PV Panel İle Bütünleştirilmiş FDM-Nanopartikül Karışımının 1-D Matematiksel Model Kullanılarak İncelenmesi

PV panellerin radyasyon miktarına bağlı olarak ısınması ve veriminin düşmesi bilinen ve üzerinde birçok çalışma yapılan bir olgudur. PV panellerin soğutulması için panel tabanına FDM eklenmesi ise literatürde yaygın olarak görülen pasif soğutma yöntemlerinden biridir. Bu çalışmada ise PV panel tabanına FDM eklenmesi ve farklı hacim oranlarında FDM nanopartikül karışımı eklenmesi durumunda PV panel sıcaklığı, panel verimi, elektrik üretimi ve FDM konteynerindeki erime oranı, 1-B matematiksel model kullanılarak incelenmiştir. Çalışma 800, 1000, 1200 W/m2 radyasyon değerleri için gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde en yüksek verim ve elektrik üretimi değerlerinin hacimce 0.5 nanopartikül FDM karışımı için elde edildiği görülmüştür. Verim ifadesi hacimce 0.5 nanopartikül karışımı için 800, 1000 ve 1200 W/m2 için sırasıyla % 18.3, %17.7 ve %17.2 olarak elde edilmiştir ki bu değerler geleneksel PV panelinden yaklaşık %1 fazladır. Elektrik üretimi ise yine 0.5 nanopartikül FDM karışımı için sırasıyla 112.5, 128 ve 158 W olarak elde edilmiştir ve bu değerler geleneksel PV panelden sırasıyla 5, 7 ve 8 W daha fazladır.

Investigation of PV Panel Integrated PCM-Nanoparticle Mixture Using 1-D Mathematical Model

It is a well-known fact that PV panels heat up and decrease in efficiency depending on the amount of radiation and there are many studies on it. Adding PCM to the panel base for cooling PV panels is a passive cooling method commonly seen in the literature. In this study, PV panel temperature, panel efficiency, electricity generation, and melting rates in the FDM container were investigated using a 1-D mathematical model when PCM and PCM nanoparticle mixture were added to the PV panel base in different volumes ratios. The study was carried out for radiation values of 800, 1000, 1200 W/m2.When the results were examined, the highest efficiency and electricity production values were obtained for 0.5 nanoparticle PCM mixture by volume. Efficiency expression was obtained as 18.3%, 17.7%, and 17.2% for 800, 1000, and 1200 W/m2 by volume for 0.5 nanoparticle mixture, which is approximately 1% higher than the conventional PV panel. The electrical production was obtained as 112.5, 128, and 153 W, respectively, for the 0.5 nanoparticle PCM mixture, which are 5, 7, and 8 W more, respectively, than the conventional PV panel.

___

  • [1] Abdulmunem, A. R., Samin, P. M., Rahman, H. A., Hussien, H. A., Mazali, I. I., Ghazali, H. (2021). Numerical and experimental analysis of the tilt angle’s effects on the characteristics of the melting process of PCM-based as PV cell’s backside heat sink. Renewable Energy, 173, 520-530.
  • [2] Kumar, A., Singh, A. P., Kotha, R. S., Singh, O. P. (2021). Thermal energy storage design of a new bifacial PV/PCM system for enhanced thermo-electric performance. Energy Conversion and Management, 250, 114912.
  • [3] Atkin, P., Farid, M. M. (2015). Improving the efficiency of photovoltaic cells using PCM infused graphite and aluminium fins. Solar Energy, 114, 217-228.
  • [4] Naderi, M., Ziapour, B. M., Gendeshmin, M. Y. (2021). Improvement of photocells by the integration of phase change materials and thermoelectric generators (PV-PCM-TEG) and study on the ability to generate electricity around the clock. Journal of Energy Storage, 36, 102384.
  • [5] Abdulmunem, A. R. (2017). Passive cooling by utilizing the combined PCM/aluminum foam matrix to improve solar panels performance: indoor investigation. The Iraqi Journal for Mechanical and Material Engineering, 17(4), 712-723.
  • [6] Smith, C. J., Forster, P. M., Crook, R. (2014). Global analysis of photovoltaic energy output enhanced by phase change material cooling. Applied Energy, 126, 21-28.
  • [7] Stritih, U. (2016). Increasing the efficiency of PV panel with the use of PCM. Renewable Energy, 97, 671-679.
  • [8] Savvakis, N., Tsoutsos, T. (2021). Theoretical design and experimental evaluation of a PV+PCM system in the mediterranean climate. Energy, 220, 119690.
  • [9] Emam, M., Ahmed, M. (2018). Cooling concentrator photovoltaic systems using various configurations of phase-change material heat sinks. Energy conversion and management, 158, 298-314.
  • [10] Ahmadi, R., Monadinia, F., Maleki, M. (2021). Passive/active photovoltaic-thermal (PVT) system implementing infiltrated phase change material (PCM) in PS-CNT foam. Solar Energy Materials and Solar Cells, 222, 110942.
  • [11] Duan, J. (2021). The PCM-porous system used to cool the inclined PV panel. Renewable Energy, 180, 1315-1332.
  • [12] Kurşun, B., Ökten, K. (2019). Thermodynamic analysis of a Rankine cycle coupled with a concentrated photovoltaic thermal system for hydrogen production by a proton exchange membrane electrolyzer plant. International Journal of Hydrogen Energy, 44(41), 22863-22875.
  • [13] Jiji, L. M., Gaye, S. (2006). Analysis of solidification and melting of PCM with energy generation. Applied Thermal Engineering, 26(5-6), 568-575.
  • [14] Sivashankar, M., Selvam, C., Manikandan, S., Harish, S. (2020). Performance improvement in concentrated photovoltaics using nano-enhanced phase change material with graphene nanoplatelets. Energy, 208, 118408.
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2013
  • Yayıncı: Gazi Üniversitesi , Fen Bilimleri Enstitüsü
Sayıdaki Diğer Makaleler

Bi-Ga Kısmi Yer Değiştirme Etkisinin Manyetik, Mekanik ve Mikroyapısal Özellikler Bi(1,8-x)Pb0,2GaxSr2CaCu2Oy Süperiletken Üzerinde İncelenmesi

Şükrü ÇAVDAR, Selçuk İZMİRLİ, Neslihan TURAN, Haluk KORALAY

Numerical Investigation of the Effects of Engine Speed on Performance and Combustion Characteristics on a Converted Spark-Ignition Natural Gas Engine

Fatih AKTAŞ

AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi

Fırat KAFKAS, Hüseyin GÜRBÜZ, Ulvi ŞEKER

Hava Kaynaklı Atık Isı Defrost Yöntemli ve Doğal Soğutucu Akışkanlı Bir Isı Pompası Sisteminin Tasarımı

Mustafa GÜLMEZ, Mustafa AKTAŞ, Süleyman ERTEN, Fatma Nur ERDOĞMUŞ, Melis ÖDER

Improved Knowledge Distillation with Dynamic Network Pruning

Eren ŞENER, Emre AKBAŞ

Sinem BAŞKUT, Servet TURAN

Bi(1,8- x)Pb0,2GaxSr2CaCu2Oy Süperiletken Yapıda Bi-Ga Kısmi Değişiminin Manyetik, Mekanik ve Mikroyapısal Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

Şükrü ÇAVDAR, Selçuk İZMİRLİ, Neslihan TURAN, Haluk KORALAY

Muhammet SEİS, Betül İŞBİLİR KULA, Volkan ÖZDAL, Muhammed MARAŞLI, Serkan SUBAŞI, Heydar DEHGHANPOUR

Eliptik Dişli Tasarımı, İmalatı, Analizi ve Eliptik Dişlilerin Endüstriyel Uygulamaları

İbrahim PAZARKAYA, Mehmet YAZAR, Ahmet ÖZDEMİR

PV PANEL ENTEGRELİ FDM-NANOPARTİKÜL KARIŞIMININ 1-D MATEMATİKSEL MODEL KULLANILARAK İNCELENMESİ

Korhan ÖKTEN