Fotovoltaik güç sistemlerinde termoelektrik etki ve verim

Abstract

Enerji insanların dünyada ihtiyaçlarını daha kolay sağlayabildikleri, karşılaştığı her türlü zorlukların üstesinden gelebildiği temel kaynaklardandır. Günümüze bakıldığında, her geçen gün gelişen teknolojik sistemlerle birlikte enerjinin tüketimi de artmaktadır. Enerjinin kullanımında dikkat edilecek özelliklerden biri verimliliği arttırmak olmalıdır. Bu nedenle de petrol, doğalgaz gibi yenilenemez enerji kaynakları kullanmak yerine yenilenebilir güneş, rüzgâr, hidroelektrik gibi enerji kaynaklarına yönelmek gerekmektedir. Bunlardan devamlı ve temiz enerji kaynaklarından olan güneş enerjisi üzerinde önemle durulmalıdır. Fotovoltaik modüllerin yüzeyinde biriken ısı enerjisi modüllerin verimlerini düşürmektedir. Ayrıca sıcaklığın yükselmesi sonucunda fotovoltaik modüllerin verimli çalışma süreleri de azalmaktadır.Bu çalışmada fotovoltaik panelle bütünleştirilen pasif soğutma yöntemlerinden olan termoelektrik soğutucu seçilerek sistem performansına olan etkileri araştırılmıştır. Termoelektrik modüllerin soğutma özelliğini kullanarak, güneş panellerinde ortaya çıkan sıcaklık artışı sebebiyle performansının azalmasının önüne geçilmesi mümkündür. Fotovoltaik modülün yüzey sıcaklığı deneyler sırasında maksimum seviyeye ulaşmaktadır. Fotovoltaik modülün arka yüzeyine bağlanan termoelektrik modül sayesinde fotovoltaik modül yüzeyinin sıcaklığı bu seviyenin altına düşürülerek soğutulabilmektedir. Sonuç olarak fotovoltaik modülün sıcaklığının artışına engel olunarak modül veriminin artırılması için çalışılmıştır.Deneylerde kullanılacak PV panelin modellemesi yapıldıktan sonra bu bölümde gölgelenmenin ve sıcaklığın panel üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ayrıca bu deneyde uygulanan gölgelenme etkisi için fotovoltaik panelin akım, gerilim, güç, sıcaklık değerleri ile ışınım, çevre sıcaklığı, rüzgâr hızı değerleri ölçülmüştür. Ayrıca gölgelenme etkisi olmayan bir panelin arka yüzeyine de bir termoelektrik modül bağlantısı yapılarak oluşturdukları verimlerin birbiriyle karşılaştırılması için ölçülen bu değerlerden faydalanarak sistemlerin grafikleri çizdirilerek verimlerinin karşılaştırılması yapılmıştır.

Energy is one of the main sources where people can more easily meet their needs in the world and overcome all kinds of challenges they face. Looking at the present day, the consumption of energy increases with the technological systems that are developing day by day. One of the features to be considered in the use of energy should be to increase efficiency. Therefore, instead of using non-renewable energy sources such as oil and natural gas, it is necessary to turn to energy sources such as renewable solar, wind and hydroelectricity. Of these, solar energy, which is a continuous and clean energy source, should be emphasized. The heat energy accumulated on the surface of photovoltaic modules reduces the efficiency of the modules. In addition, the efficient working times of photovoltaic modules decrease as a result of the rising temperature.In this study, thermoelectric cooler, which is one of the passive cooling methods integrated with photovoltaic panel, was selected and its effects on system performance were investigated. By using the cooling feature of thermoelectric modules, it is possible to prevent the performance of solar panels due to the increase in temperature. The surface temperature of the photovoltaic module reaches the maximum level during the experiments. Thanks to the thermoelectric module connected to the back surface of the photovoltaic module, the temperature of the photovoltaic module surface can be cooled by reducing it below this level. As a result, it was worked to increase the efficiency of the module by preventing the temperature of the photovoltaic module from increasing.After modeling the PV panel to be used in the experiments, the effects of ghosting and temperature on the panel are examined in this section. In addition, for the ghosting effect applied in this experiment, the current, voltage, power, temperature values and radiation, ambient temperature, wind speed values of the photovoltaic panel were measured. In addition, thermoelectric modules were connected on the back surface of a panel without the effect of ghosting and graphs of the systems were drawn using these measured values to compare their efficiency with each other.