Nokta odaklı fresnel lens kullanılan CPV sistemlerde ikincil optik eleman kullanımının etkisi
The effect of using secondary optical element in point focus fresnel lens based CPV system
Yazar: FERHAT KARTAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN TURAN
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, yoğunlaştırıcı optik eleman olarak nokta odaklı Fresnel lens kullanılan çift optik elemanlı CPV sistemlerin performansları, G=500 ve 1000 W/m^2 güneş ışınım şiddeti altında deneysel olarak incelenmiştir. Bu kapsamda farklı optik özelliklere sahip Fresnel lens çiftlerinden oluşan tek ve çift optik elemanlı 33 farklı CPV sistem konfigürasyonu göz önüne alınarak, birincil ve ikincil optik eleman yoğunlaşma oranları (C_1, C_2),  f sayıları (f_1, f_2) ve lensler arası mesafenin (L_D) CPV sistem performansı üzerindeki etkileri detaylı olarak araştırılmıştır. Buna göre, uygun optik özelliklere sahip ikincil Fresnel lens kullanmanın, CPV sistem performansını önemli ölçüde iyileştirdiği gözlenmiştir. 
Genel olarak, lensler arası mesafe belirli bir değere ulaşıncaya kadar, L_D artışı ile CPV sistem performansının iyileşmekte olduğu ancak L_D kritik değerin üzerine çıktığında sistem performansının kötüleşmeye başladığı tespit edilmiştir. Bu kritik L_D mesafesinin, f_2 (C_2) sabit tutulduğunda C_2 (f_2) artışı ile azaldığı görülmüştür. Bunun yanı sıra, düşük f_1 değerine sahip çift Fresnel lens uygulamalı CPV sistemlerin, tek Fresnel lensli sistemler ile yakın seviyelerde güç çıktısı sağladığı gözlenmiş ve CPV sistemlerin ikincil bir Fresnel lens kullanarak performansının iyileştirilmesi isteniyor ise birincil optik eleman için  f_1>0,5 olması gerektiği sonucuna varılmıştır. 
Son olarak, Fresnel lens çiftlerine ait optik özelliklerin CPV sistem performansı üzerindeki etki oranlarını öngörmek amacıyla, deneysel çalışmalar neticesinde elde edilen veriler kullanılarak, ANOVA yöntemi ile istatistiki analizler gerçekleştirilmiştir. Çift Fresnel lens uygulamalı CPV sistemlerin performansı üzerinde ağırlıklı olarak birincil optik eleman özellikleri C_1 ve f_1'in etkin olduğu, ikincil optik eleman f sayısı f_2'nin ise sistem performansı üzerinde en az etkiye sahip optik parametre olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, the performances of CPV systems with double optical elements using point focus Fresnel lenses were analyzed under different solar radiation intensities (G=500 and 1000 W/m^2) experimentally.  In this context, the effects of primary and secondary optical elements' concentration ratios (C_1, C_2), f numbers (f_1, f_2) and distance between lenses (L_D) on CPV system performance were investigated in detail by considering several 33 CPV system configurations with single and double optical elements consisting of different Fresnel lens couples which have particular optical specifications. Accordingly, using of secondary Fresnel lenses which have convenient optical specifications enhanced CPV system performances significantly. 
In general, till distance between lenses reaches to a certain value, CPV system performance is getting better with the rise of L_D but when coming up the L_D critical value, system performance is starting to get worse. This critical distance of L_D decreases with the rise of C_2 (f_2) by pegging f_2 (C_2).  Besides, CPV systems with double Fresnel lens applications which have low f_1 values are considered to get power close to systems with simple Fresnel lenses. And also,  if the performance of CPV systems are desired to enhance by using a secondary Fresnel lens, it is resulted that  f_1  value must be bigger than 0,5 for primary optical element.  
In conclusion, for the purpose of predicting the effect ratios of optical elements belonging to Fresnel lens couples on CPV system performance, statistical analyses were attained via ANOVA method by using the datas as a result of the experimental studies. It is determined that C_1 ve f_1 as primary optical element specifications are mainly effective on CPV system performance with the application of double Fresnel lens, additionally f_2  of secondary optical element's f number is the optical parameter which has the lowest effect on system performance.