Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi
Yıl: 2020 Cilt: 35 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 619 - 634 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.494485 İndeks Tarihi: 10-01-2021
Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi
Öz: Fotovoltaik panellerin üreteceği elektrik miktarı, yüzey sıcaklıklarının artması ile azalmaktadır. Bu nedenlefotovoltaik panellerin yüzey sıcaklıklarını düşürmek için farklı yöntemler kullanılmaktadır. Son yıllarda, buyöntemlerden biri olarak termoelektrik soğutucuların kullanımı ile ilgili çalışmalar yapılmaktadır. Buçalışmada, bir fotovoltaik panel termoelektrik soğutucu yardımıyla soğutulmuş ve bu soğutma sonucugerçekleşen yüzey sıcaklığı azalmasının performansa etkisi teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Deneyleriki farklı gün yapılmıştır ve sonuçlar birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Termoelektrik soğutucu kullanımı ile ikifarklı günde ortalama 3,1oC ve 4,9oC’lik sıcaklık düşüşü sağlanmıştır. Enerji ve güç üretiminde, %7,3ve %6,7 artış gerçekleşmiştir. Bu sayede, 1oC’lik sıcaklık düşüşü için ortalama %2,3 ve %1,2 güç artışıolmuştur. Aynı zamanda, 1oC’lik sıcaklık düşüşü ile elde edilen ortalama performans çıktısındaki artış %2,0ve %1,1 düzeyinde olmuştur. Termodinamik modellemesi yapılan termoelektrik soğutuculu fotovoltaikpanelin teorik yüzey sıcaklık ve güç üretim değerleri ölçüm verileri ile karşılaştırılmıştır ve uyumlu sonuçlarelde edilmiştir. Modelleme çalışması saatlik tipik meteorolojik yıl verileri ile genişletilmiştir. Panel yüzeysıcaklıkları arasındaki farkın Temmuz ayında 12,7oC’ye kadar ulaştığı görülmüştür. Referans fotovoltaikpanelden yıllık 11854,82 Wh enerji üretimi gerçekleşirken, termoelektrik soğutuculu fotovoltaikpanelden %20,5’lik artışla yıllık 14285,74 Wh enerji üretimi meydana gelmiştir. Sonuç olarak, termoelektriksoğutucu kullanımının fotovoltaik panelde aylık ortalama %19,6’lük bir enerji üretimi ve performansçıktısında artışa olanak sağlayabildiği ifade edilebilir.
Anahtar Kelime: Performance analysis of a photovoltaic panel cooled by thermoelectric effect
Öz: Electricity amount generated by photovoltaic panels decreases with increase in their surface temperatures. Therefore, various methods are used to decrease the surface temperatures of photovoltaic panels. In recent years, as one of these methods, there are some studies on using thermoelectric coolers. In this study, a photovoltaic panel is cooled by a thermoelectric cooler, and effect of decrease in surface temperature with the result of this cooling on performance is investigated theoretically and experimentally. Experiments are conducted for two different days and their results are compared with each other. By using the thermoelectric cooler, average temperature decreases are obtained to be 3.1o C and 4.9o C for two different days. Also, increases in energy and power generation with the rates of 7.3% and 6.7% are occurred. In this way, average rates of power increase for unit temperature drop are found to be 2.3% and 1.2%. In addition, average rates of performance increasement for unit temperature drop are around 2.0% and 1.1%. Theoretical surface temperature and power generation values obtained from photovoltaic panel with a thermoelectric cooler that was modelled thermodynamically are compared with measured data, and consentient results are achieved. Modelling is extended by using hourly typical meteorological data. It is seen that the difference between surface temperatures of the panels reaches up to 12.7oC in July. While annual energy generation from the reference photovoltaic panel is 11854.82 Wh, annual energy generation from the photovoltaic panel with a thermoelectric cooler is 14285.74 Wh with the increase of 20.5%. In conclusion, it is said that using a thermoelectric cooler on a photovoltaic panel may increase its energy generation and performance monthly with the average of 19.6%.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Daş M., Balpetek N., Akpınar E.K., Akpınar S., Investigation of wind energy potential of different provinces found in Turkey and establishment of predictive model using support vector machine regression with the obtained results, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (4), 2203-2213, 2019.
- 2. Akpınar E.K. ve Balpetek N., Statistical analysis of wind energy potential of Elazığ province according to Weibull and Rayleigh distributions, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (1), 569-580, 2019.
- 3. BP, Statistical Review of World Energy, British Petroleum (BP), June 2018.
- 4. IEA, Key World Energy Statistics 2018, International Energy Agency (IEA), France, 2018.
- 5. Karaçavuş B., Optimization of solar domestic hot water system for certain climate zones of Turkey, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32 (3), 843-853, 2017.
- 6. IRENA, Renewable Capacity Statistics 2018, International Renewable Energy Agency (IRENA), Abu Dhabi, UAE, 2018.
- 7. REN21, Renewables Global Status Report 2018, Renewable Energy Policy Network (REN21), Paris, France, 2019.
- 8. Yıldırım E. ve Aktacir M.A., Investigation of azimuth and tilt angle effects on building integrated photovoltaic systems, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (2), 609-619, 2019.
- 9. ISE, Photovoltaics Report, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE), Freiburg, Germany, 27 August 2018.
- 10. Ezan M.A., Yüksel C., Alptekin E., Yılancı A., Importance of natural convection on numerical modelling of the building ıntegrated PVP/PCM systems, Solar Energy, 159, 616-627, 2018.
- 11. Makki A., Omer S., Sabir H., Advancements in hybrid photovoltaic systems for enhanced solar cells performance, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 41, 658-684, 2015.
- 12. Du B., Hub E., Kolhec M., Performance analysis of water cooled concentrated photovoltaic (CPV) system, Renewable Sustainable Energy Reviews, 16, 6732- 6736, 2012.
- 13. Ahıska R. ve Ahıska K., Flexible two phase thermoelectric CPU cooler, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 22 (2), 347-351, 2007.
- 14. Ahıska R., New method for study dynamic exit properties of thermoelectric modules, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 22 (4), 709-716, 2007.
- 15. Sarbu I. ve Dorca A., A comprehensive review of solar thermoelectric cooling systems, International Journal of Energy Research, 42, 395-415, 2018.
- 16. Doğdu M.F., Termoelektrik soğutucuların performansına doğrudan temaslı isı değiştiricilerin etkilerinin deneysel incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü, İstanbul, 2013.
- 17. Chen J., Li K., Liu C., Li M., Lv Y., Jia L., Jiang S., Enhanced efficiency of thermoelectric generator by optimizing mechanical and electrical structures, Energies, 10 (9), 13-29, 2017.
- 18. Choi J.S., Ko J.S., Chung D.H., Development of a thermoelectric cooling system for a high efficiency BIPV module, Journal of Power Electronics, 10 (2), 187-193, 2010.
- 19. Kane A. ve Verm V., Performance enhancement of building integrated photovoltaic module using thermoelectric cooling, International Journal of Renewable Energy Research, 3 (2), 320-324, 2013.
- 20. Najafi H. ve Woodbury K.A., Optimization of a cooling system based on peltier effect for photovoltaic cells, Solar Energy, 91, 152-160, 2013.
- 21. Ahadi S., Hosein H.R., Faez R., Using of thermoelectric devices in photovoltaic cells in order to increase efficiency, Indian Journal of Scientific Research, 2 (1), 20-26, 2014.
- 22. Borkar D.S., Prayagi S.V., Gotmare J., Performance evaluation of photovoltaic solar panel using thermoelectric cooling, International Journal of Engineering Research, 3 (9), 536-539, 2014.
- 23. Kumar R.S., Priyadharshini N.P., Natarajan E., Experimental and numerical analysis of photovoltaic solar panel using thermoelectric cooling, Indian Journal of Science and Technology, 8 (36), 1-9, 2015.
- 24. Benghanem M., Al-Mashraqi A.A., Daffallah K.O., Performance of solar cells using thermoelectric module in hot sites, Renewable Energy, 89, 51-59, 2016.
- 25. Hebei I.T. (Shanghai). Thermoelectric cooler TEC1- 12706. http://peltiermodules.com/peltier.datasheet /TEC1-12706.pdf, Erişim tarihi Ekim 9, 2018.
- 26. Evans, D. L. ve Florschuetz, L. W., Cost studies on terrestrial photovoltaic power systems with sunlight concentration, Solar Energy, 19 (3), 255-262, 1977.
- 27. Luo Y., Zhang L., Liu Z., Wang Y., Meng F., Wu J., Thermal performance evaluation of an active building ıntegrated photovoltaic thermoelectric wall system, Applied Energy, 177, 25-39, 2016.
- 28. Wong L.T. ve Chow W.K., Solar radiation model, Applied Energy, 69, 191-224, 2001. 29. Zhang, H.Y., A General approach in evaluating and optimizing thermoelectric coolers, International Journal of Refrigeration, 33, 1187-1196, 2010.
- 30. Jones A.D. ve Underwood C.P., A thermal model for photovoltaic systems, Solar Energy, 70 (4), 349-359, 2001.
- 31. European Commission. Photovoltaic geographical information system. http://re. mjrc.ec. europa. eu/ pvg_tools/en/tools.html. Erişim tarihi Ekim 10, 2018.
APA | YILANCI A (2020). Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi. , 619 - 634. 10.17341/gazimmfd.494485 |
Chicago | YILANCI AHMET Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi. (2020): 619 - 634. 10.17341/gazimmfd.494485 |
MLA | YILANCI AHMET Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi. , 2020, ss.619 - 634. 10.17341/gazimmfd.494485 |
AMA | YILANCI A Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi. . 2020; 619 - 634. 10.17341/gazimmfd.494485 |
Vancouver | YILANCI A Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi. . 2020; 619 - 634. 10.17341/gazimmfd.494485 |
IEEE | YILANCI A "Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi." , ss.619 - 634, 2020. 10.17341/gazimmfd.494485 |
ISNAD | YILANCI, AHMET. "Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi". (2020), 619-634. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.494485 |
APA | YILANCI A (2020). Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(2), 619 - 634. 10.17341/gazimmfd.494485 |
Chicago | YILANCI AHMET Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35, no.2 (2020): 619 - 634. 10.17341/gazimmfd.494485 |
MLA | YILANCI AHMET Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.35, no.2, 2020, ss.619 - 634. 10.17341/gazimmfd.494485 |
AMA | YILANCI A Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(2): 619 - 634. 10.17341/gazimmfd.494485 |
Vancouver | YILANCI A Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(2): 619 - 634. 10.17341/gazimmfd.494485 |
IEEE | YILANCI A "Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35, ss.619 - 634, 2020. 10.17341/gazimmfd.494485 |
ISNAD | YILANCI, AHMET. "Termoelektrik etki ile soğutulan bir fotovoltaik panelin performansının analizi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/2 (2020), 619-634. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.494485 |