Evsel yükler için yakıt pili-güneş pili hibrit sisteminin tasarımı, modellenmesi ve uygulaması
Design, modeling and implementation of fuel cell-solar cell hybrid system for residential loads
Yazar: ZEHRA URAL BAYRAK
Danışman: DOÇ. DR. MUHSİN TUNAY GENÇOĞLU
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Benzetim = Simulation ; Güneş pilleri = Solar cells ; Yakıt hücreleri = Fuel cells ; Yük analizi = Load analysis

Özet:
Son yıllarda fosil yakıtların tükenecek olması ve küresel ısınma ile birlikte güneş, hidrojen ve rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi artmaktadır. Özellikle hidrojen ve güneş, enerji üretimi için hibrit sistemlerde birlikte kullanılmaktadır. Fotovoltaik sistemlerde hava şartlarına bağlı olarak üretilen enerjinin depolanmasına ihtiyaç duyulur. Bu tür sistemlerde kullanılacak bataryaların hem ömürleri kısadır hem de bakım masrafları vardır. Bu nedenle güneş pillerinin yakıt pilleri ile birlikte kullanılması tercih edilen yöntemlerden biridir. Böylece enerji talebi temiz enerji kaynaklarından istifade edilerek kesintisiz olarak karşılanmış olur.  
Bu çalışmada, öncelikle hidrojenin elde edilmesi için güneş pillerini kullanan şebekeden bağımsız bir yakıt pili-güneş pili hibrit sisteminin benzetimi yapılarak, farklı yükler için analizi yapılmıştır. Daha sonra evsel uygulamalar için geliştirilen ve şebekeden bağımsız çalışan bir yakıt pili-güneş pili hibrit sisteminin prototipi gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen bu sistemde güneş enerjisinin yeterli olduğu zamanlarda, yükün enerji talebi PV sistem tarafından karşılanmaktadır. Güneş ışığının yetersiz olduğu gündüz saatlerinde ve gece boyunca ise yakıt pili devreye girerek sistemin kesintisiz olarak çalışabilmesi sağlanmıştır. Deneysel çalışmada, yük olarak farklı güçlerde lambalar kullanılmıştır. İnverter çıkış akım ve gerilimleri veri toplama cihazı ve LabVIEW arayüzü kullanılarak analiz edilmiştir. Matlab-Simulink'te deneysel sisteme ilişkin bir benzetim sistemi tasarlanmış ve benzetim sonuçları ile deneysel sonuçlar karşılaştırılarak hibrit sistemin yük analizi yapılmıştır.

Abstract:
In recent years, renewable energy sources such as solar, hydrogen, wind and so on have become more popular with the global warming and depletion of fossil fuels. Especially, hydrogen and solar energy have been used together in hybrid system for energy generation. Produced energy depending on weather conditions is needed to store for photovoltaic systems. Lifetime of batteries used in such systems is short as well as has a maintenance costs. Therefore the use of solar cells with fuel cells is one of the preferred methods. Thus, energy demand can be supplied exploiting clean energy sources without interruption. 
In the first stage of this study, off-grid hybrid system with fuel cell-solar cell using solar energy to obtain hydrogen were simulated and analysed for different loads. Then, prototype of the fuel cell-solar cell off-grid hybrid system developed for residence was carried out. In this system, the energy demand has been provided from PV system when the sun is enough. Insufficient sunlight during the daytime and overnight, interrupted power has been provided by the fuel cell. Different power lamps were used as the load in the experimental study. The experimental results of output voltage and load current were analysed using data logger and LabVIEW interface. A simulation system closed to the experimental system has been designed in Matlab-Simulink. Load analysis of the hybrid system has been performed with comparing simulation and experimental results.