Bir hibrit (yakıt pilli & güneş pilli) enerjili aracın modellenmesi, simülasyonu ve prototip uygulaması

Abstract

Elektrikli yolcu taşıma araçları çoğunlukla havalimanlarında, halka açık alanlarda yaşlı insanları ve engelli insanları bir noktadan başka bir noktaya taşınmasında kullanılan ve genellikle uzun süre sonunda şarj olabilen batarya sistemiyle çalışan taşıtlardır. Yakıt pilli hibrid elektrikli araç projesi, hidrojenli yakıt pili sisteminin bu türden taşıtlara bir takım avantajlarla entegre edilebildiğini gösteriyor. Bu başarılı örnek projenin gelişiminin otomobil firmaları tarafından da desteklenmesi beklenmektedir.Araç üzerine ana güç ünitelerinin yerleştirildiği sınırlı alan yüzünden enerji yoğunluğu otomotiv endüstrisi için önemli bir noktadır. Bu noktada elektrikli araç teknolojisinde yakıt pili, yeniden dolum yapılana kadar daha uzun yol kat edebilme ve verimlilik gibi unsurlarla bir takım avantajları da beraberinde getiriyor. Yakıt pilleri, güneş panelleri ve bataryalarla birlikte elektrikli araçlarda birim hacimdeki güç yoğunluğunu arttırmak ve bataryalarında ömrünü uzatmak adına birincil ana güç ünitesi olarak kullanılabilir.Bu projede yolcu aracı, ana güç kaynağı olarak 2kW'lık yakıt pili ünitesine ve yardımcı güç kaynağı olarak 1.5kW'lık batarya grubuna sahiptir. Aracın motor sistemi ve diğer elektriksel donanımları için gereken enerji hidrojen kullanan yakıt pilinden sağlanmaktadır. Bataryalar maksimum 360 watt güç verebilen güneş panelleriyle şarj edilebilmektedir. Yolcu aracı çoğunlukla yakıt pili ünitesinde üretilen elektrik enerjisini kullanmaktadır. Fakat yakıt pili haricinde bataryaların da kullanıldığı bazı özel durumlar mevcuttur. Yakıt pili tarafından sağlanan enerji düşerse veya elektrik motoru 2kW'tan daha fazla bir enerjiye ihtiyaç duyarsa bataryalar ve yakıt pili birlikte enerji sağlamaktadır. Bu sayede yakıt pili yığınında oluşabilecek hasarların önüne geçilmiş olunur. Aksi halde yakıt pili yığını aşırı ısınarak tamir edilemez arızalar oluşabilir. Yakıt pili ünitesi 17 bar basınç altında toplam 5400 sl (%99.99 saflıkta) hidrojen gazı depolayabilen 6 adet metal hidrür tank ile desteklenmektedir.Bu uygulama projesinden elde edilen gerçek veriler MATLAB ortamında oluşturulmuş modelin simülasyon sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Projede kullanılan yakıt pilinin modeli durum uzay denklemleri kullanılarak, güneş panellerinin modeli ise bir çeşit iterasyon yöntemi olan Newton Raphson yöntemi kullanılarak oluşturulmuştur.