RAF TİPİ LiFePO₄ BATARYA PAKETLERİ İÇİN TERMAL-GEOMETRİK OPTİMİZASYON VE ENTEGRE SOĞUTMA PLAKALI TERMAL YÖNETİM SİSTEMİNİN GELİŞTİRİLMESİ
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği, Türkiye
Tez Danışmanı: Adem Acır
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: Türkçe
Özet:
Bu tez çalışmasında, PV tabanlı enerji depolama sistemlerinde kullanılan raf tipi prizmatik LiFePO₄ batarya paketlerinin termal yönetim performansının iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Çalışma iki aşamada yürütülmüştür. İlk aşamada, hücreler arası mesafe, deşarj oranı ve hava giriş hızının sıcaklık dağılımı üzerindeki etkileri HAD analizleriyle incelenmiş; Taguchi L9, Gri İlişkisel Analiz ve ANOVA yöntemleriyle optimum yapı belirlenmiştir. İkinci aşamada ise optimum geometri temel alınarak entegre soğutma plakalı sıvı soğutmalı yeni bir batarya termal yönetim sistemi geliştirilmiş ve ticari raf tipi LiFePO₄ batarya paketi ile deneysel ve nümerik olarak karşılaştırılmıştır. İlk aşama sonucunda optimum konfigürasyon x=20 mm, y=10 mm, 0,7C deşarj oranı ve 4 m/s hava giriş hızı olarak belirlenmiş; bu koşulda maksimum sıcaklık 308 K, sıcaklık farkı 0,322 K ve termal-hidrolik performans oranı 0,49 olarak hesaplanmıştır. ANOVA sonuçlarına göre en etkili parametre %81,12 katkı oranıyla deşarj oranıdır. İkinci aşamada, temel çalışma koşulunda maksimum sıcaklık ticari pakette 39,25 °C iken geliştirilen sistemde 33,10 °C'ye düşmüş; ortalama sıcaklık 35,40 °C'den 31,40 °C'ye, sıcaklık farkı ise 6,58 °C'den 2,93 °C'ye azalmıştır. Ayrıca önerilen sistemin kullanılabilir kapasiteyi yaklaşık %4,25 artırdığı belirlenmiştir. Deneysel ve nümerik sonuçlar arasındaki sapmaların ortalama %3'ün altında kalması, geliştirilen HAD modelinin güvenilirliğini desteklemiştir. Elde edilen bulgular, önerilen sistemin PV tabanlı enerji depolama uygulamalarında batarya güvenliği, sıcaklık homojenliği ve kapasite kullanımı açısından etkili bir çözüm sunduğunu göstermektedir.