Rüzgar hızının ve dış hava sıcaklığının panel sıcaklığına etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of panel temperature effect of wind velocity and ambient air temperature
Yazar: ALİ İLKER AKSU
Danışman: PROF. DR. İLHAN CEYLAN
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Yarı iletken güneş pili = Semiconductor solar cell

Özet:
Dünya nüfusunun her geçen gün artmasına paralel olarak barınma ihtiyaçlarının da artması enerjiye olan ihtiyacı da arttırmaktadır. Bu ihtiyaçların tamamının fosil yakıtlar ile sağlanmasının imkânsızlığı bizleri alternatif enerji kaynaklarına yönlendirmektedir.

Güneş enerjisinin alternatif enerji kaynakları içerisinde diğer enerji kaynaklarınında sağlayıcısı olduğu düşünüldüğünde şüphesiz ayrı bir yeri vardır. Güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde etmek için güneş bacaları, parabolik oluklu güneş enerjisi sistemleri, kuleli güneş enerjisi sistemleri gibi teknolojiler ile birlikte günümüzde hızla kullanımı artan güneş panelleri de bulunmaktadır.

Üzerine düşen güneş ışınlarını DC elektrik enerjisine dönüştüren cihazlar güneş paneli olarak adlandırılabilir. Güneş panellerinin uygulama verimleri %20 civarındadır. Tozlanma, gölgelenme, ısınma ve optik kayıplar gibi kayıpları verimlerinin düşmesine etkendir. Bunların içerisinde günümüzde en fazla araştırma konusu olan güneş panellerinin soğutulması ihtiyaçlarıdır.

Bir güneş panelinden elde edilen elektrik enerjisi o güneş panelinin sıcaklık artışına bağlı olarak azalabilmektedir. Bunun nedeni panelin sıcaklığına bağlı olarak voltajında meydana gelen azalmadır. Bu yüzden güneş panellerinin yerleştirileceği bölgenin sadece ışınım değerleri değil rüzgâr hızı da panellerin soğutulması için önemli bir etkendir. 

Bu tez çalışmasında bir güneş panelinin rüzgâr hızı ve çevre sıcaklığına bağlı olarak veriminin nasıl değiştiği araştırılmıştır. Bunun için güneş panelinin bulunduğu ortam sıcaklığı 10 – 40 °C arasında değiştirilerek panel üzerindeki 2 - 5 m/s hava hızlarının panel verimine ve sıcaklığına etkisi incelenmiştir. En yüksek panel arka sıcaklığı panellerin bulunduğu ortam sıcaklığı 40 °C olduğunda ve hava hızının 0 m/s olması durumunda 74 °C olarak ölçülmüştür. Açık devre voltajındaki en az düşüş panellerin bulunduğu ortam sıcaklığının 25°C olduğu panel arkası havasının 4 m/s olduğu durumda gerçekleşmiştir.

Abstract:
Depending on the worlwide population to increase day by day, the increase of accommodation requirement as well has increased the requirement for energy as well. The impossibility of satisfying all these requirements by fossil fuels directs us to the alternative energy sources. Among the alternative energy sources, solar energy has a difference undoubtly when it is considered that it is also the supplier of the other energy sources. In order to obtain electrical energy from the solar energy, solar panels whose usage increases rapidly today also exist together with the Technologies such as solar chimneys, parabolic trough solar energy systems, solar energy systems with tower.

The devices which convert the sun rays that hit onto them into DC electrical energy can be called as "the solar panel". Application efficiencies of the solar panels are around 20%. Losses such as dusting, shading, heating and optical losses cause the efficiencies to drop. Among these, the one that is the most primary searching subject today is the requirements of cooling the solar panels.

Electrical energy obtained from a solar panel can decrease due to the solar panel's temperature increase. The reason of this is the decrase of its voltage that occurs depending on the panel's temperature. For that reason, not only the radiation values of the region where the solar panels will be settled, but also the wind velocity is an important factor for the cooling of the panels.

In this thesis study, how a solar panel's efficiency changes depending on the air velocity and the ambient temperature has been investigated. For this,  by changing the ambient temperature between 10-40 oC where the solar panel locates, the effect of air velocities of 2-5 m/s  on the panel efficiency and the temperature has been investigated. The highest panel backside temperature has been measured as 74 oC when the ambient temperature where the panels exist is 40 oC and the air velocity is 0 m/s. The lowest decrease at the opened circuit voltage has occured when the ambient temperature where the panels exist is 25 oC and the panel backside air velocity is 4 m/s. Depending on the worlwide population to increase day by day, the increase of accommodation requirement as well has increased the requirement for energy as well. The impossibility of satisfying all these requirements by fossil fuels directs us to the alternative energy sources. Among the alternative energy sources, solar energy has a difference undoubtly when it is considered that it is also the supplier of the other energy sources. In order to obtain electrical energy from the solar energy, solar panels whose usage increases rapidly today also exist together with the Technologies such as solar chimneys, parabolic trough solar energy systems, solar energy systems with tower.

The devices which convert the sun rays that hit onto them into DC electrical energy can be called as "the solar panel". Application efficiencies of the solar panels are around 20%. Losses such as dusting, shading, heating and optical losses cause the efficiencies to drop. Among these, the one that is the most primary searching subject today is the requirements of cooling the solar panels.

Electrical energy obtained from a solar panel can decrease due to the solar panel's temperature increase. The reason of this is the decrase of its voltage that occurs depending on the panel's temperature. For that reason, not only the radiation values of the region where the solar panels will be settled, but also the wind velocity is an important factor for the cooling of the panels.

In this thesis study, how a solar panel's efficiency changes depending on the air velocity and the ambient air temperature has been investigated. For this,  by changing the ambient temperature between 10-40 oC where the solar panel locates, the effect of air velocities of 2-5 m/s on the panel efficiency and the temperature has been investigated. The highest panel backside temperature has been measured as 74 oC when the ambient temperature where the panels exist is 40 oC and the air velocity is 0 m/s. The lowest decrease at the opened circuit voltage has occured when the ambient temperature where the panels exist is 25 oC and the panel backside air velocity is 4 m/s.