Su Üstü Gemilerde Elektrikli Tahrik Sistemi

Abstract

Bu çalışmada su üstü gemilerinde geminin tüm elektrik ihtiyacının yakıt hücresi kullanılarak karşılanması tartışılmıştır. Giriş bölümünde fosil yakıtların zararlarına değinilmiş, izleyen bölümde hidrojenin elde edilmesi ve depolanması ele alınmıştır. Tüm bu ön bilgiler sonrasında yakıt hücrelerinin tipleri ve çalışma prensipleri incelenmiştir. Bu kapsamda yakıt hücresinin ürettiği elektriği kullanılabilir elektriğe çeviren güç elektroniği devreleri tüm detayları ile ele alınmış ve matematiksel bağıntılar verilmiştir. Üçüncü bölümde örnek bir su üstü gemisi tasarlanmıştır. Ön tasarım bilgileri doğrultusunda geminin önce gövde tasarımı yapılmış, sonrasında da geminin elektrik yük analizi yapılmış, bulunan güç değerine göre yakıt hücresi tasarlanmıştır. Yakıt hücresinin çıkışındaki gerilimi kullanılabilir elektriğe dönüştürmek için gerekli olan güç elektroniği devreleri belirlenmiş ve matematiksel büyüklükleri bulunmuştur. Sonrasında tüm sistem MATLAB programı kullanılarak eşbenzetim yapılmış ve en zor deniz şartlarında yakıt hücresinin görevini eksiksiz yerine getirdiği görülmüştür. Sonuç bölümünde yakıt hücresinin içten yanmalı motorla karşılaştırması yapılarak avantaj ve dezavantajlarına değinilmiştir. Bu bağlamda, çevreci kimliği ile ön plana çıkan yakıt hücresinin, aynı güç seviyeleri için yüksek fiyat ve büyük boyutlu olması nedeniyle içten yanmalı motorların bir süre daha cazibelerini kaybetmeyecekleri sonucuna ulaşılmıştır.

Aim of this study is to meet the electrical power needs of any surface vessel employing fuel cell. Detriments of fossil fuels are taken in hand in the first chapter. Aftermath of the background information taken up in the first two chapters, types of fuel cells together with their principles of operation are thus studied. In the scope of this study, power electronics circuits which convert electricity generated by fuel cells into usable electricity are handled in full scale and hence related mathematical equations are given. In the third chapter, a sample surface vessel is designed. All systems are simulated by MATLAB to check how it works. As the result of the simulations, it is shown that fuel cell keeps working on the worst sea conditions. In concluding chapter, fuel cell is compared with combustible engine of similar capacity to find out pros and cons of the system. While fuel cell comes into prominence with its environmental advantages, combustible engines are much more cheap and small for the same power level and thus, will keep their popularity for a while.