Solar kojenerasyon sistemlerinde ısının güneş panelleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of heat on solar panels in solar cogeneration systems
Yazar: İSMAİL ERTÜRK
Danışman: PROF. DR. OSMAN BİLGİN
GAZİANTEP İSLAM BİLİM VE TEKNOLOJİ ÜNİVERSİTESİ / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde teknolojideki hızlı gelişmeler, sanayileşme, nüfus artışı ve küreselleşme gibi nedenlerden dolayı enerjiye olan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Buna bağlı olarak artan enerji ihtiyacını karşılayabilmek amacıyla bilim adamları farklı kaynak arayışlarına ve mevcut sistemlerdeki verimliliğin arttırılması üzerine çalışmalarını yoğunlaştırmışlardır. Yenilenebilir enerji kaynakları, doğaya zararlarının minimum olması karbon emisyon değerlerinin sıfıra yakın olması nedeniyle enerji üretiminde tercih sebebi olmuşlardır. Yapılan bu çalışmada özellikle konut, hasta hane, otel, gıda ve tekstil fabrikaları gibi hem sıcak su hem de elektrik enerjisinin birlikte kullanıldığı yerler için bir solar kojenerasyon sistemi tasarlanmış ve pratik uygulaması gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalarda ihtiyaç duyulan sıcak su temininin yanında ısının güneş panellerindeki olumsuz etkileri incelenmiş ve verimlerinin iyileştirilmesi üzerine çalışmalar yapılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda birinci sıcaklık aralığına göre (35-25 ◦C) günlük panelden elde edilen sıcak suyun ortalama sıcaklığı 28.13 ◦C, 218.50 lt elde edilmiştir. Elde edilen sıcak suyu ısıtmak için gerekli olan 2,698 kWh elektrik enerjisi tasarrufu sağlanmıştır. Soğutmalı panelden elde edilen toplam enerji 0,762 kWh, klasik panelden elde edilen toplam enerji 0,675 kWh olarak ölçülmüştür. Soğutmalı panelin ürettiği enerjinin klasik panelle göre %12,82 daha fazla olduğu görülmüştür. Soğutma uygulanan panelin toplam ürettiği enerji 3,46 kWh olduğu hesaplanmış ve buna göre toplam panel veriminin % 44,94 olduğu görülmüştür. Klasik güneş paneli 0,675 kWh üretim ile ortalama % 8,77 verimde çalışmıştır. Yapılan çalışma sonucunda ikinci sıcaklık aralığına göre (35-30 ◦C) günlük panelden elde edilen sıcak suyun ortalama sıcaklığı 34,44 ◦C, 100.50 lt elde edilmiştir. Elde edilen sıcak suyu ısıtmak için gerekli olan 2,10 kWh elektrik enerjisi tasarrufu sağlanmıştır. Soğutmalı panelden elde edilen toplam enerji 0,788 kWh, klasik panelden elde edilen toplam enerji 0,700 kWh olarak ölçülmüştür. Soğutmalı panelin ürettiği enerjinin klasik panelle göre  %12,51 daha fazla olduğu görülmüştür. Soğutma uygulanan panelin toplam ürettiği enerji 2,888 kWh olduğu hesaplanmış ve buna göre toplam panel veriminin % 37,50 olduğu görülmüştür. Klasik güneş paneli 0,675 kWh üretim ile ortalama % 9,09 verimde çalışmıştır.

Abstract:
Today, the need for energy is increasing day by day due to reasons such as rapid developments in technology, industrialization, population growth and globalization. Accordingly, in order to meet the increasing energy need, scientists have concentrated on searching for different resources and increasing the efficiency of existing systems. Renewable energy sources have become preferred in energy production due to their minimal harm to nature and their carbon emission values being close to zero. In this study, a solar cogeneration system was designed and its practical application was carried out, especially for places where both hot water and electrical energy are used together, such as residences, hospitals, hotels, food and textile factories. In experimental studies, in addition to the required hot water supply, the negative effects of heat on solar panels were examined and studies were carried out to improve their efficiency. As a result of the study, according to the first temperature range (35-25 ◦C), the average temperature of the hot water obtained from the daily panel was 28.13 ◦C, 218.50 lt. 2,698 kWh of electrical energy required to heat the resulting hot water was saved. The total energy obtained from the cooled panel was measured as 0.762 kWh, and the total energy obtained from the classical panel was measured as 0.675 kWh. It has been observed that the energy produced by the cooled panel is 12.82% more than the classical panel. The total energy produced by the cooled panel was calculated to be 3.46 kWh and accordingly, the total panel efficiency was found to be 44.94%. The classic solar panel operated at an average efficiency of 8.77% with a production of 0.675 kWh. As a result of the study, according to the second temperature range (35-30 ◦C), the average temperature of the hot water obtained from the daily panel was 34.44 ◦C, 100.50 lt. 2.10 kWh of electrical energy required to heat the resulting hot water was saved. The total energy obtained from the cooled panel was measured as 0.788 kWh, and the total energy obtained from the classical panel was measured as 0.700 kWh. It has been observed that the energy produced by the cooled panel is 12.51% more than the classical panel. The total energy produced by the cooled panel was calculated to be 2,888 kWh and accordingly, the total panel efficiency was found to be 37.50%. The classic solar panel operated at an average efficiency of 9.09% with a production of 0.675 kWh.