Fotovoltaik termal güneş (PV-T) panellerinin modellenmesi ve sayısal (CFD) analizi
Modeling and computational fluid dynamics (CFD) analysis of photovoltaic-thermal (PV-T) panels
- Tez No: 967901
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET BAHATTİN AKGÜL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada fotovoltaik-termal (PV-T) hibrit panellerin enerji performansı hem deneysel hem de sayısal yöntemlerle incelenmiştir. Çalışmada, 25 W gücünde monokristal bir PV panel, bakır borulu su dolaşım sistemiyle PV-T panele dönüştürülmüş ve bu panelin elektriksel ve termal performansı standart PV panel ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Deneysel ölçümler sonucunda PV-T panelin, hücre sıcaklıklarını yaklaşık 8–10 °C daha düşük seviyelerde tutarak elektriksel verimde %3–4 iyileşme sağladığı ortaya konulmuştur. Ayrıca 1 saatlik deneysel çalışma sonunda PV-T panelin suya aktardığı ortalama termal güç deneysel veriler sonucu 33,31 W olarak hesaplanmıştır. Sayısal analizler ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak yürütülmüş ve deneysel bulgularla yüksek uyum göstermiştir. Gerçekleştirilen grid Independence testleri, sayısal modelin güvenilirliğini doğrulamış ve panel yüzey sıcaklıklarının yaklaşık 41,7 °C seviyesinde kararlı hale geldiğini ortaya koymuştur. Ayrıca farklı akış yolu geometrilerinin (silindirik, kare ve dikdörtgen) termal performans ve basınç kaybı üzerindeki etkileri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda silindirik akış yollu panelin 30,6 W, kare akış yollu panelin 33,2 W ve dikdörtgen akış yollu panelin 38,7 W termal güç ürettiği belirlenmiştir. Bu bulgular, dikdörtgen akış yolu geometrisinin %49,8'e ulaşan termal verim ile en yüksek ısıl performansı sağladığını göstermektedir. Sonuç olarak, PV-T panellerin elektriksel verimliliği artırma ve ek termal enerji üretme kabiliyeti sayesinde sürdürülebilir enerji uygulamaları için güçlü bir alternatif oluşturduğu görülmüştür. Ayrıca akış yolu geometrisinin, panelin hem termal hem de hidrolik performansı üzerinde kritik bir tasarım parametresi olduğu ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, the energy performance of photovoltaic-thermal (PV-T) hybrid panels was investigated through both experimental measurements and numerical analyses. A 25 W monocrystalline PV panel was converted into a PV-T configuration by integrating a copper pipe water circulation system, and its electrical and thermal performances were comparatively evaluated against a standard PV panel. Experimental results demonstrated that the PV-T panel maintained cell temperatures approximately 8–10 °C lower than those of the reference PV panel, resulting in an improvement of 3–4% in electrical efficiency. Furthermore, at the end of a one-hour experimental test, the average thermal power transferred to the water by the PV-T panel was calculated as 33,31 W based on experimental data. Numerical analyses were conducted using the ANSYS Fluent software and showed strong agreement with the experimental findings. The grid-independence tests confirmed the reliability of the numerical model, indicating that the panel surface temperatures stabilized at approximately 41,7 °C. Moreover, the effects of different flow channel geometries (cylindrical, square, and rectangular) on thermal performance and pressure drop were examined in detail. The analyses revealed that the cylindrical, square, and rectangular flow channel panels produced 30,6 W, 33,2 W, and 38,7 W of thermal power, respectively. These findings demonstrated that the rectangular flow channel geometry achieved the highest thermal performance, with a thermal efficiency of up to 49,8%. In conclusion, PV-T panels have been identified as a strong alternative for sustainable energy applications due to their ability to enhance electrical efficiency while simultaneously generating additional thermal energy. Furthermore, the flow channel geometry was determined to be a critical design parameter influencing both the thermal and hydraulic performance of the panels.
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
- Hava soğutmalı, ısı depolamalı fotovoltaik termal kolektör (PV/T)tasarımı ve analizi
Air cooled, heat storage photovoltaic thermal collector (PVT) design and analysis
OUMALKAIRE YASSIN AHMED
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEZAYİ YILMAZ
- Eşit elektrik üretim gücüne sahip PV – PV/T güneş panellerinin performansının sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Numerical and experimental investigation of the performance of PV - PV/T solar panels with equal electricity generation
İLKER İLASLANER
Doktora
Türkçe
2026
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL İBRAHİM VARİYENLİ
- Iğdır ilinde doğal taştan (andezit) bir evin, enerji ihtiyacını karşılayacak olan PV sisteminin termoekonomik analizi.
Thermo-economic analysis of PV system that will provide the energy requirement of a natural stone (andesite) house in Iğdır province
AYDIN ATALAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiMunzur ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM IŞIK
- Hava soğutmalı termoelektrik jeneratör ve PV/T kollektör çiftinin enerji ve ekserji performansının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the energy and exergy performance of an air cooled thermoelectric generator and PV/T collector pair
HAMAT HAFFADINE FATIME NABAWIA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK SELİMLİ