Pamukkale Univ Muh Bilim Derg. 2023; 29(2): 110-119 | DOI: 10.5505/pajes.2022.63872

Hava ve su ile soðutulan PV-T’nin dört farklý koþul için enerji ve ekserji analizi

Ayhan Atýz
Çukurova Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Adana

Bu çalýþmada bir PV-T hava ve su ile soðutularak enerji ve ekserji analizi dört farklý çalýþma þartlarý altýnda numerik olarak incelendi ve sonuçlar karþýlaþtýrýldý. 1. Durum deðiþen güneþ ýþýnýmý þartlarý, 2. durum için gerçek günlük iklim koþullarý, 3. durum için sabit güneþ ýþýnýmý ve 4. durum deðiþen soðutma kütlesi için analizler yapýldý. Analizler Mühendislik Denklem Çözücü (EES) kullanýlarak yapýldý. Kullanýlan PV-T 0.54 m2 alana sahiptir ve PV-T’yi soðutmak için kullanýlan kütle akýþý hem hava hem de su için m ̇=0.003 kg/s’dir ilk üç koçul için. Sonuç olarak, PV-T'nin en yüksek günlük enerji verimliliði su ve hava için sýrasýyla %58.01 ve %38.74'e ulaþýrken ekserji verimliliði ise en yüksek %17.23 ve %16.26'ya ulaþtý. Güneþ radyasyonun 100 W/m2’den 1000 W/m2’ye deðiþtiðinde PV-T’nin en yüksek enerji verimi su ve hava için sýrasýyla %58.96 ve %41.76’ya ulaþýrken en yüksek ekserji verimi ise %18.34 ve %16.20’ye ulaþtý. Çevre sýcaklýðý 0 ℃’den 30 ℃’ye arttýrýlarak sabit 500 W/m2 güneþ radyasyonu için PV-T’nin en yüksek enerji verimi su ve hava için sýrasýyla %59.64 ve %35.55’e ulaþýrken en yüksek ekserji verimi ise %18.90 ve %16.09’a ulaþtý. Ayrýca PV-T’nin günlük elektrik üretiminin su ile soðutulduðunda havaya göre %8.91 daha fazla olduðu bulundu. Ayrýca soðutma kütle debisi 0.001 kg/s’den 0.0 1 kg/s deðiþtiðinde su ile soðutulan PV-T’nin hava ile soðutulan PV-T’ye göre daha fazla elektrik ürettiði bulundu. Böylece, hemen hemen tüm þartlar altýnda PV-T su ile soðutulduðunda havaya göre daha iyi performans gösterdiði ve elektrik üretiminin de daha fazla olduðu bulundu.

Anahtar Kelimeler: Güneþ enerjisi ve ekserji, PV-T, Elektrik ve termal enerji üretimi, Enerji ve ekserji verimliliði

---

Energy and exergy analysis of PV-T cooled with air and water for four different conditions

Ayhan Atýz
Faculty of Sciences and Letters, Department of Physics, Cukurova University, 01330 Adana, Turkey

In this study, the energy and exergy analysis of a PV-T cooling with water and air were analyzed numerically under four different operating conditions and the results were compared. Analyzes were made to change solar radiation conditions for Case 1, real daily climatic conditions for Case 2, constant solar irradiance for Case 3, and the changing cooling mass flow rate for Case 4. Analyses of the system were performed using the Engineering Equation Solver (EES). The PV-T has an area of 0.54 m2 and the mass flow rate of the PV-T is 0.003 kg/s for both air and water under the first three conditions. As a result, PV-T's highest daily energy efficiencies reached 58.01% and 38.74% for water and air, while the highest exergy efficiencies reached 17.23% and 16.26%, respectively. When solar radiation changes from 100 W/m2 to 1000 W/m2, PV-T's highest energy efficiencies reached 58.96% and 41.76% for water and air, while the highest exergy efficiencies are 18.34% and 16.20%, respectively. By increasing the ambient temperature from 0 ℃ to 30 ℃ under 500 W/m2 of constant solar radiation, the highest energy efficiencies of PV-T reached 59.64% and 35.55% for water and air, while the highest exergy efficiencies are 18.90% and 16.09%, respectively. In addition, it was found that the daily electricity production of PV-T was 8.91% higher when cooled with water than with air. It was also found that when the cooling mass flow rate changes from 0.001 kg/s to 0.01 kg/s, the water-cooled PV-T produces more electricity than the air-cooled PV-T. Thus, PV-T is cooled by water, it performs better almost under all conditions than air and it produces more electricity.

Keywords: Solar energy and exergy, PV-T, Electricity and thermal energy production, Energy and exergy efficiencies

---