Performance analysis and optimization of integrated fuel cell-battery systems for marine applications
Denizcilik uygulamaları için entegre yakıt pili-batarya sistemlerinin performans analizi ve optimizasyonu
- Tez No: 818513
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ KADİR EMRAH ERGİNER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Denizcilik, Enerji, Gemi Mühendisliği, Marine, Energy, Marine Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gemi Makineleri İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Deniz taşımacılığı sektörü, giderek daha sıkı düzenlemelere tabi olduğundan, çevresel ayak izini azaltma baskısı altındadır.“Yeşil gemi”konsepti, sıfır veya düşük egzoz gazı emisyonlu tahrik sistemlerine odaklanarak denizcilik camiasında dikkat çekmektedir. İstenilen amaca ulaşabilmek amacıyla bu tez yakıt pili sistemleri içeren iki vaka çalışmasını incelemektedir. İlk vaka çalışmasında, yakıt hücresi ve batarya tabanlı hibrit konfigürasyonların çevresel ve ekonomik etkileri incelenmektedir. Fosforik asit ve erimiş karbonatlı yakıt hücresi sistemleri, bir kimyasal tanker üzerinde dizel jeneratörlerin yerini alcak şekilde geminin toplam elektrik talebini karşılamaktadır. Belirtilen yakıt hücresi sistemlerinin bataryalarla birlikte ticari bir tanker gemisinde kullanımının çevresel ve ekonomik analizleri gerçekleştirilmektedir. Sonuçlar, karbon dioksit emisyonlarının yüzde kırk dokuz virgül yetmiş beşe kadar azaltılabileceğini ve erişimiş karbonatlı yakıt hücreleri ve lityum nikel manganez kobalt oksit batarya hücrelerinin kullanımıyla güncel yakıt fiyatları için en düşük elektrik üretim maliyetinin kilovat saat başına binde yüz seksen bir Amerikan doları olduğunu göstermektedir. İkinci vaka çalışmasında, bir proton-değişim membranlı yakıt hücresinin (PEMFC) yarı-ampirik matematiksel modelinin operasyon parametreleri çeşitli meta-sezgisel algoritmalar (MSA) kullanılarak çıkarılıp karşılaştırılmıştır. Bu bağlamda, yedi bilinmeyen modelleme parametresinin değerlerini bulmak için toplam kare hatası (TKH) amaç fonksiyonu olarak kullanılmaktadır. Vaka çalışması olarak, bir ticari PEMFC için MSA'lar kullanılarak parametre çıkarımı gerçekleştirilmiştir. MSA'ları sıralamak için üç farklı çok kriterli karar verme yöntemi kullanılmıştır. Sonuçlar, Moth Flame Algoritması'nın en düşük TKH ve en kısa çalışma süresine sahip olduğunu, Grey Wolf Optimizer'ın ise en yüksek amaç fonksiyonu verimliliğini elde ettiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The shipping industry has been under pressure to reduce its environmental footprint due to increasingly stringent regulations. The“Green Ship”concept, which focuses on zero or low exhaust gas emission propulsion systems, has gained attention in the maritime community. To achieve the objectives, two case-studies are presented in this thesis. In the first case-study, the environmental and economic impacts of using fuel-cell and battery-based hybrid configurations are investigated. Phosphoric acid and molten carbonate fuel cell systems can take the place of the diesel generators on a large tanker to supply the vessel's total electricity demand. Environmental and economic analyses of the utilization of the specified fuel-cell systems with batteries on a large commercial tanker vessel are provided. The results show that the carbon dioxide emissions could be reduced by up to forty-nine-point seventy-five percent, and the lowest electricity production cost is found at zero point one eight one USD per kilowatt hour for current fuel prices with utilization of molten carbonate fuel cells and lithium nickel manganese cobalt oxide battery cells. In the second case-study, the operating parameters of a semi-empirical mathematical model of a proton-exchange membrane fuel-cell (PEMFC) are extracted and compared using various metaheuristic algorithms (MHAs). In this regard, sum-squared error (SSE) is employed as the objective function to find values of seven unknown modeling parameters. As a case study, parameter extraction is carried out utilizing the MHAs for a commercial PEMFC. Three different multi-attribute decision-making methods are used to rank the MHAs. The results showed that MFA had the lowest SSE and shortest run-time, while Grey Wolf Optimizer achieved the highest objective function efficiency.
Benzer Tezler
- Yakıt pilli ticari araçların modellenmesi ve verimliliğinin incelenmesi
Modeling and analysis of the efficiency of fuel cell commercial vehicles
ÖMER FARUK AKYÜNCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZDEN AĞRA
DOÇ. DR. ALP TEKİN ERGENÇ
- Multiple objective optimization of a fuel-cell hybrid electric truck using genetic algorithm
Yakıt hücreli hibrit elektrikli kamyonun genetik algoritma kullanarak çok hedefli optimizasyonu
BATURAY GÜRSEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT YILMAZ
- Load sharing strategy using intelligent controller of hybrid vehicle with fuel cell, battery and ultra-capacitor energy storage
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA ASSIM MOHAMMED KAMOONA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Okan ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER CİHAN KIVANÇ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ODAY ALİ AHMED
- Çok fazlı yükseltici tip dc-dc dönüştürücüler için dışbükey optimizasyon kullanılarak sabit dereceli gürbüz h∞ kontrolcü sentezi
Robust fixed order h∞ controller synthesis using convex optimization for dc-dc multi phase boost converters
RIDVAN KESKİN
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM ALIŞKAN
DR. ERSİN DAŞ
- Modelling and simulation of a catalytic gasification integrated with solid oxide fuel cell system
Katı oksit yakıt hücresi sistemi ile entegre katalitik gazlaştırma modellemesi ve benzeşimi
NUR ÇEKERYÜREKLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Kimya MühendisliğiMarmara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR ÖZVEREN