Fotovoltaik Paneller İçin Nanoakışkanlı Isı Borusu Destekli Pasif Soğutucu Tasarımının Performans Üzerine Etkisinin Deneysel İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada ısı borusu destekli pasif soğutma yöntemi ile fotovoltaik (FV) panellerin elektriksel verimleri deneysel olarak incelenmiştir. Panellerde verim artışı sağlamak üzere kullanılan termosifon tipi ısı borularında nanoakışkan olarak CuO ve Al2O3 tercih edilmiştir. Referans panele ilave olarak, su ile soğutmalı, ısı borusunda saf su soğutmalı, ısı borusunda %1, %2 ve %3 ağırlıkça yüzdeye sahip CuO ve Al2O3 nanoakışkanlarının ayrı ayrı bulunduğu sistemleri içeren toplam dokuz farklı FV panel laboratuvar koşullarında güneş simülatörü kullanılarak karşılaştırılmıştır. Nanokışkanların üretiminde kararlılığı sağlamak için nanopartikül yüzdesiyle aynı ağırlık konsantrasyonunda SDS (sodyum dodesil sülfat) yüzey aktif maddesi karışıma ilave edilmiştir. Deney süresince yapılan ölçümlerde, referans panele (FVR) göre, panellerin ortalama ön yüzey sıcaklıklarında, su soğutmalı panel (FVS1), ısı borulu saf su soğutmalı panel (FVS2), ağırlıkça %1 CuO nanoakışkanlı ısı borulu soğutmalı panel (FVC1), ağırlıkça %2 CuO nanoakışkanlı ısı borulu soğutmalı panel (FVC2), ağırlıkça %3 CuO nanoakışkanlı ısı borulu soğutmalı panel (FVC3), ağırlıkça %1 Al2O3 nanoakışkanlı ısı borulu soğutmalı panel (FVA1), ağırlıkça %2 Al2O3 nanoakışkanlı ısı borulu soğutmalı panel (FVA2) ve ağırlıkça %3 Al2O3 nanoakışkanlı ısı borulu soğutmalı panel (FVA3) için sırasıyla, yaklaşık %18, %24, %24, %24, %25, %25, %20 ve %17 azalma meydana gelmiştir. FVR'ye göre, ortalama verim artışı FVA1'de yaklaşık %7 FVC3'te yaklaşık %6, FVS2 ve FVA2'de yaklaşık %5, FVC1'de yaklaşık %4 FVC3'te yaklaşık %2 ve FVA3'te yaklaşık %1 oranında gerçekleşmiştir. FVS1'de ise yaklaşık %7 oranında ortalama verim azalışı meydana gelmiştir. Tasarlanan yeni pasif soğutma sisteminin FV panel üzerinde etkili bir soğutmaya sahip olduğu ve verimde artış meydana getirdiği görülmüştür.

In this study, the electrical efficiency of photovoltaic (PV) panels was experimentally investigated with the heat pipe supported passive cooling method. CuO and Al2O3 were preferred as nanofluids in thermosyphon type heat pipes used to increase efficiency in panels. In addition to the reference panel, a total of nine different PV panels, including water-cooled, pure water-cooled in the heat pipe, and systems with 1%, 2% and 3% weight percentage of CuO and Al2O3 nanofluids in the heat pipe, were compared using a solar simulator under laboratory conditions. To ensure stability in the production of nanofluids, SDS (sodium dodecyl sulfate) surfactant was added to the mixture at the same weight concentration as the nanoparticle percentage. In the measurements performed during the experiment, the average front surface temperatures of the panels decreased by approximately 18%, 24%, 24%, 24%, 25%, 25%, 20% and 17%, respectively, for water-cooled panel (FVS1), pure water-cooled panel with heat pipe (FVS2), 1 wt% CuO nanofluid heat pipe cooled panel (FVC1), 2 wt% CuO nanofluid heat pipe cooled panel (FVC2), 3 wt% CuO nanofluid heat pipe cooled panel (FVC3), 1 wt% Al2O3 nanofluid heat pipe cooled panel (FVA1), 2 wt% Al2O3 nanofluid heat pipe cooled panel (FVA2) and 3 wt% Al2O3 nanofluid heat pipe cooled panel (FVA3) compared to the reference panel (FVR). According to FVR, the average efficiency increase was approximately 7% in FVA1, 6% in FVC3, 5% in FVS2 and FVA2, 4% in FVC1, 2% in FVC3 and 1% in FVA3. The average efficiency decrease was approximately 7% in FVS1. It was observed that the newly designed passive cooling system had an effective cooling effect on the PV panel and increased the efficiency.