Güneş enerjisi ile çalışan bir Stirling motorunun performans testleri

Bu çalışmada, düşük sıcaklıklarda çalışan beta tipi bir Stirling motorunun performansı ısı kaynağı olarak güneş enerjisi ve çalışma maddesi olarak helyum kullanarak belirlenmiştir. Çalışma maddesi motor bloğuna şarj edilmiştir. Deneyler 4.0 ve 4.7 bar şarj basınçlarında gerçekleştirilmiştir. Güneş enerjisi yer değiştirme silindirinin üzerine yerleştirilen kaviti içerisine fresnel mercek kullanılarak odaklanmıştır. Deneyler 185 ±5 ºC kaviti sıcaklığı ve 820 ±30 W/m2 güneş radyasyonunda gerçekleştirilmiştir. Maksimum motor gücü, torku ve verimi 4.7 şarj basıncında sırası ile 22.01 W, 1.09 Nm ve %2.95 olarak elde edilmiştir.

The performance tests of a Stirling engine working with solar energy

In this study, the performance of a beta type Stirling engine which works at relatively lower temperatures has been investigated by solar energy as the heat source and helium as the working fluid. The working fluid was charged into the block of the engine. Tests were conducted at 4.0 and 4.7 bar charge pressure. Solar energy was focused into a copper cavity adjacent to the hot end of the displacer cylinder by using a fresnel lens. Tests were conducted at 185 ±5 ºC cavity temperature and 820 ±30 W/m2 solar radiation. The maximum power, torque and efficiency of the engine were determined as 22.01 W, 1.09 Nm and 2.95%, respectively at 4.7 bar charge pressure.

___

  • 1. Okyay, Y., “Kütahya kosullarında fotovoltaik sistemin deneysel incelenmesi ve ekonomik analizi”, Yüksek Lisans Tezi, Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 10-18 (2006).
  • 2. Akkaya, S., “Yenilenebilir enerji kaynaklarının Türkiye açısından önemi ve bir rüzgar enerjisi uygulaması”, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, 1-8 (2007).
  • 3. Zan, B., “Bir fotovoltaik sistemden optimal gücün sağlanması”, Yüksek Lisans Tezi, Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kırıkkale, 11-14 (2006).
  • 4. Özkılıç Keles, C., “Türkiye’de binalarda enerji verimliliği açısından fotovoltaik sistemlerin kullanılmasına yönelik bir inceleme”, Yüksek Lisans Tezi, Đstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Đstanbul, 1-40 (2008).
  • 5. Saylan, L., Sen, O., Toros, H., Arısoy, A., “Solar energy potential for heating and cooling systems in big cities of Turkey”, Energy Conversion and Management, 43 (14): 1829–1837 (2002).
  • 6. Oğulata, R. T., “Potential of Renewable Energies in Turkey”, J. Energy Engrg., 133 (1): 63-68 (2007).
  • 7. Balat, H., “Contribution of green energy sources to electrical power production of Turkey: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12 (6): 1652–1666 (2008).
  • 8. Evrendilek, F., Ertekin, C., “Assessing the potential of renewable energy sources in Turkey”, Renewable Energy, 28 (15): 2303–2315 (2003).
  • 9. Akpınar, A., Kömürcü, M. I., Kankal, M., Özölçer, Đ. H., Kaygusuz, K., “Energy situation and renewables in Turkey and environmental effects of energy use”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12 (8): 2013–2039 (2008).
  • 10. İnternet: Elektirik İsleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü “Günes Enerjisi Potansiyel Atlası” http://repa.eie.gov.tr/MyCalculator/Default.aspx (2010).
  • 11. Minassians, A. D., “Stirling engines for low-temperature solar-thermal- electric power generation”, Ph.D. Dissertation, California University Electirical Engineering and Computer Sciences, Berkeley, 1-20 (2007).
  • 12. Gasem Agha, R. K., “Solar thermal electricity generation”, Ph.D. Thesis, University of Miami, Florida, 1-15 (1993).
  • 13. Özgöçmen, A., “Günes pilleri kullanarak elektrik üretimi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 8-10 (2007).
  • 14. Metin, Đ., “Elektrik enerjisi üretiminde kullanılan günes kulesi içindeki doğal konveksiyonun sayısal olarak incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 10-14 (2006).
  • 15. Farret, F. A., Godoy Simões, M., “Integration of Alternative Sources of Energy”, A John Wiley & Sons Inc. Publication, 118-128 (2006).
  • 16. Breeze, P., “Power Generation Technologies”, Jordan Hill, Oxford, 185-197 (2005).
  • 17. Goswami, D. Y., Kreith, F., “Energy Conversion”, CRC Press, 19-45 (2008).
  • 18. Charalambous, P. G., Maidment, G. G., Kalogirou, S. A., Yiakoumetti, K., “Photovoltaic thermal (PV/T) collectors: A review”, Applied Thermal Engineering, 27: 275–286 (2007).
  • 19. Karabulut, H., Aksoy, F., Öztürk, E., 2009, “Thermodynamic analysis of a β type Stirling engine with a displacer driving mechanism by means of a lever”, Renewable Energy, 34, 1, 202-208.
  • 20. Karabulut, H., Çınar, C., Yücesu, H. S., Aksoy, F., 2010, “An experimental study on the development of a β-type Stirling engine for low and moderate temperature heat sources”, Applied Energy, 86, 1, 68-73.
  • 21. Karabulut, H., Çınar, C., Yücesu, H.S., Aksoy, F., 2010, “Improved Stirling engine performance through displacer surface treatment”, International Journal of Energy Research, 34, 3, 275-283.