Search

Çalışma kapsamında, bir fotovoltaik (PV) pompa sisteminin optimum olarak boyutlandırılması için bir programlama algoritması oluşturulmuştur. Boyutlandırma algoritması, sistemdeki enerji dengesini temel alarak çalışmaktadır. Algoritma, hem akülü hem de aküsüz PV pompa sisteminin boyutlandırılması için uygun olarak modellenmiştir. Akü içeren PV pompa sistemleri için optimizasyon, aküye giren-çıkan ener-jilerin dengesi ile iterasyon yöntemi kullanılarak gerçekleşmektedir. Akü içermeyen sistemler için optimi-zasyon, pompanın kullandığı enerjiyi karşılayabilecek PV panel alanının bulunmasını temel almaktadır. Çalışmada oluşturulan algoritma, Temmuz ayında Manisa-Salihli ilçesinde 1 hektarlık alanda mısır bitkisi için uygulanmıştır. Bitkinin sulanması için damlama sulama yöntemi kullanıldığı kabulü yapılmıştır. Ek olarak, kuyu için gerekli kabuller ve varsayımlar yapıldıktan sonra, pompaya gereken güç 1,5 kW ve debi 9,55 m³/h olarak hesaplamalara eklenmiştir. Sonuç olarak, sistemde akünün bulunması dahilinde toplam 23 adet PV panel gerekli iken, akünün olmaması durumunda 36 adet PV panel gerekli olduğu hesaplanmıştır. Gerekli akü miktarı ise 3 adet olarak bulunmuştur. Bu sonuçlara göre, sistem içerisinde akü kullanılması halinde, gerekli PV panel miktarının önemli ölçüde düşürüldüğü hesaplanmıştır. Ek olarak, bir diğer önemli sonuç ise, sistemde akü bulunmaması durumunda, PV panelin elde edebileceği potansiyel enerji miktarının yarısı israf edilmektedir. Ancak akü kullanılması durumunda ise, israf edilecek bu enerji aküler tarafından toplanarak, sistemin daha optimize edilebilir bir hal alması sağlanmaktadır.

Bu çalışmada, hacimsel konsantrasyonu %1 ile %5 arasında değişen $Al_2O_3$ nano parçacıkları ile limit çalışma sıcaklıkları 220 °C ile 600 °C arasında değişen, ağırlıkça %60 sodyum nitrat ($NaNO_3$) ve ağırlıkça %40 potasyum nitrat ($KNO_3$) karışımı olan erimiş tuz karıştırılarak elde edilen nanoakışkanın parabolik güneş kolektöründe kullanımı ele alınmış ve erimiş tuza göre ısı transfer performansının artışı sayısal olarak incelenmiştir. Hesaplamalar, tam gelişmiş türbülanslı akışta gerçekleştirilmiş olup, alıcı boru uzunluğu 7,8 m ve açıklık alanı 39 m2 olan bir parabolik güneş kolektörüne uygulanmıştır. Ayrıca, alıcı boru ile cam boru arası vakumlu olarak kabul edilmiştir ve alıcı boru üzerine kaplanan seçici kaplama metal ile seramik karışımı olan cermet olarak seçilmiştir. Sonuç olarak %5 hacimsel konsantrasyondaki nanoakışkanın erimiş tuza göre ısı taşınım katsayısında maksimum %9,38 ve kolektörün ısıl veriminde ise maksimum %0,6 artış sağlandığı görülmüştür. Ayrıca, nanoakışkan içerisinde nanoparçacığın hacimsel konsantrasyonun artışı ile absorber boru içerisinde oluşan basınç düşümünün artışı doğru orantılı olduğu ve maksimum basınç düşümünün %7,7 olduğu hesaplamalar sonucunda gösterilmiştir.

Bu çalışma kapsamında, odaklı güneş kolektörleri grubunun en yaygın olarak kullanılan ve teknolojisi ile güneş enerji sistemleri arasında önemli potansiyele sahip olan parabolik güneş kolektör sistemlerine ait önemli değişkenler, kolektörün enerji verimliliği açısından sayısal olarak değerlendirilmiştir. Hesaplamalar, 6,1 m alıcı boru uzunluğuna ve 13,2 m2 açıklık alanına sahip parabolik güneş kolektörü kullanılarak yapılmıştır. Çalışma akışkanı olarak, bir sentetik yağ olan “Thermoil VP-1”, 10-200 litre/dakika hacimsel debilerde ve 100 °C-400 °C sıcaklık aralığında kullanılmıştır. Ayrıca çalışma kapsamında kıyaslanmak üzere alıcı boru seçici kaplaması olarak siyah krom ve cermet kaplama kullanılmıştır. Parabolik güneş kolektörü sistemleri ile ilgili değişkenler; akışkan debisi (litre/dakika), alıcı boru ve cam boru çaplarının etkisi (m), alıcı boru için kullanılacak malzemenin iletkenlik katsayısı (W/mK) ve alıcı boru üzerinde kullanılan seçici kaplama cinsinin kolektörün enerji verimliliğine etkisi çalışma kapsamında değerlendirilmiştir. Sonuç olarak alıcı boru üzerine kaplanan seçici kaplamanın cinsinin kolektörün enerji verimliliğini önemli ölçüde etkilediği, alıcı boru iletkenlik katsayısının ısıl performansa oldukça az etki ettiği görülmüştür. Ek olarak, alıcı boru vakumlu olarak kullanılırsa kayıplar 400 °C sıcaklıkta %44,74 azalmakta ve kolektörün ısıl veriminde de %3,72 ile %24,1 arasında artış sağlanmaktadır., In this study, important variables of parabolic trough solar collector which is the most widely used among of consantrated solar collectors and have significant potential among the solar energy systems have been evaluated in terms of energy efficiency of the collector. Calculations were made by using the parabolic solar collector, which has a receiver length of 6,1 m and an open area of 13,2 m2 . As a working fluid, Thermoil VP-1, a synthetic oil, was used at a flow rate of 10-200 l/min and a temperature range of 100 °C to 400 °C. in addition, black chrome and cermet coating were used as receiver pipe selective coating for comparison. the parabolic solar collector systems related variables; the effect of fluid flow (liters / minute), the effect of receiving pipe and glass pipe diameters (m), the conductivity coefficient (W/mK) of the material to be used for the receiving pipe and the effect of selective coating on the energy efficiency of the collector were evaluated. As a result, the type of selective coating coated on the receiving pipe significantly influenced the energy efficiency of the collector, and the receiver pipe conductivity coefficient was found to have a very low effect on thermal performance. in addition, if the receiving pipe is used in vacuum, the losses are reduced by 44,74% at a temperature of 400 °C and the thermal efficiency of the collector is increased by between 3,72% and 24,1%.