+-- tı.V-- - Akım Toplayıcı Elektrolit Geçirgen Elektrot Ayırıcı Şekil 1 . Ultrakapasitör hücresi. lamaktadır. Güç ve enerji yoğunluğu açısından batarya ve geleneksel alüminyum elektrolitik kondansatör arasındaki boşluğu dolduran yeni nesil bir enerji depolama elemanı olan ultrakapasitörler literatürde, çift katmanlı elektriksel kondansatör veya süper-kapasitör olarak da adlandırılmaktadır. Ultrakapasitörlerin kapasiteleri birkaç Farat'tan başlayarak binlerce Farat'a kadar geniş olmakla birlikte, güç yoğunlukları da bataryalardan I O kat daha fazladır[1 O]. Her geçen gün daha yaygın bir şekilde kullanılan ultrakapasitörler aşağıda belirtilen avantaj ve dezavantajlara sahiptirler. Ultrakapasitörlerin Avantajları • Uzun işletme ömrü, • Yüzlerce veya binlerce çevrime rağmen düşük performans kaybına sahip olması, • Elektrokimyasal bataryalarda görülen yaşlanma etkilerinin görülmemesi, • Düşük empedansa sahip olmaları, • Bataryalarla paralel kullanımda maksimum akım taleplerine cevap verebilme yeteneği, • Hızlı şarj ve deşarj yeteneği, • Kolay şarj yöntemleri, • Şarj denetim düzenlerine ihtiyaç duymaması, aşırı şarj probleminin olmaması, • Maliyet/ performans açısından uygun olması, • Geniş işletme sıcaklığı aralığına sahip olması, • Birlikte kullanıldığında bataryaların düşük sıcaklıkta işletilebilmesine imkan sağlaması, • İşletme sırasında düşük ısınma değerlerine sahip olması, • Çevresel şartlara uygun (gaz salımı yok) olması. Ultrakapasitörlerin Dezavantajları • Düşük enerji yoğunluğu, • Düşük gerilim, • Yüksek gerilim için seri bağlantı gerekliliği ve buna bağlı gerilim dengeleme zorluğu, • Doğrusal deşarjın tüm enerjinin kullanımını sınırlaması, • Bataryalara göre yüksek kendinden deşarj durumu. Makale O 4. Batarya Ve Ultrakapasitörden Oluşan HEDS Önerilen fotovoltaik destekli hibrit enerji depolama sistemi (HEDS) genel topolojisi Şekil l 'de görülmektedir. 3-fazlı 4-telli elektrik şebekesine 4-kollu evirici üzerinden bağlanan fotovoltaik elektrik üretim sisteminin DA barasında ultrakapasitör grubu doğrudan batarya grubu ise çift yönlü çalışabilen bir DA-DA dönüştürücü üzerinden bağlanmaktadır. Enerji depolama için yalnızca bataryalar kullanılırsa; tepe yük taleplerini karşılayabilmesi için büyük güç değerlerine ulaşmak üzere büyük boyutlu depolama elemanı gerekir. Aynı şekilde sadece ultrakapasitör kullanılırsa, YEK'lerin ve yüklerin kesintili yapısıyla baş edebilmek üzere yüksek değerde enerji sağlayabilmesi için yine büyük boyutlu (fazla büyük) olması gerekmektedir. Mikro şebeke yapısı düşünüldüğünde enerji depolama uygulamaları için batarya ve ultrakapasitör gibi depolama elemanlarının bir arada kullanımı daha uygun olmaktadır. Batarya ve ultrakapasitörlerin bir arada kullanıldığı HEDS oldukça umut vaat eden başarılı sistemler olmaktadır. Şekil 2'de bağlantı şeması verilen çift yönlü (bidirectional) DA-DA dönüştürücü; ultrakapasitör ve bataryadan DA baraya yük akışının kontrolü için gereklidir. Proje kapsamında önerilen sistemdeki, çift yönlü DA-DA dönüştürücü ile temel yük akımının ultrakapasitör ve batarya arasında aktif şekilde paylaştırılması ve benzer biçimde fotovoltaik panellerden sağlanan gücün geçici olarak HEDS'de depolanması da sağlanmaktadır. Böylece güç talebinin yüksek frekans ve alçak frekans bileşenlere ayrı olarak kontrol edilebilir. Çift yönlü dönüştürücü akım referansları, düşük frekans bileşenleri bataryadan karşılanacak şekilde ve yüksek frekans bileşenleri de ultra-kapasitörden karşılanacak şekilde ayarlanmaktadır. Batarya ve ultrakapasitörü DA baraya bağlayan çift yönlü DA-DA dönüştürücü yapısı, modüller arasında esnek güç dağıtımı sağlamak ve çıkış gerilimini regüle etmek için, dahili bir akım kontrol döngüsü ve harici gerilim kontrol döngüsü birleşimini içeren kademeli bir kontrol döngüsü Batarya C-nıbu Şekil 2. Çift yönlü DA-DA dönüştürücü. I Lltra K:ıpasitör Grubu ENERJi ve ÇEVRE DÜNYASI KAsıMtARAuK2014 59
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=