Fotovoltaik termal (pvt) sistemlerinde farklı tip kanatçıklar kullanılarak optimum çalışma sıcaklığının tayini

Yıl 2018, Cilt: 9 Sayı: 1, 177 - 183, 04.04.2018

Gökhan Ömeroğlu İlhan Volkan Öner

Öz

Yenilenebilir enerji kaynakları konusundaki çalışmalar gün geçtikçe hız kazanarak devam etmektedir. Bu kaynaklar içerisinde en yüksek potansiyele sahip olan güneş enerjisinin ısıl ve fotovoltaik olmak üzere iki çeşidi vardır. Isıl sistemler genellikle güneş ışınımından kazanılan enerjiyi bir akışkana kazandırarak çalışırlar. Bu gibi sistemlere örnek olarak ev tipi veya sanayi tipi güneş kolektörleri ve güneş kuleleri söylenebilir. Fotovoltaik sistemler ise yarı iletken fiziği temelleriyle çalışarak güneş ışınımının belirli bir aralığını elektrik enerjisine çevirirler.

Örneğin, silisyum elementinin çeşitli şekillerde kristalize edilmesi ile tasarlanan güneş hücreleri güneş spektrumundaki elektromanyetik ışınımın 0 ile 1.12 eV enerji aralığındaki kısmını elektrik enerjisine çevirebilirler. Geri kalan aralığa denk gelen ışınım ise fotovoltaik hücrelerde ısı olarak depo edilmektedir. Sistemde depo edilen bu enerji, fotovoltaik hücre sıcaklığını artırmakta ve elektriksel verimi düşürmektedir.

Bu çalışmanın amacı imal edilen düzenek ile sistemdeki bu fazla enerjinin yararlı enerjiye dönüştürülerek kullanılması ve elektriksel verimde bahsi geçen düşüş engellenerek optimum fotovoltaik çalışma sıcaklığının tespit edilmesidir. Başka bir deyişle, amaç güneşin birim metrekareye düşen ışınımından maksimum seviyede yararlanmaktır. Güneş ışınımının ısıl enerji olarak geri kazanımı için fotovoltaik panel arkasına bir kontrol hacmi yerleştirilmiştir. Bu kanal içerisine çeşitli malzeme ve geometrilerde zorlanmış taşınıma maruz kanatçıklar yerleştirilmiştir. Kanatçıklar arasında en iyi sonucu veren bakır silindirik kanatçık olmuştur. Fotovoltaik hücre sıcaklığının açık devre geriliminde yaklaşık %20 etkisi olduğu saptanmıştır. Fotovoltaik sistemlerde düşük açık devre gerilimi kısa devre akımını, dolayısıyla da sistemin toplam verimini de düşürmektedir.

Anahtar Kelimeler

Pvt, elektriksel verim, optimum çalışma sıcaklığı, kanatçık

Kaynakça

• Othman, M.Y., Hamid, S.A., Tabook, M.A.S., Sopian, K., Roslan, M.H. and Ibarahim, Z. 2016. Performance analysis of PV/T Combi with water and air heating system: An experimental study. Renewable Energy,. 86: p. 716-722.
• Wolf, M., 1976. Performance Analyses of Combined Heating and Photovoltaic Power-Systems for Residences. Energy Conversion, 16(1-2): p. 79-90.
• Çengel, Y. A. B., M.A. 2008. Mühendislik Yaklaşımıyla Termodinamik, Palme Yayıncılık.
• Chegaar, M. 2004. Extracting DC Parameters of Solar Cells Under Illumination. Vacuum, 75(4), 367-72.
• Cuce, E. 2014. Improving thermodynamic performance parameters of silicon photovoltaic cells via air cooling. International Journal of Ambient Energy 35.
• Cuce, E., P. M. Cuce and T. Bali, 2013. An experimental analysis of illumination intensity and temperature dependency of photovoltaic cell parameters. Applied Energy 111: 374-382.
• Du, B. 2012. Performance analysis of water cooled concentrated photovoltaic (CPV) system. Renewable & Sustainable Energy Reviews 16: 6732-6736.
• Kalogirou, S. 2009. Solar Energy Engineering Processes and Systems, Elsevier Inc.
• Karthick, S. P. 2014. Modelling and Anaysis of Solar Photovoltaic Thermal Collector. International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering 3(4).
• Kolhe, M. 2012. Water Cooled Photovoltaic System. International Journal of Smart Grid and Clean Energy 2.
• D. Du, J. Darkwa, G. Kokogiannakis. Thermal management systems for photovoltaics (PV) installations: a critical rewiev, Sol. Energy 97 (2013) 238-254.
• Han JC, Park JS. Developing heat transfer in rectangular channels with rib turbulators. Int J Heat Mass Transfer 1988;31:183-95 Yılmaz, E.Ç., Öner, İ.V., Yeşilyurt, M.K., 2016, Degradation Mechanisms of Organic Solar Cells, Int. J. of Eng. Res. &Sci (IJOER), Vol. 2 -10, 172-174.
• Öner, İ.V., Yeşilyurt M.K., Yılmaz, E.Ç., Ömeroğlu, G., 2016, Photovoltaic Thermal (PVT) Solar Panels, International Journal of New Technology and Research (IJNTR), Vol. 2 -12, 13-16.
• M. Bazilian, D. Prasad. 2002 Modelling of a photovoltaic heat recovery system and its role in a design decision support tool for building professionals. Renewable Energy, 27, pp. 57-68