Termoelektrik jeneratör ile bütünleştirilmiş bir termal enerji depolama ünitesinin güneş ışınımı altında deneysel incelenmesi
Experimental investigation of a thermal energy storage unit integrated with thermoelectric generator under solar radiation
Yazar: OĞUZ KAAN ÇİNİCİ
Danışman: PROF. DR. ADEM ACIR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Enerji depolama = Energy storage ; Faz değişimi = Phase change ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Termoelektrik jeneratör = Thermoelectric generator

Özet:
Bu tez çalışmasında termoelektrik jeneratör (TEJ) ile bütünleştirilmiş bir faz değiştiren malzeme (FDM) tabanlı termal enerji depolama ünitesi (TEDÜ) yapay güneş ışınımı altında deneysel olarak incelenmiştir. Deney kapsamında bakır malzemeden 15x15x5 cm boyutlarında bir TEDÜ tasarlanmıştır. TEDÜ üzerine birbirine seri bağlanmış dokuz adet TEJ montajı yapılarak bütünleşik bir TEJ/TEDÜ tasarlanmıştır. Tasarımda TEDÜ içerisinde FDM olarak farklı termofiziksel özelliklere sahip iki tip parafin ve farklı güç değerlerine sahip iki model TEJ kullanılmıştır. TEC1-12706/P1, TEC1-12706/P2, TEC1-12710/P1 ve TEC1-127010/P2 olmak üzere farklı parametrelere sahip dört ayrı TEJ/TEDÜ tasarımı yapılmıştır. Her tasarımın 800, 1000 ve 1200 W/m2 ışınım şiddetleri altında şarj-deşarj süreçleri incelenmiştir. Yapılan deney sonuçlarına göre, kullanılan TEJ'in gücü arttıkça, parafinin erime süresinin kısaldığı ve termal enerji depolama verimi (TEDV) ile enerji dönüştürme verimlerinin (EDV) ise arttığı görülmüştür. Ayrıca ışınım şiddetinin artmasıyla erime süresinin düştüğü, TEDV'nin ve EDV'nin arttığı tespit edilmiştir. En kısa erime süresi 135 dakika, en yüksek TEDV'i %80,72 ve en yüksek EDV'i %2,32 ile 1200 W/m2 ışınım altındaki TEC1-12710/P2 tasarımından elde edilirken en uzun erime süresi 240 dakika, en düşük TEDV'i %64,62 ve en düşük EDV'i %2,04 ile 800 W/m2 ışınım altındaki TEC1-12706/P1 tasarımından elde edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, a phase change material (PCM) based thermal energy storage unit (TESU) integrated with thermoelectric generator (TEG) was experimentally investigated under artificial solar radiation. Within the scope of the experiment, a TESU with the dimensions of 15x15x5 cm was designed from copper. An integrated TEG/TESU was designed by assembling nine TEGs connected in series on the TESU. In the design, two types of paraffin with different thermophysical properties values as PCM in TESU and two models of TEGs with different power were used. Four different TEJ/TEDU designs with different parameters were made, namely TEC1-12706/P1, TEC1-12706/P2, TEC1-12710/P1 and TEC1-127010/P2. Charge-discharge processes of each design were investigated under radiation intensities of 800, 1000 and 1200 W/m2. According to the results of the experiment, it was observed that as the power of the TEG used increased, the melting time of the paraffin was shortened, the thermal energy storage efficiency (TESE) and energy conversion efficiency (ECE) increased. In addition, it was determined that the melting time decreased and the TESE and ECE increased with the increase of the radiation intensity. The shortest melting time of 135 minutes, the highest TESE of 80,72% and the highest ECE of 2,32% were obtained from the TEC1-12710/P2 design under 1200 W/m2 radiation. The longest melting time of 240 minutes, the lowest TESE of 64.62% and the lowest ECE of 2,04% were obtained from the TEC1-12706/P1 design under 800 W/m2 radiation.