Thermoelectric generator passive cooling system prototype design for use in photovoltaic panels
Fotovoltaik paneller için termoelektrik jeneratör pasif soğutma sistemi prototip tasarımı
- Tez No: 812534
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA İLKER BEYAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Mühendislik Bilimleri, Electrical and Electronics Engineering, Energy, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Antalya Bilim Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 60
Özet
Günümüzde artan enerji talebi doğrultusunda, alternatif enerji kaynaklarının önemi ve bunların verimliliğini artırma yöntemlerine olan ilgi giderek artmaktadır. Bu sistemlerden birisi de ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürebilen ve Seebeck prensibine dayanan termoelektrik jeneratörlerdir (TEG). İki yüzeyi arasındaki sıcaklık farkını elektrik enerjisine çevirebilme özelliğine sahip P-N tipi yarı iletken yapıdaki bu jeneratörler, ısıtma/soğutma sistemlerinde, otomotiv ve enerji endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu jeneratörler sayesinde atık ısı enerjisinin elektrik enerjisine dönüştüğü ve düşük güç tüketimli elektronik cihazların enerji ihtiyacının karşılandığı pek çok araştırma mevcuttur. Bu çalışmada Peltier soğutucuların seri bağlantısı ile elde edilen TEG tasarımı ve bu jeneratörün fotovoltaik panelin arka sacına olası entegrasyonu incelenmiştir. Araştırmanın temel amacı, fotovoltaik panelin yaydığı atık ısı enerjisinin bir TEG vasıtasıyla kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülüp dönüştürülemeyeceğinin incelenmesidir. Aynı zamanda TEG pasif soğutma sistemi sayesinde ideal çalışma sıcaklığına ulaşan güneş pillerinin maksimum veriminin gözlemlenmesidir. Tüm bunların sonucunda, jeneratörün iki yüzeyi arasındaki sıcaklık farkını efektif olarak artırmak için soğutucu ve termal macun gibi yöntemler uygulansa dahi termoelektrik jeneratörlerin mW enerji üretim değerlerine sahip olduğu görülmektedir. TEG'in fotovoltaik panelin pasif soğutmasına etkisi değerlendirildiğinde farklı gün ve saatler sonucunda yapılan testlere göre gözle görülür bir artış olmadığı görülmektedir. Uygulama aşamasında metodoloji bölümü iki başlık altında incelenmektedir. İlk aşamada COMSOL Multiphysics programı kullanılarak Peltier soğutucunun sahip olduğu tek bir P-N Junction için tasarım ve termal-elektriksel analiz gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada ise prototip termoelektrik jeneratör-PV panel sistem entegrasyonu gerçekleştirilmiş ve farklı gün ve saatlerde alınan veriler ile elektrik üretim çıktıları gözlemlenmiştir. Soğutucunun (Heat Sink) termoelektrik jeneratörün iki yüzeyi arasındaki sıcaklık farkını efektif olarak arttırdığı ve özellikle rüzgârlı günlerde TEG enerji üretiminde %6'ya varan artış sağladığı görülmektedir. Aynı durumun fotovoltaik panelin pasif soğutmasına katkı sağladığını ve üretilen enerji miktarında artış olduğunu söylemek mümkün değildir.
Özet (Çeviri)
Today, as a result of the rising energy demand, the importance of alternative energy sources and the methods of increasing the efficiency of these is significant. One of these systems is thermoelectric generators (TEG), which can convert heat energy into electrical energy and operate in accordance with the Seebeck principle. These generators with P-N junction semiconductor structures, which can convert the temperature radiance between their two surfaces into electrical energy, are widely used in the heating/cooling systems, automotive and energy industries. It is seen in much research that waste heat energy has been converted into electrical energy by means of these generators and the energy needs of electronic devices with low power consumption have been met. In this study, the TEG design obtained by serial connection of Peltier coolers and the integration of this generator to the back sheet of the photovoltaic panel are investigated. The main purpose of the study is to determine whether the waste heat energy emitted by the photovoltaic panel can be converted into electrical energy by using it via a TEG. At the same time, it is the observation of the maximum efficiency of solar cells, whose ideal operating temperature is achieved by means of TEG passive cooling system. As a result of all these, it is observed that thermoelectric generators have energy production values of mW, even if methods such as heat sink and thermal paste are applied to effectively increase the temperature difference between the two surfaces of the generator. If the effect of the TEG on the passive cooling of the Photovoltaic panel is evaluated, it is obvious that there is no visible increase according to the tests made as a result of different days and hours. In the application phase, the methodology section is examined under two headings. In the first phase, a Peltier cooler design and thermal-electrical analysis are carried out using the COMSOL Multiphysics program. In the second stage, the prototype thermoelectric generator-PV panel system has been realized and power generation outputs are observed with the data taken at different days and hours. It is seen that the heatsink effectively increases the temperature difference between the two surfaces of the thermoelectric generator and provides up to 6% increase in generator energy production, especially on windy days. It is not possible to say that the same situation contributes to the passive cooling of the photovoltaic panel and that there is an increase in the amount of energy produced.
Benzer Tezler
- Isı borusu tabanlı bir atık ısı geri kazanım uygulaması
A heat pipe based waste heat recovery application
OYA YAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVAN KARABETOĞLU
- Led'li aydınlatma sistemlerinde termoelektrik jeneratör uygulaması ile enerji verimliliğinin arttırılması
Increasing energy efficiency with thermoelectric generator application in led lighting systems
ABDULLAH AKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YAVUZ EROL
- Güneş enerjili termoelektrik jeneratörde ısı borulu pasif soğutucu kullanımının performans üzerine etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the efect of using a heat pipe passive cooler on the performance of solar heating thermoelectric generator
MUSTAFA BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiOndokuz Mayıs ÜniversitesiYenilenebilir Enerji ve Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN ÖZBAŞ
- Gemilerde organik rankine çevrimine dayalı atık ısı geri kazanım sistemlerinin ileri termal analizleri ve termo-ekonomik optimizasyonu
Advanced thermal analyses and thermo-economic optimization of waste heat recovery systems based on organic rankine cycle onboard ships
MEHMET AKMAN
Doktora
Türkçe
2021
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Fotovoltaik panellere bütünleştirilmiş farklı pasif yöntemlerin sistem verimliliğine etkisinin sayısal ve deneysel analizi
The numerical and experimental analysis of system efficiency effects of different passive methods in integrated photovoltaic panels
FATİH BAYRAK