Güneş Takip Sistemi ile Çanak-Stirling Sistemi Tasarımı ve Testleri

Abstract

Enerji, hayatımızda kullandığımız evrenin önemli unsurlarından birisidir. Yaptığımız herhangi bir işte mutlaka enerji kavramı ile karşılaşırız. Enerjiyi hem üretip hem de tüketiriz ve bunun için hem fiziksel hem de kimyasal reaksiyonlar gerçekleşir. Hayatımızın en küçük noktasından itibaren sürekli enerji üretmeye ve bu enerjiyi en verimli şekilde kullanmaya çalışırız. Dünyamızda da enerji üretimi ve enerjiyi kullanmak adına çok çeşitli alanlarda çok farklı metotlar kullanılıyor. Birincil enerji kaynağı olan “Güneş” dünyanın temel enerji kaynağıdır. Güneş dünyayı aydınlatmayı, ısıtmayı, canlıların yaşamasını ve ikincil enerji kaynaklarının ortaya çıkmasını sağlar. Günümüzde enerji ihtiyacının büyük kısmını fosil kaynaklar karşılanmaktadır. Teknolojinin Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması yavaş gelişimile den fosil yakıtlar ön plana çıkarmıştır. Ancak fosil kaynakların çevreyi kirletmesi, enerji üreten tesislerin işletilmesinin pahalı olması ve kaynakların sınırlı olması daha farklı enerji üretim yollarına başvurmayı zorunlu kılmıştır. Bunlardan birisi de güneş enerjisi sistemleridir. Güneş enerjisi sistemleri doğa dostu özellikleriyle enerji üretiminde ön plana çıkmıştır. Gün geçtikçe güneş enerjisi Ar-Ge çalışmalarına artan ilgi, üretimde artmaya ve işletim maliyetlerinde azalmaya olanak sağlamıştır. Yapılan tez çalışmasında amaç yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş enerjisinden faydalanmaktır. Bu çalışmanın hedefi, güneş enerjisi orta sıcaklık uygulamalarında kullanılan, teknolojisi hızla gelişen ve yoğunlaştırıcı kolektör tiplerinden biri olan “güneş takip sistemi ile kontrol edilen stirling motorlu jeneratör” sistemini incelemek, tasarımını yapmak, kolektör üretiminde kullanılan malzemelerin özelliklerini araştırmak ve temin etmek, deney düzeneği kurmak, kolektör performansını incelemek ve bilgisayar ortamında simülasyonunu gerçekleştirmektir. Son olarak çıkan deney, teorik ve simülasyon sonuçları karşılaştırılarak sistemin doğruluğu hakkında bilgiler elde etmektir.

Keywords

• Güneş enerjisi,Güneş Takip Sistemi,Sıcak Hava Motorlar,Kolektör

Design and Testing of Solar Dish-Stirling System with Solar Tracking System

Abstract

This article provides a review on design and testing solar dish-Stirling system. In this type of systems, Stirling engine is depending on sun radiation as source of heat to providing the input energy. This project presents design calculations of different components of solar dish-Stirling system like received terminal energy from sun, solar collector dimensions, Stirling engine parameters, generator selection and calculations for solar tracking system. This paper addresses issues we are seeing during design and development of solar Stirling engine with generator to be sufficient acceptable for experimental and small wattage applications. This makes the energy usable in homes as a supplemental source of power or as an independent power source. The 3D model of system is prepared in solid work program to enable us starting the manufacturing and calculations. 3D model is showing the different components of solar Stirling system like the parabolic collector, receiver, Stirling engine, generator, and double axes Mechanism for solar tracking system. The design is implemented to include location and depends on properties that affect the performance based on the sun elevation angle, ambient temperature, the wind speed, and density of air (altitude). The solar collector is fabricated by using communication satellite fitted with polished sheets of Aluminum as a reflection material. Overall efficiency of designed solar Stirling system is between (17 – 20) percentages.

Keywords

• Solar Energy,Solar Tracking System,Hot Air Motors

References

1. [1] M. Abbas, B. Boumeddane, N. Said, and A. Chikouche, ‘‘Dish Stirling technology: A 100 MW solar power plant using hydrogen for Algeria,’’ Int. J. Hydrogen Energy, vol. 36, no. 7, pp. 4305–4314, 2011.
2. [2] M. H. Ahmadi, H. Hosseinzade, H. Sayyaadi, A. H. Mohammadi, and F. Kimiaghalam, ‘‘Application of the multi-objective optimization method for designing a powered Stirling heat engine: Design with maximized power, thermal efficiency and minimized pressure loss,’’ Renewable Energy, vol. 60, pp. 313–322, Dec. 2013.
3. [3] E. Gholamalizadeh and S. H. Mansouri, ‘‘A comprehensive approach to design and improve a solar chimney power plant: A special case—Kerman project,’’ Applied Energy, vol. 102, pp. 975–982, Feb. 2013.
4. [4] E. Gholamalizadeh and J. D. Chung, ‘‘Design of the Collector of a Solar Dish-Stirling System: A Case Study,’’ IEEE Access, vol. 5, 2017, October 2, 2017.
5. [5] T.C. MINISTRY OF FORESTRY AND WATER WORK General Directorate of Meteorology https://mgm.gov.tr/veridegerlendirme/sicaklik-analizi.aspx
6. [6] S. Petrescu, M. Costea, C. Harman, and T. Florea, ‘‘Application of the direct method to irreversible Stirling cycles with finite speed,’’ Int. J. Energy Res., vol. 26, no. 7, pp. 589–609, 2002
7. [7] Jean-Pierre Van Dormael, ‘‘sothermic calculation of a Stirling engine: alpha, beta or gamma,’’ Moteur Stirling, 2002.
8. [8] W. B. Stine, and R. W. Harrigan, Solar Energy Fundamentals and Design: With Computer Applications. Hoboken, NJ, USA: Wiley, 1985.