Özgün Bir Birleşik Parabolik Yoğunlaştırıcı-Fotovoltaik Termal Sistem (PVT-CPC) Tasarımı, Kurulumu ve Performansının Değerlendirilmesi

Abstract

Bu projede, yogunlastırıcı fotovoltaik termal (CPVT) sistemlerde uniform olmayan günes ısınımı dagılımı ve buna baglı olarak yükselen sıcaklıgın sonucunda verim azalmasını engelleyecek çesitli görüntüsüz reflektör geometrileri arastırılmıs bununla beraber FORTRAN'da yazılan ısın izleme metodu uygulanarak gelen günes enerjisinin fotovoltaik (PV) üzerinde olan uniformlugu incelenmistir. PV hücrenin sıcaklıgı nümerik analiz yapılarak tespit edilmistir. Buna baglı olarak sistemin optik verim, termal verim, elektrik verimi ve güç çıktısı gibi parametreleri incelenmistir. Incelemek üzere seçilen görüntüsüz yogunlastırıcıların üst kısımları kesilerek gelen enerjinin uniformlugunu arttırması ve güç üretim maliyetinin azaltılması saglanmıstır. Gelis açısının CPV performansına etkisi incelenmistir. Tasarımı yapılan geometrilerden deneysel olarak incelemek üzere 23.45° ve 31° kabul açılarına sahip birlesik parabolik yogunlastırıcı, birlesik hiperbolik yogunlastırıcı-trumpet tipi, V-trough tip 1 ve 2 yogunlastırıcıların üretimi yapılmıstır. Bu sistemler çesitli hava sartlarında deneyler yapılmıstır. Gelen enerjinin PV üzerindeki uniformlugu ve PV sıcaklıgı termal kamera yardımıyla tespit edilmistir. Çalısma sonuçları uniform ısınım dagılımının ısınma problemini azalttıgı ve elde edilen güçü arttırdıgını göstermistir. Yüksek sıcaklıktan kaynaklanan verim azalmasının engellenmesi ve termal enerjiden de faydalanılması için PV altına eklenmis olan bakır serpantinlerin içinden geçen sogutucu akıskanın giris ve çıkıs sıcaklıkları termal ısı kazancının tespiti için ölçülmüstür. Böylelikle sıcaklık ve günes radyasyonunun sistemin termal ve elektrik enerjisi kazançlarına etkisi incelenmistir. Her bir sistemin enerji ve ekserji verimleri karsılastırmalı olarak incelenmistir. Ayrıca sistemlerden elde edilen ısı çesitli termodinamik çevrimlerde ısı kaynagı olarak incelenip karsılastırmalı olarak enerji, ekserji ve ileri ekserji analizleri yapılmıstır. CPV sistemler ayrıca performans analizleri yanında ekonomik analizleri yapılıp sistemler geri dönüs süreleri birbirleri ile karsılastırılmıstır. Son olarak genel bir optimizasyon ile en uniform dagılım, en az reflektör kullanımı, en fazla güç üretimi gibi parametreler için yeni bir optimizasyon yapılmıstır. CHC-trumpet-PV sistem üzerine yapılan çalısmalar literatürde bulunmaması ile birlikte en verimli, en çok güç üreten, en az maliyetli ve geri dönüs süresi en kısa olan sistem oldugu tespit edilmistir.