Üç Boyutlu Hesaplamalı Akışkan Dinamiği (HAD) Simülasyonlarıyla PV Güneş Panellerinin Rüzgâr ve Isı Transferi Analizi

5th International Conference on Innovative Academic Studies, Konya, Türkiye, 10 - 11 Ekim 2024, cilt.1, sa.2024, ss.126

Yayın Türü: Bildiri / Özet Bildiri
Cilt numarası: 1
Basıldığı Şehir: Konya
Basıldığı Ülke: Türkiye
Sayfa Sayıları: ss.126
Bursa Uludağ Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Bu simülasyon çalışması, PV güneş panellerinin üzerinden geçen hava akımı, güneş radyasyonu ve ısı transferinin üç boyutlu hesaplamalı akışkan dinamiği (HAD) simülasyonunu içermektedir. Fotovoltaik modüllerin elektriksel verimliliği sıcaklığının bir fonksiyonu olduğundan dolayı, bu çalışma, HAD yöntemi kullanılarak momentum, enerji ve radyasyon denklemlerinin sayısal çözümleriyle PV panellerinin sıcaklık dağılımını hesaplamaktadır. Ansys Fluent programıyla yapılan simülasyonlar, bir fabrikanın çatısında aktif olarak kullanılan çatı tipi bir PV santralinin modellenmesini sağlamaktadır. PV paneller, çatıya monte edilmiş ve neredeyse güneye doğru yönlendirilmiştir; çatı eğimi 17.8^o’dir. Yaz mevsiminde, santralin bulunduğu bölgede kuzeydoğudan gelen rüzgârın % 60 oranında hâkim olduğu belirlenmiştir. Bu doğrultuda yapılan CFD simülasyonları, kuzey, doğu ve kuzeydoğu yönlerinden rüzgâr akışını modellemiştir. PV panellerin etrafındaki üç boyutlu rüzgâr akış alanı ve taşınımla ısı transferini hesaba katmak için simülasyonlarda rüzgâr hızı 2 m/s, güneş radyasyonu 800 W/m², ortam sıcaklığı 30 ^oC olarak alınmıştır. Simülasyon sonuçlarına göre, doğu (yandan) rüzgarları altında panellerin soğutma etkisinin uzun sıralarda 25 ^oC ye kadar azaldığı gözlemlenmiştir, bunun sebebi panellerin bitişik montajı, panel sıralarının çok uzun ve çatı-paneller arası mesafenin (20 cm) yetersiz olmasıdır. Benzer sonuçlar kuzey (arka) rüzgarları altında da görülmektedir. Kuzey rüzgarları altında panel sıraları çok uzun değildir fakat çatı yapısından dolayı rüzgâr akışı bozulmaktadır. Kuzeydoğudan gelen rüzgarlarda ise panel sıcaklıklarının diğer yönlerden 10 ^oC daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bu bulgular, PV santrallerinin tasarımında rüzgârın etkisini minimize etmek için uygun konfigürasyonların önemini vurgulamaktadır. PV dizilerinin her yönden rüzgâra maruz kalabileceği ve optimal soğutma sağlayacak düzenlemelerin yapılması gerektiği sonucuna varılmıştır.