Fotovoltaik termal güneş (PV-T) panellerinin modellenmesi ve sayısal (CFD) analizi

Bu çalışmada fotovoltaik-termal (PV-T) hibrit panellerin enerji performansı hem deneysel hem de sayısal yöntemlerle incelenmiştir. Çalışmada, 25 W gücünde monokristal bir PV panel, bakır borulu su dolaşım sistemiyle PV-T panele dönüştürülmüş ve bu panelin elektriksel ve termal performansı standart PV panel ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Deneysel ölçümler sonucunda PV-T panelin, hücre sıcaklıklarını yaklaşık 8–10 °C daha düşük seviyelerde tutarak elektriksel verimde %3–4 iyileşme sağladığı ortaya konulmuştur. Ayrıca 1 saatlik deneysel çalışma sonunda PV-T panelin suya aktardığı ortalama termal güç deneysel veriler sonucu 33,31 W olarak hesaplanmıştır. Sayısal analizler ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak yürütülmüş ve deneysel bulgularla yüksek uyum göstermiştir. Gerçekleştirilen grid Independence testleri, sayısal modelin güvenilirliğini doğrulamış ve panel yüzey sıcaklıklarının yaklaşık 41,7 °C seviyesinde kararlı hale geldiğini ortaya koymuştur. Ayrıca farklı akış yolu geometrilerinin (silindirik, kare ve dikdörtgen) termal performans ve basınç kaybı üzerindeki etkileri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda silindirik akış yollu panelin 30,6 W, kare akış yollu panelin 33,2 W ve dikdörtgen akış yollu panelin 38,7 W termal güç ürettiği belirlenmiştir. Bu bulgular, dikdörtgen akış yolu geometrisinin %49,8'e ulaşan termal verim ile en yüksek ısıl performansı sağladığını göstermektedir. Sonuç olarak, PV-T panellerin elektriksel verimliliği artırma ve ek termal enerji üretme kabiliyeti sayesinde sürdürülebilir enerji uygulamaları için güçlü bir alternatif oluşturduğu görülmüştür. Ayrıca akış yolu geometrisinin, panelin hem termal hem de hidrolik performansı üzerinde kritik bir tasarım parametresi olduğu ortaya konulmuştur.