Bir fotovoltaik termal (PV/T) kolektörde metal-oksit ve bor esaslı nanoparçacık kullanımının performansa etkisinin deneysel olarak araştırılması

Yenilenebilir enerji kaynakları, kullanılan fosil kökenli yakıtların sınırlı olması ve enerji ihtiyacının sürekli artması nedeniyle günümüzde sürekli gündemde yer almaktadır. Enerji ihtiyacı ve fosil yakıtların sebep olduğu çevresel sorunlar göz önüne alındığında gelecekte de gündemdeki yerini korumaya devam edecektir. Bu kaynaklar arasında ise güneş enerjisi, önemli bir konuma sahiptir. Günümüzde güneş enerjisinden ısı enerjisi ve elektrik enerjisi üretimi yaygındır. Fotovoltaik (PV) güneş panelleri, üzerlerine düşen güneş enerjisinin sınırlı bir kısmını elektrik enerjisine dönüştürebilirler. PV panellerde elektriğe dönüştürülemeyen güneş enerjisinin oluşturduğu ısı, elektriksel verimi azaltmaktadır. Bu ısıyı sistemden uzaklaştırmak ve aynı zamanda faydalı enerjiye dönüştürmek amacı ile fotovoltaik termal (PV/T) kolektörler kullanılmaktadır. PV/T kolektörlerin bir kısmı sıvı soğutmalıdır. Sıvı soğutmalı PV/T sistemlerde farklı akışkanlar kullanılarak sistemin verimini arttırma çalışmaları yaygındır. Yapılan çalışmaların bir kısmı cebri dolaşım (pompa kullanılarak) bir kısmı ise doğal dolaşım (termosifon etki) ile yapılmıştır. Bu çalışmada, doğal dolaşımlı endirekt ısıtmalı bir PV/T sistem tasarlanmıştır. PV/T kolektör içerisinde dolaşan suya, verimi artırmak amacıyla, farklı konsantrasyonlarda Al2O3, ZnO ve BN nanoparçacık ilavesi yapılmıştır. Sistem performansı; güneş ışınımı, dış hava sıcaklığı, akışkan giriş - çıkış sıcaklığı gibi farklı parametrelere göre değerlendirilmiştir. Deney sonuçlarına göre PV/T sistemde soğutma sıvısına nanoparçacık eklenmesi ile termal verim ve toplam verimde (termal + elektriksel) artış meydana gelmiştir. En yüksek toplam verimler 0,03 g/L konsantrasyonda nanoparçacık kullanılan deneylerde sırasıyla ZnO, BN, Al2O3 %58,25, %52, 62 ve % 47,60 olarak elde edilmiştir. Soğutma yapılmayan panelde ise verim sadece elektriksel verim olarak % 14,14 olmuştur. En yüksek ekserji verimliliği ve sürdürülebilirlik indeksi ZnO nanoakışkanın 0,03 g/L konsantrasyonda sırasıyla %17,155 ve 1,207 olarak elde edilmiştir. Çalışma sonuçlarına göre pasif soğutmalı PV/T sistemlerin evler, yurtlar, fabrikalar ve otellerde kullanımının uygun olduğu sonucuna varılmıştır.