Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: CEREN YÜKSEL
Danışman: Mehmet Akif Ezan
Özet:
Fotovoltaik panellerin elektrik üretim verimliliğinin hücre sıcaklığının artmasıyla önemli ölçüde azaldığı bilinen bir gerçektir. Isıl kontrol ünitesi bulunmayan bir güneş hücresinin yüzey sıcaklığı 80 santigrat dereceye kadar çıkabilir ve bu durum güç üretim verimini önemli ölçüde düşürür. Bu tez çalışmasında, bir fotovoltaik panelin pasif ısıl kontrolünü incelemek için bir boyutlu ve iki boyutlu sayısal modeller geliştirilmiştir. Çalışmanın ilk kısmında, 1B ve zamana bağlı sayısal model, kontrol hacimleri yaklaşımı kullanılarak C++ programlama dilinde oluşturulmuştur. Fotovoltaik panelin elektrik üretim verimini arttırmak için panelin arka yüzeyine değişik kalınlıklara sahip faz değişim malzemesi (FDM) hazneleri yerleştirilmiştir. Literatürdeki birçok çalışmadan farklı olarak bu çalışmada, PV tabakasının güç üretimi modellenmiş ve PCM hacmi yığın hacim olarak düşünülmeyip birçok kontrol hacmine bölünerek incelenmiştir. Sistemin verimi sabit ve değişen güneş ışınımı altında FDM'li ve FDM'siz olarak elde edilmiştir. Sabit güneş ışınımı durumunda en yüksek ışınım altında geleneksel fotovoltaik panellere göre metrekare başına yaklaşık 9 Watt güç artışı elde edilmiştir. Değişken ışınım değerleri için, sınır koşulları İzmir/Türkiye baz alınarak tanımlanmıştır. Ocak, Nisan, Temmuz ve Ekim olmak üzere 4 farklı iklimsel dönem için analiz yapılmıştır. En iyi performans Ekim ayında elde edilmiştir. Panel sıcaklığı 3 cm FDM yerleştirilerek 9 K azaltılmıştır. Böylece yaklaşık yüzde 6 güç artışı elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ise, iki boyutlu sayısal model ANSYS-FLUENT paket programında geliştirilmiştir. Güneş ışınımı ve fotovoltaik panelin güç üretimi terimleri, enerji denklemine kaynak terim olarak eklenmiştir. FDM haznesi boyunca ısı transfer hızını arttırmak için, fotovoltaik panelin arka yüzeyine farklı uzunlukta ve aralıkta kanatlar yerleştirilmiştir. Sabit güneş ışınımı altında kanatlı tasarımın sistem verimine etkisi incelenmiştir. Metrekare başına 1000 Watt ışınım değeri altında, 40 tam uzunlukta kanat kullanılması durumu için düz panele göre yaklaşık 7,5 K sıcaklık azaltılmıştır. Fakat düşük ışınım değerleri için, kanat kullanımı önemli bir değişikliğe yol açmamıştır. Bu nedenle kanat maliyeti göz önüne alındığında kanat kullanımı mantıklı olmayacaktır.