Silikon tabanlı polikristal bir güneş panelinin Karabük iklim koşullarında enerji ve ekserji analizi
The energy and exergy analysis of a silicon based polycrystalline solar panel within Karabuk climate conditions
Yazar: MUTLUCAN BAYAT
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ÖZALP
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Ekserji analizi = Exergy analysis ; Enerji analizi = Energy analysis ; Güneş paneli = Solar panel ; Matlab = Matlab ; Polisilisyum = Polysilicon

Özet:
Bu çalışmada, Karabük Üniversitesi Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'nda bulunan ve 130 Watt güç kapasitesine sahip silikon tabanlı Polikristal bir güneş paneli üzerinde deneyler yapılarak elde edilen veriler ışığında enerji ve ekserji analizleri gerçekleştirilmiştir. Kasım ayı boyunca 30 gün süre ile 09.00-17.00 saatleri arasında 30 dakika ara ile gerçekleştirilen deneyde, panelin başlıca elektriksel parametreleri (Vmax, Voc, Imax, Isc, Pmax) olmak üzere panel sıcaklıkları, dış ortam sıcaklıkları, global radyasyon değeri ve panel üzerinden akan rüzgâr hızı ölçülmüştür. 

Mevsim geçişlerinin yaşandığı ayda iklimsel şartların ve çevre koşullarının panel verimine olan etkisi incelenmiş, panelin günlük maksimum güç noktaları (Pmax) belirlenerek panelin akım-gerilim eğrisi ile birlikte enerji ve ekserji verim değişimleri gözlenebilmiştir. Kasım ayı boyunca gerçekleştirilen 510 ölçüm neticesinde ölçülen ve hesaplanan toplam 16.320 veri MATLAB programına aktarılmış ve ölçümlerin yapıldığı ilk gün olan 1 Kasım için 2 boyutlu grafikler, ay genelinde parametre değişimlerinin gözlenebilmesi için ise 3 boyutlu grafikler türetilmiştir. 

Elde edilen sonuçlara göre panel enerji verimi ηenerji, ay genelinde %23,8 ile %68,4 arasında değişirken, panel güç dönüşüm verimi ηPV ise %9,4 ile %18,7 arasında değişim göstermiştir. Analiz neticesinde panel ekserji verimi ψPV'nin ise %9,2 ile %18,3 aralığında olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan bu deneysel çalışmanın gelecekte Karabük ilinde yapılması muhtemel güneş panellerinde enerji ve ekserji analizlerine ilişkin çalışmalara ışık tutacağı ön görülmüştür.

Abstract:
In this study, the energy and exergy analysis was performed in the light of obtained data by doing experimental studies on silicon based a polycrystalline solar panel in which situated the Karabuk University renewable energy laboratory and has 130 watts power capacity. In the conducted experiment per 30 minutes per a day within a period of between 9 am to 17 pm during the month of November; the panel temperature, outdoor temperature, solar radiation values, the wind speed flowing through the panel and (Vmax, Voc, Imax, Isc, Pmax) were measured as the main electrical parameters of the panel. 

In the month experiencing the seasonal shifts, the effect of climatic conditions and environmental circumstances on the yield of panel efficiency has been investigated and current-voltage (I-V) curve of the panel as well as changes in energy and exergy efficiency has been observed by determining the daily maximum power points (Pmax) in each day. 

As a result of 510 measurements carried out during the November, measured and calculated 16.320 data in total has been transferred to MATLAB software and thus, 2- dimensional graphs were made for November 1, which is the first day of the measurements, and so as to observe changes in parameters throughout the month, 3-dimensional graphs were also derived. 

According to the obtained results, while the panel energy efficiency ηenergy varies between %23,8 and %68,4, the power conversion efficiency of the panel ηPV has ranged from %9,4 to %18,7. As a result of the analysis, the exergy efficiency of panel ψpv was also observed to be in the range of %9.2 and %18.3. The performed this experimental study is seen front to shed light on studies on prospective energy and exergy analysis on solar panels in Karabük province near the future.