PV MODÜLLERDE SICAKLIK DEĞİŞİMİNİN PERFORMANSLARI ÜZERİNE ETKİSİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Karabük Üniversitesi, Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Enerji Sistemleri Mühendisliği, Türkiye

Tez Danışmanı: Metin Kaya

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Desteklendiği Program: Diğer

Özet:

Güneş enerjisi çevreci, enerji üretim potansiyeli yüksek ve çevre sorunlarına çözüm olabilecek potansiyele sahip yenilenebilir enerji kaynağıdır. Kırsalda, sanayide veya büyük ölçekli santral uygulamalarıyla güneş enerjisinden PV uygulamalar ile doğrudan elektrik enerjisi üretmek mümkündür. Son yıllarda PV sistem verimlerinin artması ve maliyetlerin azalması yaygınlaşmasını sağlamıştır. Fakat hala PV sistemlerde verim artışı için araştırılması ve çözüm bulunması gereken sorunlar bulunmaktadır. Bu sorunlardan biri modül sıcaklığının artması sonucu oluşan verim kaybıdır.

Yapılan deneysel çalışmada iki grup halinde PV, PV/T, PV/FDM ve PV/T/FDM monokristal ve polikristal modül ile şebeke bağlantısız PV sistem kurulmuştur. Sistemde kullanılan modüller 10W güce sahiptir. PV monokristal ve polikristal modüller referans modüllerdir. PV/T modüller arka yüzeyine ısı borusu uygulanan modüllerdir. PV/FDM modüller arka yüzeyi silikon kaplı FDM dolgulu modüllerdir. PV/T/FDM modüller ısı borulu ve arka yüzeyi makro kapsül FDM uygulanmış modüllerdir. Isı borulu modüllerde dolaşım akışkanı olarak su kullanılmıştır. PV/T modüllerin yüzeyinden su ile çekilen ısı alüminyum eşanjöre yönlendirilmiş ve burada TEJ modül ile elektrik üretilmektedir. TEJ modüller tabii ve cebri olarak iki farklı yapıda soğutma sistemine sahiptir. Deneylerde yaz aylarında gün içinde referans modüllerde sıcaklık 20-80 °C, PV/T modüllerde 20-50 °C, PV/FDM modüllerde 20-66 °C ve PV/T/FDM modüllerde 20-37 °C arasında değişmektedir. Monokristal ve polikristal modüllerin sırasıyla sıcaklığa bağlı verimleri PV %10 ile 16, PV/T %3 ile 5, PV/FDM %10 ile 15 ve PV/T/FDM %1 ile 4 arasında düşmektedir. PV modüllerde ısı borusu ve FDM’nin birlikte kullanılması sıcaklığı düşürmek ve anlık sıcaklık dalgalanmasını engellemek için ideal bir yoldur. Ayrıca modül çalışma sıcaklığının düşmesi modül ömrünü olumlu olarak etkilemektedir.

Yapılan çalışmada PV modül çıkış gücü standart test koşullarında 10 W iken, modül sıcaklığı 40 °C’ye ulaştığında 9.53 W, 60 °C’ye ulaştığında 9.01 W ve 80 °C’ye ulaştığında 8.61 W’tır. Sıcaklığa bağlı modül verimliliği sırasıyla %4.68, %9.80, %13.83 düşmüştür. Termoelektrik jeneratörlerde tabii dolaşımlı sistemde yüzeyler arası sıcaklık farkı korunamazken cebri dolaşımlı sistemde yüzeyler arasında sıcaklık farkı korunmuştur. PV/T ve PV/T/FDM modüllerden gelen akışkan sıcaklığına bağlı olarak TEJ modül yüzeyinde 50 °C’ye kadar sıcaklık farkı oluşmuştur. TEJ’de yüzeyler arası sıcaklık farkı 15°C’ye ulaştığında modüllerde gerilim 0.95 V akım 0.42 A ve modül çıkış gücü 0.403 W olmaktadır.