GÜNEŞ PİLLERİNİN ETKİN KULLANIMINI SAĞLAYACAK SİSTEM TASARIMI Pınar KORKMAZ, Çağdaş YALÇIN, Atakan ATASOY İstanbul Teknik Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü 34437, İstanbul/TÜRKİYE ÖZET Güneşten gelen enerjiyi elektrik enerjisine çeviren yarı-iletken malzeme güneş pillerinin laboratuvar şartlarında elde edilen %20 dolaylarındaki verimlerini daha etkin kullanmaya yönelik deneysel çalışmalar yapılmıştır. Güneş pillerinin verimliliğe bağlı güç kapasiteleri artan sıcaklıkla birlikte düşmekte ve artan ışık şiddeti ile birlikte artmaktadır. Işığı bir noktaya toplayıp paralel olarak dağıtma özelliğine sahip merceğin ve ısınan güneş pillerini soğutma özelliğine sahip soğutma tellerinin kullanılması ile güneş pillerinin etkin kullanımı sağlanmaya çalışılmıştır. 2.2.2 Mercek ve Soğutma Siteminin Ayrı Ayrı Etkisinin Araştırılması Deneyi 1.GİRİŞ VE AMAÇ Güneşin sınırsız bir enerji kaynağı olması, günümüzün ve geleceğimizin enerji kaynağı olarak güneş enerjisinden faydalanılmasını mümkün kılmaktadır. Güneşten aldığı enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine çeviren güneş pilleri artan enerji ihtiyacını karşılamada bir alternatif olmuştur. Diğer enerji sistemleriyle kıyaslandığında üretim maliyetlerinin fazla olması ve verimlerinin düşüklüğü güneş pillerinin yaygın olarak kullanılmasına bir engel olmuş olsa da son 20 yıldır çevre dostu güneş pillerinin verimliliklerini arttırmak ve imalat maliyetlerini düşürmek için birçok çalışmalar gerçekleşmektedir. Güneş pillerinin verimliliğini arttırma çalışmalarında önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Fakat laboratuvar şartlarında elde edilen verimliliğe bağlı güç kapasitelerine uygulama şartlarında ulaşılamamaktadır. Bu nedenle uygulama şartlarında, güneş pillerinin mevcut kapasitesine ulaşmak için çeşitli yöntemler denenmektedir. Bunlardan biri güneş pili üzerine düşen güneş ışığını arttırmaktır. Fakat güneş pillerinde karşılaşılan en büyük sorun ısınma ve ısınmadan dolayı elde edilebilecek elektriksel güç değerlerinde meydana gelen düşüşlerdir. Bu projede, güneş pillerinin etkin kullanımını sağlamak için bir mercek sistemi ve ısınma dolayısıyla ortaya çıkan elektriksel güç düşüşünü iyileştirmeyi amaçlayan bir soğutma sistemi tasarlanmıştır. Mercek sisteminin amacı güneş pili üzerine düşen güneş ışığını artırmaktır. Soğutma sisteminin amacı ise pilde meydana gelen ısınmayı azaltarak elde edilecek elektriksel güç üzerine olumsuz etkisini azaltmaktır. Bu çalışma ile mercek ve soğutma sistemlerinin güneş pili elektriksel güç kapasitesi üzerine etkisi araştırılmıştır. Bu deneyde gerek merceğin gerekse soğutma sisteminin elektriksel güce olan etkileri araştırıldı. Merceğin güneşli havada ısınma sorunu neticesinde elde edilen güçte azalmaya sebep olduğu bunun yanı sıra soğutma sistemi ise elde edilen gücü arttırdığı gözlemlendi. Şekil 3.11: Merceğin ve soğutma tellerinin sisteme etkisini araştırma deneyi düzeneği 2.2.3 Mercek ve Soğutma Siteminin Birlikte Etkisinin Araştırılması Deneyi Bir diğer deneyde mercek ve soğutma sisteminin bir arada kullanılarak ikisinin ortak etkisi araştırıldı. 2.DENEYSEL ÇALIŞMALAR 2.1Deney Düzeneği Çalışmalar kapsamında gerek yüksek verimliliği gerekse piyasada bulunabilirliği açısından monokristal silisyum güneş pili seçilmiştir. Işığı yoğunlaştırmak için mercek, mercek mesafesini ayarlamak için mercek düzneği ve ışığın yoğunlaşmasından kaynaklı ısınma yı en aza indirmek için paslanmaz çelik, galvanze çelik ve ya alüminyum telden imal edilmiş soğutma sistemi kullanılmıştır. Şekil 3.12 : Mercek ve soğutma sistemli güneş pili deneyi düzeneği 3.SONUÇ Şekil 3.1 : Monokristal güneş pili ön yüzeyi Şekil 3.4 : Mercek Şekil 3.5 : Mercek düzeneği Yapılan tüm deneylerin sonucu olarak güneşli havada merceğin güneş pillerini aşırı ısıtması sistemimizden elde edilecek elektriksel gücü azaltmakta fakat bulutlu günde ısınma sorunu olmadığından ışığı daha fazla toplayarak arttırmaktadır. Bu nedenle hava şartlarına göre merceğin güneşli havada sistemde bulunmamasına fakat bulutlu havada sistemde yer almasına karar verilmiştir. Bu gereklilik tasarımda göz önüne alınacaktır. Soğutma sistemi deneylerine bakıldığında ise alüminyumlu soğutma sistemi bulutlu günde en iyi sonucu vermesine rağmen güneşli günde referans güneş pilinin değerlerini geçememiştir. Normalize edilen değerlere dayanarak hem güneşli hem de bulutlu gün için paslanmaz çelikli soğutma sisteminin galvanize çelikli soğutma sisteminden daha iyi olduğu sonucuna varılmıştır. Bu durum göz önüne alınarak tasarlanacak sistemde soğutma teli olarak paslanmaz çelik kullanılacaktır. 4.TASARIM Şekil 3.6 : Paslanmaz çelik – Galvanize Çelik – Alüminyum örgü tel Merceğin güneşli havada elde edilen güce negatif, bulutlu havada ise güce pozitif etki etmesi sonucunda mercek sisteminin hareketli olması gerekmektedir. 2.2 Deneyin Yapılışı 2.2.1 Mercek Mesafe Deneyi Bu deneyde, hangi mercek mesafesinde maksimum güç edilebileceği araştırıldı. Şekil 5.1: Tasarımın Solidworks programındaki montaj hali Şekil 5.6 : Solidworks programındaki kramayer dişli ve pinyon bağlantılı hareket mekanizması 5.TEŞEKKÜR Şekil 3.7 : Mercek mesafe deneyi Tezimizin her aşamasında sahip olduğu derin bilgi birikimiyle bize önderlik eden, deneyimleriyle bizi çıkışı olmadığını düşündüğümüz yollarda aydınlatan, kişisel ve bilimsel görüşlerini sürekli bizimle paylaşan, geleceğimiz için bize aşama atlatan ve ısrarla, sağduyuyla ve iyi niyetiyle bize yol gösteren tez danışmanlarımız Sayın Yrd. Doç. Atakan ALTINKAYNAK ve Sayın Öğretim Görevlisi Dr. Ali İmre AYDENİZ’e teşekkür ederiz .
© Copyright 2024 Paperzz
