PV/T hibrit sistemlerin termodinamik ve performans analizi
Photovoltaic/thermal (PV/T) hybrid systems thermodynamic and performance analysis
Yazar: FATİH DURAN
Danışman: DOÇ. DR. AHMET KABUL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Yenilenebilir enerji kaynakları = Renewable energy resources

Özet:
Teknolojinin hızla geliştiği ve yaygın olarak kullanıldığı günümüz dünyasında enerji tüketimi hızla artmaktadır. Artan enerji ihtiyacı çevreci olmayan enerji kaynaklarının tüketimini hızla artırmakta ve küresel ısınma, ekolojik dengenin bozulması gibi insan hayatını etkileyecek unsurlara neden olmaktadır. Enerjiye ihtiyacının ucuz ve çevreci bir şekilde karşılanabilmesi için yenilenebilir enerji kaynakları gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Bununla birlikte güneş enerjisinden sıcak su ve elektrik enerjisi üretimi gibi uygulamalar gün geçtikçe yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmanın amacı, güneş enerjisinden elektrik üretimi esnasında panel sıcaklığının artması sonucu azalan elektriksel verimi, paneli su ile soğutarak artırmaktır. Bu amaçla yapılan deneysel çalışmada, PV panelin arka yüzeyine yerleştirilen borular içerisinden geçirilen su ile panel yüzeyinde soğutma sağlanmıştır. Panelin ısısını alarak sıcaklığı artan su, bir su deposu içerisinde dolaştırılarak bünyesindeki ısı depodaki suya aktarılmaktadır. Bu şekilde panelin soğutmasıyla hem fotovoltaik/termal (PV/T) sistemin verimi artırılmış hem de sıcak su temin edilmiştir. Soğutma işleminin yapılmasıyla sistemin veriminde ne ölçüde bir artışın sağlandığının belirlenebilmesi ve her iki sistemin karşılaştırılabilmesi için aynı özelliklerde soğutma yapılmayan fotovoltaik (PV) panel kullanılarak eş zamanlı deneyler yapılmıştır. Deneysel çalışmalar farklı panel açılarında (33o ve 37o) ve farklı soğutma suyu debilerinde (0.16 kg/s ve 0.33 kg/s) yapılmıştır. Deneylerde elde edilen veriler kullanılarak PV ve PV/T sistemin enerji, ekserji analizleri yapılmış ve verimlilikleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre soğutmalı ve soğutmasız paneller karşılaştırıldığında, sistemin soğutulmasıyla elektrik üretiminde yaklaşık % 35'lik güç artışı ve % 7'lik bir verim artışı elde edilmiştir. Sistemin ekserji verimi incelendiğinde, elektriksel ekserji güneş ışınım ekserjisine yani ışınım şiddetine bağlı olarak değişmektedir ve ekserji verimi ortalama % 21 olarak elde edilmiştir. Elde edilen bu değer güneş ışınım şiddetinin ne oranda kullanılabilir enerjiye dönüştürülebildiğini göstermektedir.

Abstract:
An emerging technology rapidly and wildly used in today's world where energy consumption is increasing. Growing need of energy increases the consumption of energy sources rapidly and increasing causes factors which can affect human as global warming, ecological balance of deterioration. To meet a need of energy as cheaply and environmentalist, renewable energy sources gain importance day by day. Besides, hot water and electricity from solar energy applications such as power generation becomes widespread. The purpose of this study, during the electricity generation from solar energy as a result of increasing, the temperature of panel electrical efficiency decreases. However, electrical efficiency can be increased by cooling to panel with water. In this empirical study, water is passed through an interior of the tubes, placed on PV panel's back surface. With that system, cooling is provided on the panel's surface. Thanks to panel, water is heated and that water is transferred to another water tank. Hence, heated water gives its heat to all water in tank. By cooling the panel, both PV/T system's performance is increased and the need of hot water will be met. With a cooling process, the system's efficiency was increased at a certain degree. To determine at what degree and to compare the two systems, the PV panels, not to cooling and have the same features, are used. And experiments were performed simultaneously. Experimentals studies, in different panel's angle (33o and 37o) and in different cooling water flow (0.16 kg/s and 0.33 kg/s) were done. By using the data, acquired in experiments, photovoltaic (PV) and photovoltaic/thermal (PV/T) of the system's energy and exergy were analyzed and their efficiency was examined. According to results, when compared with cooled and uncooled panels, approximately %35 increasing power and %7 in increasing efficiency have been obtained via cooling system. When exergy efficiency of the system is analyzed, the electrical exergy varies depending on the solar radiation. And exergy efficiency on average as %21 was obtained. The values show that the solar radiation at what rate can be converted into usable energy.