Enerji depolamalı fotovoltaik güneş panellerinde gölgelendirmenin enerji ve ekserji verimliliği üzerine etkisinin araştırılması

Fotovoltaik paneller güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Son yıllarda fotovoltaik teknolojisi malzeme biliminin gelişmesi ile ilerleme gösterse de birçok enerji kaynağıyla karşılaştırıldığında fotovoltaik panellerin verimleri oldukça düşüktür. Fotovoltaik panellerin verimlerine etki eden birçok parametre vardır. Bunlar; güneş ışınım şiddeti, sıcaklık, gölgelenme, tozlanma, panel eğim açısı ve kablo kayıplarıdır. Bu çalışmada ilk olarak çok kristalli (polikristal) bir fotovoltaik panel üzerine farklı pozisyonlarda ve bu pozisyonlara farklı oranlarda gölgelenmeler uygulanarak gölgesiz bir fotovoltaik panel ile elektriksel performans ve termodinamik analiz karşılaştırılması yapılmıştır. Panel üzerine hücresel, yatay ve dikey pozisyonlarda farklı yüzdelerde gölgelenmeler uygulanmıştır. Hücre sıcaklıkları, dolgu faktörü, güç kayıp oranları, enerji ve ekserji verimleri gibi parametreler bütün durumlar için incelenmiştir. Gölgelenme, sistemin enerji ve ekserji verimlilikleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve en önemli etki sistemin yatay gölgelenmesi durumunda gözlemlenmiştir. Maksimum güç kaybı %100 gölgelenme oranında %69,92 hücresel, %66,93 dikey, %99,98 yatay gölgelendirme şeklinde hesaplanmıştır. Fotovoltaik panel sıcaklığı, panelin elektrik enerjisi üretiminde çok önemli bir etkiye sahiptir. Fotovoltaik sistemlerin enerji kazançları, panel sıcaklığı arttıkça azalmaktadır. Çeşitli soğutma yöntemleri uygulanarak enerji kazançları artırılabilir. İkinci bölümde hem fotovoltaik panelleri soğutmak hem de atık ısıyı depolamak için Faz Değiştiren Madde (FDM) kullanılmıştır. FDM'li panelde gölgelenme durumlarının performansa etkisi incelenmiştir. %50 yatay ve %50 dikey gölgelenme durumları FDM'li sistemler için test edilmiştir. FDM olarak kalsiyum klorür hekzahidrat (CaCI2.6H2O) kullanılmıştır. Ortam sıcaklığı 32,9 oC iken FDM'siz sistemin sıcaklığı 44,85 oC, FDM'li sistemin sıcaklığı ise 40,73 oC'dir. Panelin yatay olarak gölgelenmesi durumunda maksimum güç 1,19 W iken FDM'li sistemin güç üretimi maksimum 2,83 W, dikey olarak gölgelenmesi durumunda ise maksimum güç 15,85 W iken FDM'li sistemin güç üretimi maksimum 17,65 W değerine ulaşmıştır.