Doğrudan absorblamalı bir güneş enerjisi toplayıcının tasarımı ve performans değerlendirmesi
Design and performance evaluation of a direct absorption solar collector
Yazar: İSMAİL PAÇACI
Danışman: DOÇ. DR. KORAY ÜLGEN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı / Enerji Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Sanayi devrimi ile başlayarak giderek endüstrileşen dünyamızda artan enerji ihtiyacını karşılamak için fosil yakıt kullanımı giderek artmaktadır. Fosil yakıtların çevreye olan zararlı etkileri ve rezervlerinin azalması son yıllarda giderek artan tehlikeli bir unsur olarak dikkat çekmektedir. Özellikle 21. Yüzyılın sonlarında ortaya çıkan enerji krizleri; enerjinin hayatımızdaki önemini etkili bir şekilde ortaya koyarak ülkeleri ve sivil toplum örgütlerini enerjide sürekliliği ve güvenliği sağlayabilmek amacıyla enerji politikaları oluşturmaya sevk etmiştir. 
Enerji politikalarının oluşmasıyla beraber enerji ihtiyacını karşılamak amacıyla yeni teknolojiler geliştirmek için çalışmalar yapılmaya başlanarak enerjide sürekliliği sağlayacak lokal ve küresel çözümler aranmaya başlanmıştır. Bu çözümlerden en önemlisi doğal kaynaklardan elde edilen, kendi kendini yenileyerek sürdürülebilir olan ve çevreye zararlı etkileri olmayan yenilenebilir enerjidir. Dünyada ve ülkemizde yenilenebilir enerji kaynaklarının temeli oluşturan güneşten ısı ve elektrik enerjisi elde etmek amacıyla teorik ve pratik uygulamalar yapılmaktadır Güneş enerjisi toplayıcıları bu uygulamalardan bir tanesidir. Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi toplayıcı sistemleri yüksek işletme sıcaklıkları istenen uygulamalarda kullanılabilmektedir. Güneş enerjisi toplayıcıları en temel haliyle güneş ışınımını alıcı boru içerisindeki akışkana odaklayarak yüksek ısı elde etme prensibiyle çalışmaktadır ve ısı transfer akışkanının termal performansı sistem verimine doğrudan etki etmektedir. Bu alanda yapılan önceki çalışmalarda temel akışkana nano partikül ilavesiyle daha yüksek ısıl iletkenliğe sahip olan nano akışkanlar geliştirilerek sistem performansı iyileştirilmeye çalışılmıştır.
Bu çalışmada literatürde oldukça yeni ve özgün bir konu olan doğrudan absorblamalı bir güneş enerjisi toplayıcısının tasarımı ve İzmir ili 2019 yılı iklim koşulları altındaki performansı değerlendirilmiştir. Çalışmada baz akışkan olarak kullanılan suya 0,004, 0,008, 0,010, 0,015 ve 0,030 hacminde grafen oksit nano partikül katkısıyla oluşturulan nano akışkanın termal performası incelenmiştir. Ayrıca sistem içerisinde 0,0168 kg/s ve 0,0366 kg/s değerinde iki farklı debinin teorik hesaplamaları yapılarak, debi değerinin toplayıcı sistem verisine etkisi ortaya konulmuştur.

Abstract:
At the beginning of industrial revolution, using of fossil fuels is increasing in order to meet the increasing energy need in industrialized world. The harmful effects of fossil fuels on the environment and decrease in their reserves have attracted attention as an increasingly dangerous element in recent years. Espicially the energy crises that emerged at the end of the 21st century effectively demonstrated the importance of energy in our lives and prompted countries and non-governmental organizations to create energy policies in order to ensure energy sustainability and safety.
New technology development studies which are searcher local and global solutions for energy sustainability, have been started for meeting the energy needs by the formation of energy policies. One of the most significant solution is using renewable energy which is obtained from natural resources can regeneration by itself and has no harmful effect on the environment. Theoretical and practical applications have been made to benefit heat and electrical energy from the sun for energy generation. Solar energy collector is one of these applications. Concentrated solar energy collector systems can be used where high operating temperatures are required systems. Solar energy collectors work with the principle of obtaining high temperature heat by focalization solar radiation on to the receiver pipe which the heat transfer fluid passes through in the most basic form. Therefore, thermal performance of the heat transfer fluid directly effects to system efficiency. Previous studies are purposed develop new nano fluids have higher thermal conductivty by adding nanoparticiles to the base fluid.
In this study, the desing of a direct absorption solar energy collector which is a very unique subject in the literature, and it's performance evaluated that under the climatic conditions of Izmir province in 2019. Thermal performance of the nano fluid formed by adding graphene oxide nanoparticles in the volume of 0,004, 0,008, 0,010, 0,015 and 0,030 to the water used as a base fluid investigated. In addition, theoretical calculations of two different flow rates of 0,0168 kg/s and 0,0366 kg/s in the system were made and effect of the flow rate on the collector system efficiency was revealed.