PV PANEL ENTEGRELİ FDM-NANOPARTİKÜL KARIŞIMININ 1-D MATEMATİKSEL MODEL KULLANILARAK İNCELENMESİ

Abstract

PV panellerinin radyasyon miktarına bağlı olarak ısınması ve veriminin düşmesi bilinen ve üzerinde birçok çalışma yapılan bir olgudur. PV panellerin soğutulması için panel tabanına FDM eklenmesi ise literatürde yaygın olarak görülen bir pasif soğutma yöntemidir. Bu çalışmada ise PV panel tabanına FDM eklenmesi ve farklı hacim oranlarında FDM nanopartikül karışımı eklenmesi durumunda PV panel sıcaklığı, panel verimi, elektrik üretimi ve FDM konteynerindeki erime oranları 1-B matematiksel model kullanılarak incelenmiştir. Çalışma 800, 1000, 1200 W/m2 radyasyon değerleri için gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde en yüksek verim ve elektrik üretimi değerlerinin hacimce 0.5 nanopartikül PCM karışımı için elde edildiği görülmüştür. Verim ifadesi hacimce 0.5 nanopartikül karışımı için 800, 1000 ve 1200 W/m2 için sırasıyla % 18.3, %17.7 ve %17.2 olarak elde edilmiştir ki bu değerler geleneksel PV panelinden yaklaşık %1 fazladır. Eleltrik üretimi ise yine 0.5 nanopartikül FDM karışımı için sırasıyla 112.5, 128 ve 158 W olarak elde edilmiştir ve bu değerler geleneksel PV panelden sırasıyla 5, 7 ve 8 W daha fazladır.

Keywords

• PV panel
• FDM
• Nanopartikül
• Verim

References

1. 1. Abdulmunem, A. R., Samin, P. M., Rahman, H. A., Hussien, H. A., Mazali, I. I., & Ghazali, H. (2021). Numerical and experimental analysis of the tilt angle’s effects on the characteristics of the melting process of PCM-based as PV cell’s backside heat sink. Renewable Energy, 173, 520-530.
2. 2. Kumar, A., Singh, A. P., Kotha, R. S., & Singh, O. P. (2021). Thermal energy storage design of a new bifacial PV/PCM system for enhanced thermo-electric performance. Energy Conversion and Management, 250, 114912.
3. 3. Atkin, P., & Farid, M. M. (2015). Improving the efficiency of photovoltaic cells using PCM infused graphite and aluminium fins. Solar Energy, 114, 217-228.
4. 4. Naderi, M., Ziapour, B. M., & Gendeshmin, M. Y. (2021). Improvement of photocells by the integration of phase change materials and thermoelectric generators (PV-PCM-TEG) and study on the ability to generate electricity around the clock. Journal of Energy Storage, 36, 102384.
5. 5. Abdulmunem, A. R. (2017). Passive cooling by utilizing the combined PCM/aluminum foam matrix to improve solar panels performance: indoor investigation. The Iraqi Journal for Mechanical and Material Engineering, 17(4), 712-723.
6. 6. Smith, C. J., Forster, P. M., & Crook, R. (2014). Global analysis of photovoltaic energy output enhanced by phase change material cooling. Applied energy, 126, 21-28.
7. 7. Stritih, U. (2016). Increasing the efficiency of PV panel with the use of PCM. Renewable Energy, 97, 671-679.
8. 8. Savvakis, N., & Tsoutsos, T. (2021). Theoretical design and experimental evaluation of a PV+ PCM system in the mediterranean climate. Energy, 220, 119690.

9. 9. Emam, M., & Ahmed, M. (2018). Cooling concentrator photovoltaic systems using various configurations of phase-change material heat sinks. Energy conversion and management, 158, 298-314.
10. 10. Ahmadi, R., Monadinia, F., & Maleki, M. (2021). Passive/active photovoltaic-thermal (PVT) system implementing infiltrated phase change material (PCM) in PS-CNT foam. Solar Energy Materials and Solar Cells, 222, 110942.
11. 11. Duan, J. (2021). The PCM-porous system used to cool the inclined PV panel. Renewable Energy, 180, 1315-1332.
12. 12. Kurşun, B., & Ökten, K. (2019). Thermodynamic analysis of a Rankine cycle coupled with a concentrated photovoltaic thermal system for hydrogen production by a proton exchange membrane electrolyzer plant. International Journal of Hydrogen Energy, 44(41), 22863-22875.
13. 13. Jiji, L. M., & Gaye, S. (2006). Analysis of solidification and melting of PCM with energy generation. Applied Thermal Engineering, 26(5-6), 568-575.
14. 14. Sivashankar, M., Selvam, C., Manikandan, S., & Harish, S. (2020). Performance improvement in concentrated photovoltaics using nano-enhanced phase change material with graphene nanoplatelets. Energy, 208, 118408.