Yoğunlaştırılmış güneş ışınlarını toplayan termoelektrik dönüşümlü enerji üreten sistemin incelenmesi

Abstract

Bu tezde; günümüzde enerji üretiminde kullanılan fosil yakıtlara karşı temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi vurgulanmıştır. Enerji kaynakları arasından Güneş enerjisinin kullanılabilir olduğu değerlendirilmiştir. Güneş enerjisinin kullanılabilir elektrik enerjisine çevrimi maksadıyla termoelektrik dönüşümlü sistem tasarlanıp imal edilmiştir. Yoğunlaştırılmış Güneş enerjisini kullanarak bütünüyle yenilenebilir enerji üretimi maksadıyla hazırlanan birbirinden farklı takip sistemleri ve çalışma sıvılarıyla oluşturulan termoelektrik sistemler uygulanıp çalışması incelenmiştir. Deneysel sistemlerde termoelektrik jeneratör (TEG) yüzey sıcaklık farkları, açık devre gerilimleri, Güneş radyasyonu gibi çeşitli parametrelere ait veriler toplanmıştır. Hazırlanan prototip sistemler; takip sistemleri, TEG, Fresnel lens, oluk tipi solar yoğunlaştırıcı, vakumlu tüp, ısı borusu ve pasif soğutucu bileşenlerinden oluşmaktadır. Sistem dahilindeki TEG'in enerji üretebilmesi maksadıyla oluşturulması gereken sıcak yüzey kısmındaki sıcaklık; Güneş enerjisinin lineer Fresnel lens vasıtasıyla yoğunlaştırılarak vakumlu tüp ile hapsedilen enerjinin ısı borusundaki çalışma sıvısı ile aktarılmasından sağlanmaktadır. Soğuk yüzey ise pasif soğutucu yardımıyla ısının uzaklaştırılması ile sağlanmaktadır. Deneysel ölçüm parametreleri veri toplayıcılar sayesinde kaydedilmiş ve incelenebilmiştir. Bu veriler, ortam sıcaklığı, ısı borusu üzerinden sıcaklık değerleri, TEG yüzey sıcaklıkları, global ışınım (GHI) ve direkt normal ışınım (DNI) değerleri, açık devre gerilimleri, rüzgar hızı gibi değerlerdir. Elde edilen veriler neticesinde karşılaştırmalar yapılarak ideal sisteme uygun çalışma sıvısı ve takip sistemi tespit edilmeye çalışılmıştır.

In this thesis, the importance of clean and renewable energy sources has been emphasized against fossil fuels used in energy production today. Among the energy sources, it has been evaluated that solar energy is usable. In order to convert solar energy into usable electrical energy, a thermoelectric conversion system was designed and produced. Thermoelectric systems, which are prepared entirely for the purpose of renewable energy production using concentrated solar energy and created with different tracking systems and working fluids, are applied and studied. In experimental prototypes, data on various parameters such as thermoelectric generator (TEG) surface temperature differences, open circuit voltages, and solar radiation were collected. The prototype systems consist of tracking systems, TEG, Fresnel lens, trough solar concentrator and vacuum tube and heat pipe and passive cooler components. In order for the TEG in the system to produce energy, the temperature of the hot surface must be increased. This temperature is achieved by concentrating the solar energy by means of a linear Fresnel lens and transferring the energy trapped by the vacuum tube with the working fluid in the heat pipe. The cold surface is provided by reducing the heat with the help of passive cooler. Experimental measurement parameters were recorded and analyzed by dataloggers. These data are values such as ambient temperature, temperature values over the heat pipe, TEG surface temperatures, global radiation (GHI) and direct normal radiation (DNI) values, open circuit voltages, wind speed. As a result of the data obtained, comparisons were made and the working fluid and tracking system suitable for the ideal system were tried to be determined.