Pv panellerin atık ısısının geri kazanımı ile atmosferden su elde edilmesinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of atmospheric water harvesting using waste heat recovery from pv panels
- Tez No: 985881
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖKHAN ÖMEROĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: PV Panel, MOF-303, Su üretimi, Ultrasonik transdüser, Fotovoltaik uygulamalar, PV Panel, MOF-303, Water Harvesting, Ultrasonic Transducer, Photovoltaic Applications
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Sistemin temel amacı, yenilenebilir bir enerji kaynağı olan güneş ışınımının, yüksek su tutma kapasitesine sahip MOF-303 ile birleştirilerek, atmosferik nem ile su üretiminin verimli bir prosesle gerçekleştirilmesidir. Yöntem: Bu çalışmada, fotovoltaik panellerin atık ısısının su üretimine etkisi, MOF malzemesinin yüzeyine iletilerek araştırılmıştır. Farklı ışınım seviyeleri (900 W/m², 1000 W/m², 1100 W/m²), fan hızları (1,0 m/s, 1,6 m/s), MOF miktarları (100 g, 200 g) ve MOF kutu boyutları (0,06190 m², 0,07712 m²) ve ultrasonik transdüser olup olmama durumununa göre test edilmiştir. Bulgular: Uygulama sonucunda fotovoltaik panelin atık ısısını MOF-303 malzemesinin yüzeyine iletmek amacıyla kullanılan fan sistemi, aynı zamanda panel yüzeyinde bir soğutma etkisi oluşturarak panelin çalışma sıcaklığını düşürmektedir. Bu durum, sıcaklığa bağlı verim kayıplarını azaltarak fotovoltaik panelin veriminin iyileştirilmesi sağlanmıştır ve ultrasonik transüserlerin kullanılması halinde ise su üretiminin artırıldığı belirlenmiştir. Sonuçlar: Sonuç olarak, gerçekleştirilen deneysel çalışma, fotovoltaik panel yüzeyine ulaşan ışınım şiddetinin ve ultrasonik transdüser entegrasyonunun su üretimi üzerindeki etkilerini açıkça ortaya koymuştur. Bulgular, ışınım şiddetindeki artışın sistemin enerji girdisini artırarak su üretimini doğrudan yükselttiğini göstermektedir. Nitekim 100 gr MOF-303 malzemesi kullanılarak yapılan ölçümlerde, 900 W/m² ışınım altında 1,45 ml, 1000 W/m²'de 1,93 ml ve 1100 W/m²'de 1,97 ml su elde edilmiştir. Bununla birlikte, ultrasonik transdüserlerin sisteme entegre edilmesiyle üretim miktarları sırasıyla 1,95 ml, 2,58 ml ve 3,48 ml'ye yükselmiştir. Bu veriler ışığında, ışınım şiddeti artışının tek başına su üretim verimliliğini olumlu yönde etkilediği, ultrasonik transdüser entegrasyonunun ise her ışınım seviyesinde üretim miktarını kayda değer oranda artırdığı sonucuna ulaşılmaktadır. Dolayısıyla, ışınım şiddeti ve ultrasonik destekli sistem tasarımının birlikte kullanımı, MOF-303 temelli su üretim süreçlerinin performansını optimize etmek için etkili ve uygulanabilir bir yaklaşım olarak değerlendirilmektedir.
Özet (Çeviri)
Purpose: The main objective of this system is to produce drinking water from atmospheric humidity by combining solar radiation a renewable energy source with MOF-303, a material with high water adsorption capacity, through a thermodynamically and economically efficient process. Method: In this study, the effect of waste heat from photovoltaic panels on water production was investigated by transferring it to the surface of the MOF material. Experiments were conducted under different irradiation levels (900 W/m², 1000 W/m², 1100 W/m²), fan speeds (1.0 m/s, 1.6 m/s), MOF quantities (100 g, 200 g), and MOF box surface areas (0.06190 m², 0.07712 m²), as well as with and without the use of ultrasonic transducers. Findings: As a result of the application, the fan system used to transfer the waste heat of the photovoltaic panel to the surface of the MOF-303 material also created a cooling effect on the panel surface, thereby reducing the panel's operating temperature. This situation reduced temperature-dependent efficiency losses and improved the overall efficiency of the photovoltaic panel. In addition, it was determined that the use of ultrasonic transducers increased water production. Results: In conclusion, the experimental study clearly demonstrated the effects of solar irradiation intensity on the photovoltaic panel surface and the integration of ultrasonic transducers on water production. The findings indicate that increasing irradiation intensity raises the system's energy input, thereby directly increasing water yield. Specifically, when 100 g of MOF-303 was used, the water collected under irradiation levels of 900 W/m², 1000 W/m², and 1100 W/m² was 1.45 ml, 1.93 ml, and 1.97 ml, respectively. With the addition of ultrasonic transducers, these values increased to 1.95 ml, 2.58 ml, and 3.48 ml, respectively. Based on these results, it is concluded that while higher irradiation intensity alone positively affects water production efficiency, the integration of ultrasonic transducers considerably enhances water yield at all irradiation levels. Therefore, the combined use of solar irradiation and ultrasonic-assisted system design is considered an effective and applicable approach to optimizing the performance of MOF-303-based water harvesting processes.
Benzer Tezler
- Farklı akışkanlar ile pasif soğutmanın fotovoltaik (FV) panellerin parametrelerine etkileri
Effects of different fluids and passive cooling on the parameters of photovoltaic (FV) panels
MEHMET ALKIŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiYenilenebilir Enerji ve Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN ÖZBAŞ
- Atık ısı-elektrik enerjisi dönüşümü sağlayan farklı tip termoelektrik sistemlerin deneysel ve teorik analizi
Experimental and theoretical analysis of different thermoelectric systems providing waste heat-electrical energy conversion
AMINU YUSUF
Doktora
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDAT BALLIKAYA
- Thermoelectric properties investigation of copper based chalcogenide and cobalt based skutterudite structures
Bakır tabanlı kalkojenit ve kobalt tabanlı skutterudite yapılarının termoelektrik özelliklerinin incelenmesi
TUĞBA TEMEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK ÖZKAL
DOÇ. DR. SEDAT BALLIKAYA
- Waste potential and recycling of photovoltaic panels at the end of their economic life, a case study on recycling with the global situation
Ekonomik ömrünün sonundaki fotovoltaik panellerin atık potansiyeli ve geri dönüşümü, mevcut küresel durum ile geri dönüşüm üzerine bir vaka incelemesi
SULTAN BÜŞRA ARTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
EnerjiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP YUMRUTAŞ
DOÇ. DR. HÜSEYİN YAĞLI
- Güneş panellerinin kullanim süresi sonrasi atik yönetimi veçevresel etkileri
End-of-life waste management and environmentalimpacts of solar panels
EMRE FİDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiHakkari ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TAYFUN ÇETİN