Afganistan'da konut uygulamaları için fotovoltaik/PEMFC hibrit enerji sistem tasarımı ve optimizasyonu

Hibrit enerji sistemleri özellikle küçük ölçekli yenilenebilir enerji sistemlerinde iki veya daha fazla enerji kaynağının birlikte kullanımını öngören sistemlerdir. Hibrit sistemlerde; güneş enerjisi gibi kesikli bir doğaya sahip tek bir tür enerji kaynağının kullanımı yerine, yük talebini daha etkin ve ekonomik bir şekilde karşılamak için birden fazla enerji kaynağı birlikte kullanılır. Bu çalışmada incelenen hibrit sistemin temel girdisi olan güneş ışınım verileri Afganistan'ın başkenti Kabil'de ölçülen saatlik bazda toplam bir yıllık ışınım verisi olup, tasarım ve optimizasyon Kabil için yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında, Afganistan'da konut uygulamaları için güneş ve hidrojen enerjilerini birleştiren fotovoltaik ve proton değişimli membran yakıt hücre (PV/PEMFC) yığını içeren bir hibrit enerji sistem tasarımı ve optismizasyonu gerçekleştirilmektedir. Sistemin temel amacı PV/PEMFC hibrit sistemini ile söz konusu elektrik ihtiyacını karşılamaktır. Bu çalışmada, iki farklı yük profili kullanarak, her bir yük profili için farklı, PV, PEMFC ve hidrojen depo kapasitesi kombinasyounda hibrit sistemin performansı belirlenmektedir. Sistemin performansı, sistem bileşenlerinin MATLAB ortamında matematiksel modellerinden oluşan simülasyon programı ile bir yıllık saatlik simülasyon ile yük kaybı olasılığı (Loss of Load Probability, LLP) parametresi ile hesaplanmaktadır. Hibrit sistemin çalışma prensibi şöyledir: ilk olasılık olarak; PV'den elde edilen enerji yükten fazla ise, enerji fazlası suyun elektrolizi yoluyla hidrojen üretmek için kullanılmaktadır. Üretilen hidrojen bir tankta metal hidrit şeklinde depolanmaktadır. İkinci olasılık olarak, PV'den üretilen enerjinin yükü karşılayamaması durumunda ise, yük için eksik kalan enerjinin depolu bulunan hidrojenin PEMFC'de kullanılarak üretilen elektriğin yükü karşılaması mümkün olmaktadır. PV'den üretilen enerjinin yükü karşılayamaması ve depo edilmiş hidrojenin bulunmaması veya depolu bulunan hidrojenin de yükü karşılayamayacak kadar az olması durumunda ise yük kaybı olarak adlandırılan durum oluşmaktadır.