Ortam sıcaklığının ve güneş ışınım şiddetinin fotovoltaik panel verimliliği üzerine etkisinin analitik ve deneysel olarak incelenmesi

Abstract

Yenilenebilir Enerji ve Uygulamalarının başlıca konusu güneşten elektrik üretimidir. Bu alanda yapılan başlıca uygulamalardan biri de güneş enerji santralleridir (GES). Günümüzde tükettiğimiz enerjinin neredeyse %70’ini güneş enerjisinden karşılamak isteriz. Bu nedenle sonsuz ve çevreye zarar vermeyen yani temiz bir kaynak (Güneş, rüzgâr, jeotermal, biokütle vb.) söz konusudur. Fotovoltaik (FV) pillerinin verimliliği arttırılıp uygun maliyetle üretilen enerji depolanarak hem gündüz hem de gece enerji ihtiyacı sağlanmak istenir. Bu tez çalışmasında Samsun Ondokuz Mayıs Üniversitesinin (OMÜ) bulunduğu bölgenin çevresel faktörlerinin (sıcaklık, güneş ışınımı, rüzgâr hızı vb.) güneş panel-pillerinin verimliliğine etkisinin analizi yapılmıştır. OMÜ bünyesinde bulunan 114kW’lık güneş enerjisi santrali (Teknopark) ve OMÜ çevresinde kurmuş olduğumuz bir mikro-GES (100W’lık polikristal bir güneş enerjisi sistemi) uygulamasında sıcaklığın enerji ve ekserji verimliliğine etkisi tartışılmıştır. Teknopark ve deneysel mikro-GES enerji/ekserji analizi incelenmiştir. Ön çalışmanın amacı termodinamik yöntemiyle ilk olarak Teknopark’ın 2018 yılındaki en yüksek günlük elektrik enerjisi üretimi değerleri ve ikinci olarak mikro-GES’in 9 Kasım 2020 gününün elektrik üretimi değerleri kullanılarak enerji/ekserji analizi yapıldı. Ayrıca diğer parametrelere bağlı enerji/ekserji verimlilikleri incelendi. Bu araştırma sonunda dikkate alınan dönem içerisinde Teknopark’ın ve mikro-GES’in ürettiği enerji/ekserji verimlilikleri sırasıyla %5.99 / %9.87 ve %10.39 / %11.19 olarak sonuçlandırılmıştır. Nominal çalışma FV panel-modülü sıcaklığı (panel-pili hücrelerinin sıcaklığı, modülün tipi ve yapısal teknolojisine göre değişir) daha yüksek iv veya daha düşük olduğu zaman diğer parametrelere (rüzgâr hızı, ortam sıcaklığı, güneş ışınımı, nem, azimut açısı gibi) bağlı büyük bir ekserji kaybı (termal ekserji) görülmüştür.

The main subject of Renewable Energy and Applications is electricity generation from the sun. One of the main applications in this field is solar power plants (SPP). We would like to meet almost 70% of the energy we consume today from solar energy. For this reason, there is an endless and environmentally clean source (Sun, wind, geothermal, biomass, etc.). By increasing the efficiency of photovoltaic (PV) batteries and storing the energy produced at an affordable cost, it is desired to provide energy both day and night. In this thesis study, the effect of environmental factors (temperature, solar radiation, wind speed, etc.) of the region where Samsun Ondokuz Mayıs University (OMU) is located on the efficiency of solar panel-batteries has been analysed. The effect of temperature on energy and exergy efficiency was discussed in the application of 114 KW solar power plant (Teknopark) within OMU and a micro-SPP (a 100 W polycrystalline solar energy system) we established around OMU. Teknopark and experimental micro-SPP energy/exergy analysis were examined. The aim of the preliminary study was the thermodynamic method, firstly, the highest daily electrical energy production values of Teknopark in 2018 and secondly, energy/exergy analysis was performed using the micro-SPP's electricity generation values on 9 November 2020. In addition, energy/exergy efficiencies depending on other parameters were examined. At the end of this research, the energy/exergy efficiencies produced by the Teknopark and micro-SPP within the period considered at the end of this research were concluded as 5.99% / 9.87% and 10.39% / 11.19%, respectively. When the nominal operating PV panel-module temperature (the temperature of the panel-cell cells depends on the type and structural technology of the module) is higher or lower, a large exergy loss (thermal exergy) was observed.