Uçaklar için yakıt piline dayalı elektriksel taksilemenin performans ve çevresel analizleri
Performance and environmental analysis of fuel cell based electrical taxiing for aircraft
Yazar: MUSTAFA KEÇECİ
Danışman: PROF. DR. TAHİR HİKMET KARAKOÇ ; PROF. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Havacılık Elektrik ve Elektroniği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Sivil havacılık = Civil aviation

Özet:
Havaalanı yer operasyonlarının çevre üzerinde büyük etkisi vardır. Uçakların ana motorlarını devre dışı bırakarak taksi hareketlerini gerçekleştirmeleri için çeşitli yenilikçi çözümler önerilmiştir. Bu çözümler çevre açısından faydalı olsa da, havalimanlarında aktif olarak kullanılan ve kullanılması planlanan, uçak üzerinde bulunan yerleşik ve harici elektrikli taksi çözümleri tamamen karbonsuz değildir. Mevcut çözümlerin dezavantajları, taksi hareketi için gerekli enerjinin karşılanması için harici bir yakıt hücreli hibrit güç ünitesi kullanılarak ve böylece uçağa ek ağırlık getirmeden giderilebilir. Sistemin ihtiyaç duyduğu güç ve enerjiyi ortaya çıkarmak için bu tezde beş farklı uçak tipi ele alınmıştır. Uçakların taksi yapmak için fiziksel gereksinimlerini belirlemek için, farklı pist eğimi, karşı rüzgâr ve maksimum hızlarda dört farklı periyottan oluşan toplam 900 saniyelik taksi-çıkış hareketi incelenmiştir. Havalimanlarında yolcu taşımak için sıklıkla kullanılan, dar gövdeli, Airbus A320-200 tipi uçak için belirlenen fiziksel gereksinimlere göre, önerilen yakıt hücreli harici güç ünitesi sisteminin kavramsal tasarımı oluşturulmuş ve her bir periyot için sistemin fiziksel verileri Matlab Simulink ortamı kullanılarak elde edilmiştir. Simülasyon sonucunda sistemin saniyede maksimum 2,23 gram hidrojen tükettiği görülmektedir. Ayrıca taksi-çıkış hareketi sırasında 578,34 kg CO2 salındığı hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar önerilen sistemin kullanılması durumunda yılda yaklaşık 14,6 milyon ton CO2 emisyonunun önlenebileceğini de göstermektedir.

Abstract:
Airport ground operations have a great impact on the environment. Various innovative solutions have been proposed for aircraft to perform taxi movements by deactivating their main engines. Although these solutions are environmentally beneficial, onboard and external electric taxiing solutions that are actively used and planned to be used in airports are not completely carbon-free. The disadvantages of the existing solutions can be alleviated by using an external fuel cell hybrid power unit to meet the energy required for taxiing that does not put additional weight on the aircraft. In order to reveal the power and energy required by the system, five different aircraft type are discussed in this thesis. To determine the physical requirements of aircraft for taxiing, a total of 900 seconds taxi-out movement consisting of four different periods with different runway slope, headwind, and maximum speeds were examined. According to the physical requirements determined for the narrow body Airbus A320-200 type aircraft, which is frequently used for carrying passengers at airports, the conceptual design of the proposed fuel cell external power unit system was created and the physical data of the system for each period were obtained using the Matlab Simulink environment. As a result of the simulation, it is seen that the system consumes maximum 2.23 grams of hydrogen per second. In addition, it has been calculated that 578.34 kg of CO2 is emitted during the taxi-out movement. The results also show that as a result of using the proposed system, approximately 14.6 million tons of CO2 emission per year can be prevented.