Nanoakışkan kullanımı ile fotovoltaik panellerin performansının artırılması
Enhancing the performance of photovoltaic panels by using nanofluid
Yazar: İREM KARAASLAN
Danışman: PROF. DR. TAYFUN MENLİK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Fotovoltaik termal sistemler (PV/T) sahip olduğu solar hücre ve kolektör sayesinde hem elektrik enerjisi hem de ısıl enerjiyi eş zamanlı olarak üretebilmesi ile diğer güneş enerji sistemlerinden öne plana çıkmaktadır. Araştırmacıların son on yılda bu sistemlerde elektriksel ve ısıl verimliliği artırmak için çalışma akışkanı olarak konvansiyonel akışkanlar yerine tek tip nanoparçacık içeren nanoakışkanları kullanması literatürde yer bulmaktadır. Yapılan çalışmalarda nanoakışkanların bazı olumsuz etkilere de neden olduğu görülmesine rağmen ısı transfer mekanizmaları için umut vadeden sonuçlar sunulmaktadır. Son zamanlarda bu sonuçlardan yola çıkarak birden çok nanoparçacık türü içeren hibrit nanoakışkanlar kullanılmaya başlanmıştır. Hibrit nanoakışkan kullanımı ile farklı nanoparçacıkların bireysel olarak sundukları avantaj ve dezavantajların sinerjik etkiler nedeniyle daha iyi bir kombinasyonunun sunulması amaçlanmaktadır. Bu tez çalışmasında yeni bir nanoakışkan türü olan CuO+Fe/su hibrit nanoakışkan kullanımının baz akışkan ve tekli nanoakışkana oranla performans kriterlerine olan etkisi Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği sayısal analiz yöntemi ile araştırılmıştır. ANSYS Fluent 18.2 yazılımı ile yapılan analizlerde çalışma akışkanı olarak %2 (50:50) hacim konsantrasyonunda CuO+Fe/su, CuO/su ve su 1000 W/m2 sabit ısı akısı altında ve 0,02-0,08 m/s akış hızı aralığında değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlarda hibrit nanoakışkan kullanımının sistemin elektriksel ve ısıl verimi açısından olumlu etkiler sağladığı ancak bunun yanı sıra baz akışkan ve CuO/su' ya oranla basınç düşüşünü de arttırdığı tespit edilmiştir.

Abstract:
Photovoltaic thermal systems (PV/T) attract more attention than other solar energy systems with their ability to produce both electrical energy and thermal energy simultaneously with the solar cell and collector. In the last decade, researchers have used nanofluids including a single type of nanoparticle as the working fluid instead of conventional fluids to enhance the electrical and thermal efficiency in these systems. Although nanofluids have some negative effects, promising results are presented for heat transfer mechanisms. Recently, based on these results, hybrid nanofluids containing more than one type of nanoparticle have been used. With the application of hybrid nanofluids, it is aimed to provide a better combination of advantages and disadvantages offered by different nanoparticles individually due to synergistic effects. In this thesis, the effect of using a novel nanofluid, CuO+Fe/water hybrid nanofluid, on performance criteria compared to base fluid and single nanofluid was investigated by using the Computational Fluid Dynamics numerical analysis method. With the help of ANSYS Fluent 18.2 software, % 2 (50:50) volume concentration of CuO + Fe/water, CuO/water and water was analyzed under 1000 W/m2 constant heat flux and in the range of 0,02-0,08 m/s flow rate. The results showed that the use of hybrid nanofluid provides positive effects in terms of the electrical and thermal efficiency of the system, but also increases the pressure drop compared to the base fluid and CuO/water.