Faz değiştiren malzeme içeren fotovoltaik ısıl sistemin deneysel ve teorik incelenmesi

Yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelimin giderek arttığı günümüzde, bu enerji kaynaklarından faydalanmak için yeni yöntem ve teknolojiler geliştirilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, monokristal yapılı 3 adet PV panel kullanılmıştır. Bu panellerden 2 tanesi aynı donanımlar kullanılarak ve aynı teknik özelliklerde PV/T sistem olarak tasarlanmıştır. Geleneksel PV panel ile içerisinde farklı ısı transfer akışkanları dolaştırılan PV/T sistemler aynı yön ve eğim açısında deney düzeneğinde yan yana yerleştirilerek performansları deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Tasarlanan PV/T sistemler ile elektriksel verim artmış ve aynı zamanda birçok alanda kullanılabilecek sıcak su elde edilmiştir. Deneylerde ısı transfer akışkanı olarak su ve Mobilterm 605 yüksek performanslı ısı transfer yağı kullanılmıştır. Deneyler 0,007 kg/s ve 0,0187 kg/s kütlesel debilerde yapılmıştır. Tasarlanan PV/T sistemlerin, normal bir PV panel ile elektriksel verimleri karşılaştırıldığında yaklaşık %4 oranında farkla birbirlerine çok yakın olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, sistemden elde edilen ısı enerjisinin depolanması ile yaklaşık 25 ℃ olan şebeke suyunun deneyin ilk aşamasında set-1'de depolanan su sıcaklığını %87 oranında arttırdığı, set-2'de ise bu oranın %96 olduğu görülmüştür. Saat 16:00'da başlayan deneyin ikinci aşamasında ise yaklaşık 25 ℃ olan şebeke suyunun her iki deney setinde de saat 22:30 ile 23:00 arasında depolanan su sıcaklığını yaklaşık %50 oranında arttırdığı görülmüştür. Bu depolanan su tüketilmez ise ertesi gün saat 08:00 'da set-1'de depolanan suyun sıcaklığı çevre sıcaklığında ölçülürken, set-2'de depolanan suyun sıcaklığı 32 ℃ olarak ölçülmüştür. Matematiksel ısıl model sonuçlarına göre sistemleri ısıl verimleri deneysel sonuçlar sonucu hesaplanan ısıl verimden yaklaşık %8 daha fazladır. Burada kaynaklanan bu fark bazı parametrelere bağlı değişiklik göstermektedir. Bu parametreler matematiksel ısıl model denklemlerinin çözümü için simülasyon programına tanıtılan sistem donanımlarının ısı iletim katsayılarıdır. Daha sonra, matematiksel elektriksel model sonuçlarına göre sistemlerin elektriksel verimleri deneysel verilere göre hesaplanan elektriksel verimden yaklaşık %12 daha fazladır. Geliştirilen model ile ışınım, sıcaklık, seri direnç, ideallik faktörü ve seri, paralel hücre sayıları gibi parametrelere bağlı olarak akım ile gerilim (IPV-VPV), güç ile gerilim (PPV-VPV) eğrileri elde edilmiştir.