Klasik araç ve yakıt pilli aracın sürüş çevrimlerine bağlı olarak yakıt tüketim değerlerinin hesabı ve karşılaştırılması

Abstract

Kirletici emisyonların sebep olduğu küresel ısınma ve artan dünya nüfusu ile birlikte fosil enerji kaynakları giderek azalmaktadır. Bu problem daha temiz, sürdürülebilir enerji kaynaklarının kullanımı için çeşitli teknolojilerin geliştirilmesini zorunlu kılmıştır. Ulaşım sektörünün küresel ısınmaya olan etkisini azaltmak ve enerji kullanımını daha verimli hale getirmek açısından elektrikli ve hibrit araçlar içten yanmalı motora sahip araçlara en iyi alternatiftir. Bataryalarla ya da yakıt pilleriyle çalışan tamamen elektrikli araçlar emisyon değerlerinin düşürülmesinde önemli derecede katkı sağlar. Yakıt pili ve hidrojen teknolojisinin gelişmesiyle alternatif taşıtlar arasında yakıt pilli elektrikli araçlar önem kazanmaya başlamıştır. Bu tez çalışmasında aynı taşıt parametrelerine sahip yakıt pilli elektrikli araçların ve içten yanmalı motora sahip klasik araçların yakıt tüketimi değerlerinin karşılaştırılması ve yakıt pilli araç için rejeneratif frenleme ile geri kazanılabilecek enerji miktarının hesaplanması amaçlanmıştır. Bunun için öncelikle MATLAB 2018b programında İçten Yanmalı Motorlu hafif ticari bir araç için geriye dönük taşıt modeli oluşturularak yakıt tüketimi hesaplanmıştır. Ayrıca klasik araçlarda yakıt ekonomisini iyileştirmek amacıyla uygulanan yakıt kesme ve Dur&Kalk stratejileri ile yakıt tüketiminde sağlanan kazançlar da incelenmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında ise aynı araç için bir yakıt pili kullanıldığında tüketilen hidrojen miktarı ve rejeneratif frenleme ile geri kazanılan enerji hesaplanmıştır. Çalışmanın sonunda iki araç için yakıt ve enerji tüketim değerleri karşılaştırılmıştır. Yakıt pilli aracın dizel eşdeğeri olarak tükettiği yakıt miktarının klasik aracın yakıt tüketiminden %32 daha az olduğu bulunmuştur.

The fossil energy resources are gradually decreasing with global warming caused by pollutant emissions and the increasing world population. This problem has required the development of various technologies for the use of cleaner, sustainable energy sources. In order to reduce the impact of the transport sector on global warming and make energy use more efficient, electric and hybrid vehicles are the best alternative to the internal combustion engine vehicles. Fully electric vehicles operating with batteries or fuel cells make a significant contribution to reducing emissions. With the development of fuel cell and hydrogen technology, fuel cell electric vehicles started to gain importance among alternative vehicles. The aim of this thesis study is to compare the fuel consumption of fuel cell electric vehicles and conventional vehicles and to calculate the amount of energy recovered during recuperation. For this purpose, firstly, fuel consumption was calculated by creating backward vehicle model for a light commercial vehicle with internal combustion engine in MATLAB 2018b. In addition, the benefits of fuel cut-off and Start&Stop strategies which are applied for fuel economy in conventional vehicles were also examined. In the second part of the study, when a fuel cell was used for the same vehicle, the amount of hydrogen consumed and the energy recaptured during regenerative braking were calculated. At the end of the study, the amounts of fuel and energy consumed for both vehicle configuration were compared. According to the diesel equivalent, fuel consumption of fuel cell electric vehicle is less of 32% than that of the conventional vehicle.