EXPERIMENTAL STUDY OF THERMODYNAMIC ANALYSIS OF CLOSED SYSTEM NANOFLUID COOLED PV/T COLLECTORS

Abstract

ABSTRACT

The requirement for renewable energy and its application in electricity generation is increasing day by day. Solar energy has critical importance among the various types of renewable energy sources. In this thesis, the cooling of PV/T collectors was experimentally investigated with two flow patterned nanofluid circulation in an experimentation system. The experiments were done in the Karabuk city of Turkey in October 2021. A photovoltaic module, that is assigned as a reference, was used to evaluate the enhancement in electrical and thermal performance of two different flow patterned PV/T collectors. PVT collectors were obtained by placing the back side of PV modules and the PV/T collector (PV/T1) has the serpentine and the other (PV/T2) channelled module back side circulation. Solar panel systems are compared according to their first and second law efficiency. Resultantly, the temperature decline of PV/T1 and PV/T2 collectors was 29.49% and 50% compared to the PV module. Electrical power output of the PV/T1 and PV/T2 increased approximately 41% and 78.7% respect to PV module. The thermal power gain from the PV/T1 and PV/T2 collectors are 42.8 W, and 53.39 W. First and second law efficiency enhancement of PV/T1 and PV/T2 collectors are 39.23%, 50.97%, and 2.44%, 4.95% compared to PV module.

ÖZET

Yenilenebilir enerjiye duyulan ihtiyaç ve elektrik üretimindeki uygulaması her geçen gün artmaktadır. Güneş enerjisi, çeşitli yenilenebilir enerji kaynakları arasında kritik öneme sahiptir. Bu tezde, PV/T kollektörlerinin soğutulması, bir deney sisteminde iki akış desenli nanoakışkan sirkülasyonu ile deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler, Ekim 2021’de Türkiye’nin Karabük ilinde yapılmıştır. Referans olarak atanan bir fotovoltaik modül kullanılmıştır. İki farklı akış desenli PV/T kollektörün elektriksel ve termal performansındaki artışı değerlendirmek. PV/T kollektörler, PV modüllerin arka tarafına yerleştirilerek elde edilmiş olup, PV/T kollektör (PV/T1) serpantin ve diğer (PV/T2) kanallı modül arka yüz sirkülasyonuna sahiptir. Güneş paneli sistemleri birinci ve ikinci yasa verimlerine göre karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, PV/T1 ve PV/T2 kollektörlerinin sıcaklık düşüşü PV modülüne göre %29,49 ve %50 olmuştur. PV/T1 ve PV/T2’nin elektrik güç çıkışı, PV modülüne göre yaklaşık %41 ve %78,7 arttı. PV/T1 ve PV/T2 kollektörlerinden elde edilen termal güç kazancı 42,8 W ve 53,39 W’dir. PV/T1 ve PV/T2 kollektörlerinin birinci ve ikinci kanun verimlilik artışı PV modülüne göre %39,23, %50,97 ve %2,44, %4,95’tir.