Design and performance evaluation of a compound parabolic collector

Bütünleşik parabolik toplayıcılar (BPT) yoğunlaştırılmış güneş enerjisi uygulamalarında oldukça yaygın kullanılan bir güneş toplayıcı tipidir. Bu toplayıcılar temel olarak yansıtıcı ve yutucu yüzeylerden oluşmaktadır. Parabolik oluk tip toplayıcılardan farklı olarak, güneş takip mekanizması içermeyen basit yapılı sistemlerdir. BPT'li güneş panellerinin kullanılması ile evsel ve sanayi amaçlı sıcak akışkan elde edilmesi mümkündür. Bu çalışmada, yutucu olarak vakum cam tüp kullanılan bir BPT'nin tasarımı yapılmıştır. BPT'nin yansıtıcısı, vakum tüpün yatay ekseni hizasından kısaltılmıştır. Yansıtıcı ve yutucudan oluşan modelin sanal ortamda ışın analizi yapılarak farklı geliş açılarındaki optik verimi hesaplanmıştır. Ardından, tasarımı yapılan BPT'lerin kullanıldığı prototip bir güneş enerjisi paneli hazırlanmıştır. Isı borulu vakum tüp kullanılmasıyla panelde kullanılan su miktarı azaltılmış ve devreye girme süresi kısaltılmıştır. Yapılan testlerde panel üzerine düşen ışınım değerleri ve su giriş ve çıkış sıcaklıkları ölçülmüştür. Toplayıcı yüzeyine gelen güneş enerjisi miktarı ile suya aktarılan enerji miktarı oranlanarak deney şartlarındaki panel verimi hesaplanmıştır. Son olarak, optik verim ve güneş ışınımının anlık değerleri kullanılarak bütünleşik parabolik yansıtıcı kullanılan toplayıcı yüzeyine gelen güneş ışınımı hesaplanmıştır. Hesaplamalar aylık olarak tekrarlanarak yıllık ısıl enerji üretim kapasitesi elde edilmiştir. Sonuçlar BPT'nin yıllık enerji toplama kapasitesinin yansıtıcı yüzey kullanılmayan vakum cam tüpün enerji toplama kapasitesinin iki katından fazla olduğunu göstermektedir.