Yeni rejeneratif fren yaklaşımı ile enerji depolanması ve dönüşümü için yol topoloji optimizasyonu
Path topology optimization for energy storage and conversion with new regenerative brake approach
Yazar: BÜŞRA AYYILDIZ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA SERDAR GENÇ ; DR. KANBER SEDEF
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Enerji depolama = Energy storage ; Enerji dönüşümü = Energy transition ; Enerji optimizasyon modeli = Energy optimization model ; Kinetik enerji = Kinetic energy ; Kullanılabilir enerji = Available energy ; Mekanik enerji = Mechanical energy ; Potansiyel enerji = Potential energy ; Çok kriterli optimizasyon = Multi criteria optimization

Özet:
Tez çalışmasında, "Rejeneratif Fren Eğimi (RFE)" ismini verdiğimiz yeni bir rejeneratif frenleme yaklaşımı geliştirilerek, araçların kullandığı yol topolojisi optimize edilmiştir. Klasik yöntemlerdeki gibi araç üzerinde yapılan çalışmalar yerine RFE 'de kinetik enerjiden potansiyel enerjiye enerji dönüşümü ve enerjinin bu dönüşümle depolanarak kavşak ve yollarda hem trafiği yavaşlatma hem de gereksiz fren kullanımı ve tekrar hızlanma esnasında gereksiz karbon salınımı azaltılması hedeflenmiştir. Bu enerji dönüşümünü sağlamak için manipüle edilmiş yol eğimlerinden yararlanılarak çalışma gerçekleştirilmiş ve yol topolojisini optimize etmek için 3 temel amaç fonksiyonu dikkate alınmıştır. Bunlar maksimum rejeneratif frenleme enerjisine ulaşma, minimum yakıt tüketimi sağlamak ve yol inşaatı maliyetlerini minimize etmektir. Optimizasyon metodu için Çok Amaçlı Optimizasyon yöntemlerinden faydalanılmıştır. Bununla beraber, hedef fonksiyonun birden fazla olması nedeniyle Baskılanmayanları Sıralayan Genetik Algoritma II (NSGA-II) ile Pareto çözüm kümeleri elde edilmiştir. Çözüm kümelerinden elde edilen sonuçlara göre bağımsız karar vericilerin önceliklemesine bağlı kullanabileceği sonuçlar elde edilmiştir. Bu sonuçlara göre örneğin rejeneratif frenleme enerjisinin öncelik olması durumunda 1 numaralı yol tercih edilmesi gerekirken, yol maliyetinin önemli olması durumunda ise 5 numaralı yol topolojisi tercih edilmelidir. Bunun yanında bu her iki amaç fonksiyonunun önceliklerinin birlikte yer alması durumunda öncelik yüzdelerine göre 2, 3 veya 4 numaralı yol topolojileri tercih edilebilecektir.

Abstract:
In this thesis, a new regenerative braking approach called 'Regenerative Brake Slope (RBS)' is developed and the road topology used by the vehicles is optimized. Instead of working on the vehicle as in classical methods, RBS aims to transform energy from kinetic energy to potential energy and to reduce unnecessary carbon emissions by storing energy with this transformation, slowing down traffic at intersections and roads, unnecessary brake use and unnecessary carbon emissions during re-acceleration. In order to achieve this energy conversion, manipulated road gradients are used and 3 main objective functions are considered to optimise the road topology. These are to achieve maximum regenerative braking energy, minimum fuel consumption and minimise road construction costs. Multi-objective optimisation methods are used for the optimisation method. However, since the objective function is more than one, Pareto solution sets were obtained with Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II). According to the results obtained from the solution sets, results that can be used by independent decision makers depending on their prioritization were obtained. According to these results, for example, if the regenerative braking energy is prioritized, road number 1 should be preferred, while if the road cost is important, road topology number 5 should be preferred. In addition, if the priorities of both of these objective functions take place together, road topologies numbered 2, 3 or 4 can be preferred according to their priority percentages.