Fotovoltaik termal sistem tasarımı ile bir ceviz işleme tesisinin enerji gereksiniminin karşılanabilirliği: Van ilinde uygulanması

Enerji ihtiyacının teknolojiye paralel olarak hızla arttığı günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarından enerjinin temin edilmesi, fosil yakıt kaynaklı sera gazı emisyonlarının, küresel ısınma ve iklim değişimi sorunlarının giderilmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Güneş enerjisinden yüksek enerji içermesi, temiz ve sürekli olması nedeniyle diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre daha yaygın şekilde faydalanılmaya çalışılmaktadır. Güneş enerjisinin direkt olarak elektrik enerjisine çevrilebildiği fotovoltaik (FV) teknolojisi elektrik üretiminde çokça tercih edilen bir yöntemdir. Ülkemizin birçok bölgesinin önemli ölçüde güneş radyasyonuna maruz kalması ülkemizde fotovoltaik sistemlerin kullanılmasının gerekliliğini ortaya koymaktadır. Bu çalışmada, ülkemizde güneş enerjisi potansiyeli yönünden avantajlı durumda olan Van ilinde, dünyada uygulama alanı her geçen gün artmakta olan fotovoltaik enerji ile elektrik üretip tarımsal işletmelerden biri olan ceviz işleme tesisinin enerji gereksinimini karşılanması hedeflenmektedir. Bu doğrultuda ceviz işleme tesisi için iki farklı enerji üretim sistemi tasarlanmıştır. Birinci tasarımda ceviz işleme için gerekli enerji üretimi tesisin çatısına yerleştirilen FV modüllerle gerçekleştirilmiştir. Ceviz kurutma işlemi için doğalgaz ve fuel-oil yakıtlardan faydalanılmıştır. İkinci tasarımda ceviz işleme için elektrik üretiminin bir kısmı tesis çatısındaki FV modüllerden diğer kısmı ise tesis zeminine yerleştirilen konsantrasyonlu fotovoltaik termal (KFVT) sistemden karşılanmıştır. Ceviz kurutma işleminde kullanılan hava ise KFVT sistemden elde edilen sıcak su ile bir ısı eşanjörü kullanılarak ısıtılmıştır. Ceviz kurutma süresine bağlı olarak KFVT modülden farklı sıcaklıklarda sıcak su elde edilmiştir. Ayrıca her iki tasarım için M-Si ve P-Si FV hücre tipleri denenerek FV hücre tipinin etkisi tespit edilmeye çalışılmıştır. Bu iki tasarım elektrik ve ısı üretimi açısından karşılaştırılmıştır. Ayrıca elektrik ve ısıtma maliyeti açısından optimizasyon çalışması yapılarak en uygun elektrik üretimi ve kurutma koşulları belirlenmeye çalışılmıştır. Optimizasyon çalışması neticesinde elektrik üretimi ve ısıtma maliyeti açısından en uygun parametre değerlerinin 40ºC de sıcak su, 31 saatlik kurutma süresi ve M-Si hücre tipi olduğu tespit edilmiştir. Termodinamik ve ekonomik analiz sonuçları ceviz işleme tesisinde KFVT sistem kullanımı ile hem elektrik üretiminin hem de ceviz kurutma için gerekli ısıtma maliyetlerinin düşürülebileceğini ortaya koymuştur.