- GİRİŞ
1.1 Daha önceki bir dizi yazımda (1 – 2 – 3 ) Savaş gemilerindeki enerji sistemleri ve sistem gereksinimleri üzerinde durmuştum. Ayrıca yine Savaş gemilerinde tüm elektrik sistemlerinin hangi önemli nedenlerle artık tercih edilmeye başlandığını belirtmiştim
1.2 Savaş gemilerinde Entegre Elektrik Sistemlerine (EES) geçiş klasik sistemlerin yerini alan yeni bir aşama olmuştur. Ancak teknolojinin getirdiği yeni silah sistemleri ve sensörler işlevlerini yerine getirebilmek için büyük ve çok kısa süreli enerjiye gereksinim duymaktadırlar. Üstelik bu yüksek enerji talebi gelecekte daha da artacak gözükmektedir
1.3 Bu yazı dizimde ise ; depolama sistemlerinin fonksiyonları, çeşitleri, tekil olarak avantaj ve dezavantajları ile bir örnek uygulama ve konunun Türk Bahriyesi bakımından kısa bir değerlendirmesini yapacağım.
2. ENERJİ DEPOSUNUN İŞLEVLERİ
2.1 Yeni silah ve sensör sistemlerinin yüksek enerji taleplerini karşılamak
2.2 Geminin mevcut enerji sisteminde kaynaklardan birinin (dizel jeneratör/Gaz türbini ) devreden çıkması halinde eksik gücü kesintisiz bir şekilde sağlamak
2.3 Enerji sistemindeki anormal dalgalanmalar da tampon görevi görmek
2.4 Gemi enerji sisteminin maksimum yük yerine daha düşük çalışma değerleri için tasarımına olanak vermek
3. YENİ SİLAH VE SENSÖRLERİN GEREKSİNİMLERİ
3.1 Daha önceki bir yazımda belirttiğim gibi yeni silah ve sensör sistemleri şimdiye kadar görülmemiş miktarlarda yüksek enerji desteğine gereksinim duymaktadırlar. Örneğin ANSP 6 arama radarı uzun mesafe arama modunda 2.8 megawatt, bazı lazer silahları averaj olarak 2 megawatt enerji gerektirmektedir.
Daha detaylı fikir edinmek üzere buradaki tabloya tekrar göz atılabilir.
4.1 Çeşitleri
4.1.1 Bugünkü teknoloji ile Savaş gemilerinde kullanılabilecek enerji depolama sistemleri;
BATARYA
SÜPER KAPASİTÖRLER
DÖNER ROTOR
Sistemleridir.
4.1.2 Döner Rotorlu sistemlerde enerji kaybı%1 bulabilirken bataryalı sistemler haftalarca dayanabilmektedir. Buna karşın kapasitörlü sistemler çok kısa zaman aralığında çok yüksek enerji verebilmektedirler.
4.1.3 Kurşun-asit ortamlı bataryalar bahriyelerde şimdiye dek temel depolama sistemi idi. Yakın zamanlarda lityum Ion bataryalar yaygınlaştı. Bunlar kurşun asit bataryalara göre enerji ve güç yoğunluğu, kullanım ömrü ve dönüşümlü verimlilik bakımında daha avantajlı durumdalar.
(Dönüşümlü verimlilik – cihazdan alınan enerji/verilen enerji)
Ancak bu bataryalar çalışma koşullarına bağlı olarak alevlenme hatta patlama potansiyeli taşıyorlar.
4.1.4 Süperkapasitörler çok yüksek güç verebilmekte. Ömürleri daha uzun, enerji yoğunlukları yüksek. Ancak şarj zamanları yetersiz. Yüksek maliyetli ve ilave destek ekipmanları gereği bulunuyor.
4.1.5 Döner rotorlar (FLYWHEEL) Uzun ömür, yüksek dönüşüm verimi bakımlarından avantajlı, ancak maliyet ve yardımcı ekipmanlar gereksinimi bakımlarından dezavantajlı bu sistemler 20 yılın üzerinde kullanım ömrüne sahipler. Rotor malzeme direnci ve yüksek dayanıklılığa sahip yataklama gereksinimleri nedenleriyle dönüş hızında sınırlama gerektirmekte. Malzeme teknolojisindeki gelişimler ile bunların hızlarında artırım sağlanmakta.
SOURCE : REF (6)
4.2 Seçim kriterleri
Değişik enerji depolama sistemleri değişik karakteristikleri taşıdıklarından gereksinimlere tek bir sistemle cevap vermek olası değildir.
Gemideki hacim ve ağırlık kısıtlamaları nedeniyle gemi üzerine konuşlandırılacak dün sistemlerde enerji ve güç yoğunluğu en önemli kriterlerdir.
Değişik depolama sistemleri arasında seçim yapabilmek için ana kriterler şöyledir;
Hacim ve ağırlık (M3- KG)
Enerji yoğunluğu (KWH / KG)
Güç yoğunluğu (KW / KG)
Dönüşümlü enerji verimliliği (SİSTEMDEN ÇIKAN ENERJİ / GİREN ENERJİ)
Enerji kaybı hızı (YÜKLÜ ENERJİNİN % EKSİLMESİ / SAAT)
Max şarj / deşarj adedi
Kullanım ömrü
Ancak bu kriterler genel anlamda olup uygulamadaki işlevsel gereksinimlere göre bazıları diğerlerine göre ağırlık kazanacaktır.
KARŞILAŞTIRMA TABLOSU
5. ÖRNEK bir SAVAŞ GEMİSİ Uygulaması…Gelecek yazımda.
KAYNAKÇALAR:
1. Advanced Shipboard Energy Storage System
Capt. Dennis Mahoney, USN (ret) (RCT Systems), Don Longo and John Heinzel
(NSWCCD SSES), and Jeff McGlothin (PEO SHIPS PMS 320)
- Technology for the united states navy and marine corps,
chapter – 8 …page 362
electric power and propulsion
3. Navy’s energy magazine supports higher power demands on ships
by katherine owens
- System-Level Modeling and Optimal
Design of an All-Electric Ship Energy Storage Module
Christopher Holsonback
- Power and energy storage requirements
for ship integration of solid-state lasers
on naval platforms
by joshua h. valiani
- Flywheel Energy Storage System for Electric Start and an All-Electric Ship
John McGroarty, Jesse Schmeller, Richard Hockney, Senior Member, IEEE, and Matthew Polimeno
