Çoklu üretim uygulamalar için yeni güneş havuzu ve PV/T tabanlı enerji sistemlerinin araştırılması
Investigation of new solar pond and PV/T based energy systems for multi-generation applications
Yazar: MÜZEYYEN ÇİLOĞULLARI
Danışman: PROF. DR. MEHMET KARAKILÇIK
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, çoklu üretim uygulamaları için yeni bir güneş havuzu ve fotovoltaik termal PV/T tabanlı enerji sistemi incelenmiştir. Yeni bir silindirik model güneş havuzu (SMGH), çapı 2,35 m, derinliği 1,80 m, et kalınlığı 1,00 cm dir. Dış duvarları kalınlığı 6 cm kalınlıklı strafor ile yalıtılmıştır. Havuz, 160 cm'ye kadar toprak içine inşa edilmiştir. SMGH'nın iç bölgeleri Kalsiyum Klorür (CaCl2) tuz tabakalarından oluşturulmuştur. Güneş paneli ise 1,58 m × 0,808 m × 0,035 m boyutlarında, gücü 195 W olan 2 adet PV/T dir. Panel monokristal güneş hücrelerinden oluşmaktadır ve su soğutmalıdır. Böylece, verimli bir şekilde, SMGH ve PV/T ile birlikte termal enerji ve hem de elektrik enerjisi üretilebilecektir. Güneş enerjisini termal ve elektrik enerjisine eş zamanlı olarak dönüştüren bu sistemde enerjinin anlık kullanımı yanında depolanıp istenildiği zaman da kullanılabilecektir. Deneysel çalışmaları desteklenmesi için ayrıca nümerik çalışmalarda yapılmıştır. SMGH'nın tuz tabakalarının sıcaklık ölçümleri COMSOL programı ile de simüle edilmiştir. İç bölgelerin (ÜKB, KOB ve IDB) sıcaklık dağılımlarındaki artış ve azalışlarının uyumlu olduğu görülmüştür. PV/T sisteminin performansı, su soğutmalı ve soğutmasız olarak mühendislik eşitlikleri çözücüsü (EES) programı ile simüle edilmiştir. Böylece sistemin deneysel ve nümerik olarak enerji üretim performansları belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, a new solar pond and photovoltaic thermal PV/T based energy system for multiple generation applications are investigated. A new cylindrical model solar pond (SMGH) has a diameter of 2.35 m, a depth of 1.80 m and a wall thickness of 1.00 cm, and its outer walls are insulated with 6 cm thick styrofoam. The pond is built into the soil up to 160 cm. The inner zones of the SMGH are formed from Calcium Chloride (CaCl2) salt layers. The solar panel is 1.58 m × 0.808 m × 0.035 m in size, 2 pieces of PV/T with a power of 195 W. The panel consists of monocrystalline solar cells and is water cooled. Thus, thermal energy as well as electrical energy can be produced efficiently, together with SMGH and PV/T. In this system, which converts solar energy into thermal and electrical energy simultaneously, besides the instant use of energy, it can also be stored and used whenever desired. In order to support experimental studies, theoretical studies were also carried out. The temperature measurements of the salt layers of SMGH were also simulated with the COMSOL program. It has been observed that the increases and decreases in the temperature distributions of the inner regions (UCZ, NCZ and HSZ) are compatible. The performance of the PV/T system, with and without water cooling, was simulated by the engineering equations solver (EES) program. Thus, the experimental and theoretical energy production performances of the system were determined.