Yakıt pili teknolojisinin raylı sistemlere entegre edilmesinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical examination of fuelcell technologies integration to railway systems
Yazar: ABDURRAHİM TANŞU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. GÜLŞAH ELDEN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı, yakıt pili teknolojisinin raylı sistemlere entegre edilmesi durumunda sistem parametrelerini sayısal olarak incelemek ve raylı sistemlerde yakıt pilinin kullanılmasının çevresel ve ekonomik etkilerini araştırmaktır. Bu amaç doğrultusunda raylı sistem teknolojileri ve hafif raylı sistem araçlarının enerji profilleri araştırıldı. Ayrıca, katanersiz işletme modelleri ve araç üstü enerji depolama sistemleri incelenmiş olup, iki farklı matematiksel modelle belirli ölçekteki lityum iyon batarya ve Proton Değişim Membranlı (PEM) yakıt hücreli yığınların araç üzerinde kullanıldığı durumlar ele alındı. Çalışma kapsamında, Kayseri şehri için hafif raylı sistem hattı üzerinde belirlenen beş istasyonluk güzergah üzerinde belirlenen iki ayrı hibrit mimari için hidrojen tüketimi batarya modülü ve yakıt pili modülü boyutlandırıldı. Çalışmada farklı durum ele alınarak, Durum 1'de raylı sistem aracının yalnızca yakıt pili ile tahrik edilmesi, Durum 2'de ise raylı sistem aracının batarya ile tahrik edilmesi ve yakıt pilinin bataryanın şarjında kullanılması durumları incelendi. Çalışma sonucunda, raylı sistem aracında Durum 2'de ele alınan yakıt pilinin bataryanın şarjında kullanılması ve aracın batarya ile tahrik edilmesi durumunun, rejeneratif enerjinin kullanımına imkan sağlaması, yakıt pilinin anlık aşırı akım taleplerinden dolayı zarar görmeyecek olması ve diğer Durum 1'e göre daha ekonomik olduğu ortaya kondu.

Abstract:
Purpose of this thesis, integration of fuel cell technologies to railway systems, investigate the numerical examination of systems' parameters and its environmental and economic impacts. For this purpose, railway technologies and typical light railway vehicle's energy profile explained in this study. Catanerless operation and onboard energy storage technologies investigated and two different size of on-board lithium-ion battery used in two different hybrid model that also includes fuel cell modules. Fuel cell technologies and different type of fuel cells evaluated and PEM fuel cell technology is chosen as best solutions for on-board application. Five stations long part of excising light rail line is chosen as simulation line for the mathematical model, and simulated for two different hybrid model. According to result of battery module and fuel cell module is sized for both module. In results of study, using of fuel cell hybrid model on light rail vehicles is evaluated as an alternative catanerless operation mode, according financial data from existing similar project. In case 1 only fuel cell module used for the traction and in case 2 battery module used for traction and fuel cell stack used for charging battery. In the result of working it's seen that case 2 is the more effective model because of the potential of capacity to use the regenerative energy and protect the fuel cell stack from transient currents.