PV modüllerde sıcaklık değişiminin performansları üzerine etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation temperature changing on the PV modules performance
- Tez No: 776323
- Danışmanlar: DOÇ. DR. METİN KAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Teknik Eğitim, Energy, Mechanical Engineering, Technical Education
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 130
Özet
Güneş enerjisi çevreci, enerji üretim potansiyeli yüksek ve çevre sorunlarına çözüm olabilecek potansiyele sahip yenilenebilir enerji kaynağıdır. Kırsalda, sanayide veya büyük ölçekli santral uygulamalarıyla güneş enerjisinden PV uygulamalar ile doğrudan elektrik enerjisi üretmek mümkündür. Son yıllarda PV sistem verimlerinin artması ve maliyetlerin azalması yaygınlaşmasını sağlamıştır. Fakat hala PV sistemlerde verim artışı için araştırılması ve çözüm bulunması gereken sorunlar bulunmaktadır. Bu sorunlardan biri modül sıcaklığının artması sonucu oluşan verim kaybıdır. Yapılan deneysel çalışmada iki grup halinde PV, PV/T, PV/FDM ve PV/T/FDM monokristal ve polikristal modül ile şebeke bağlantısız PV sistem kurulmuştur. Sistemde kullanılan modüller 10W güce sahiptir. PV monokristal ve polikristal modüller referans modüllerdir. PV/T modüller arka yüzeyine ısı borusu uygulanan modüllerdir. PV/FDM modüller arka yüzeyi silikon kaplı FDM dolgulu modüllerdir. PV/T/FDM modüller ısı borulu ve arka yüzeyi makro kapsül FDM uygulanmış modüllerdir. Isı borulu modüllerde dolaşım akışkanı olarak su kullanılmıştır. PV/T modüllerin yüzeyinden su ile çekilen ısı alüminyum eşanjöre yönlendirilmiş ve burada TEJ modül ile elektrik üretilmektedir. TEJ modüller tabii ve cebri olarak iki farklı yapıda soğutma sistemine sahiptir. Deneylerde yaz aylarında gün içinde referans modüllerde sıcaklık 20-80 °C, PV/T modüllerde 20-50 °C, PV/FDM modüllerde 20-66 °C ve PV/T/FDM modüllerde 20-37 °C arasında değişmektedir. Monokristal ve polikristal modüllerin sırasıyla sıcaklığa bağlı verimleri PV %10 ile 16, PV/T %3 ile 5, PV/FDM %10 ile 15 ve PV/T/FDM %1 ile 4 arasında düşmektedir. PV modüllerde ısı borusu ve FDM'nin birlikte kullanılması sıcaklığı düşürmek ve anlık sıcaklık dalgalanmasını engellemek için ideal bir yoldur. Ayrıca modül çalışma sıcaklığının düşmesi modül ömrünü olumlu olarak etkilemektedir. Yapılan çalışmada PV modül çıkış gücü standart test koşullarında 10 W iken, modül sıcaklığı 40 °C'ye ulaştığında 9.53 W, 60 °C'ye ulaştığında 9.01 W ve 80 °C'ye ulaştığında 8.61 W'tır. Sıcaklığa bağlı modül verimliliği sırasıyla %4.68, %9.80, %13.83 düşmüştür. Termoelektrik jeneratörlerde tabii dolaşımlı sistemde yüzeyler arası sıcaklık farkı korunamazken cebri dolaşımlı sistemde yüzeyler arasında sıcaklık farkı korunmuştur. PV/T ve PV/T/FDM modüllerden gelen akışkan sıcaklığına bağlı olarak TEJ modül yüzeyinde 50 °C'ye kadar sıcaklık farkı oluşmuştur. TEJ'de yüzeyler arası sıcaklık farkı 15°C'ye ulaştığında modüllerde gerilim 0.95 V akım 0.42 A ve modül çıkış gücü 0.403 W olmaktadır.
Özet (Çeviri)
Solar energy is a renewable energy source that is environmentally friendly, has a high energy production potential and has the potential to be a solution to environmental problems. It is possible to produce electricity directly from solar energy with PV applications in rural, industrial or large-scale power plant applications. In recent years, the increase in PV system efficiency and the decrease in costs have made it widespread. However, there are still problems that need to be investigated and solved for increased efficiency in PV systems. One of these problems is the loss of efficiency because of increasing the module temperature. In the experimental study, an off-grid PV system was established with two groups of PV, PV/T, PV/PCM and PV/T/PCM monocrystalline and polycrystalline modules. The modules used in the system have 10W power. PV monocrystalline and polycrystalline modules are reference modules. PV/T modules are modules with a heat pipe applied on the back surface. PV/PCM modules are PCM filled modules with a silicon back surface. PV/T/PCM modules are modules with heat pipe and macro capsule PCM applied on the back surface. Water is used as the circulation fluid in heat pipe modules. The heat drawn from the surface of the PV/T modules with water is directed to the aluminum heat exchanger, where electricity is produced with the TEG module. TEG modules have two different cooling systems, natural and forced. For Kayseri, the average sunshine duration in summer is 12 hours, and the annual average is 7.78 hours. The average daily solar radiation amount is 500W/m². During the summer months in the experiments, the temperature ranges between 20-80°C in reference modules, 20-50°C in PV/T modules, 20-66°C in PV/PCM modules and 20-37°C in PV/T/PCM modules. The temperature-dependent efficiencies of monocrystalline and polycrystalline modules, respectively, decrease between PV 10-20%, PV/T 3-5%, PV/PCM 10-15% and PV/T/PCM 1-3%. The combination of heat pipe and FDM in PV modules is an ideal way to lower the temperature and prevent instantaneous temperature fluctuation. In addition, the decrease in the operating temperature of the module positively affects the module life. In the study, while the PV module output power is 10 W under standard test conditions, it is 9.53 W when the module temperature reaches 40°C, 9.01 W when it reaches 60°C, and 8.61 W when it reaches 80°C. The temperature-dependent module efficiency decreased by 4.68%, 9.80% and 13.83%, respectively. While the temperature difference between the surfaces cannot be maintained in the natural circulation system in thermoelectric generators, the temperature difference between the surfaces is maintained in the forced circulation system. Depending on the fluid temperature coming from the PV/T and PV/T/FDM modules, a temperature difference of up to 50 °C occurred on the surface of the TEG module. When the temperature difference between surfaces reaches 15°C in TEG, the voltage is 0.95 V, the current is 0.42 A, and the module output power is 0.403 W.
Benzer Tezler
- Maksimum güç noktası izleme sistemine sahip 500 kw gücünde şebeke bağlantılı bir güneş enerji santralinde kısmi gölgelenmenin üretim üzerindeki etkilerinin incelenmesi
An investigation of partial shading effect in a 500 kw solar power plant which have a maximum peak point tracking system
ALPER TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT OVACIK
- Maximum power point tracking in photovoltaic panels with particle swarm optimization algorithm
Güneş panellerinde parçacık sürü optimizasyonu ile maksimum güç takibi
MOHAMMADREZA ESMALI NOJEHDEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DENİZ YILDIRIM
- Fotovoltaik pil ve modüllerin simülasyonu ve performans analizi
Photovoltaic cells and modules simulation and performance analysis
MURAT YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALDUN ABDULLAH
- Tek diyot modeline dayanarak gölgelenmenin güneş pillerinin çalışma performansı üzerindeki etkisinin analizi
The analysis of the shading effect on photovoltaic working performance based on single diode model
MOHAMMED ZAKİ ABDULAZEEZ ABDULAZEEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İRES İSKENDER
- İki zamanlı bir gemi dizel ana makinesi'in modeli ve simülasyonu
Modelling and simulation of two stroke marine diesel engine
ÇAĞLAR DERE
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. İSMAİL ÇİÇEK