TiO2 ile Kaplanan Güneş Panellerinin Güç Üretim Değişimi Analizi

Abstract

Tükenmeyen, temiz ve kolay erişilebilen bir enerji kaynağı olan güneş enerjisi fotovoltaik (PV) paneller yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülebilmektedir. Toz ve kir gibi çevresel faktörler PV panellerin kirlenmesine ve enerji dönüşüm verimlerinin düşmesine neden olmaktadır. Kirin panel verimi üzerindeki olumsuz etkisini azaltmak için kullanılan yöntemlerden biri panellerin yüzeyini fotokatalitik malzemelerle kaplamaktır. Fotokatalitik yüzeylerde güneş ışığındaki ultraviyole ışınları yardımıyla oksijen ve nano partiküller oluşur. Bu partiküller, kaplama ile yüzey arasında kimyasal bir reaksiyon oluşturarak yüzeydeki kirleri parçalar ve yok eder. Bu çalışmada, fotokatalitik malzeme olarak titanyum dioksitin (TiO2) güneş panellerinin verimi üzerine etkisi incelenmiştir. Deneysel çalışmalar Bingöl İlinde iki adet 285 W polikristal güneş paneli kullanılarak yapılmıştır. Panel yüzeylerinden biri TiO2ile kaplanmış ve diğer panelin yüzeyine herhangi bir işlem uygulanmamıştır. Ölçülen veriler incelediğinde, başlangıçta iki panelin güçleri hemen hemen aynıyken panellerin kirlenmesiyle birlikte TiO2kaplanmış panelden elde edilen gücün %19 a kadar daha fazla olduğu görülmüştür. Ayrıca yağmurlu günlerden sonra PV panellerin temizlenmesi sonucunda üretilen fazla gücün tekrar azaldığı görülmüştür.

Keywords

• Yenilenebilir enerji
• Güneş panelleri
• Kirlenme
• Fotokatalitik malzemeler
• Titanyum dioksit

Power Generation Variation Analysis Of Solar Panels Coated With TiO2

Abstract

Solar energy, which is an inexhaustible, clean and easily accessible energy source, can be converted into electrical energy with the help of photovoltaic (PV) panels. Environmental factors such as dust and dirt cause pollution of PV panels and decrease the efficiency of energy conversion. One of the methods used to reduce the negative effect of dirt on panel efficiency is to coat the surface of the panels with photocatalytic materials. Oxygen and nanoparticles are formed on photocatalytic surfaces with the help of ultraviolet rays in sunlight. These particles form a chemical reaction between the coating and the surface, breaking down and destroying the dirt on the surface. In this study, the effect of titanium dioxide (TiO2) as a photocatalytic material on the efficiency of solar panels was investigated. Experimental studies were carried out in Bingöl city using two 285 W polycrystalline solar panels. One of the panel surfaces is coated with TiO2and no treatment has been applied to the surface of the other panel. When the measured data were analyzed, it was seen that while the powers of the two panels were almost the same at the beginning, with the contamination of the panels, the power obtained from theTiO2coated panel was up to 19% higher. In addition, it was observed that the excess power produced as a result of cleaning the PV panels after rainy days decreased again.

Keywords

• Renewable energy
• Solar panels
• Pollution
• Photocatalytic materials
• Titanium dioxide

References

1. [1]Varınca KB,Varank G. Güneş kaynaklı farklı enerji üretim sistemlerinde çevresel etkilerin kıyaslanması ve çözüm önerileri. Güneş Enerjisi Sistemleri Sempozyumu ve Sergisi, 2005. İçel, 24-25.
2. [2]Ültanır MÖ.21. Yüzyılın eşiğinde güneş enerjisi.Bilim ve Teknik.1996;340:50-55.
3. [3]Altun Y, İşleyen Ş. Bazı OECD ülkelerinde yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik üretimine yönelim üzerine ampirik bir çalışma. Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi. 2018;22(3):1577-1590.
4. [4]Gürel B. Türkiye’deki güncel biyokütle potansiyelinin belirlenmesi ve yakılmasıyla enerji üretimi iyi bir alternatif olan biyokütle atıklar için sektörel açıdan ve toplam yanma enerji değerlerinin hesaplanması. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi. 2020;8(2):407-416.
5. [5]An-Bo Nano Teknolojik Ürünler ve Ekolojik Çözümler [Internet] 2021 [cited 2021 Nov. 15] http://www.an-bonano.com.tr/solarpanelkoruma.html
6. [6]Lu H, Cai R, Zhang LZ, Lu L, Zhang L.Experimental investigation on deposition reduction of different types of dust on solar PV cells by self-cleaning coatings.Solar Energy.2020;206:365-373.
7. [7]Mohammad AA, Zakariya D, Firas A, Christina B. Class, Modeling and quantifying dust accumulation impact on PV module performance, Solar Energy.2019;194:86-102
8. [8]Xueqing L, Song Y, Luyi L, Jianlan L.Investigation of the dust scaling behaviour on solar photovoltaic panels.Journal of Cleaner Production.2021;295:126391.

9. [9]Mamadou SD, Dialo D, Kharouna T, Moussa D, Balla DN, Bado N.Structural and physicochemical properties of dust collected on PV panels surfaces and their potential influence on these solar modules efficiency in Dakar, Senegal, West Africa.Scientific African.2021;Volume 12:e00810.
10. [10]Rüstemli S, Dinçer F.Modeling of photovoltaic panel and examining effects of temperature in MATLAB/Simulink. Elektronika Ir Elektrotechnika (Journal of Electronics and Electrical Engineering). 2011;3(109):35–40.
11. [11]Yıldırım Ö.Güneş santrallerinde verim arttırma teknikleri[Master Thesis].Malatya:İnönü Üniversitesi;2016.
12. [12]Skoplaki, E., Boudouvis, AG., Palyvos, JA. A simple correlation for the operating temperature of photovoltaic modules of arbitrary mounting. Solar Energy Materials and Solar Cells.2008;92:1393-1402.
13. [13]Rezvan T, Shahdad K, Hossein E, Seyed HV, Ali RS, Barat G,et al.A new cooling method for photovoltaic panels using brine from reverse osmosis units to increase efficiency and improve productivity.Energy Conversion and Management.2022;251:115031.
14. [14]Reda MN, Spinnler M, Al-Kayiem HH, Sattelmayer T. Assessment of condensation and thermal control in a photovoltaic panel by PV/T and ground heat exchanger.Solar Energy.2021;221:502-511.
15. [15]Senthil Kumar K, Ashwin Kumar H, Gowtham P, Hari Selva Kumar S, Hari SudhanR.Experimentalanalysis and increasing the energy efficiency of PV cell with nano-PCM (calcium carbonate, silicon carbide, copper).Materials Today: Proceedings.2021;37:1221-1225.
16. [16]Bigorajski J, Chwieduk D. Analysis of a micro photovoltaic/thermal-PV/T system operation in moderate climate. Renewable Energy. 2019;137:127-136.
17. [17]Adak S, Cangi H, Yılmaz AS. Fotovoltaik Sistemin Çıkış Gücünün Sıcaklık ve Işımaya Bağlı Matematiksel Modellemesi ve Simülasyonu.International Journal of Engineering Research and Development, 2019, 11 (1), 316-327.
18. [18]Umut Ö.Yoğunlaştırıcı Fotovoltaik (CPV) Sistemlerde Fotovoltaik (PV) Yüzey Sıcaklığının Sistem Performansına Etkisinin İncelenmesi [Master Thesis].Bartın: BartınÜniversitesi;2018.
19. [19]Muhammet B.Fotovoltaik Panellerin Verimine Panel yüzey sıcaklığı Etkisinin İncelenmesi [Master Thesis].İstanbul:Marmara Üniversitesi;2013.
20. [20]Buket SE.Güneş Panelleri İçin Optimum Eğim Açısının Belirlenmesi, Rüzgârın Soğutma Etkisinin Verime Etkilerinin İncelenmesi[Master Thesis].Bursa: Bursa Uludağ Üniversitesi; 2019.
21. [21]AzazaM, Wallin F. Multi objective particle swarm optimization of hybrid micro-grid system: A case study in Sweden.Energy.2017;123:108–118.
22. [22]Funda S.Nano-TiO2 fotokatalizör sentezi ve fotokatalitik aktivitesinin belirlenmesi[PhD Thesis].Malatya: İnönü Üniversitesi; 2007.
23. [23]Tang GL.Converting Volatile Organic Compounds to CO2 and Water.American Journal of Chemical Engineering. 2016;4(2):62-67.
24. [24]Osman Ç.Fotovoltaik (Pv) paneller için fotokatalitik, antibakteriyel ve yansıma önleyici yüzey kaplamaların geliştirilmesi ve karakterizasyonu[Master Thesis]. Afyon: Afyon Kocatepe Üniversitesi;2020.
25. [25]Elvin G.Nanobilim ve nanoteknoloji.ODTÜ Yayıncılık.2. Baskı.Ankara: 2007. s.124.