Sandviç çatı panel geometrik özelliklerinin fotovoltaik modül performansı üzerine olan etkilerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effects of sandwich roof panel geometric properties on photovoltaic module performance
- Tez No: 936346
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL SOLMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Amaç: Yenilenebilir enerji kaynakları, fosil yakıtların aksine kirlilik üretmeyen çevre dostu enerji kaynaklarıdır. Diğer tüm enerji kaynaklarına kıyasla güneş enerjisi, bol ve tükenmez, en temel enerji kaynağı olarak karşımıza çıkmaktadır. Güneşten gelen enerjiyi elektriğe dönüştürerek günlük kullanımımıza sunan fotovoltaik (PV) paneller, üzerine düşen güneş ışınlarının büyük bir kısmını emme kabiliyetine sahip olsalar da bunun yüzde olarak sadece çok az bir kısmını elektriğe dönüştürebilmektedirler. PV hücre verimliliğini arttırabilmek amacıyla bu tez kapsamında PV panellerin montajının yapıldığı sandviç çatı profillerinin geometrik yapılarının ve aynı zamanda çatı-PV panel arasındaki mesafelerin farklı güneş ışınım şiddeti ve rüzgar hızlarında panel performansına olan etkisi incelenmiştir. Yöntem: Bu amaç doğrultusunda laboratuvar ortamında kurulan deney düzeneği ile oluklu sandviç çatı üzerine montajı yapılan mono-kristal PV panelin sabit ışınım şiddeti altında elektriksel güç analizi gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmayla PV panelin sıcaklığının elektriksel verim üzerindeki etkisi detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Bununla beraber çatı-PV panel arasında oluşturulan kanaldan farklı hızlarda hava akışı geçirilerek oluklu çatının PV panel sıcaklığına olan etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmaların ardından COMSOL Multiphysics programı ile farklı sandviç çatı geometrileri üzerinde parametrik sayısal çalışmalar yürütülmüştür. Bulgular: Yapılan deneysel ve sayısal çalışmalarda hava akış hızı arttıkça PV panel sıcaklığının düştüğü ve buna bağlı olarak elektriksel verimliliğin arttığı gözlemlenmiştir. Işınım şiddetinin artması ise PV panel sıcaklığını doğrusal olarak arttırmış ve bu da PV panelin elektriksel verimliliğini düşürmüştür. Çalışılan aralıkta PV panel-çatı arasındaki mesafenin kısalmasıyla PV panel sıcaklığının düştüğü gözlemlenmiştir. Son olarak farklı geometrik yapıya sahip sandviç çatılar kullanılarak yürütülen çalışmalarda ise PV panelin, üzerine monte edildiği sandviç çatının geometrik yapısının panel sıcaklığına ve performansına önemli bir etkisinin olduğu görülmüştür. Sonuç: Yapılan deneysel çalışmalarda PV panel ortalama yüzey sıcaklığının her 1 oC'lik artışıyla elektriksel güç çıktısında ortalama 0,82 W'lık bir düşüş yaşandığı belirlenmiştir. Yürütülen sayısal çalışmalarda uygulanan ışınım şiddetinin her 100 W/m2'lik artışıyla ortalama PV panel yüzey sıcaklığı 2,84 oC yükselmiş ve elektriksel verim ise %0,14 seviyesinde azalmıştır. Akış halindeki havanın, akışı bozan çatı geometrisi sayesinde sürekli olarak yukarı ve aşağı hareketinin, çatı-PV panel arasındaki mesafenin azalması ile havanın ısı transferi performansını arttırdığı görülmüştür. Akışı bozma ve yönlendirme etkileri göz önünde bulundurularak tasarlanan Model A ve Model B çatı geometrilerinin akış yönlendirme kabiliyetinden dolayı PV panel yüzeyine çarpan havanın daha etkin bir soğutma performansı göstermesi ve bu sayede PV panelin elektriksel performansının arttırılması sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Purpose: Renewable energy sources are environmentally friendly energy sources that, unlike fossil fuels, do not produce pollution. Compared to all other energy sources, solar energy is the most abundant and inexhaustible source of energy. Photovoltaic (PV) panels, which convert the energy from the sun into electricity for our daily use, have the ability to absorb a large portion of the sun's rays falling on them, but only a very small percentage of it can be converted into electricity. In order to increase PV cell efficiency, in this thesis, the effect of the geometric structures of the sandwich roof profiles where the PV panels are mounted, as well as the distances between the roof and the PV panel on the panel performance at various solar radiation intensities and wind velocities were investigated. Method: For this purpose, the electrical power analysis of a mono-crystalline PV panel mounted on a corrugated sandwich roof under constant radiation intensity was carried out with the experimental setup established in the laboratory environment. The effect of the temperature of the PV panel on the electrical efficiency was analyzed. In addition, the effect of the corrugated roof on the PV panel temperature was experimentally investigated by passing air flow at various velocities through the channel formed between the roof and the PV panel. After the experimental studies, parametric numerical studies were carried out on different sandwich roof geometries with COMSOL Multiphysics program. Findings: In experimental and numerical studies it has been observed that as the air flow rate increases, the PV panel temperature decreases and the electrical efficiency increases accordingly. Increasing the radiation intensity increased the PV panel temperature and this decreased the electrical efficiency of the PV panel. It is observed that the PV panel temperature decreases with the shortening of the distance between the PV panel and the roof. In the studies conducted using sandwich roofs with different geometric structures, it was observed that the geometric structure of the sandwich roof on which the PV panel is mounted has a significant effect on the panel temperature and performance. Results: It was observed that for every 1 oC increase in the average surface temperature of the PV panel, there is an average decrease of 0,82 W in the electrical power output. In the numerical studies conducted, for every 100 W/m2 increase in the applied irradiance, the average PV panel surface temperature increased by 2,84 oC and the electrical efficiency decreased by 0,14%. The continuous upward and downward movement of the flowing air due to the flow-distorting roof geometry is seen to increase the heat transfer performance of the air by reducing the distance between the roof and the PV panel. Due to the flow diversion capability of the Model A and Model B roof geometries designed by considering the flow disturbance and diversion effects, the air hitting the PV panel surface shows a more effective cooling performance and thus the electrical performance of the PV panel is increased.
Benzer Tezler
- Farklı çatı malzemeli barınaklarda ipekböceğinin ısı ihtiyacının ve en uygun yetiştirme döneminin belirlenmesi
Determination of heat reqierement and the most suitable growing period for different covered roof materi̇als of silkworm house
AYŞE BAŞPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
ZiraatKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiBiyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. SERPİL GENÇOĞLAN
- In-plane behavior of sandwich panels
Sandviç panellerin düzlem içi davranışı
AMIRMAHDI MOHAMMADI SAGHAYESH
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN YÜKSEL
- Endüstriyel yapılarda betonarme panel ve sandviç panel kullanımının araştırılması
Research on the use of reinforced concrete panels and sandwich panels in industrial buildings
MUHAMMET ABDULLAH ÇETİN
- Cephelerde kullanılan sandviç panellerin üretim ve montaj aşamaları
Production and assembling process of sandwich panels which used in walls
NURŞAH SERTER
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. M. CEM ALTUN
- Aydın Söke'deki çırçır işletmelerinin mevcut yapısal özelliklerinin araştırılması
A research oncurrent structural properties of cotton gin enterprises in Aydin Söke province
HALİL ALAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
ZiraatAydın Adnan Menderes ÜniversitesiTarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUAT SEZGİN