Fotovoltaik panellerde kanatçık destekli soğutma sistemlerinin sayısal incelenmesi
Numerical investigation of fin supported cooling systems in photovoltaic panels
- Tez No: 989161
- Danışmanlar: PROF. DR. CENGİZ YILDIZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Fırat Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, fotovoltaik (PV) panellerde çalışma sıcaklığının yükselmesiyle ortaya çıkan verim kayıplarını azaltmaya yönelik pasif bir soğutma yaklaşımı incelenmiştir. PV paneller uzun süre güneş ışınımına maruz kaldığında hücre sıcaklığı önemli ölçüde artmakta ve bu artış elektriksel verimi düşürmektedir. Literatürde, panel sıcaklığındaki her 1 °C'lik yükselmenin verimde yaklaşık %0,25–0,50 civarında kayba neden olduğu belirtilmektedir. Bu nedenle, özellikle sıcaklıkların yüksek olduğu bölgelerde PV panellerde ısıl yönetimin iyileştirilmesi önemli bir gereklilik hâline gelmiştir. Çalışmada, panel arka yüzeyine yerleştirilen iki farklı kanatçık geometrisinin (kare ve girdap tipi) doğal konveksiyon etkisiyle sağlayabileceği soğutma performansı sayısal yöntemlerle değerlendirilmiştir. Analizler ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiş; alüminyum ve bakır malzemelerin ısıl özellikleri karşılaştırılmıştır. Ayrıca farklı hava hızları (0,5 m/s ve 2,5 m/s) ve günün üç farklı zamanı (09:00, 14:00, 18:00) dikkate alınarak panel yüzey sıcaklığının ve buna bağlı verim değişiminin nasıl etkilendiği incelenmiştir. Sonuçlar, kanatçık kullanımının panel yüzeyindeki doğal hava akımını artırarak ısının daha etkin uzaklaştırılmasına yardımcı olduğunu göstermiştir. Girdaplı kanatçıkta yüzey akış alanında oluşan lokal türbülans bölgeleri nedeniyle sıcaklık düşüşünde diğer geometriye göre daha iyi olduğu belirlenmiştir. Malzeme karşılaştırmalarında ise bakırın yüksek ısıl iletkenliği sayesinde ısıyı panelden daha hızlı uzaklaştırdığı ve bu durumun verim artışına olumlu yansıdığı görülmüştür. Hava hızının yükselmesi her iki modelde de ek bir soğutma etkisi oluşturarak panel sıcaklığının azalmasına katkı sağlamıştır. Genel olarak, elde edilen bulgular pasif soğutma amacıyla kullanılan kanatçık yapılarının PV panellerde sıcaklık kontrolü için uygulanabilir ve etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, farklı kanatçık tasarımlarının ve malzeme seçeneklerinin PV panellerin ısıl performansına etkisini ortaya koyarak gelecekte yapılacak tasarım ve optimizasyon çalışmalarına temel oluşturabilecek niteliktedir
Özet (Çeviri)
In this thesis, a passive cooling approach aimed at reducing the efficiency losses caused by temperature rise in photovoltaic (PV) panels is examined through numerical analyses. When PV panels are exposed to solar radiation for extended periods, their operating temperature increases significantly, which leads to notable reductions in electrical efficiency. According to the literature, each 1 °C increase in cell temperature may result in approximately 0.25–0.50% efficiency loss. Therefore, improving the thermal management of PV panels has become an important requirement, especially in regions experiencing high ambient temperatures and intense solar irradiation. In this study, two different fin geometries placed on the rear surface of the panel—square and vortex-type fins—were analyzed to evaluate their passive cooling potential under natural convection. Numerical simulations were conducted using ANSYS Fluent, and the thermal performance of aluminum and copper fin materials was compared. Additionally, different airflow velocities (0.5 m/s and 2.5 m/s) and three times of the day (09:00, 14:00, and 18:00) were considered to assess their influence on panel surface temperature and the resulting efficiency variation. The results indicate that the use of fins enhances natural airflow around the panel surface, allowing heat to be dissipated more effectively. The square fin model was found to have a better temperature reduction capability compared to other geometries due to the local turbulence regions formed in the surface flow area of the swirling fin. The material comparison also showed that copper, owing to its higher thermal conductivity, removed heat more efficiently than aluminum, which resulted in a more favorable effect on panel performance. Furthermore, increasing airflow velocity contributed to additional cooling in all configurations, lowering the panel temperature even further. Overall, the findings demonstrate that fin-assisted passive cooling systems can provide an effective and practical solution for controlling PV panel temperature. The outcomes of this study highlight how different fin geometries and material selections influence the thermal behavior of PV panels and offer a basis for future design and optimization efforts.
Benzer Tezler
- Kanatçık yapı destekli faz değiştiren madde ile fotovoltaik panel pasif soğutması
Photovoltaic panel passive cooling with fin structure supported phase change material
AYDIN EKİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK SELİMLİ
- Fotovoltaik panellerde farklı soğutma yöntemlerinin güç üretimi ve verim üzerine etkisi
The effect of different cooling methods on power generation and efficiency in photovoltaic panels
OSMAN ÖZDEMİR
Doktora
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİT LUTFİ YÜCEL
- Fotovoltaik panellere bütünleştirilmiş farklı pasif yöntemlerin sistem verimliliğine etkisinin sayısal ve deneysel analizi
The numerical and experimental analysis of system efficiency effects of different passive methods in integrated photovoltaic panels
FATİH BAYRAK
Doktora
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN FEHMİ ÖZTOP
- Faz değişim malzemesi entegreli güneş panellerinin verimliliğinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the efficiency of solar panels with phase change material integrated
MUHAMMED MUSAB BAYAT
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERTAN BUYRUK
- PV/T panelin alüminyum kanatçık elemanları ile soğutularak enerji performansının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the energy performance of the PV/T panel cooled with aluminum fins
KÖKSAL NAKIŞDÜZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER ÖZYURT
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN ÖMEROĞLU