Sürdürülebilir Enerji Uygulamaları için Yükselten Dönüştürücü Tasarımı

Güneş panelleri güne ve mevsimlere göre değişiklik gösteren ışınım miktarına bağlı olarak elektrik enerjisi üretirler. Aynı şekilde bir rüzgâr türbininin üretebileceği elektrik enerjisi de rüzgâr durumuna dolayısıyla da ortam şartlarına bağlıdır. Yakıt hücreleri ihtiyaç olan her yerde sürekli biçimde ortam koşullarına bağlı olmadan enerji üretimine katkı sağlayabilmektedirler. Dolayısıyla sürdürülebilir enerji uygulamaları için önemlidirler. Ortam şartlarına bağlı olmadan ve sürekli biçimde enerji üretimi yapan yakıt hücreleri, dünyada olduğu gibi ülkemizde de giderek önemli hale gelecek ve geniş uygulama alanlarına sahip olacaktır. Yakıt hücreleri elektro-kimyasal olaylar ile hidrojeni kullanarak elektrik enerjisi üretirler. Hidrojen endüstriyel uygulamalarda kullanılabilen, elektrik enerjisi üretilebilen ve çevre dostu bir yakıt türüdür. Hidrojenin yakıt olarak kullanılmasının sonucunda ortaya çıkan ürün sadece su ve su buharı olmaktadır. Yakıt hücrelerinde kimyasal enerji doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülür. Yakıt hücreleri içinde proton değişim zarlı (PEM) yakıt hücreleri ön plana çıkmaktadır. PEM yakıt hücreleri düşük çalışma sıcaklıkları, yüksek güçte çalıştırılabilmeleri ve yüksek enerji verimliliklerinden dolayı özellikle elektrikli/hibrit araçlarda potansiyel bir güç kaynağı olarak ortaya çıkmaktadır. Yakıt hücrelerinin tek hücresinden elde edilen gerilimin düşük olması nedeniyle seri bağlantı yapıları geliştirilmiştir ve bu sayede istenilen çıkış gerilim değerlerine ulaşılmaktadır. Ancak bu durum hem boyutu hem de maliyeti arttırdığından yakıt hücresinin çıkışından istenilen gerilimin elde edilmesi için çeşitli doğru akım (DA) dönüştürücü devreleri geliştirilmiştir. Bu çalışmada sürdürülebilir enerji kaynaklarından olan 6kW nominal güçte çalışan PEM yakıt hücresi için yükselten bir DA-DA dönüştürücüsü Matlab/Simulink benzetim ortamında tasarlanmıştır. Benzetim çalışmaları PEM yakıt hücresi için nominal çalışma şartlarında sabit görev oranı ve yük ile gerçekleştirilmiştir. Benzetim çalışmasından elde edilen sonuçlar PEM yakıt hücresinin nominal çalışma şartları için tasarlanan yükselten DA-DA dönüştürücüsünün düşük çıkış gerilimine sahip PEM yakıt hücresi ile sürdürülebilir enerji uygulamalarında birlikte etkin bir şekilde kullanılabileceğini doğrulamıştır.