Improvement the performance of solar PV thermal by using nanofluids
Nano akışkanlar kullanarak solar PV termal performansının iyileştirilmesi
- Tez No: 815025
- Danışmanlar: PROF. DR. ATİLLA BIYIKOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Güneş enerjisi, sınırsız arzı, çevre dostu konsepti ve doğrudan güneşten enerji toplama kabiliyeti nedeniyle, tüm yenilenebilir enerji kaynakları arasında en büyük potansiyele sahiptir. Fotovoltaik termal PVT modülleri, elektrik ve ısı enerjisi üretmek için fotovoltaik (PV) modülleri solar ısı kollektörleri ile biraraya getirmektedir. Bu çalışmada, sıcak su sağlayan ve güneş pillerini soğutan doğrudan temaslı bir PVT modeli kullanılarak, Irak hava koşullarına göre güneş pili modüllerinin performansını değerlendirmek için deneysel ve sayısal analizler yapılmıştır. Sayısal çalışma, ısı transfer ortamı olarak su ve su/nanoakışkan kullanan doğrudan temaslı düz plakalı bir güneş kollektörünün termal performansını araştırmak için ANSYS programı kullanılarak yapılmıştır; hacimsel debilerin PV hücre sıcaklığı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışma, Şubat 2023'te Bağdat'ta Irak Elektrik Bakanlığı'nda (Eğitim ve Enerji Araştırma Ofisi) doğrulama için ısı transfer akışkanı su için aynı debi değerleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sayısal simülasyonlar, 20oC ortam sıcaklığı ve 0,5 ile 2 L/dak arasında değişen giriş debisi ve 4 mm su tabakası kalınlığı için zamana bağlı olarak gerçekleştirilmiştir. Programda, çalışma sahasının koordinatları (boylam, enlem ve yükseklik) girilerek güneş hesaplayıcısı etkinleştirilmiş ve güneş radyasyonu belirlenmiştir. Deneysel çalışmada (2182*1029) mm2 boyutunda ve maksimum gücü 465 W olan güneş paneli kullanılmış ve 4 mm sıvı katman kalınlığına sahip fotovoltaik modülün arka tarafına kollektör olarak 2 mm kalınlığında düz bir alüminyum levha bağlanmıştır. Simülasyon yoluyla elde edilen en iyi sonuçlar doğrulama için deneysel çalışmada kullanılmıştır. Sayısal sonuçlar, ortalama PV hücre sıcaklığının, giriş hacimsel debisi 0,5 L/dk olduğunda suyla soğutma ile 41 ℃'den 34 ℃'ye düştüğünü ve nano parçacıklı su (1%, 2%, and 3% AL2O3) kullanıldığında sırasıyla (33, 32, 31 ℃)'ye düştüğünü göstermektedir. Hacimsel debinin arttırılması (1; 1,5 ve 2 L/dk), yüzeyden yayılan ısının artması nedeniyle ortalama PV hücre sıcaklığının düşmesine neden olur. Giriş debisi arttıkça, ortalama hücre sıcaklığı hem sayısal olarak 35°C'den 26°C'ye hem de deneysel olarak 41°C'den 29°C'ye düşer ve çıkış suyunun sıcaklığı 32°C'den 24°C'ye ve 36°C'den 27°C'ye düşer. Giriş debisindeki bir artış, modülden kaybedilen konveksiyonel ısıyı artırarak ortalama hücre sıcaklığını düşürür ve ısı, akış kanalından çıkarken suyun sıcaklığını düşürerek daha hızlı uzaklaştırılır. Deneysel çalışmada, 10:30 ve 11:30 saatleri arasında, güneş enerjisi modülünden maksimum enerji çıkışı su soğutmalı durumda 420 W ve su soğutmasız durumda 373 W olarak elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Due to its unlimited supply, eco-friendly concept, and ability to harvest energy directly from the sun, solar energy has the greatest potential among all renewable energy sources. Photovoltaic thermal PVT modules combine photovoltaic (PV) modules with solar thermal collectors to produce electricity and heat energy. This study used a practical model of a direct contact PVT that supplies hot water and cools solar cells; experimental and numerical analysis were conducted to evaluate solar cell modules' performance according to Iraqi weather conditions. The numerical study has been done using the ANSYS program to investigate the thermal performance of a direct contact flat plate solar collector using water and water/ nanofluid as a heat transfer medium; the effects of volume flow rates on the PV cell temperature have been studied. The experimental study was carried out in Baghdad in February 2023 at the Iraqi ministry of electricity (Training and Energy Research Office) using the same values of volume flow rate and water as a heat transfer medium for validation. Numerical simulations were conducted at a transient state with an ambient temperature of 20 \degc, and an input flow rate ranging from 0.5 to 2 L/min with water layer thickness 4 mm , and solar radiation was determined by activating the solar calculator in the program by providing it with the coordinates of the work site in terms of longitude, latitude, and altitude. While in the experimental study, the solar panel with the dimension (2182*1029)mm2 and a maximum power of 465 W was used and a flat plate of aluminum with a thickness 2 mm as a collector was connected to the rear side of the photovoltaic module with a fluid layer thickness 4 mm. The best results obtained through the simulation were used in the experimental study for validation. The numerical results show that the average PV cell temperature falls from 41\ \degc to 34 \degc with cooling by water when the input flow rate is 0.5 L/min and decreases to (33, 32, 31 \degc) when using water/(1%, 2%, and 3% AL2O3) respectively. Increasing the volumetric flow rate (1; 1,5; and 2 L/min) leads to decreasing the average PV cell temperature due to higher heat dissipated from the surface. As the inlet flow rate increases, the average cell temperature drops both numerically from (35 to 26 \degc) and experimentally from (41 to 29 \degc), and the temperature of the output water drops from (32 to 24 \degc) and from (36\ to 27 \degc). An increase in the inlet flow rate reduces the average cell temperature by increasing convectional heat lost from the module, and heat is removed faster, lowering the water's temperature as its outlets the flow channel. In the experimental study between 10:30 and 11:30 am, the maximum energy output from the solar module is 420 W with water cooling and 373 W without water cooling.
Benzer Tezler
- Bir fotovoltaik-termal (PV/T) güneş kollektöründe poroz materyal ve nanoakışkan kullanımının performansa etkisinin nümerik olarak incelenmesi
Numerical investigation of the effect of porous material and nanofluid including on performance in a photovoltaic-thermal (PV/T) solar collector
ATILGAN ONURCAN ÖZŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiKafkas ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED ARSLAN OMAR
- Borikasit katkılanmış ve gama ışını dozlanmış PEDOT: PSS tabakasının P3HT:PCBM esaslı fotovoltaik hücrelerde kullanılması
Use of boric acid doped and gamma ray dosed PEDOT: PSS layer in P3HT:PCBM based photovoltaic cell
ÖZLEM YAĞCİ
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN İÇELLİ
- Energy and exergy efficiency analyses of high-performancebuildings
Başlık çevirisi yok
RAAID RASHAD JASSEM AL DOURY
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA PINAR MENGÜÇ
- An experimental study of improving the performance of photovoltaic solar module using upper and lower water cooling: A case study of Iraq
Üst ve alt su soğutma kullanılarak fotovoltaik güneş modülünün performansının iyileştirilmesine yönelik deneysel bir çalışma: Irak örneği
AHMED KADHIM MOHAMMED AL-MAMOORI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET BAKIRCI
- Giydirme cephe çift cam ünitelerinde rasyonel boyut seçimi
Selection of rational sizes for double glazing units in curtaion walls
NECMETTİN MURAT AYGÜN