Şebekeden bağımsız uygulamalar için hibrit bir rüzgâr türbini/fotovoltaik/yakıt hücresi/batarya sisteminin optimizasyonu, tasarımı ve uygulaması

Abstract

Tüm dünyada enerji talebinin giderek artması, bunun yanında fosil kökenli yakıtların ise giderek azalması, alternatif ve yenilenebilir enerji kaynakları ile ilgili çalışmalara hız kazandırmıştır. Bunun yanı sıra, fosil yakıtların son derece olumsuz çevresel etkileri de yenilenebilir enerji kaynakları üzerine yapılan çalışmaların önemini daha da arttırmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının birçok avantajının yanında çözüm bekleyen problemleri de bulunmaktadır. Bu problemler arasında en önemlilerinden biri de rüzgâr, güneş gibi enerji kaynakları ile elektrik enerjisi üretiminin meteorolojik koşullara doğrudan bağımlı olmasıdır. Bu dezavantajın üstesinden gelebilmek için bahsi geçen yenilenebilir enerji kaynaklarının, yedek bir güç ünitesi ve enerji depolama elemanları ile birlikte kullanıldığı hibrit sistemler önerilmektedir. Konvansiyonel uygulamalarda bahsi geçen yenilenebilir enerji kaynaklarına paralel olarak batarya sistemleri sıkça kullanılmaktadır. Ancak kısa ömürlü, büyük boyutlu ve maliyetli batarya ünitelerinin yerine son zamanlardaki çalışmalarda bir elektrolizör ünitesi vasıtası ile yakıt hücresi sistemlerinin kullanılması üzerine yoğun araştırmalar yapılmaktadır. Bu şekilde oluşturulan hibrit bir sistem ile bir enerji tüketim merkezinin (evsel yükler, sanayi yükleri, telekomünikasyon merkezlerinin yük talepleri, vb.) güç ihtiyacı şebekeden bağımsız şekilde karşılanabilir. Bu sayede, bahsi geçen sistemlerde fosil yakıtların kullanımı ile oluşan olumsuz çevresel etkilerin önüne geçilebildiği gibi, verim arttırımı ve maliyet azaltımı da elde edilebilir. Bu şekilde oluşturulan hibrit sistemlerde xiv ekonomik olma kriterinin de sağlanması açısından sistem bileşenlerinin optimum şekilde boyutlandırılması da büyük bir önem arz etmektedir. Bu bağlamda gerçekleştirilen tez çalışmasında, uygun bir güç biçimlendirme ünitesi üzerinden şebekeden bağımsız bir yük için gerekli güç talebini karşılayan hibrit bir yenilenebilir enerji sisteminin tasarımı, optimizasyonu ve deneysel olarak gerçeklenmesi amaçlanmıştır. Rüzgâr Türbini/Fotovoltaik/Yakıt Hücresi/Batarya ünitelerinden oluşan hibrit sistem ile ilgili denemeler öncelikle benzetim ortamında, daha sonra da test platformunda deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Optimum boyutlandırma aşamasında hibrit sistem bileşenlerinin performans azalımlarını dikkate alan yeni bir perspektif ortaya konulmuştur. Bu bağlamda, elde edilen çıktılar ile özellikle hibrit alternatif enerji sistemlerini konu alan mevcut literatüre katkı yapılması hedeflenmektedir.