Gönderen Konu: Hidrjen (Yakıt Hücreli) Trenler  (Okunma sayısı 174 defa)

0 Üye ve 2 Ziyaretçi konuyu incelemekte.

Çevrimdışı Ömer Tolga Sümerli

  • Administrator
  • Site Özel Üyesi
  • *****
  • İleti: 1734
Hidrjen (Yakıt Hücreli) Trenler
« : 24 Mayıs 2019 / 17:27 »

 Son zamanlarda hızla geliştirilen yakıt hücresi teknolojisiyle birlikte, bu teknolojinin demiryolu araçlarında da kullanılması söz konusu olmuştur. Elektrifikasyon gibi ek bir altyapı maliyeti gerektrmeden, tamamıyle temiz ve atık madde olarak su veya su buharı üreten yakıt hücreli trenler, dünya genelinde yavaş yavaş yaygınlaşmaya başladı. Son zamanda en belirgin örnek; 21 Mayıs 2019'da Railway Gazette'de yayımlanan haberde, bir Alman ulaşım firmasının 27 adet yakıt hücreli tren siparişi, olmuştur. Her ne kadar yakıt hücresi teknolojisi halen geliştirilmekte olan bir sistem olsa da, sağladığı avantajlar sayesinde, kısa sürede demiryollarında yerini buldu. Teknolojinin daha da gelişmesiyle birlikte, bu sisteme sahip trenlerin gelişeceği de açık bir gerçek.
Teknolojiyi anlamak için önce kısaca yakıt hücresi teknolojisinden bahsetmek gerekiyor.

 
 
   Yakıt Hücresi Nedir:

Yakıt hücresinin temel çalışması

Yakıt hücreleri, yakıtın enerjisini drekt olarak, elektrokimyasal yolla elektrik enerjisine çevirirler. Oluşan elektrik akımı pillerde olduğu gibi DC olup, anod(+) ve katod(-) kutuplara sahiptir. Anod yakıtlanmayı, katod ise oksitlenmeyi sağladığı zaman yakıt hücreleri, sürekli ve hiç bitmeyen bir pil gibi çalışır. Bu sebeple yakıt pilleri olarak da tarif ediliyorlar. Yakıt olarak hidrojen-oksijen veya hidrojen-hava kullanırlar. Bir yakıt hücresi iki elektrot arasına yerleştirilmiş bir elektrolitten meydana gelir. Hava (oksijen) anod(+) elektrot yüzeyinden geçer. Elektronlar, kadoda(-) doğru bir dış devre (trenin cer motoru gibi) yoluyla taşınırken, hidrojen iyonları da elektrolit yoluyla oksijenin olduğu elektroda geçer. Katod da oksijen ve hidrojen iyonları ile elektronların reaksiyona girmesiyle su veya güce bağlı ısınmayla su buharı elde edilir. Elektronların dış devre (trenin cer motoru gibi) yoluyla olan hareketi, elektrik akımıdır.
 

Bir yakıt hücresi (pili) sisteminin temel yapısı

Yakıt hücresinin avantajları:
1- Sıfıra yakın düşük emisyon.
2- Yüksek verimlilik. Günümüzde kullanılan yakıt hücreleri, 6 yıllık süre zarfında 1 dakikadan az enerji kaybı yaşaması sebebiyle, uzun yıllar ek bakım veya değişiklik yapılmasına gerek kalmadan yüksek performans gösterirler. Ayrıca yakıt hücreleri elektriği elektrokimyasal yolla ürettiğinden, klasik elektrik üretim metodlarına göre daha verimli ve stabil üretim yapar.
3- Yakıt hücrelerinin yakıtları hidrojen ve oksijendir. Oksijen genelde havadan elde edildiği için kolay ulaşılabilinmektedir. Hidrojen ise ağırlıklı olarak sudan elde edilmektedir. Güneş veya rüzgar enerjisinden üretilen elektrikle, 2 hidrojen ve 1 oksijen atomundan oluşan suyun atomları ayrılarak elde edilen hidrojen, yakıt hücresinde kullanılırken, tekrar oksijenle birleştirilerek su, tekrar elde edilmiş olur. Bu sebeple yakıt hücrelerinin bir nevi yakıtı olan su, işlem sonunda çok az bir kayıpla tekrar doğaya kazandırılır.
4- Modüler olması sebebiyle yakıt hücreleri istenilen gerilim ve güce sahip oluncaya kadar, dikey veya yatay yığınlar şeklinde dizayn edilebilir. Herhangi bir coğrafi koşul veya hava durumu çalışmasına engel değildir.

 
Dezavantajı:
Yakıt hücresi kullanımı yüksek teknoloji gerektiren sistemler içerdiğinden, yüksek maliyetli sistemlerdir.

 


 
Yakıt hücreli trenler:

Yakıt hücreli bir lokomotifin temel şeması

Yukarıda yakıt hücreli bir lokomotifin temel şeması gözükmektedir. Temel olarak elektrikli lokomotifin çalışma prensibine sahiptir. Yeni nesi elektrikli lokomotifin çalışması ve bazı elektrik terimleri için; http://www.demiryolcuyuz.biz/forum/yeni-nesil-asenkron-cer-motorlu-elektrikli-lokomotifler-t1056.0.html;msg5359#msg5359 adresinden bilgi alabilirsiniz. Yakıt hücrelerinin ana yakıtı hidrojen ve oksijendir. Oksijen havadan elde edilebildiği için hidrojenin tanklar içinde depolanmasına ihtiyaç vardır. Bu sebeple trenin ana yakıtı hidrojen denilebilir. Tanklardaki hidrojen azaldığında, tekrar hidrojen doldurularak sistem aktif hale gelir. Yakıt hücrelerinden üretilen elektrik pillerde olduğu gibi DC (doğru akım) dır. Hücrelerden gelen gerilim ve akım önce bir ana redresör ile istenilen seviyeye getirilir. Sistemde halen DC gerilim bulunmaktadır. Yeni nesil lokomotiflerdeki cer motorları, yüksek verimlilik ve düşük bakım maliyetleri sebebiyle AC (alternatif akım) ile çalışmaktadır. Bu sebeple mevcut DC gerilim, cer motorlarına yeterli güç verbilmek adına, şemada gözüken “Main Inverter” devresi aracılığıyla AC gerilime çevrilir. Inverter devreleri DC gerilimi istenilen veya ayarlanabilir frekanslarda AC gerilime çevirdiğinden, AC cer motorlarının hız kontrolleri için gereken değişken frekansları elde edebilmek mümkündür. Şemada ikinci bir inverter devresi “Auxiliary Inverter” gözükmektedir. Bu inverter, lokomotifin klima, elektronik kontrol üniteleri ve fren kompresörü gibi diğer ekipmanı beslemek için kullanılır. Kontrolde kullanılan elektronik sistemler DC gerilimle beslenmesine rağmen, klima, kompresör gibi ekipmanların verimlilik açısından AC gerilimle beslenmesi gerekir. Bu sebeple ikinci bir inverter devresi kullanılmıştır.

 
Günümüzde Kullanılan Hibrit Sistem:
 
    Lokomotif veya tren setlerinin ihtiyaç duyduğu gücü drekt olarak beslemek ve aynı zamanda seyir mesafesini arttırmak için, yakıt hücrelerinin fazla miktarda hidrojene gerek duyması söz konusudur. Hidrojen yanıcı bir gazdır. Trenin üzerinde yüksek miktarda hidrojen depolanması, özellikle kaza gibi durumlarda yüksek risk içereceğinden, yakıt hücrelerinin, lityum bataryalarla desteklendiği hibrit sistem günümüzde kullanılır.



Amerikan BNSF firmasının kullandığı hibrit lokomotiflerden biri ve şeması



Alstom firmasının geliştirdiği yakıt hücreli hibrit tren seti. 140km/s maksimum hıza ve 1000km menzile sahiptirler.

Hibrit sisteme sahip yakıt hücreli trenlerde, lityum iyon bataryalar, hem yakıt hücrelerinin ürettiği fazla enerji ile, hemde frenleme esnasında çıkan enerjinin geri dönüştürülmesiyle şarj olurlar. Sadece yakıt hücresi ve sadece batarya kullanılarak yollarına devam edebilmektedirler. Çalışma prensibi yukarıda temel şema üzerinde bahsedilenle aynıdır. Sadece yakıt hücre sisteminin yanında, ikinci güç kaynağı olarak lityum bataryalar kullanılır.
   Yakıt hücreleri her geçen gün geliştirilen bir sistemdir. İleride, şu anki kullanılana göre daha verimli sistemler geliştikçe ve maliyeti düştükçe, özellikle, elektrifikasyon sistemi kurulmasının maliyetli olduğu seyrek kullanılan hatlar başta olmak üzere, genele yayılması da söz konusudur.

Ömer Tolga Sümerli
« Son Düzenleme: 25 Mayıs 2019 / 07:15 Gönderen: Ömer Tolga Sümerli »
Çalışmadan, Yorulmadan, Üretmeden Rahat Yaşamak İsteyen Toplumlar, Önce Haysiyetlerini, Sonra Hürriyetlerini, Daha Sonra da İstiklal ve İstikballerinin Kaybederler.
                                                                                                              Mustafa Kemal ATATÜRK

Adk System Advertising



Paylaş delicious Paylaş digg Paylaş facebook Paylaş furl Paylaş linkedin Paylaş myspace Paylaş reddit Paylaş stumble Paylaş technorati Paylaş twitter
 


Hidrjen (Yakıt Hücreli) Trenler Benzer Konular

Trenler çalışmadı
Emek Platformu’nun aldığı iki saatlik iş bırakma kararının hayatı en fazla etkileyen iş kollarından biri de demiryolları oldu. İ... Devamı...

Gösterim: 2304 - Yanıt: 2 - Başlatan:Demirkanat / Kürşad YAVUZ
Yalpalı Trenler
Değerli arkadaşlarım.Konvansiyonel hatlarda hız yapılmasını sağlayan yalpalı trenlerle ilgili hazırladığım yazı aşağıdadır. Sayg... Devamı...

Gösterim: 5005 - Yanıt: 2 - Başlatan:Ömer Tolga Sümerli
TRENLERİN WAP İLE İZLENMESİ
Belki biraz uçuk bir düşünce gibi gelecek ve belki de dünyada uygulaması dahi yok ama ben bunun mevcut teknoljiler ve birkaç bas... Devamı...

Gösterim: 2670 - Yanıt: 1 - Başlatan:Trenci96
TRENLERİN GÜVENLİĞİ
Değerli arkadaşlar..Bir kısım hatlarımızda ve trenlerimizde Tren Güvenliği Kurumumuz Güvenlik personellerinin trene refakati ile... Devamı...

Gösterim: 2190 - Yanıt: 0 - Başlatan:SERHAT YOLCU
TRENLER, 0-12 YAŞA %50 İNDİRİMLİ
TCDD Genel Müdürlüğü, Yüksek Hızlı Tren (YHT) dahil tüm ana hat tren biletlerinde 0-12 yaş grubu çocuklara yüzde 50 indirim yapı... Devamı...

Gösterim: 1827 - Yanıt: 0 - Başlatan:Makinist_26/ Kenan ÖZCAN