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
.
Download

Poster Sunumu - Bahar 2013 - IV