Silindirik kanatçıklar ile soğutulan fotovoltaik panelin enerji performansının deneysel olarak incelenmesi

Çağımızda yenilenebilir enerji kaynakları gitgide önemini artırmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında en büyük gelişmeyi güneş enerjisi göstermiştir. Güneş enerjisinin farklı teknolojilerde değişik uygulama alanlarına sahip olduğu bilinmektedir. Fotovoltaik hücrelerin güneşten gelen ışınım akısının teorik olarak yaklaşık %15-20'lik bir kısmını elektriğe çevirdiği bilinmektedir. Gelen ışınım enerjisinin geri kalan kısmı ise ısıya dönüşmektedir. Isısı artan her maddenin sıcaklığı yükseldiği gibi panellerde de sıcaklık artışı görülmektedir. Bu sıcaklık artışının fotovoltaik hücrelerin verimlerini düşürdüğü gerek deneysel veriler sonucunda gerekse de literatür bilgileri incelendiğinde görülmektedir. Fotovoltaik hücreler sıvı ya da gaz bir akışkan ile soğutulunca elektriksel veriminde bir artış olmaktadır. Kullanılan akışkana kazandırılan termal enerji farklı ihtiyaçlar için kullanılabilir. Bahsi geçen bu sıcaklık yükselişinin önüne geçebilmek amacıyla bir deney düzeneği tasarlanıp imal edilmiştir. Güneş ışınımının ısıl enerji olarak geri dönüşümü için kanala farklı yüzey alanlarına sahip ve zorlanmış taşınıma maruz kalan farklı geometrilere sahip alüminyum kanatçıklar dizilmiştir. Bu kanatçıkların toplam verime olan etkileri tasarlanan kontrol hacmi içerisinde farklı diziliş konfigürasyonları yapılarak değerlendirilmiştir. Yapılan değerlendirmeler sonucunda şaşırtmalı dizilim de yüzey alanı daha az olmasına rağmen daha iyi bir performansa ulaşıldığı görülmüştür. Deney sisteminde farklı geometrilere (3mm, 6mm eksenel kanala sahip ve helisel şekle sahip kanatçıklar) ve diziliş pozisyonlarına (düz dizilim ve şaşırtmalı dizilim) sahip olan kanatçıklar kullanılmıştır. Bu kanatçıklar kullanıldığında elektriksel verim, kontrol hacmine giren hava hızına (3,3m/s – 3,9m/s – 4,5m/s) ve ışınım şiddetine(700 W/m2, 950 W/m2, 1200 W/m2) bağlı olarak %13,8-9,7 civarındadır. Bu rakam sıradan PV sisteminde ise %7,9-6,9 seviyelerine düşmektedir. Böylelikle farklı yüzey alanlarına sahip bu kanatçıkların fotovoltaik hücrelerden ısıyı çekerek fotovoltaik panelin sıcaklığının düşmesiyle birlikte verimin artmasında büyük rol oynadığı kanısına varılmıştır. Yapılan ölçümlemeler sonucunda fotovoltaik hücrelerin sürekli çalışma şartları sırasında elektriksel veriminin %7 seviyelerine düşmesinin önüne geçilmiştir. Bu enerji kazancının yanı sıra kontrol hacminden kazanılan termal enerji ise yine hava hızına bağlı olarak 630-304 Watt arasında olmaktadır.