Şebekeden bağımsız rüzgâr, güneş ve hidrojen kaynaklı hibrit enerji sisteminin analizi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektrik Eğitimi Bölümü, Türkiye
Tez Danışmanı: Osman Kılıç,Haluk Görgün
Tezin Onay Tarihi: 2013
Tezin Dili: Türkçe
Özet:
Şebekeden bağımsız rüzgâr ve güneş enerji sistemleri, kullanım kapasitelerinin düşük olmasından dolayı, üretilen enerjinin depolanması ile birlikte üçüncü bir yedek enerji sistemine ihtiyaç duyarlar. Rüzgâr türbini, fotovoltaik paneller ve yedek enerji ünitesini proton geçirimli membran (PEM) tipi hidrojen yakıt pilinin oluşturduğu şebekeden bağımsız hibrit enerji sistemlerinin, değişken meteorolojik şartlara ve değişken yüklere hızlı cevap verebilecek güç akış kontrol algoritmalarına gereksinimleri vardır. Bu tez çalışmasında, hibrit güç sisteminin akü grubu enerji verimliliği, üç farklı güç kontrol algoritması kullanılarak araştırılmıştır. Sistemde yer alan proton geçirimli membran tipi elektrolizör Matlab-Simulink ortamında modellenerek, sistemin hidrojen üretim kapasitesi hesaplanmış ve deneysel yolla üretilen hidrojen miktarı ile karşılaştırılmıştır. Tez temel olarak dört ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, tezin amacı, tez konusu ile ilgili literatürde yer alan örnekler, sistemi oluşturan elemanlar sırasıyla tanıtılıp, sistemin kurulum aşaması ve veri toplama-işleme düzeneği sırasıyla açıklanmıştır. İkinci bölümde, şebekeden bağımsız hibrit enerji sistemini oluşturan elemanların matematiksel denklemleri ve eşdeğer devreleri verilmiştir. Üçüncü bölümde uygulama aşamasında kullanılan üç farklı güç kontrol algoritması tanıtılmış ve akü grubunun enerji verimliliği için en iyi sonucu veren algoritma diğerleri ile karşılaştırmalı olarak ortaya konulmuştur. Bu kontrol algoritmasına göre akü grubunun enerji verimliliği % 85?e ulaşmıştır. Tezin sonuç bölümünde sistemin yıllık hidrojen üretim kapasitesi, Matlab-Simulink ortamında oluşturulan modelleme aracı ile bulunmuştur. Yapılan hesaplamaya göre sistemin yıllık hidrojen üretim kapasitesi, İstanbulun 2010 meteorolojik şartlarına göre 34,3 kg olarak hesaplanmıştır. Oluşturulan model ile ölçülen gerçek değerler karşılaştırmalı olarak ortaya konulmuştur. Yapılan karşılaştırmada ortalama hata karesi (MSE) 8.28e-7 olarak hesaplanmıştır. Önerilen model, şebekeden bağımsız hibrit enerji sistemlerinin değişken meterolojik şartlardaki hidrojen üretim kapasitelerinin hesaplanabilirliği açısından örnek teşkil etmektedir.