Süperkapasitör beslemeli kısa süreli ani güç sağlayan yedek bir güç sistemi geliştirilmesi / Development of a supercapacitor-fed, short-term instantaneous backup power system

Abstract

Elektrik enerjisini depolamak için piller ve güç kaynakları kullanılır. Bu kaynaklar süperkapasitörlere göre daha düşük güç yoğunluklarına sahiptir. Elektrokimyasal depolama yöntemlerinde, düşük sıcaklıklarda kimyasal reaksiyon hızlarının yavaşlaması ve içlerindeki kimyasal viskozitelerin artması gibi nedenlerle ciddi performans kayıpları görülmektedir. Bu yapıya sahip piller ve güç kaynakları bu gibi durumlarda besledikleri sistemin ihtiyaç duyduğu gücü karşılamada yetersiz kalmaktadır. Şarj seviyesinin çok düşük olduğu veya anlık aşırı güce ihtiyaç duyulduğu durumlarda düşük enerji süperkapasitörlerle yüksek güç yoğunluğuna dönüştürülerek sistemin yüksek güç ihtiyacı kısa bir süre için karşılanmaktadır. Bu çalışmanın amacı ihtiyaç duyulduğunda süperkapasitörleri kullanarak geleneksel elektrik depolama tekniklerinin dezavantajlarını ortadan kaldırmaktır. Süperkapasitörlerin ihtiyaç duyduğu güç için gereken enerji mevcut bir pilden veya harici bir kaynaktan sağlanabilir. Bu çalışmada üretilen süperkapasitör için yıllardır kullanılmayan ve minimum enerjiye sahip bir araç aküsü ile bir cep telefonu aküsü kullanılmıştır. Süperkapasitörlerin avantajlı özellikleri göz önünde bulundurularak yedek güç ünitesi olarak adlandırılabilecek bir süperkapasitör imal edilmiştir. Yapılan deneysel çalışmada (fiziksel ölçüm), üretilen süperkapasitör sayesinde örnek bir bataryadaki güç yoğunluğu 1217 W/kg'den 7636 W/kg değerine çıkarılmıştır. Bu şekilde süperkapasitör kullanılarak güç yoğunluğunda 5.27 kat artış sağlanmıştır. Aynı batarya için süperkapasitör ile tepe akımı 15 A'den 264,7 A değerine çıkarken, tepe akımında 16.64 kat kazanç sağlanmıştır. Deneysel sonuçlara göre süperkapasitörlerin düşük iç direnç, çok yüksek tepe akımlarına ulaşabilme, yüksek şarj-deşarj çevrimlerine sahip olma, düşük sıcaklıklarda bile kapasite kaybı yaşamama gibi üstün özellikleri sayesinde elektrokimyasal depolama yöntemlerinin zayıf yönlerini aştığı görülmektedir.