Şebekeden bağımsız rüzgâr, güneş ve hidrojen kaynaklı hibrit enerji sisteminin analizi
Analysis of a stand-alone wind-solar and hydrogen hybrid power system
- Tez No: 343449
- Danışmanlar: PROF. OSMAN KILIÇ, DOÇ. DR. HALUK GÖRGÜN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Electrical and Electronics Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
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.
Özet (Çeviri)
Due to its low capacity factors and variable meteorological conditions, stand-alone wind and solar energy systems are requires backup power system and power flow control algorithms, which is replacement proton exchange membrane (PEM) type hydrogen fuel cell. This study presents different power management strategies of a stand-alone hybrid power system. The system consists of photovoltaic (PV) panels, a wind turbine and a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). PV and wind turbine is the main supply for the system, and the fuel cell performs as a backup power source. Therefore, continuous energy supply needs energy storing devices. The state of charge (SOC), charge-discharge currents are affecting the battery energy efficiency. In this study, the battery energy efficiency is evaluated with three different power management strategies using Matlab-Simulink. PEM type electrolyzer are modeled in Matlab-Simulink environment, hydrogen production capacity of the system is calculated and compared with the amount of hydrogen produced experimentally. Thesis mainly consists of four main sections. In the first chapter, the examples in the literature, introduced elements that constitute the system, system installation and data collection phase of the assembly process is described. In the second chapter, system parts that make up the hybrid energy system established mathematical equations and equivalent circuits. In the third chapter, we have been introduced different power control algorithm that gives the best result for the battery's energy efficiency, as compared with others. This control algorithm, the battery's energy efficiency reached by 85%. An annual production capacity of hydrogen in the system was created in the Matlab-Simulink environment with the modeling tool.
Benzer Tezler
- Türkiye'nin farklı konumlarında farklı topolojilerde fotovoltaik-rüzgâr-yakıt pili hibrid güç sistemlerinin modellenmesi, karşılaştırmalı simülasyonu ve uygulamalı performans analizi
Modeling & comparative simulation & practical performance analysis of photovoltaic-wind-fuel cell hybrid power systems in different topologies/locations in Turkey
METE ÇUBUKÇU
- Şebekeden bağımsız, güneş ve rüzgar kaynaklı, batarya ve hidrojen depolamalı hibrit enerji sistemlerinin dinamik modellemesi, enerji, ekserji ve seviyelendirilmiş maliyet analizi
Dynamic modelling, energy, exergy and levelized cost analysis of solar and wind powered hybrid stand alone energy systems with battery and hydrogen storage
AYŞE FİDAN ALTUN
Doktora
Türkçe
2021
EnerjiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHSİN KILIÇ
- Şebeke bağlantili ve şebekeden bağımsız hibrit güç sistemleriyle enerji üretiminin ekonomik analizi
Economic analysis of energy production with stand alone and grid connected hybrid energy systems
ALİ YASİN TELLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Ekonomiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BELGİN EMRE TÜRKAY
- Hybrid renewable energy systems design for green campus-IZTECH
Yeşil kampüs için hibrit yenilenebilir enerji sistemleri tasarımı-IZTECH
BESTE RAMAZAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BAŞAR ÇAĞLAR
PROF. DR. EMİN AÇIKKALP
- Konutlar için, yakıt hücresi ve güneş pilleri kullanan, şebekeden bağımsız bir güç sisteminin tasarımı ve modellemesi
Design and modelling a stand alone power system for residential purposes utilizing fule cells and photovoltaic panels
ŞERİFE ÇAMCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. M. TİMUR AYDEMİR