezon bıçakları ise özel çelik
malzemeden imal edilmiş olup talaşlı imalattan sonra ısıl işlem görerek sertleştirilmektedir.
Helezon üzerinde toplam 5 adet bıçak bulunmaktadır.
Helezon üretiminde kaynak uygulaması şekil 4.7.‟de, tamamlanmış
helezon ise şekil 4.8‟de verilmiştir.
Şekil
4.9. Helezon kaynak uygulaması bitmiş Şekli
4.3.
Makine Montajı
Tasarım ve hesaplamalara göre imalatı yapılan ve seçilen
ekipmanlar montaj Şemasına göre birleştirilerek şekil 4.9‟da görülen elektrik
destekli yem karma makinesi denemeler için hazır hale gelmiştir.
Şekil 4.10.
İmalatı
tamamlanmış güneş enerjisi destekli elektrikli yem karma makinesi
4.4.
Alan Denemeleri
|
Çizelge
4.2. Saatlik güç değerleri
|
Saat |
Güneş Panelinden
Gelen Güç
Değeri (W) |
Saat |
Güneş Panelinden
Gelen Güç
Değeri (W) |
|
08:00 |
30±5 |
13:00 |
180±10 |
|
08:30 |
54±5 |
13:30 |
178±10 |
|
09:00 |
77±5 |
14:00 |
175±10 |
|
09:30 |
99±5 |
14:30 |
170±10 |
|
10:00 |
122±8 |
15:00 |
162±10 |
|
10:30 |
138±8 |
15:30 |
150±10 |
|
11:00 |
153±10 |
16:00 |
134±8 |
|
11:30 |
164±10 |
16:30 |
117±8 |
|
12:00 |
171±10 |
17:00 |
96±8 |
|
12:30 |
175±10 |
17:30 |
90±5 |
Alan denemelerinde hazırlanan rasyonlar güneş enerjisi destekli
elektrikli yem karma makinasında karılmıştır. Karma işlemi sırasında makinaya ilişkin incelenen parametreler Çizelge
4.3‟de verilmiştir.
Çizelge 4.3. Güneş enerjisi
destekli elektrikli yem karma makinasında rasyon hazırlamaya ilişkin süreç
parametreleri
|
Sabah
Yemi |
Akşam Yemi |
|
Karıştırma süresi |
Karıştırma süresi |
|
Boşta geçen süre |
Boşta geçen süre |
|
Yemliğe geçiş süresi |
Yemliğe geçiş süresi |
|
Dağıtma
süresi |
Dağıtma
süresi |
Makinanın alan denemeleri Aydın ili Koçarlı İlçesi‟nde yer alan
Pazarlı Çiftliği‟nde 04-24.06 2017 tarihleri arasında gerçekleştirilmiştir.
Denemelerde 4 adet sağılır hayvanın yemi baz alınarak sabah ve akşam yemleri
hazırlanmıştır. Denemelerin gerçekleştirildiği haziran ayında güneşlenme süresi
ortalama 11,79 saat, global radyasyon değeri ise 6,61 kw.h/m²‟dir. Alan
denemelerinde sabah yemi saat 08:00 de hazırlanmış; güneş enerjisi destekli
elektrikli yem karma
Makinası yemleme işlemi
bittikten sonra tekrar
güneş altındaki alana bırakılmıştır.
Akşam yemi ise saat 20:00‟da hazırlanmıştır. Makine toplamda 12 saat boyunca
güneş altındaki açık alanda bekletilmiştir. Denemelerde elde edilmiş ortalama
değerler ve standart sapmaları Çizelge
4.4.‟de verilmiştir.
|
|
Parametre |
Değer |
|
Ġarj
süresi |
11,79 saat |
|
Karıştırma süresi |
25 dk 10 s ± 1 dk 50 s |
|
Boşta geçen süre |
1 dk 15 s ± 5 s |
|
Yemliğe geçiş süresi |
1 dk 48 s ± 19 s |
|
Dağıtma
süresi |
1 dk 50 s ± 29 s |
|
Yürüme hızı (boşta) |
0,9 m/s |
|
Yürüme
hızı (yem dağıtma) |
0,4 m/s |
Makinanın yürüme hızı boşta 0,9 m/sn, yem dağıtma esnasında 0,4
m/sn olarak ölçülmüştür.
Rasyonları hazırlama esnasında makinanın harcadığı güç değerleri de ölçülmüştür.
Makinanın güneşin etkin olduğu saatlerde akülere saatte yaklaşık 7 Amper güç
depoladığı ölçülmüştür. Makinaya yem maddelerinin ilk atıldığı esnalarda yem
boyutlarının büyük olmasından dolayı ilk karışım esnasında 55 Amper ile 65
Amper arasında değişen güç harcadığı görülmüştür. 10 dakika karışımdan sonra
yapılan ölçümde Avometrede 45 ile 55 Amper arasında değişen güç çekimi görülmüştür. 20 dakikalık karışım
sonucunca yem karışımı
tamamlanmaya yakın yem
maddelerinin boyutları küçüldüğü için 35 Amper ile 45 Amper arasında değişen
güç harcaması görülmüştür. Bu değerleri gösterir tablo Çizelge 4.5‟de verilmiştir.
Çizelge 4.5. Güneş enerjisi
destekli elektrikli yem karma makinasında rasyon hazırlama esnasında makinanın
harcadığı akım değerleri
|
Parametre |
Harcanan Akım (Amper) |
|
Helezon boşta |
25 |
|
Helezon
ilk yükte |
55 - 65 |
|
Helezon
orta yükte |
45 - 55 |
|
Helezon
son yükte |
35 - 45 |
|
Araç boşta yürüme |
15-20 |
|
Yem
dağıtma esnasında |
60 - 65 |
Elde edilen
ortalama değerler makine toplam işlem süresinin (karıştırma süresi+ boşta geçen
süre + yemliğe geçiş süresi + dağıtma süresi) ortalama 30 dakika olduğunu
ortaya koymaktadır. Sabah yemi yapıldıktan sonra makina güneşli açık alana
bırakıldıktan yaklaşık 12 saat sonra akşam yemi hazırlanmıştır. Bu süre
zarfında akülerde depolanan enerji, dışarıdan enerji ihtiyacına gerek kalmadan
yemleri hazırlamaya yeterli olmuştur.
4.5.
Laboratuvar Denemeleri
4.5.1.
Yem Boyutu
Çalışmanın laboratuvar denemeleri kısmında, hazırlanan her rasyon
içerisinden alınan numunelerin içinden saman ve yonca parçaları seçilmiş ve
makinanın yem hazırlama sürecinde boyutlarını kaç mm boyutuna
düşürdüğü ölçülmüştür. Boyutu küçültülmüş yonca ve saman
örneklerine ilişkin fotoğraf
ġekil 4.10‟da verilmiştir.
Şekil 4.11. Hazır hale gelmiş yem numunesi
Şekil 4.12. Boyutu küçültülmüş yonca (a) ve saman (b) örnekleri
Karma işleminden önce güneş enerjisi
destekli yem karma makinasının içine
atılan balya halindeki saman ve yonca uzunluk boyutları 15-40 cm
arasında değişmiştir. Karma işlemi
sonunda rasyon içinden seçilen numunelere ait parçacık büyüklüklerini gösteren
dağılım Çizelge 4.6‟da verilmiştir. Sonuçlar karma işleminden sonra saman
boyutlarının ortalama 40 mm, yonca boyutlarının ise ortalama 42 mm düzeyine düştüğünü
göstermektedir.
|
Yem
tipi |
Yem boyutu (mm) |
|||||||||
|
Saman |
52 |
43 |
53 |
41 |
39 |
57 |
42 |
60 |
27 |
41 |
|
35 |
36 |
26 |
25 |
20 |
21 |
43 |
37 |
69 |
45 |
|
|
Yonca |
54 |
32 |
36 |
47 |
70 |
53 |
34 |
60 |
38 |
32 |
|
49 |
47 |
34 |
27 |
33 |
35 |
62 |
48 |
58 |
51 |
|
Üretilen güneş enerjisi destekli elektrikli yem karma makinasının
etkinliğini ölçmek amacıyla homojenlik testi yapılmıştır. Bu amaçla saman,
yonca, silaj, pelet yem belli süre karıştırıldıktan
sonra istenen boyuta ulaşılması ve karışımın hazırlanması sonuncunda hayvanlara
dağıtılan yemden alınan numune laboratuvar ortamında tartılmıştır. Tartımdan
sonra numune içinden izleme materyali olarak belirlenen pelet yemler seçilmiş
ve tekrar tartılmıştır. Pelet yemlerin tüm yeme oranı belirlenerek, makinanın
ne kadar homojen karışımlar yapabildiği belirlenmiştir. Karma işlemi sonunda
laboratuvara getirilen yem örneği ve içinden
seçilen palet yem miktarını gösteren
fotoğraflar şekil 4.12‟de
verilmiştir.
Şekil
4.13. Karma işlemi yapılmış numuneler ve içindeki palet yem düzeyi
Güneş enerjisi destekli elekrikli yem karma makinasında yapılan
karma işlemi sonucunda elde edilen yemlerin pelet yem içeriği ve oranına ait
dağılım Çizelge 4.7‟de verilmiştir.
Çizelge
4.7. Karma işlemine tabi tutulmuş yemlerin palet yem içeriği
|
Numune Ağırlığı (gr) |
Pelet Yem Ağırlığı (gr) |
Palet Yem Oranı (%) |
|
30,33 |
6,46 |
21,30 |
|
44,05 |
9,78 |
22,20 |
|
38,66 |
7,09 |
18,34 |
|
38,51 |
7,58 |
19,68 |
|
47,86 |
9,33 |
19,49 |
|
46,80 |
8,60 |
18,38 |
|
37,58 |
7,23 |
19,24 |
|
44,64 |
8,25 |
18,48 |
|
36,28 |
6,98 |
19,24 |
|
48,22 |
8,36 |
17,34 |
|
36,78 |
7,62 |
20,72 |
|
42,96 |
9,56 |
22,25 |
|
38,66 |
6,88 |
17,80 |
|
46,35 |
9,88 |
21,32 |
|
39,75 |
7,89 |
19,85 |
Güneş enerjisi destekli
elektrikli yem karma makine prototipinin içine atılan 67 kg
yemin 13 kg‟ı (% 19.40) pelet yemden oluşmaktadır. Karma işlemi sonunda elde
Edilen
yemlerde tespit edilen pelet yem oranları Çizelge 4.7‟den de görüldüğü gibi
% 17,80-22,25 arasında değişen değerler almıştır. Denemelerde
kullanılan yemlerde tespit edilmiş pelet yem miktarı ve oranlarına ait
ortalama, standart sapma ve varyasyon katsayısı değerleri ise Çizelge 4.8‟de
verilmiştir.
Çizelge
4.8. Palet yemin tüm yemdeki oranına ve miktarına ilişkin değerler
|
|
Ortalama |
Standart sapma |
Varyasyon katsayısı |
|
Palet
yem miktarı (g) |
8,10 |
± 1,09 |
0,13 |
|
Palet
yem oranı (%) |
19,71 |
± 1,50 |
0,08 |
5. SONUÇ
|
Çalışmada elde edilen bulgular yem karma haznesinde bir elektrik
motoru ve redüktör ile içerisinde bulunan bir helezon vasıtasıyla karıştırılması
ve helezon üzerinde bulunan bıçaklar ile yemin istenilen boyuta getirebildiğini
ortaya koymuştur. Makinanın yürümesi ise üzerinde DC bir elektrik motoru
bulunan diferansiyel ile gerçekleşmiştir. Bu iki elektrik motorunun dönü
hareketi güneş enerjisiyle veya Şebekeden alınan elektrikle depolanan akülerden
elde edilmiştir. Akülerden alınan elektrik enerjisi bir dönüştürücü vasıtasıyla
helezonu döndüren elektrik motoruna 24 Voltu 220 volta çevirerek dönü
hareketini vermiştir.
İmalatı yapılmış
olan makine
ile gerçekleştirilen laboratuvar
denemelerinde
Şarj süresi, deşarj süresi, ileri ve geri
makine yürüme hızı, saatlik akım değeri gibi kriterler tespit edilmiştir. Alan
denemelerinde ise süt sığırcılığı için yoğun olarak kullanılan yem rasyonları
göz önüne alınarak yem yükleme, karıştırma,
boşaltma, yem boyutlarının belirlenmesi, yem karıştırma homojenliği gibi
değerlere bakılmıştır. Bu değerler sonucunda yaz aylarında dört hayvan için
hazırlanmış olan sabah ve akşam yeminin güneş enerjisinden elde edilen elektrik
enerjisiyle hazırlanabildiği gözlemlenmiştir. Makinanın hazırladığı yemden
alınan numuneler incelendiğinde ise
homojenliğin ve yem boyutlarının istenen nitelikte olduğu görülmüştür.
İmalat sonucunda
gerekli sonuçların elde edilmesi ile büyük kapasiteli termik motorlu
yem karma ve dağıtma makineleri ile traktörlerle çekilir yem karma ve dağıtma
makineleri yerine kullanılabilecek çevre ve hayvan sağlığı açısından güvenli,
egsoz ve gazı salgılamayan, yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş enerjisi
kullanımının önünün açılması hedeflenmektedir. Ülkemizde hayvan yetiştiriciliğinin
büyük bir çoğunluğunu oluşturan küçük kapasiteli işletmelerin ihtiyaçlarını karşılayabilecek
güneş enerjisi ile çalışan bir makine üretimi gerçekleştirilmiştir.
Yorumlar
Yorum Gönder