Fotovoltaik sistemlerde hücre sıcaklığının panel verimi üzerindeki etkisinin deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of the effect of cell temperature on panel efficiency in photovoltaic systems
Yazar: SİNEM AYYILDIZ DEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL KAYRİ
Batman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Fotovoltaik enerji = Photovoltaic energy ; Güneş enerjisi sistemleri = Solar energy systems ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
En önemli yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisinden PV teknolojileri aracılığıyla elektrik üretimi, dünya genelinde özellikle son on yıl içinde artan bir ivmeyle devam etmektedir. PV uygulamalarının performansı, temelde en önemli sistem bileşenlerinden olan modüllerin enerji dönüştürme oranıyla yakından ilgilidir. PV hücre teknolojilerinin verimleri gün geçtikçe artmasına rağmen, bu artış umulan hızda gerçekleşememektedir. Bu durum PV sistemlerin beklenen düzeyin altında performanslara sahip olmasına neden olmaktadır. Fotovoltaik sistemlerin güç çıktısı; panel alanı, panel konfigürasyonu, panellerin yatay yüzeye yerleştirilme açıları, panel yüzeyine gelen ışınım şiddeti, panel karakteristikleri, hücre/ortam sıcaklığı ve rüzgâr hızı gibi birçok faktöre bağlıdır. Fotovoltaik sistemleri etkileyen en önemli faktörlerden biri sıcaklıktır. Güneşten gelen ışınımın önemli bir kısmı fotovoltaik hücre üzerinde soğurulmakta ve hücre sıcaklığı artmaktadır. Bu çalışmada, su ile aktif soğutma yöntemiyle soğutulan bir PV modül ile normal şartlar altında çalışan bir PV modülün ürettikleri elektrik enerjisi ve PV/T bir model olarak soğutulan modülün termal kazancı ölçülmek üzere bir deney düzeneği tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışma, 0,245 lt/dk, 0,402 lt/dk ve 0,584 lt/dk debi değerleriyle 3 gün boyunca yapılmıştır. Soğutulan modül tarafından üretilen elektrik enerjisinin normal modüle göre, farklı debiler için %6,03 ile %6,16 arasında daha fazla olduğu tespit edilmiştir. 3 farklı debi için termal enerjiyi de içeren net kazanç değeri, normal modüle göre sırasıyla %1285, %1665 ve %3662 olarak hesaplanmıştır. Deneysel çalışma boyunca elde edilen verilerle yapılan hesaplamalar, grafikler halinde yorumlanarak sunulmuştur.

Abstract:
Electricity generation through PV technologies that use solar energy which is one of the most important renewable energy sources, continues increasingly around the world, especially in the last decade. The performance of PV applications is closely related to the energy conversion rate of modules, which is fundamentally one of the most important system components. Although the efficiency of PV cell technologies increases day by day, this increase is still beyond the expectations. This situation causes PV systems to have performances remained below the expected level. Power output of photovoltaic systems depends on many factors such as panel area, panel configuration, tilt angles of the panels according to the horizontal surface, radiation intensity on the panel surface, panel characteristics, cell/ambient temperature and wind speed. One of the most important factors affecting the photovoltaic systems is temperature. A significant part of the radiation coming from the sun is absorbed by the photovoltaic cells and the temperature of the cells increases. In this study, an experimental setup was designed and implemented to measure and compare the electrical energy produced by a PV module cooled by the active cooling method using water and a PV module operating under normal conditions, and to measure the thermal gain of the cooled module. Experimental studies were carried out for 3 days with 0.245 l/min, 0.402 l/min and 0.584 l/min flow rates. It has been determined that the electrical energy produced by the cooled module is higher between 6.03% and 6.16% than the normal module for different flow rates. The net energy gains including the thermal energy for 3 different flow rates were calculated as 1285%, 1665% and 3662%, respectively, compared to the normal module. Calculations made with the data obtained during the experimental study are presented by interpreting them as graphics.