Fotovoltaik termal (PV/T) - peltier hibrit bir sistemin bal peteği ısı alıcı kullanılarak termal ve elektriksel performansının incelenmesi
Investigation of thermal and electrical performance of a photovoltaic thermal (PV/T)- peltier hybrid system using a honeycomb heat sink
Yazar: ABDULSAMET ÇOBAN
Danışman: DOÇ. DR. FARUK YEŞİLDAL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Amaç: Çalışmanın amacı, PV/T-Termoelektrik birleşik sistemin güneş radyasyonu sonucunda ısınarak veriminin düşmesinin önüne geçmektir. Soğutma elemanı ve ana ısı alıcılar olarak alüminyum bal peteği kanatçıkları kullanılan sistemde, tasarlanan kontrol hacmi içerisinden bir kanal fanı yardımıyla hava geçirilerek farklı açılarla konumlandırılan ısı alıcıların soğutmaya etkisi deneysel olarak incelenecektir. Ayrıca farklı iki tip Peltier kullanılarak ikincil bir elektrik enerjisi üretimi elde edilecektir. Kanatçık açılarının ve Peltier tipinin, sistemin enerji ve verimliliğine etkileri gözlemlenecektir. 
Yöntem: Bu çalışmada; doğal güneş ışınımı altında çalışan bir fotovoltaik panelin, özel olarak tasarlanmış kontrol hacmi içerisinde farklı hava hızlarında (0,5, 1,4 ve 2 m/s) ve akış yönüne göre farklı açılarla (0°, 45° ve 90°) yerleştirilmiş alüminyum bal peteği kanatçıklarının iki farklı Peltier (12705 ve 12708) yardımıyla soğutulması deneysel olarak incelenmiştir. Elektriksel ve termal verim analiz edilmiştir. 
Bulgular: Deneysel çalışmaların sonucunda PV panelin güç çıktısında, termal ve elektriksel veriminde artış elde edilmiştir. Ayrıca PV panelin yüzey sıcaklığını düşürmek için sisteme entegre edilen alüminyum bal peteği ısı alıcılarının, akış yönüne göre dizilimleri soğutmaya farklı düzeylerde etki etmiş olduğu gözlemlenmiştir. Son olarak sistemde kullanılan Peltier elemanların çalışma prensibinden yararlanılarak bu soğutma işlemi sırasında ek bir elektrik enerjisi üretimi elde edilmiştir. 
Sonuçlar: 12705 serisi Peltier için en yüksek termal verim, akış yönüne paralel (0°) dizilim ve 10. kademede (2 m/s) %38,6 olarak hesaplanmıştır. 12705 serisi Peltier için en yüksek elektriksel verim, akış yönüne çapraz (45°) dizilim ve 10. kademede (2 m/s) %6,28 olarak hesaplanmıştır. 12708 serisi Peltier için en yüksek termal verim, akış yönüne paralel (0°) dizilim ve 10. kademede (2 m/s) %40,9 olarak hesaplanmıştır. 12708 serisi Peltier için en yüksek elektriksel verim, akış yönüne dik (90°) dizilim ve 10. kademede (2 m/s) %8,94 olarak hesaplanmıştır. 12705 serisi Peltierin için en yüksek güç üretimi, akış yönüne dik (90°) dizilim ve 10. kademede (2 m/s) %71,73'lik artış olmuştur. 12708 serisi Peltierin için en yüksek güç üretimi, akış yönüne dik (90°) dizilim ve 10. kademede (2 m/s) %71,6'lık artış olmuştur.

Anahtar Kelimeler: Alüminyum Bal Peteği, PV/T Sistemleri, Termoelektrik, PV Panel, Güneş Enerjisi

Abstract:
Purpose: The purpose of the study is to prevent the efficiency of the PV/T-Thermoelectric combined system from decreasing due to heating as a result of solar radiation. In the system, where aluminum honeycomb fins are used as cooling elements and main heat absorbers, the effect of heat absorbers positioned at different angles on cooling will be experimentally investigated by passing air through the designed control volume with the help of a channel fan. Additionally, secondary electricity generation will be obtained by using two different types of Peltier. The effects of fin angles and Peltier type on the energy and efficiency of the system will be observed.
Method: In this study, the cooling of a photovoltaic panel operating under natural solar radiation was experimentally investigated using aluminum honeycomb fins placed at different angles (0°, 45°, and 90°) and at different air speeds (0.5, 1.4, and 2 m/s) within a specially designed control volume, with the help of two different Peltier devices (12705 and 12708). Electrical and thermal efficiency were analyzed.
Findings: As a result of the experimental studies, an increase in the power output, thermal, and electrical efficiency of the PV panel was achieved. Additionally, it was observed that the arrangement of aluminum honeycomb heat absorbers integrated into the system to reduce the surface temperature of the PV panel had different levels of impact on cooling depending on the flow direction. Finally, additional electrical energy was generated during this cooling process by utilizing the working principle of the Peltier elements used in the system.
Conclusions: For the 12705 series Peltier, the highest thermal efficiency was calculated as 38.6% with a parallel alignment to the flow direction (0°) at stage 10 (2 m/s). The highest electrical efficiency for the 12705 series Peltier was calculated as 6.28% with a diagonal alignment to the flow direction (45°) at stage 10 (2 m/s). For the 12708 series Peltier, the highest thermal efficiency was calculated as 40.9% with a parallel alignment to the flow direction (0°) at stage 10 (2 m/s). The highest electrical efficiency for the 12708 series Peltier was calculated as 8.94% with a perpendicular alignment to the flow direction (90°) at stage 10 (2 m/s). The highest power generation for the 12705 series Peltier was observed with a perpendicular alignment to the flow direction (90°) at stage 10 (2 m/s), resulting in a 71.73% increase. Similarly, the highest power generation for the 12708 series Peltier was observed with a perpendicular alignment to the flow direction (90°) at stage 10 (2 m/s), resulting in a 71.6% increase.

Keywords: Aluminum Honeycomb, PV/T Systems, Thermoelectric, PV Panel, Solar Energy