Farkli eğim açilari için fotovoltaik panellerin enerji ve ekserji analizinin deneysel incelenmesi
An experimental investigation of the energy and exergy analysis of photovoltaic panels for the different slopes
- Tez No: 997834
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HACER AKHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Enerji, Mechanical Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Trakya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Güneş enerjisi, sürdürülebilir ve çevre dostu bir enerji kaynağı olarak günümüzde giderek daha fazla önem kazanmakta; bu nedenle fotovoltaik (PV) sistemlerinin verimliliğini arttırmak, enerji dönüşüm süreçlerinin optimizasyonu açısından kritik bir gereklilik haline gelmektedir. Bu bağlamda, panel eğim açısının ve kullanılan malzemenin enerji üretimi ve termodinamik verimlilik üzerindeki etkisinin belirlenmesi, sistem tasarımı ve kurulum stratejileri açısından büyük önem taşımaktadır. Bu tezde, farklı eğim açıları için polikristal ve monokristal silikon malzemeli PV panellerin enerji ve ekserji performansları deneysel olarak incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar, Türkiye'nin Edirne ilinde belirlenen bir açık alanda yürütülmüş ve bölgenin tipik iklim koşulları dikkate alınarak planlanmıştır. Deney düzeneğinde, farklı eğim açılarına (0°, 10°, 20°, 30°, 40°) sahip ve farklı malzemelerden üretilmiş (monokristal ve polikristal silikon) PV paneller kullanılmıştır. İki PV panel de aynı çevre koşullarında farklı eğim açılarında çalıştırılarak sistem verileri ölçülüp kaydedilmiştir. Deney tesisatı, güneş ışınlarının panel yüzeyine geliş açısını değiştirerek eğim açısının sistem performansı üzerindeki etkisini gözlemlemeye olanak sağlamıştır. Veri toplama sürecinde, panellerin performansını etkileyen temel fiziksel parametreler sürekli olarak izlenmiştir. Ağustos ve Eylül 2025 ayları boyunca her iki panelin yüzey sıcaklığı, güneş ışınımı, ortam sıcaklığı ve üretilen elektriksel güç gibi parametreler hassas sensörler aracılığıyla kaydedilmiştir. Toplanan veriler hem enerji analizi hem de ekserji analizi açısından değerlendirilmiştir. Enerji analizi kapsamında, panellerin belirli zaman aralıklarında ürettiği elektriksel enerji miktarları hesaplanmış ve toplam günlük elektrik enerjisi üretimleri karşılaştırılmıştır. Ekserji analizinde, sadece üretilen enerji miktarı değil, aynı zamanda çevresel koşullar ve sistemin ısı kayıpları da dikkate alınarak panellerin gerçek anlamda ne kadar“kullanılabilir enerji”üretebildiği değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, panel eğim açısının ve malzeme türünün hem enerji hem de ekserji verimliliği üzerinde belirgin bir etkisi olduğunu ortaya koymuştur. Özellikle 30° eğim açısına sahip panellerin, Ağustos ve Eylül için Edirne'nin coğrafi konumu ve güneşlenme süresi dikkate alındığında, en yüksek enerji ve ekserji verimliliğini sağladığı tespit edilmiştir. Daha düşük veya daha yüksek eğim açıları, güneş ışınlarının panel yüzeyine dik gelmesini engellediğinden, enerji üretiminde düşüşe neden olmuştur. Ayrıca, ekserji analizleri, enerji analizine kıyasla daha hassas sonuçlar sunarak sistemin gerçek verimliliğini daha doğru bir şekilde yansıtmıştır. Malzeme türüne göre yapılan değerlendirmede ise monokristal silikon PV panelin polikristal silikon PV panele göre daha yüksek enerji ve ekserji verimliliğini sağladığı görülmüştür. Bu çalışma PV sistemlerinin kurulumunda hem panel malzemesinin hem de eğim açısının optimize edilmesinin, sadece enerji üretimini değil, aynı zamanda sistemin termodinamik etkinliğini de artırabileceğini göstermektedir. Bu bulgular, özellikle yerel koşullara uygun PV sistem tasarımı ve kurulumuna örnek model niteliği taşımaktadır. Ayrıca, enerji ve ekserji analizlerinin birlikte değerlendirilmesi, yenilenebilir enerji sistemlerinin performansını daha bütüncül bir yaklaşımla analiz etme imkânı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Solar energy is becoming increasingly important as a sustainable and environmentally friendly energy source. Therefore, improving the efficiency of PV systems is critical for optimising energy conversion processes. In this context, it is important to determine the effect of panel tilt angle and material on energy production and thermodynamic efficiency in terms of system design and installation strategies. This thesis experimentally investigated the energy and exergy performance of polycrystalline and monocrystalline silicon photovoltaic (PV) panels at different tilt angles. The experiments were conducted in an open area in Edirne, Turkey, considering the region's typical climatic conditions. The experimental setup involved PV panels with tilt angles of 0°, 10°, 20°, 30° and 40°, made from either monocrystalline or polycrystalline materials. Both types of PV panel were operated under the same environmental conditions at different tilt angles, and the system data were measured and recorded. This experimental setup enabled the effect of the tilt angle on system performance to be observed by changing the angle at which sunlight hit the panel surface. Throughout the data collection process, the fundamental physical parameters affecting the performance of the panels were continuously monitored. Throughout August and September 2025, parameters such as the surface temperature of the panels, solar radiation, ambient temperature and generated electrical power were recorded using sensitive sensors. The collected data was evaluated using both energy and exergy analyses. For energy analysis, the amount of electrical energy produced by the panels at specific time intervals was calculated and their total daily electrical energy production was compared. Exergy analysis considered not only the amount of energy produced, but also the environmental conditions and heat losses of the system, in order to evaluate how much 'usable energy' the panels could actually produce. The findings reveal that both energy and exergy efficiency are significantly impacted by the panel tilt angle and material type. Specifically, for August and September, panels with a 30° tilt angle were found to provide the highest energy and exergy efficiency, given Edirne's geographical location and sunshine duration. Lower or higher tilt angles prevented sunlight from hitting the panel surface perpendicularly, resulting in decreased energy production. Furthermore, exergy analyses provided more accurate results than energy analyses, reflecting the system's true efficiency more accurately. Evaluations based on material type showed that, compared to polycrystalline silicon PV panels, monocrystalline silicon PV panels provided higher energy and exergy efficiency. This study demonstrates that optimising both the panel material and tilt angle when installing PV systems can increase energy production and the system's thermodynamic efficiency. These findings can be used as a model for designing and installing PV systems tailored to local conditions. Additionally, combining energy and exergy analyses provides a more comprehensive approach to evaluating the performance of renewable energy systems.
Benzer Tezler
- Tek ve çift yüzlü fotovoltaik panellerin enerji performansının karşılaştırılması
Comparison of energy performance between monofacial and bifacial photovoltaic panels
AHMET DURAK
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR AKYOL
- Türkiye koşullarında güneş panelleri için optimum sabit ve ayarlanabilir eğim açılarının belirlenmesi üzerine bir araştırma
A research on determination of optimal fixed and adjustable tilt angle for solar panles to conditions in Turkey
MERVE AYDİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
EnerjiBursa Uludağ ÜniversitesiBiyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ VARDAR
- Fotovoltaik sistemlerde optimum eğim ve yönlendirme açılarının belirlenmesi
Determination of optimum tilt and orientation angles in photovoltaic systems
MUSTAFA ARSLAN
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÇUNKAŞ
- Çift yüzlü fotovoltaik panellerin farklı zemin koşullarında incelenmesi
Investigation of bifacial photovoltaic panels under different ground conditions
MURAT KUBİLAY ÇALIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHARREM HİLMİ AKSOY
- Binaya entegre sabit fotovoltaik gölgeleme sisteminin bina enerji performansına etkisi
The effect of building integrated fixed photovoltaic shading system on building energy performance
MUSTAFA HATEM MOSA MOSA
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ÇAĞLAR
PROF. DR. İBRAHİM ATMACA
PROF. DR. AHMET COŞKUN