Binalarda ısıtma ve elektrik enerjisi temini için su bazlı fotovoltaik termal hibrit sistemlerin tasarımı /
Yazar: ECE BÜYÜKALTAY
Danışman: DOÇ. DR. KIVANÇ BAŞARAN
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Güneş enerjisi kullanılarak termal ve elektrik enerjisi üretimi yenilenebilir
enerji kaynaklarından enerji üretiminde önemli bir yere sahiptir. Türkiye'nin coğrafi
konumu nedeniyle güneşlenme süresinin en yüksek olduğu ülkeler arasında yer alması,
güneş enerjisinin Türkiye için potansiyel bir enerji kaynağı olduğunu göstermektedir.
Güneş enerjisi uygulamalarından biri olan fotovoltaik termal (PV/T) hibrit güneş
enerjisi sistemleri, fotovoltaik panellerin ve termal güneş enerjili sistemlerin bir araya
gelmesiyle oluşturulmuştur. Bu çalışmada Manisa ili iklim koşullarında standart iki
kişilik bir hane özelinde ihtiyaç duyulan termal ve elektrik enerjisi temini için su bazlı
hibrit PV/T tasarım kriterleri, sistemin çalışma prensibi, binalarda ısıtma ve elektrik
enerjisi ihtiyacını karşılama potansiyeli incelenmiştir. 40 m2'lik referans ev için her
biri 300 W gücüne sahip 1 adet, 2 adet, 3 adet ve 4 adet PV/T kolektörün kullanıldığı
dört ayrı senaryo üzerinde durulmuştur. Sistem 15 Kasım – 15 Mart tarihleri arasında
çalıştırılmıştır. Senaryolarda, PV/T sistemlerde üretilen en düşük termal enerji Aralık
ve Ocak aylarında, en düşük elektrik enerjisi Aralık ayında gerçekleşirken en yüksek
kazanç Mart ayında elde edilmiştir. Bir adet PV/T kolektörün kullanıldığı sistemde
ihtiyaç duyulan elektrik enerjisinin %20'si, termal enerjinin %8'i karşılanırken bu
değerler dört adet PV/T kolektörün kullanıldığı sistemde sırasıyla %83 ve %32'dir.
Elde edilen sonuçlar fosil kökenli ve karbon emisyonunu artıran doğal gaza alternatif
olarak kullanılabileceğini göstermektedir. PV/T kolektör sisteminin kullanılması ile
yaklaşık 309,51 kg CO2 salınımına engel olunacağı görülmüştür. Turgutlu ilçesinde
güneş enerjisi, doğal gaza alternatif bir kaynak olarak kullanılabileceği sonucuna
ulaşılmıştır. Ayrıca yerli ve yenilenebilir bir enerji kaynağı olan güneş enerjisinden
faydalanılması ile enerjide dışa bağımlılığın azaltılması ve ekonomiye olumlu katkı
yapması beklenilmektedir.

Abstract:
Thermal and electrical energy production using solar energy has an important
place in energy production from renewable energy sources.
The fact that Turkey is among the countries with the highest sunshine duration
due to its geographical location shows that solar energy is a potential energy source
for Turkey. Photovoltaic thermal (PV/T) hybrid solar energy systems, which is one of
the solar energy applications, is a combination of photovoltaic panels and thermal solar
energy systems formed by combining. In this study, the water-based hybrid PV/T
design criteria, the working principle of the system, the potential to meet the heating
and electrical energy needs in buildings were examined for the supply of thermal and
electrical energy needed for a standard two-person household in the climatic
conditions of Manisa province. For a reference house of 40 square meters, four
different scenarios were discussed in which 1, 2, 3 and 4 PV/T collectors, each with
300 W power, were used. The system was operated between November 15 and March
15. In the scenarios, the lowest thermal energy produced in PV/T systems was realized
in December and January, while the highest gain was achieved in March. In the system
where one PV/T collector is used, twenty percent of the electrical energy needed and
eight percent of the thermal energy are met while these values are met by four PV/T
collectors. In the system where PV/ T collector is used, it is eighty-three percent and
thirty-two percent, respectively. The results obtained show that it can be used as an
alternative to fossil-based natural gas that increases carbon emissions. It has been
observed that approximately 309.51 kg of CO2 emission will be prevented by using
the PV/T collector system. It has been concluded that solar energy can be used as an
alternative source to natural gas in Turgutlu district. It is expected that the use of solar
energy, which is a domestic and renewable energy source, will reduce foreign
dependency in energy and make a positive contribution to the economy.