Fotovoltaik Sistemlerin Sıcaklığa Bağlı Enerji Verimliliği Performansının Analiz Edilmesi

Yıl 2018, Cilt: 2018 Sayı: 2, 39 - 53, 11.12.2018

Ercan Köse

Öz

Günümüzde araştırmacılar, fosil yakıtların çevreye verdiği zararların ve sera gazı etkilerini azaltmak için, yenilenebilir enerji üretim kaynaklarının verimliliğinin arttırılmasına yönelik önemli çalışmalar yapmaktadır. Söz konusu bu çalışmaların amacı, fosil yakıt kullanılmasını sınırlandırmak ve yenilenebilir enerji kaynaklarıyla üretilen enerji miktarını ve verimliliği yükseltmektir.
Yenilenebilir enerji üretim kaynaklarının en önemlilerinden bir tanesi fotovoltaik (PV) panellerdir. PV panelleri doğrudan güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürebilmektedir. PV panelleri kullanılarak elektrik enerjisi üretilmesi çok kolay olmasına rağmen, PV panellerin elektrik enerjisi üretim verimliliğini etkileyen birçok faktör bulunmaktadır. Bu faktörlerin başında sıcaklık gelmektedir.
Sıcaklık etkisi, panelleri oluşturan fotovoltaik hücrelerin yarı iletken bir yapıda olmasından kaynaklanmaktadır. Sıcaklığın yarı iletkenlerdeki akım geçişleri üzerinden doğrudan etkisi bulunmaktadır. Düşük sıcaklıklar verimliliği olumsuz yönde etkilemezken, yüksek sıcaklıklar verimliliği önemli ölçüde azaltmaktadır. Son zamanlarda PV sistemleri üzerindeki sıcaklık etkisini azaltmak için, fotovoltaik termal (PV/T) tasarımlar geliştirilmiştir.
Bu tasarımlarda, sıcaklığa bağlı olarak PV sistemleri soğutularak verimlilik yüksek tutulmaktadır. Özellikle sıcak su üretimi içinde farklı bir yaklaşım sağlamış olmaktadır. Bu çalışmada PV panellerin sıcaklığa bağlı enerji üretim verimliliği incelenmiş ve önemli performans noktalar ortaya çıkartılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Fotovoltaik (PV) Paneller, Elektrik Üretimi, Enerji Verimliliği, Sıcaklık

Kaynakça

• Akbarzadeh, A. and Wadowski T. (1996). Heat-pipe-based cooling systems for photovoltaic cells under concentrated solar radiation. Appl Therm Eng. 16(1):81–7.
• Azaza, M. Wallin, F. (2017). Multi objective particle swarm optimization of hybrid micro-grid system: A case study in Sweden, Energy, 123, 108–118.
• Bahaidarah, H.M.S., Baloch A.A.B., Gandhidasan, P. (2016). Uniform cooling of photovoltaic panels: a review, Renew. Sustain. Energy Rev. 57, 1520–1544.
• Başaran, K., Çetin, N.S., Çelik, H. (2011). Rüzgâr-Güneş Hibrid Güç Sistemi Tasarımı ve Uygulaması", 6‘th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), Elâzığ, Turkey, 114–119, 2011.
• Bigorajski, J. and Chwieduk, D. (2018). Analysis of a micro photovoltaic/thermal-PV/T system operation in moderate climate, Renewable Energy, xxx, 1–10.
• Çolak, M., (2003). Fotovoltaik Sistemler Ders Notu. İzmir 2003.
• Daud, A.K. and Ismail, M.S. (2012). Design of isolated hybrid systems minimizing costs and pollutant emissions, Renewable Energy, 44, 215–224.
• Fudholi, A., Sopian, K., Yazdi, M.H., Ruslan, M.H., Ibrahim, A., Kazem, H.A. (2014). Performance analysis of photovoltaic thermal (PV/T) water collectors, Energy Convers. Manag. 78, 641–651.
• Hasan M.A., Sumathy, K. (2010). Photovoltaic thermal module concepts and their performance analysis: a review, Renew. Sustain. Energy Rev. 13, 2845–2859.
• Katkar, A.A., Shinde, N.N., Patil, P.S. (2011). Performance & Evaluation of Industrial Solar Cell w.r.t. Temperature and Humidity, IJRMET, 1, 69–73.
• Mayfield, R. (2012). The Highs and Lows of Photovoltaic System Calculations, Renewable Energy Consultants.
• Moharram, K.A., Abd-Elhady, M.S., Kandil, H.A., El-Sherif, H. (2013). Enhancing the performance of photovoltaic panels by water cooling, Ain Shams Engineering Journal, 4, 869–877.
• Rodrigues, E.M.G., Melı´cio, R., Mendes, V.M.F., Catala˜o, J.P.S. (2011). Simulation of a solar cell considering single-diode equivalent circuit model. In: International conference on renewable energies and power quality, Spain, 2011.
• Sahay, A., Sethi, V.K., Tiwari, A.C., Pandey, M. (2015). A review of solar photovoltaic panel cooling systems with special reference to ground coupled central panel cooling system (GC-CPCS), Renewable and Sustainable Energy Reviews, 42, 306–312.
• Villava, M.G., Gazoli, J.R., Filho, E.R. (2009). Modeling and Circuit-Based Simulation of Photovoltaic Arrays”, Power Electronics Conference, COBEP '09. Brazilian 2009. sct.emu.edu.tr/courses/eet/elet319/userfiles/.../ch2.doc