Geri Dön

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

  1. Tez No: 818513
  2. Yazar: SÜLEYMAN AYKUT KORKMAZ
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ KADİR EMRAH ERGİNER
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Denizcilik, Enerji, Gemi Mühendisliği, Marine, Energy, Marine Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gemi Makineleri İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
  13. 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

  1. 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

    Türkçe

    2024

    Makine MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZDEN AĞRA

    DOÇ. DR. ALP TEKİN ERGENÇ

  2. 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

    İngilizce

    2024

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MURAT YILMAZ

  3. 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

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Okan Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖMER CİHAN KIVANÇ

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ODAY ALİ AHMED

  4. 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

    Türkçe

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İBRAHİM ALIŞKAN

    DR. ERSİN DAŞ

  5. 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

    İngilizce

    2020

    Kimya MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR ÖZVEREN