Fotovoltaik panelde soğutma teknikleri ve bir kuru tip pasif soğutucu tasarımında deneysel analiz
Cooling techniques in photovoltaic panels and experimental analysis in the design of a DRY-type passive cooler
- Tez No: 996685
- Danışmanlar: DOÇ. ENGİN ÖZBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Yenilenebilir Enerji ve Uygulamaları Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Güneş enerjisi teknolojisinin temelini oluşturan fotovoltaik (PV) panellerin saha performansı, çalışma sırasında maruz kaldıkları ısıl yükler nedeniyle önemli ölçüde sınırlanmaktadır. Güneş ışınımının tamamı elektriğe dönüştürülemediğinden, panel yüzeyinde biriken ısı, yarı iletken malzemenin içsel verimliliğini düşürerek toplam enerji üretiminde ciddi kayıplara yol açar. Bu çalışma, PV sistemlerinin bu temel sorununa odaklanarak, panellerin daha serin çalışmasını sağlayacak ve dolayısıyla verimliliğini artıracak pasif soğutma yöntemlerini ele almaktadır. Araştırmanın ana motivasyonu, herhangi bir dış enerji kaynağına ihtiyaç duymayan, işletme maliyeti yaratmayan ve karmaşık bakım süreçleri gerektirmeyen, pratik ve sürdürülebilir çözümlerin potansiyelini bilimsel bir zeminde ortaya koymaktır. Bu çerçevede, panelin mimari yapısıyla bütünleşik olarak tasarlanan ve doğal hava akımından azami ölçüde faydalanan kanatçıklı soğutma kanalları, ısıyı panelin sıcak noktalarından hızla uzaklaştıran termal iletkenliği yüksek malzemeler ve panelin arka yüzeyine monte edilen ısı boruları gibi farklı fiziksel prensiplere dayanan pasif soğutma mekanizmaları incelenmiştir. Araştırmanın metodolojik yaklaşımı, teorik analizlerin ve simülasyonların yanı sıra, kontrollü laboratuvar ortamında ve değişken saha koşullarında gerçekleştirilen deneysel testleri de kapsamaktadır. Bu testler aracılığıyla, soğutma uygulanan panellerin yüzey sıcaklığı dağılımı, gerilim kararlılığı ve anlık güç üretimi gibi kritik performans metrikleri, herhangi bir müdahale yapılmamış standart bir referans panelle eş zamanlı olarak kıyaslanarak değerlendirilmiştir. Araştırma neticesinde elde edilen veriler, incelenen pasif soğutma tekniklerinin tamamının, panelin operasyonel sıcaklığını referans panele göre belirgin şekilde düşürdüğünü kesin olarak doğrulamıştır. Gözlemlenen bu termal iyileşme, doğrudan panelin elektriksel çıkışına yansımış ve enerji verimliliğinde kayda değer bir artışla sonuçlanmıştır. Bu çalışma, pasif soğutma uygulamalarının yalnızca teorik bir konsept olmadığını, aynı zamanda PV sistemlerinin saha performansını, uzun dönemli dayanıklılığını ve ekonomik geri dönüşünü iyileştirmek için geçerli ve uygulanabilir bir strateji olduğunu göstermektedir. Dolayısıyla, elde edilen sonuçların, gelecekte daha dayanıklı ve yüksek verimli PV sistemlerinin tasarımına yön verecek nitelikte olduğu düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
The field performance of photovoltaic (PV) panels, which form the basis of solar energy technology, is significantly limited due to the thermal loads they are exposed to during operation. Since not all solar radiation can be converted into electricity, the heat accumulated on the panel surface reduces the intrinsic efficiency of the semiconductor material, leading to significant losses in total energy production. This study focuses on this fundamental problem of PV systems and addresses passive cooling methods that will enable panels to operate cooler and thus increase their efficiency. The main motivation of the research is to demonstrate the potential of practical and sustainable solutions that do not require any external energy source, do not create operating costs, and do not require complex maintenance processes on a scientific basis. Within this framework, passive cooling mechanisms based on different physical principles have been examined, such as finned cooling channels designed to be integrated with the panel's architectural structure and maximize the use of natural airflow, high thermal conductivity materials that rapidly dissipate heat from the panel's hot spots, and heat pipes mounted on the panel's rear surface. The methodological approach of the research includes theoretical analyses and simulations, as well as experimental tests conducted in a controlled laboratory environment and under variable field conditions. Through these tests, critical performance metrics such as the surface temperature distribution, voltage stability, and instantaneous power output of the cooled panels were evaluated and compared in real-time with a standard reference panel that had not undergone any intervention. The data obtained as a result of the research definitively confirmed that all of the passive cooling techniques examined significantly reduced the operational temperature of the panel compared to the reference panel. This observed thermal improvement was directly reflected in the electrical output of the panel and resulted in a significant increase in energy efficiency. This study demonstrates that passive cooling applications are not merely a theoretical concept, but also a valid and applicable strategy for improving the field performance, long-term durability, and economic return of PV systems. Therefore, it is believed that the results obtained will guide the design of more durable and highly efficient PV systems in the future.
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
- An experimental study of improving the performance of photovoltaic solar module using upper and lower water cooling: A case study of Iraq
Üst ve alt su soğutma kullanılarak fotovoltaik güneş modülünün performansının iyileştirilmesine yönelik deneysel bir çalışma: Irak örneği
AHMED KADHIM MOHAMMED AL-MAMOORI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET BAKIRCI
- Konsantre fotovoltaik panellerde FDM ve su bileşenli hibrit soğutma sisteminin performans üzerine etkileri
Effects of FDM and water-based hybrid cooling system onthe performance of concentrated photovoltai̇c panels
ENGİN ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiAmasya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KORHAN ÖKTEN
- Cfd analyses of a floating PVT system
Yüzen PVT sisteminin had analizi
BASEEM HASAN HAMMADI HAMMADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUTLU TEKİR
- Güneş enerjili teknelerde enerji verimliliğini arttırma teknikleri
Energy efficiency improvement techniques on solar powered boats
OLGUN KONUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Gemi MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KADİR EMRAH ERGİNER