HAVALI SOĞUTMADA GEOMETRİNİN PV PANEL VERİMİNE ETKİSİNİN DENEYSEL ve NÜMERİK OLARAK ARAŞTIRILMASI

Abstract

Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş enerjisinin en çok kullanıldığı teknolojilerden biri fotovoltaik sistemlerdir. Fotovoltaik paneller, güneş ışınımını direkt olarak elektrik enerjisine dönüştüren elemanlardır. Fotovoltaik panellerin verimlerine etki eden çevre koşulları, yüzeye gelen güneş ışınımı ve panel çeşidi gibi birçok parametre bulunmaktadır. Panel verimini etkileyen faktörlerden biri de yüksek panel yüzey sıcaklığıdır. Yüksek panel yüzey sıcaklığı, fotovoltaik panellerin verimini düşürmektedir. Panel yüzey sıcaklığını uygun değerlerde tutabilmek için farklı aktif ve pasif soğutma yöntemleri geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında, toprak hava ısı değiştiricisi (THID) kullanılarak elde edilen soğutulmuş hava ve doğrudan çevre havası kullanılarak PV panelde aktif soğutma yöntemi deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Nümerik analizde, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) programı olarak, Autodesk CFD kullanılmıştır. Çalışmada PV panel arka yüzeyine yerleştirilen üç farklı geometride tasarlanan soğutucu davlumbaz (Tasarım1, Tasarım2 ve Tasarım3) kullanılmıştır. Nümerik ve deneysel çalışmalar ile elde edilen veriler sonucunda, yüzey sıcaklık ortalaması ve basınç kaybı açısından en verimli sonucu Tasarım1 olarak belirlen 6 kanatlı ve dikdörtgen prizmatik hacme sahip soğutucu davlumbaz vermiştir. THID sistemi ile yapılan soğutma çalışmalarının, çevre havası ile yapılan soğutma çalışmalarından daha etkili sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. Tasarım1 ile yapılan soğutma çalışma sonucunda %18.42’lik bir verim artışı sağlanmıştır. Düşük güneş ışınım şartları altında (500 W/m2 ve aşağısı) yapılan soğutma çalışmalarının, üretilen elektrik enerjisi ve yüzey sıcaklığı açısından büyük farklılıklar oluşturmadığı sonucuna ulaşılmıştır. Gerçekleştirilen deneyler neticesinde, bifacial PV panelin beyaz bir zemin üzerinde kullanılmasının toprak zemin üzerinde kullanılmasına kıyasen daha fazla enerji ürettiği tespit edilmiştir. Bifacial PV panellerde arka yüzeyinin soğutulması yerine çift yüzlü kullanımının daha verimli olduğu sonucuna ulaşılmıştır.