Geometrik parametrelerin güneş bacası güç santralinin performansına etkisinin numerik olarak incelenmesi

Bu çalışmanın öncelikli amacı, farklı baca ve kolektör parametreleri kullanarak güneş bacası güç santrali için en uygun ve en iyi tasarımı elde edebilmektir. Güneş bacası güç santrali güneş enerji uygulamaları arasında oldukça gelecek vadeden bir uygulamadır. Bunun sebebi, sistemin güvenilir, ucuz, uzun dönemli enerji üretebilen ve düşük onarım maliyetli olmasıdır. Bu sebeplerden ötürü, araştırmacılar güneş bacası sistemlerinin verimini artıracak çalışmalar yapmaktadırlar. Güneş bacası santralleri güneş kolektörü, baca ve rüzgar tribününden oluşmaktadır. Güneş bacası santrallerinin çalışma prensibi oldukça basittir. Çoğunlukla camdan yapılmış kolektörün altında bulunan hava, güneşten gelen radyasyonla ısınan soğurucu tarafından ısıtılır ve yoğunluğu azalan hava kaldırma kuvveti etkisi ile yukarı bacaya doğru ilerler. Baca boyunca ilerlerken tam merkezde bulunan türbini çevirir ve jeneratöre bağlı olan bu tribün sayesinde elektrik üretilir. Bu çalışmada güneş bacası santralinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizleri, ANSYS 18.2 ticari yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Hazırlanan nümerik modelin deneysel sonuçlarla doğrulanmasından sonra, baca yüksekliği ve çapı, kolektör yüksekliği, çapı ve eğim açısı ve farklı baca geometrileri gibi parametreler değiştirilerek, bu parametrelerin güneş bacası santralinin performansı üzerinde yaptığı etkiler araştırılmıştır. Yukarıdaki paragrafta bahsi geçen tüm parametrelerin güneş bacası santralinin güç ve verimi üzerinde doğrudan etkileri olduğu doğrulanmıştır. Nümerik sonuçlar incelendiğinde görülmektedir ki, en büyük etkiyi yapan parametreler bacanın boyu ve çapıdır ve yapılan simülasyonlarda en iyi performans 3.5 m baca boyu ve 25 cm baca çapında elde edilmiştir. Ayrıca sonuçlar en verimli baca geometrisinin ıraksayan baca olduğu ve bunun bacanın gücünü oldukça fazla oranda artırdığını göstermektedir. Numerik bulgularla doğrulanmaktadır ki, solar kolektör çapının artması elde edilen gücü artırmaktadır ve yapılan simülasyonlarda en iyi performans 400 cm olan en büyük çapta elde edilmiştir. Kolektör parametreleri göz önünde bulundurulduğunda en iyi konfigürasyon 6 cm kolektör yüksekliği ve 0 derece kolektör eğim açısı ile elde edilmiştir.