Bir Fotovoltaik Panel Etrafindaki Akış Karakteristiklerinin Aerodinamik Kuvvetler Üzerine Etkisinin Araştırılması

Yıl 2020, Cilt 5, Sayı 2, 94 - 108, 27.08.2020

Z. Abidin FIRATOĞLU Seher İZOL Yusuf IŞIKER

https://doi.org/10.46578/humder.777007

Öz

Güneş enerjisi uygulamalarında büyük çoğunlukla sistemlerde en büyük alan ve hacim işgal eden bileşenler toplayıcılardır. Dolayısıyla toplayıcıların rüzgâr yükünün belirlenip kurulum açısından optimal tasarım parametrelerinin belirlenmesi kritik bir öneme sahiptir. Güneş enerji uygulamalarında helyostat, parabolik, düz v.b. birçok geometride toplayıcı kullanılmaktadır. Bu geometrilerden en yaygını özellikle fotovoltaik uygulamalardaki düz toplayıcılardır. Bu çalışmada 300 eğimli endüstriyel bir panelin rüzgâr yükü CFD simülasyonlarıyla araştırılmıştır. Simülasyonlar 5 ve 10 m/s serbest akış hızında gerçekleştirilmiştir. Yürütülen simülasyonlar sonucunda her iki akış hızı için panel etrafındaki akış alanı tanımlanmış ve tanımlanan bu akış alanından aerodinamik kuvvet ve momentler hesaplanmıştır. Yürütülen simülasyonlar sonucunda, sürüklenme ve kaldırma katsayıları birlikte değerlendirildiğinde 300 eğimli PV panele seçilen rüzgâr hızında ve dikey yönde gelen rüzgâr yükünün yatay yöndeki rüzgâr yüküne göre yaklaşık olarak %73 daha fazla olduğunu saptanmıştır.

Anahtar Kelimeler

PV panel, Akış karakteristikleri, Aerodinamik kuvvetler, CFD, Rüzgar yükü

Kaynakça

• [1] Abiola-Ogedengbe, A., Hangan, H., Siddiqui, K. (2015) “Experimental investigation of windeffects on a standalonephotovoltaic (PV) modüle.” Renewable Energy, Vol 78 pp 657-665.
• [2] Velicu, R., Moldovean, G., Scaletchi, I., Butuc, B. R. (2014) “Wind loads on an azimuthal photovoltaic platform. Experimental study.” In: Proceeding of International Conference on Renewable Energies and Power Quality, 2014, Granada,Spain.
• [3] Shademan, M., Barron, R. M., Balachandar, R., Hangan, H. (2014) “Numerical simulation of wind loading on ground-mounted solar panels at different flow configurations.” Can J Civ Eng, Vol 41(7), pp 28-38.
• [4] Meroney, R. N., Neff, D. E, (2010) “Wind effects on roof mounted solar photovoltaic arrays:CFD and wind-tunnel evaluation.” In: The Fifth International Symposium on Computational Wind Engineering (CWE2010), Chapel Hill, North Carolina, May 23-27.
• [5] Jubayer, C. M., Hangan, H., (2019) “ A numerical approach to the investigation of wind loading on an array of ground mounted solar photovoltaic (PV) panels.” Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2019, Vol 153, pp 60–70.
• [6] Bitsuamlak, G. T., Dagnew, A. K., Erwin, J., (2010) “Evaluation of wind loads on solar panel modules using CFD”, In: The Fifth International Symposium on Computational Wind Engineering (CWE2010), Chapel Hill, North Carolina; May 23-27.
• [7] WILCOX, D. C. 1993. Turbulence modelling for CFD. 2nd edn. DCW Industries.
• [8] Roulund, A., Sumer, B. M., Fredsoe, J., Michelsen, J. (2005) “Numerical and experimental investigation of flow and scour around a circular pile” Journal of Fluid Mechanic, 534: 351-401.