Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi paneli ve termoelektrik modüllerin kullanımı ile tasarlanan test sistemindeki enerji üretiminin incelenmesi
Investigation of energy generation at test systemdesigned by use of concentrated photo-voltaicpanel and thermoelectric modules
Yazar: ŞAHİN BAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHADIR ACAR
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Hidrotermal = Hydrothermal ; Yarı iletken güneş pili = Semiconductor solar cell ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Birden fazla yenilenebilir enerjinin bir arada kullanılmasının amaçlandığı bu çalışmada, kullanım alanları kısıtlı olan yoğunlaştırılmış güneş enerji sistemleri ile termoelektrik jeneratörler birlikte kullanılarak bir hibrit sistem geliştirilmiştir. Sistemde, yoğunlaştırıcı optik bileşen olarak lineer Fresnel mercek kullanılmış ve güneş enerjisi, enerji hücresinin dayanabileceği mesafede yoğunlaştırılmıştır. Isınma problemini çözmek için daha sonra atık su olarak düşünülebilecek soğutma suyu çevrimi sağlanmış ve soğutma suyunun güneş enerjisi hücresinin tüm yüzeyiyle etkileşim içerisinde olması sağlanmıştır. Hücrenin üst yüzeyi sudan kaynaklanan kırılma etkilerinin göz ardı edilebileceği mesafede şeffaf film ile kaplanarak film üzerine seri bağlı 3 adet termoelektrik jeneratör eklenmiştir.  Böylece birbiriyle uyumlu birden fazla ve farklı enerji şekillerini üretebilen prototip sistem tasarlanmış, soğutma suyu olarak kullanılan sudaki ısı artışı incelenerek, kullanım suyu ve ısıl  
prosese yardımcı olmak amacıyla değerlendirilebileceği tespit edilmiştir. Bunun yanı sıra güneş enerji hücresindeki enerji üretiminde artış sağlanmış, termoelektrik jeneratörlerle birlikte üretilebilecek enerji miktarı araştırılmıştır. Çalışmanın temel amacı, çalışmada kullanılan bütün ekipmanların halen araştırma geliştirme çalışmalarına devam edilmesi sebebiyle en yüksek enerji üretiminin incelenmesi değil, birbirinden farklı çalışma sürecine sahip yenilenebilir enerji kaynaklarının bir arada kullanılabileceğini ispatlamaktır. Sonuç olarak Fresnel merceği vasıtasıyla yoğunlaştırılan güneş enerjisinin, güneş enerji hücresi, termoelektrik jeneratörler ve atık su ile kullanılabilir enerjiye dönüşümünü sağlayan uyumlu bir hibrit enerji sistemi tasarlanmıştır. Ayrıca oluşturulan bu sistemin, sıfır karbon salınımına sahip olması ve teknolojik gelişmelerle enerji verimliliğinin çok daha artırılabileceği gibi avantajlar sunması sebebiyle benzer çalışmalara ışık tutabileceği öngörülmektedir.

Abstract:
In this context that aims to use more than one renewable energy as together, a hybrid system has been developed by using thermoelectric generators together with concentrated solar energy systems which have limited usage areas. Linear Fresnel lens was used as optic concentrator component in the system and solar energy was concentrated at distance that energy cell could withstand. In order to solve heat problem, cooling water cycle which can be considered as waste water is then provided and the coolant is interacted with entire surface of solar cell. Top surface of cell is covered with transparent film at a distance where refraction effects of the water can be ignored and 3 thermoelectric generators connected in series on film have been added. Thus, a prototype system is designed to generate more than one and different forms of energy, and it is determined that heat increase in water used as cooling water can be examined and it can be evaluated to help heat process and use  
water. In addition, energy generation in solar energy cell has been increased and amount of energy that can be generated by thermoelectric generators has been investigated. The main aim of the study is not to investigate the highest energy generation due to all equipments used in test are in continuation of research and development studies, but to prove that it is possible to use different renewable energy resources with different working process as together. As a result, a harmonious hybrid energy system has been designed to convert the solar energy which is concentrated by Fresnel lens, into a usable energy by solar energy cell, thermoelectric generators and wastewater. Moreover, this system is expected to shed light on similar studies as it has zero carbon emission and present advantages in energy efficiency that can be increased much more by technological developments.