Yüksek hızlı volan enerji depolama sistemi geliştirilmesinde karbon fiber çelik ve titanyum alaşımların etkisi ve ansys analizleri
The effect of carbon fiber steel and titanium alloys in development of high speed flywheel energy storage system and ansys analysis
Yazar: CENK YANGÖZ
Danışman: DR. KORAY ERHAN
İstanbul Gedik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Elektrikli araçlar = Electric vehicles ; Enerji depolama sistemi = Energy storage system ; Hibrit araçlar = Hybrid vehicles ; Volanlar = Flywheels

Özet:
Hükümetle ve otomobil üreticileri, iklim krizin önüne geçmek amacıyla içten yanmaları
araçlardaki karbon emisyonunu sıfıra indirmeyi hedeflemektedir. Her geçen gün pazar
payı büyüyen hibrit ve elektrikli araçların rekabet edilebilirliği artmaktadır. Otomobil
üreticileri en gelişmiş teknolojik araçlar üretebilmek için büyük Ar-Ge bütçeleri ayırmayı
planlanmaktadır.
HA ve EA günümüzde yaygınlaşma oranları daha önceki yıllara göre büyük bir ivme
kazanmaktadır. Bununla birlikte geliştirilen teknolojiler daha verimli kullanılmasını
sağlamaktadır. Bu araçların önündeki en büyük engeller pil ve uzun menzil problemidir.
Pil teknoloji araçlarda maliyetin yaklaşık 1/2, 1/3 oluşturmaktadır. Yüksek maliyetleri ve
ağır bakım maliyetleri nedeniyle pil verimliliği en önem arz eden konuların başında
gelmektedir. Pil verimliliği artırmak ve uzun menzil alabilmek için rejeneratif fren gibi
birçok teknoloji kullanılmaktadır. Fakat bu fren teknolojisi harcadığı enerji geri
kazanmada yeteri kadar verimli olmadığı bilinmektedir. Bu sebeplerin başında pilin
reaksiyon sürelerinin bir takım kimyasal sebepler kaynaklanmaktadır.
Bu enerjinin daha verimli kullanılması için bir takım yan depolama sistemleri
geliştirilmektedir. Bunların başında volan enerji depolama sistemi gelmektedir. Volan
enerji depolama sistemi HA veya EA araçlarda frenleme esnasında elde edilen gücün
volan sistemine aktarılması ve tekrar hızlanılmak istenildiğinde volandaki gücü tekerlere
aktarılmasını hedefleyen bir teknolojidir.
Bu tez çalışma kapsamında VEDS tasarlanıp seçilen volan malzemesine göre akma ve
kopma gerilme değerlerine bakılarak, maksimum devirleri, güvenli çalışma aralıkları,
depoladığı enerji miktarları incelenmektedir. Özgün değer olarak malzemelerin volan
yapısında tek veya iki malzeme aynı anda kullanılarak hibrit bir yapı elde edilerek analiz
verileri elde edilmektedir. Elde edilen veriler değerlendirilip, yorumlandıktan sonra
öneriler bölümde ihtiyaca göre volan seçeneği sunulmaktadır.

Abstract:
The government and automakers aim to reduce carbon emissions from internal
combustion vehicles to zero in order to prevent the climate crisis. The competitiveness
of hybrid and electric vehicles, whose market share is increasing day by day, is
increasing. Automobile manufacturers are planning to allocate large R&D budgets to
produce the most advanced technological vehicles.
Today, the prevalence rates of HA and EA are gaining a great momentum compared
to previous years. In addition, the developed technologies enable more efficient use.
The biggest obstacles in front of these vehicles are the battery and long range
problem. Battery technology accounts for about 1/2 to 1/3 of the cost in vehicles. Due
to its high costs and heavy maintenance costs, battery efficiency is one of the most
important issues. Many technologies such as regenerative braking are used to
increase battery efficiency and to get a long range. However, it is known that this
brake technology is not efficient enough to recover the energy it consumes. At the
beginning of these reasons, the reaction times of the battery are due to a number of
chemical reasons.
In order to use this energy more efficiently, a number of side storage systems are
being developed. One of these is the flywheel energy storage system. Flywheel
energy storage system is a technology that aims to transfer the power obtained during
braking in HA or EA vehicles to the flywheel system and to transfer the power from
the flywheel to the wheels when it is desired to accelerate again.
Within the scope of this thesis, VEDS is designed and selected according to the
selected flywheel material, by looking at the yield and breaking stress values, its
maximum revolutions, safe working intervals, and the amount of energy it stores are
examined. Analysis data is obtained by obtaining a hybrid structure by using one or
two materials at the same time in the flywheel structure of the materials as the original
value. After the obtained data are evaluated and interpreted, the flywheel option is
preseented in the suggestions section according to the needs.