Hibrit nanoakışkan kullanılarak fotovoltaik/termal (PV/T) sistemlerin termal ve elektrik üretim performansının iyileştirilmesi

Abstract

Fotovoltaik/Termal (FV/T) sistemler, elektrik enerjisi üretiminin yanı sıra sıcak akışkan (genellikle su) üretimi de sağlamaktadır. PV sistemlerin aşırı ısınması ilave edilen termal sistem ile atılarak PV'lerin elektrik üretim performansı artırılmaktadır. Nanoakışkanlar, termal sistemde emilen ısıyı artırmak için bir çözüm olarak sunulmaktadır. Nanoakışkanların ısı transfer performansında önemli bir iyileşmeye yol açan başlıca fiziksel olaylar şu şekilde özetlenebilir: (i) Nanoakışkanların ısıl iletkenliklerinin yüksek olması, (ii) Akışkan içerisindeki partiküllerin ısı transfer yüzey alanını artırması, (iii) Nanoakışkanın özgül ısıl kapasitesini artırması, (iv) Nanoakışkanın yüksek sıvı aktivitesi nedeniyle türbülanslı hacim oranın artması. Bu çalışmada, temel akışkanlardan biri olan suya ağırlıkça belirli oranlarda Fe2O3, Fe3O4 ve NiFe2O4 manyetik nanoparçacıkların eklenmesiyle elde edilen nanoakışkanların, PV/T sisteminin termal ısı transferinin arttırılması sayesinde PV sisteminin daha fazla soğutulması sağlanarak hem elektrik üretim performansının arttırılması hem de elde edilen sıcak akışkan sıcaklığının arttırlarak sistemin termal performansının iyileştirilmesi sağlanmıştır. Deneysel çalışmada, FV panellerde NiFe2O4 nanoakışkanı ile elektrik üretiminde %14'lük bir iyileşme sağlanmıştır. Termal sistemde emilen ısı miktarı yüksek olduğu için NiFe2O4 nanoakışkanının sıcak akışkan sıcaklığında, baz akışkan suya göre ortalama %104 sıcaklık (∆T) artışı elde edilmiştir. Ayrıca baz akışkan suya %0,5 Fe2O3 ve Fe3O4 nanopartiküllerinin elde edilmesiyle elde edilen nanoakışkanın kullanılması durumunda FV panelin elektriksel ve ısıl veriminde ortalama %80'lere ulaşan iyileşmeler elde edilmiştir