LİNEER FRESNEL KOLEKTÖR TASARIMINDA KAVİSLİ REFLEKTÖR KULLANIMININ ŞANLIURFA METEOROLOJİK KOŞULLARINDA SİSTEM PERFORMANSINA ETKİSİ

Abstract

Günümüzde geniş alanlarda kullanılan fosil bazlı yakıtların maliyeti ve çevreye verdiği zarar nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarına olan talep artmıştır. Bu kaynaklar arasında en yaygın olarak kullanılan düzlemsel güneş kollektörleri, parabolik çanak, parabolik oluk, güneş kulesi ve lineer fresnel yoğunlaştırma sistemleri gibi teknolojilerle doğrudan veya dolaylı olarak kullanılabilmektedir. Reflektör yüzey, alıcı yüzey (absorber) ve alıcı yüzey içerisinden geçen ısı transfer akışkandan oluşan lineer fresnel kolektörler, doğrusal odaklı yoğunlaştırmalı güneş enerjisi sistemlerinden biridir. Lineer fresnel kolektörler, reflektör yüzey olarak adlandırılan düz ve uzun çok sayıda ayna üzerine gelen güneş ışınlarını, odak ekseninde bulunan alıcı yüzey üzerine yansıtarak, absorber boru içerisinden geçen ısı transfer akışkanın yüksek sıcaklığa çıkmasını sağlamaktadır. Lineer fresnel kolektörde üretilen sıcak akışkan ile dolaylı olarak elektrik üretimi veya doğrudan proses ısısı olarak kullanılabilmektedir. Fresnel kolektör sistemini diğer sistemlerden ayıran en önemli özellik diğer solar yoğunlaştırıcı sistemlere göre metrekare başına daha düşük maliyettir. Harran üniversitesi GAPYENEV araştırma ve uygulama merkezinde TUBİTAK 1003 desteğiyle yürütülen proje kapsamında lineer fresnel kollektörün tasarımı yapılarak prototip kurulumu gerçekleştirilmiştir. Bu prototip 20 ayna serili, her bir ayna serisinin uzunluğu 12 m ve ayna genişliği 20 cm, toplam 48 m2 ayna açıklık alanına sahip, 3 m absorber yüksekliğinde ve tasarım kapasitesi 20 kW’dir. Bu tez çalışmasında, tasarımı gerçekleştirilen lineer fresnel kolektörde düz reflektör yerine kavisli reflektör kullanılması durumunda sistem performans detaylı olarak analiz edilimiştir. Bu amaçla, aynı açıklık alanına sahip düz reflektörlü ve kavisli reflektörlü fresnel kolektörler Tonatiuh yazılımı kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Tez çalışmasının sonunda, düz reflektörlü fresnel kolektörlerde hafif kavisli reflektörlerin kullanılması durumunda optik verimin Şanlıurfa meteorolojik koşullarında önemli ölçüde arttığı (%41) belirlenmiştir. Böylelikle fresnel güneş kolektörlerinde düz reflektör yerine daha az sayıda hafif kavisli reflektör kullanılması mümkün olmaktadır.