Güneş Isıtmalı Doğal Akışlı Isıtıcıda Üç Farklı Isı Transfer Sıvısının ve Toprak Soğutmasının Termoelektrik Jeneratörde Elektrik Üretimine Etkisinin Araştırılması

Abstract

Dünya nüfusunun artması ile enerjiye olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. İnsanlığın günümüzde kullandığı fosil yakıtlar gelecek için bir temel oluşturamamaktadır. Bu yüzden; bu günden, gelecek için alternatif enerji kaynakları oluşturulması fikri benimsenmiştir. Alternatif enerji kaynakaları başında güneş gelmektedir. Güneş enerjisi kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Bu konuda ilerleyen birçok araştırma vardır. Diğer yandan termoelektrik jeneratör (TEG) sistemleri ise var olan kaynak enerjiyi kullanılabilir enerjiye dönüştürülebilmektedir. Termoelektrik jeneratörler; farklı sıcaklıklar altında olan iki yüzeyi arasında gerilim üretirler. Ürettikleri gerilim, yarıiletken malzemeye ve sıcaklık farkının büyüklüğüne bağlıdır. Sıcaklık farkı arttıkça gerilim artar. Bu çalışmada güneş enerjisi ile ısıtılan bir termoelektrik modülde toprak içerinde soğutmanın elektrik üretimi üzerine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Bunun için doğal akışlı tek borulu ve çift borulu olmak üzere iki farklı ısıtıcı tasarımı yapılmıştır. Isıtıcılarda su, alkol ve ısı transfer sıvısı çalışma akışkanı olarak kullanılmıştır. İmalatı yapılan dört farklı ısıtıcı aynı anda toprak içerinde 30 ve 15 derecelik açılarda test edilmiştir. Deneyler sonunda en uygun ısıtıcı tasarımının çift borulu olduğu anlaşılmıştır. Tüm ısıtıcılarda açık devre gerilimi üretilirken en iyi sonuç 15 derece eğim ile alkol akışkanında sağlanmıştır.

The need for energy is increasing day by day with the increase in the world population. Fossil fuels used by humanity today cannot form a basis for the future. The reason is that, the idea of creating alternative energy sources for the future has been adopted. Alternative energy sources is sun. Since the use of solar energy increases continuously, huge number of researches are to be done on solar energy. Thermoelectric generator (TEG) systems, can be converted the existing source energy into usable energy. Thermoelectric generators; generate voltage between the two surfaces under different temperatures. The voltage they produce depends on the semiconductor material and the magnitude of the temperature difference. The voltage increases linearly as the temperature difference increases. In this study, the effect of the thermoelectric module heated by solar energy in soil during electric production was investigated experimentally. For this purpose, two different heater designs with single flow and double flow are designed. Water, alcohol and heat transfer fluid were used as working fluid in the heaters. Four different heaters manufactured were tested simultaneously at 30 and 15 degree angles in the soil. At the end of the experiments, it was found that the most suitable heater design was double pipe. Open circuit voltage was produced in all heaters and the best result is achieved in the alcohol fluid with an inclination of 15 degrees.