Cfd analyses of a floating PVT system
Yüzen PVT sisteminin had analizi
- Tez No: 909049
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUTLU TEKİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Yüzen Güneş Paneli, PVT, HAD, Güneş Enerjisi
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Güneş enerjisini yakalama ve ısı veya elektriğe dönüştürme konusunda en iyi teknolojiler, güneş termal ve fotovoltaik kolektörlerdir. Bu araştırmanın ana konusu, performansını iyileştirmek için yenilikçi geliştirme teknikleri ile birlikte yüzen fotovoltaik termal kolektör olacaktır. Bu araştırmanın amacı, fotopilden üretilen elektrik enerjisini optimize ederek fotovoltaik kolektör sistemini geliştirmek ve böylece sistemin genel verimliliğini artırmaktır. Boyutları genişlik 0.99 m, uzunluk 1.64 m ve kalınlık 4.8 mm olan bir PV panelinin üç boyutlu modeli, ANSYS simülasyonu kullanılarak oluşturulmuştur. Borular için, göl seviyesinden 2 metre yükseklikte ve 10 mm çapında bakır borular kullanılmıştır. FSI sistemi kullanılan yerde, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) sistemi boruya bağlanmıştır. Giriş hızları (0.1, 0.5 ve 1 m/s) ve giriş sıcaklıkları (göl sıcaklıkları 6, 9 ve 12°C) için çeşitli Reynolds sayıları (1123.6, 5618 ve 11236) ile sayısal olarak simüle edilmiştir. MATLAB Simulink denklemler çalışmasında en önemli iki unsur, güneş ışınımı ve panel sıcaklığıdır. Bu makalede en kritik iki unsur, simülasyon yazılımı kullanılarak sıcaklık dağılımı ve güneş paneli soğutma işlemidir. En yüksek sıcaklık öğlen saat 12'de, 32.42°C olarak kaydedilmiştir. Soğutma tüpünün giriş sıcaklığını düşürmek, maksimum sıcaklık değerinin azalmasını sağladığı görülmüştür. Soğutma işlemi için en yüksek verimliliğe ulaşmak, simülasyonlar ve hesaplamalar yoluyla elde edilen temel hedeftir. Farklı soğutma sistemleri arasında enerji değeri farkı, farklı zamanlarda ve çeşitli su giriş sıcaklıklarında 65.28 W olarak belirlenmiştir, bu da soğutma değerinin elektrik gücünü artırmaya katkı sağladığını göstermektedir. Bir yeniden canlandırma programı kullanılarak yapılan güneş panellerindeki sıcaklık dağıtımı ve soğutma işlemi, soğutma tüpünün giriş hızı arttıkça yeniden canlandırma sürecinin maksimum sıcaklık değerinin azaldığını göstermiştir. Su, 1 m/s hızla hareket ederken ulaşılan sıcaklık 28.1°C'dir, bu da fazla durumlarla karşılaştırıldığında en iyi senaryodur. Uzun vadeli sıcaklık taşınımı, farklı delta hızlarında da göstermiştir ki, su soğutma çerçevesine daha yüksek bir hızla girdiğinde, güneş panellerinin dış yüzeyindeki sıcaklık değeri azalır. Soğutma sisteminin ana amacı, ürünün hesaplamaları ve yeniden canlandırmaları kullanılarak ulaşılabilecek en yüksek düzeyde ustalık elde etmektir. Su geçiş hızı 1 m/s iken, elektrik verimliliği sağlanmış ve elektrik verimliliği değeri %7.66 olarak gerçekleşmiştir. Bu, soğutma değerinin elektrik enerjisi genişlemesine katkıda bulunduğunu kanıtlar. Aralık ayında maksimum sıcaklık değerleri önceki aylardan daha düşüktür, modelleme yazılımının soğutma işlemi ve güneş panelleri üzerindeki sıcaklık dağılımı hesaplamalarına göre. Simülasyonun güneş panelinin soğutma borusu için en yüksek sıcaklık değeri Aralık ayında azalır ve Temmuz ayındaki çıkış sıcaklığı 20.2°C'dir. Sıcaklıkta mevsimsel bir değişiklik olduğu, Aralık ayında öğlen saatlerinde güneş panellerinin kaydedilen en düşük yüzey sıcaklığının meydana geldiği belirtilmiştir. Kış aylarında saat 12'de 65.15 W olarak ölçülen elektrik enerjisi, 1 m/s hızla suya girerken soğutma değeri tarafından artırılmıştır. Verimliliği en üst düzeye çıkarmak, buzdolabı işleminin ana amacıdır ve bilgisayar simülasyonları ve hesaplamaları kullanılarak yapılabilir. Göl sıcaklığının ve giriş hızının yaz aylarındaki etkileri. Girişteki sıcaklık 26°C ve hava durumu değiştikçe hız değişti. 0.1 m/s'lik bir giriş hızında, boru sıcaklık gradyanı maksimum 58°C sıcaklığını gösterdi, 1 m/s hızında ise 48°C'ye ulaştı. Suya güneş paneline yeterince zaman için ısı geçmediği için, giriş hızı arttıkça panelin sıcaklık gradyanı azaldı. Kaydedilen sıcaklıklar 0.1 m/s için 58°C, 0.5 m/s için 55°C ve 1 m/s için 49°C idi.
Özet (Çeviri)
The best technologies for capturing solar energy and converting it to heat or electricity are solar thermal and photovoltaic collectors. The floating photovoltaic thermal collector will be the main topic of this research, along with innovative development techniques for improving its performance. The aim of this research is to enhance the photovoltaic collector system by optimizing the electric energy generated from the photocell, thereby increasing the system's overall efficiency. A three-dimensional model of a PV panel with dimensions of 0.99 m in width, 1.64 m in length, and 4.8 mm in thickness was created using ANSYS simulation. Regarding the pipes, 2 meters above lake level and 10 mm in diameter copper pipes were used. Where the FSI system was used and the CFD system was connected to the pipe. It is numerically simulated for various entrance velocities (0.1, 0.5, and 1 m/s) and inlet temperatures (lake temperatures of 6, 9, and 12°C), as well as for various Reynolds numbers (1123.6, 5618, and 11236). The solar irradiation and panel temperature are the two most important elements in the MATLAB Simulink equations study. The temperature distribution and solar panel cooling procedure using the simulation software are the two most crucial elements in this article. The maximum temperature was recorded at 12:00 in the afternoon, with a temperature of 32.42°C. It is seen that the value of the maximum temperature decreases with lowering the entrance temperature of the cooling tube. Achieving the highest efficiency achievable via simulations and calculations is the primary goal of the cooling process. The energy value difference between the various cooling systems at different times and at varied water inlet temperatures was 65.28 W, indicating that the cooling value contributes to an increase in electric power. Through the use of a reenactment program, the temperature appropriation and cooling processes on the solar-powered chargers demonstrated that the maximum temperature worth of the reproduction cycle decreases as the cooling tube's section velocity increases. The temperature reached 28.1°C while moving at a velocity of 1 m/s into the water, which is the best scenario when compared to the excess instances. The long-term temperature transport at different delta velocities also shows that when water enters the cooling framework at a higher velocity, the temperature value on the outer layer of the solar-powered chargers decreases. The cooling system's main goal is to achieve the highest level of proficiency that can be attained using the product's calculations and reproductions. When the water passage velocity was 1 m/s, the electrical effectiveness was attained, and the electrical proficiency esteem was 7.66%. This proves that the cooling value contributes to the electrical energy expansion. December's maximum temperature values are lower than those of previous months, according to the modeling software's calculations of the cooling process and temperature distribution on solar panels. The simulation's highest temperature value for the solar panel's cooling pipe decreases in December, and the exit temperature in the month of July was 20.2°C. It has been noted that there is a seasonal change in temperature, with the lowest recorded surface temperature of solar panels occurring at noon in December. The electrical energy, which was measured at 65.15 W at 12:00 in winter and was entering the water at a velocity of 1 m/s, is enhanced by the cooling value. Maximizing efficiency is the main objective of the refrigeration process, and it may be done by using computer simulations and calculations. The summertime effects of lake temperature and entrance velocity. The temperature upon entrance was 26°C, and the velocity changed as the weather changed. At an entrance velocity of 0.1 m/s, the pipe temperature gradient showed a maximum temperature of 58°C, while at 1 m/s, it reached 48°C. Because there was not enough time for heat to pass from the water to the solar panel, the temperature gradient of the panel decreased as the entrance velocity rose. The recorded temperatures were 0.1 m/s for 58°C, 0.5 m/s for 55°C, and 1 m/s for 49°C. Keywords : Floating Solar Panel, PVT, CFD, Solar Energy. Science Code :
Benzer Tezler
- Experimental and numerical investigation on wave attenuation performance of a floating platform
Yüzer bir platformun dalga sönümleme performansının deneysel ve numerik olarak incelenmesi
GÜNAY GAZALOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CEVDET YALÇINER
DR. ÖĞR. ÜYESİ CÜNEYT BAYKAL
- Magnus etkisi ile çalışan dairesel kesitli silindirik bir yalpa sönümleyici sistemin performansının tam ölçekli bir motoryat üzerinde hesaplamalı olarak incelenmesi
Investigation of the performance of a circular cross-section roll stabilizer system working with a Magnus effect on a full-scale motoryacht
DENİZ ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN AKYILDIZ
- Yüzer güneş enerjisi sistemleri: Enerji verimliliği açısından yüzer güneş enerjisi sistemlerinin dizayn optimizasyonu
Floating photovoltaic systems: Design optimization of floating solar systems in terms of energy efficiency
MUSTAFA MESUT BOZOK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER GÜLER
- Gemilerde yalpa sönümleme sistemlerinin incelenmesi
Investigation of ship anti-roll stabilizer systems
CAN TARHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR SARIÖZ
- Dalga enerjisi çeviricisi (DEÇ) sisteminin tasarımı, kinematik analizi ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemi ile analizinin yapılması
Design, kinematic analysis and computational fluid dynamics (CFD) analysis of the wave energy converter (WEC) system
EMRE KAYGUSUZ