YENİ TİP HAVALI BİR GÜNEŞ KOLEKTÖRÜNÜN TASARIMI İMALATI VE PERFORMANS ANALİZİ
Azim Doğuş TUNCER
YÜKSEK LİSANS TEZİ
ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
HAZİRAN 2018
Azim Doğuş TUNCER tarafından hazırlanan “YENİ TİP HAVALI BİR GÜNEŞ KOLEKTÖRÜNÜN TASARIMI İMALATI VE PERFORMANS ANALİZİ” adlı tez çalışması aşağıdaki jüri tarafından OY BİRLİĞİ ile Gazi Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Anabilim Dalında YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir.
Danışman: Prof. Dr. Mustafa AKTAŞ Enerji Sistemleri Mühendisliği Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi
Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum. ...………
Başkan: Prof. Dr. Hikmet DOĞAN Enerji Sistemleri Mühendisliği Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi
Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum. ………...
Üye: Prof. Dr. Kamil SAÇILIK
Tarım Makinaları ve Teknolojileri Müh. Anabilim Dalı, Ankara Üniversitesi
Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum. ………...
Tez Savunma Tarihi: 20/06/2018
Jüri tarafından kabul edilen bu tezin Yüksek Lisans Tezi olması için gerekli şartları yerine getirdiğini onaylıyorum.
……….…….
Prof. Dr. Sena YAŞYERLİ Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü
ETİK BEYAN
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tez Yazım Kurallarına uygun olarak hazırladığım bu tez çalışmasında;
Tez içinde sunduğum verileri, bilgileri ve dokümanları akademik ve etik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi,
Tüm bilgi, belge, değerlendirme ve sonuçları bilimsel etik ve ahlak kurallarına uygun olarak sunduğumu,
Tez çalışmasında yararlandığım eserlerin tümüne uygun atıfta bulunarak kaynak gösterdiğimi,
Kullanılan verilerde herhangi bir değişiklik yapmadığımı,
Bu tezde sunduğum çalışmanın özgün olduğunu,
bildirir, aksi bir durumda aleyhime doğabilecek tüm hak kayıplarını kabullendiğimi beyan ederim.
Azim Doğuş TUNCER 20/06/2018
YENİ TİP HAVALI BİR GÜNEŞ KOLEKTÖRÜNÜN TASARIMI İMALATI VE PERFORMANS ANALİZİ
(Yüksek Lisans Tezi) Azim Doğuş TUNCER GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
Haziran 2018 ÖZET
Havalı güneş kolektörleri, düşük maliyetli ve kolay uygulanabilir sistemler olup, dünya çapında mahal ısıtma, kurutma, sera ısıtması gibi pek çok uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Havalı güneş kolektörlerinin verimlerinin artırılması için, ısı transfer yüzey alanının artırılması ve ısı kayıplarının azaltılması amaçlanır. Bu çalışmada, bahsedilen amaçları sağlayabilmek için çift geçişli, V-oluklu ve kanatçıklı yeni tip bir havalı güneş kolektörü (Tip-II) tasarlanmış, imal edilmiş ve performans analizi gerçekleştirilmiştir. Bunun yanında emici plakaları haricinde aynı özelliklere sahip bir kolektör (Tip-I) daha üretilmiş ve iki kolektör de aynı şartlarda test edilmiştir. Kış aylarında yapılan testler, iki deney serisini (Deney Serisi-I ve Deney Serisi-II) kapsamaktadır. Her deney serisi 1,5 m/s, 2,0 m/s ve 2,5 m/s hava hızlarında (0,014 kg/s, 0,019 kg/s ve 0,024 kg/s kütlesel debilerde) gerçekleştirilen üçer deneyden oluşmaktadır.
Deneyler sonucunda Tip-II kolektörünün veriminin Tip-I kolektörüne göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bunun yanında sis ve bulutluluğun kolektör performansına etkisi de tartışılmıştır. Tip-I kolektörünün veriminin %24,58-72,32 arasında, Tip-II kolektörünün veriminin ise %37,99-81,75 arasında değiştiği gözlemlenmiştir. En yüksek ortalama kolektör verimi Deney Serisi-I’de Tip-II kolektörü için 2,5 m/s hava hızında gerçekleştirilen deneyde %70,48 olarak görülmüştür. Kolektör verimliliğinin hava hızıyla doğru orantılı olarak arttığı deneyler sonucunda görülmüştür. Ancak performans katsayısı (COP) değerlerinin, fan gücünün daha düşük olması nedeniyle düşük hava hızlarında daha yüksek değerlerde olduğu gözlemlenmiştir. En yüksek ortalama COP değeri 8,59 ile Deney Serisi-II’ye ait 1,5 m/s hava hızında gerçekleştirilen deneyde Tip-II kolektöründe bulunmuştur. Kolektörler, yenilikçi tasarımlarından dolayı yüksek verime ve düşük enerji tüketimine sahip olduklarından özellikle kış şartlarında konut ve ticari hava ısıtma prosesine farklı bir bakış açısı getirecektir
Bilim Kodu : 92802
Anahtar Kelimeler : Havalı güneş kolektörü, performans analizi, güneş enerjisi, yenilenebilir enerji
Sayfa Adedi : 88
Danışman : Prof. Dr. Mustafa AKTAŞ
DESIGN MANUFACTURING AND PERFORMANCE ANALYSIS OF A NEW TYPE DOUBLE PASS SOLAR AIR COLLECTOR
(M. Sc. Thesis) Azim Doğuş TUNCER
GAZİ UNIVERSITY
GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES June 2018
ABSTRACT
Solar air collectors are low cost and easily applicable systems that are widely used in many applications worldwide such as space heating, drying, greenhouse heating. In order to increase the efficiency of the solar air collectors, it is aimed to increase the heat transfer surface area and reduce the heat losses. In this study, a new type of V-corrugated double- pass solar air collector (Type-II) with fins was designed, manufactured and performance analysis was carried out in order to achieve the mentioned objectives. In addition, a collector (Type-I) with the same characteristics, except for the absorber plate, was manufactured and two collectors were tested under the same conditions. Tests made during the winter include two test series (Experiment Series-I and Experiment Series-II).Each experiment series consisted of three experiments carried out at air velocities of 1.5 m/s, 2.0 m/s and 2.5 m/s (at 0,014 kg/s, 0,019 kg/s and 0,024 kg/s mass flow rates). Experiments showed that the efficiency of the Type-II collector is higher than Type-I collector. The effects of fog and cloudiness on collector performance are also discussed. Efficiency of Type-I collector was ranged by 24,58-72,32%, efficiency of Type-II collector was ranged by 37,99-81,75%. The highest average collector efficiency was 70,48% for the experiment conducted at 2.5 m/s air velocity for the Type-II collector in the Experiment Series-I.
Experiments have shown that the collector efficiency increases in direct proportion to the air velocity. However, coefficients of performance (COP) values were observed to be higher at low air velocities due to lower fan power. The highest average COP value was observed as 8,59 in the Type-II collector in the experiment carried out at the air velocity of 1,5 m/s in Experiment Series-II. The collectors will bring a different perspective on the domestic and commercial air heating process, especially in winter conditions as they have high efficiency and low energy consumption due to their innovative design.
Science Code : 92802
Key Words : Solar air collector, performance analysis, solar energy, renewable energy
Page Number : 88
Supervisor : Prof. Dr. Mustafa AKTAŞ
TEŞEKKÜR
Yüksek lisans öğrenimim ve bu çalışma süresince beni yönlendiren, değerli bilgilerini, görüşlerini ve desteklerini esirgemeyen tez danışmanım sayın Prof. Dr. Mustafa AKTAŞ’a teşekkürü bir borç bilirim. Eğitim hayatımın tüm süreçlerinde ve bu çalışmanın hazırlanmasında desteklerinden dolayı annem Asuman SOYLU’ya ve babam Rauf TUNCER’e teşekkür ederim.
İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET ... iv
ABSTRACT ... v
TEŞEKKÜR ... vi
İÇİNDEKİLER ... vii
ÇİZELGELERİN LİSTESİ ... x
ŞEKİLLERİN LİSTESİ ... xi
RESİMLERİN LİSTESİ ... xii
SİMGELER VE KISALTMALAR... xiv
1. GİRİŞ
... 12. LİTERATÜR ARAŞTIRMASI
... 53. GÜNEŞ ENERJİSİ
... 153.1. Fotovoltaik Piller (Güneş Pilleri) ... 15
3.2. Güneş Kolektörleri ... 17
3.2.1. Sabit güneş kolektörleri ... 18
3.2.2. Yoğunlaştırıcı güneş kolektörleri ... 21
3.2.3. Havalı güneş kolektörleri ... 26
3.2.4. Kolektör elemanları ... 28
3.3. Güneş Havuzları ... 32
3.4. Güneş Bacaları ... 34
3.5. Güneş Mimarisi ... 35
3.6. Su Arıtma Sistemleri ... 36
3.7. Kurutma ve Seralar ... 37
4. TEORİK ANALİZ
... 394.1. Isıl Performans ... 40
Sayfa
4.2. Çalışma Akışkanının Akış Yönündeki Sıcaklık Dağılımı ... 40
4.3. Toplam Isı Kayıp Katsayısı ... 43
4.3.1. Üst ısı kayıp katsayısı ... 44
4.3.2. Alt ısı kayıp katsayısı ... 44
4.4. Kolektör verimi ... 45
4.5. Günlük Kolektör Verimi ... 46
4.6. Kanatçık Verimi ve Etkenliği ... 46
4.7. Performans Katsayısı ... 47
4.8. Fan Gücü ... 47
4.9. Belirsizlik Analizi ... 48
5. MATERYAL VE METOD
... 495.1. Deney Düzeneği ... 49
5.2. Deneylerin Yapılışı ... 53
5.3. Deneylerde Kullanılan Ölçüm Ekipmanları ve Özellikleri ... 54
5.3.1. Sıcaklık ölçümü... 55
5.3.2. Sıcaklık kaydedici (Data-logger) ... 55
5.3.3. Güneş ışınım şiddeti ölçümü ... 56
5.3.4. Hava hızı ölçümü ... 57
5.3.5. Çevre sıcaklığı ölçümü... 57
5.3.6. Basınç ölçümü ... 58
6. DENEYSEL BULGULAR VE TARTIŞMA
... 616.1. Çevre Sıcaklığı ve Güneş Işınım Şiddeti Değerleri ... 62
6.2. Hava Çıkış Sıcaklığı Değerleri ... 64
6.3. Kolektör Havası Girişi ve Çıkışı Arasındaki Sıcaklık Farkı Değerleri ... 66
6.4. Kolektör Verimi Değerleri ... 68
6.5. Performans Katsayısı (COP) Değerleri ... 71
Sayfa
6.6. Anlık Verim Eğrisi ... 73
6.7. Basınç Düşümü ... 73
6.8. Belirsizlik Analizi ... 73
7. SONUÇ VE ÖNERİLER
... 79KAYNAKLAR ... 81
ÖZGEÇMİŞ ... 87
ÇİZELGELERİN LİSTESİ
Çizelge Sayfa
Çizelge 3.1. Çeşitli geçirgen kolektör örtüsü malzemelerinin özellikleri ... 29
Çizelge 3.2. Emici yüzey malzemelerin ısı iletkenlik katsayısı değerleri ... 30
Çizelge 3.3. Çeşitli yutucu yüzey malzemelerin yutma ve yayma oranları ... 30
Çizelge 3.4. Bazı sızdırmazlık malzemelerinin özellikleri ... 32
Çizelge 5.1. Tip-I kolektörünün teknik özellikleri... 52
Çizelge 5.2. Tip-II kolektörünün teknik özellikleri ... 53
Çizelge 6.1. Farklı hava hızlarına göre ölçülen gerilim ve hesaplanan fan gücü değerleri ... 61
Çizelge 6.2. Ölçüm parametrelerinin belirsizlik değerleri ... 76
Çizelge 6.3. Havalı Güneş Kolektörleriyle ilgili yapılan önceki çalışmalar ve mevcut çalışmanın karşılaştırılması ... 76
ŞEKİLLERİN LİSTESİ
Şekil Sayfa
Şekil 6.1. Deney Serisi-I’e ait çevre sıcaklığı ve güneş ışınım şiddeti değerleri ... 63
Şekil 6.2. Deney Serisi-II’ye ait çevre sıcaklığı ve güneş ışınım şiddeti değerleri ... 64
Şekil 6.3. Deney Serisi-I için kolektör çıkış havası sıcaklığı değerleri ... 65
Şekil 6.4. Deney Serisi-II için kolektör çıkış havası sıcaklığı değerleri ... 66
Şekil 6.5. Deney Serisi-I için sıcaklık farkının zamana bağlı değişimi ... 67
Şekil 6.6. Deney Serisi-II için sıcaklık farkının zamana bağlı değişimi ... 68
Şekil 6.7. Deney Serisi-I’e ait kolektör verimi değerleri ... 69
Şekil 6.8. Deney Serisi-II’ye ait kolektör verim değerleri ... 70
Şekil 6.9. Deney Serisi-I’e ait performans katsayısı değerleri ... 71
Şekil 6.10. Deney Serisi-II’ye ait performans katsayısı değerleri ... 72
Şekil 6.11. Deney Serisi-I’e ait, 2,5 m/s hava hızı için kolektörlerin anlık verim eğrileri ... 73
Şekil 6.12. Deney Serisi-I’e ait, 2,0 m/s hava hızı için kolektörlerin anlık verim eğrileri ... 74
Şekil 6.13. Deney Serisi-II’ye ait, 1,5 m/s hava hızı için kolektörlerin anlık verim eğrileri ... 74
Şekil 6.14. Farklı hava hızlarında yapılan deneyler için ölçülen basınç düşümü değerleri ... 75
RESİMLERİN LİSTESİ
Resim Sayfa
Resim 2.1. Alüminyum içecek kutularından yapılan emici yüzey görselleri ... 6
Resim 2.2. Kurutma sisteminin ve kurutma odasının şematik gösterimi ... 9
Resim 2.3. Çift geçişli termoelektrik havalı güneş kolektörünün şematik gösterimi ... 10
Resim 2.4. Delikli emici plakaya sahip havalı güneş kolektörünün şematik gösterimi ... 11
Resim 3.1. Fotovoltaik (PV) güneş pilinin yapısı ... 17
Resim 3.2. Düzlemsel güneş kolektörünün ve elemanları (1. Kolektör iç paneli, 2. Kolektör tabanı, 3. Kolektör örtüsü, 4. Isı yalıtımı, 5. Kolektör kasası, 6. Cam lastiği, 7. Conta, 8. Kolektör kasası ısı yalıtımı, 9. Cam çıtası) ... 19
Resim 3.3. Parabolik kolektörün şematik gösterimi ... 20
Resim 3.4. Vakumlu güneş kolektörü görünüşü ... 21
Resim 3.5. Parabolik çanak sistemi ... 23
Resim 3.6. Lineer fresnel reflektör kolektörünün şematik görünüşü ... 24
Resim 3.7. Parabolik oluk tipi kolektör ... 25
Resim 3.8. Merkezi Alıcı Sistemin şematik gösterimi ... 25
Resim 3.9. Havalı güneş kolektörünün şematik görünüşü ... 26
Resim 3.10. Farklı havalı güneş kolektörü tipleri ... 27
Resim 3.11. Havalı güneş kolektörleri için geliştirilen emici yüzeyler ... 28
Resim 3.12. a. Tuz ile oluşturulan güneş havuzu, b. jel havuzu, c. sığ güneş havuzu .... 34
Resim 3.13. Güneş bacası ... 34
Resim 3.14. a. Trombe duvar çalışma şekli, b. Trombe duvara ait havalandırma düzeni, c. Trombe duvarın gündüz ve gece için çalışma biçimi ... 36
Resim 3.15. Güneş destekli su artıma sistemi şematik gösterimi ... 37
Resim 3.16. Sera tipi kurutucu çalışma şeması... 38
Resim 4.1. Düzlemsel güneş kolektörlerinde termal kayıplar [𝐼0: Gelen güneş enerjisi (W/m2),: 𝐼𝜏: Camın geçirdiği enerji (W/m2), 𝐼𝜏𝛼: Plakanın yuttuğu enerji (W/m2)] ... 40
Resim Sayfa
Resim 4.2. Kanatçık ve V-oluk geometrisi ... 41
Resim 5.1. Tip-II kolektörüne ait emici yüzey görünümü ... 50
Resim 5.2. Tip-I ve Tip-II kolektör detayları ... 51
Resim 5.3. Tip-II kolektörü ve emici yüzeyinin gösterimi ... 51
Resim 5.4. Tip-I ve Tip-II kolektörleri ... 54
Resim 5.5. K tipi ısılçiftler ... 55
Resim 5.6. Sıcaklık kaydedici (data-logger) ... 56
Resim 5.7. Deneylerde kullanılan solarimetre ... 56
Resim 5.8. Deneylerde kullanılan anemometre ... 57
Resim 5.9. Bağıl nem ve sıcaklık vericisi ... 58
Resim 5.10. Fark basınçölçer cihazı ... 58
SİMGELER VE KISALTMALAR
Bu çalışmada kullanılmış simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur.
Simgeler Açıklamalar
Ac V-oluklar ve emici yüzeyin toplam alanı, [m2]
Af Kanatçıkların toplam yüzey alanı, [m2]
AV V-olukların toplam yüzey alanı, [m2]
At Emici yüzeyin kanatçık ve V-oluk hariç alanı, [m2]
Aw Kanatsız haldeki yüzey alanı, [m2]
b Kanatçık uzunluğu, [m]
bc Düzeltilmiş kanatçık uzunluğu, [m]
b1 V-olukların genişliği, [m]
b2 V-olukların yüksekliği, [m]
b3 Kanatçık yüksekliği, [m]
B Kolektör genişliği, [m]
𝐜𝐨𝐬𝛗 Güç faktörü, [-]
Cp Havanın özgül ısısı, [J/kgK]
De Hava kanalının çapı, [m]
F’ Kolektör verim faktörü, [-]
FR Kolektör ısı kazanç faktörü, [-]
G Birim alan başına düşen kütlesel debi, [kg/sm2]
H Kolektör hava kanalının yüksekliği, [m]
h Akışkanın konvektif ısı transfer katsayısı, [W/m2K]
hr V-olukların ışınım ısı transfer katsayısı, [W/m2K]
hw Havanın dış yüzey ısı transfer katsayısı, [W/m2K]
𝐦̇ Kütlesel debi, [kg/s]
I0 Gelen güneş enerjisi, [W/m2]
Il Hat akımı, [A]
𝐈𝛕 Camın geçirdiği güneş enerjisi, [W/m2]
𝐈𝛕𝛂 Plakanın yuttuğu güneş enerjisi, [W/m2]
L Kolektör uzunluğu, [m]
Simgeler Açıklamalar
Lb Alt ısı yalıtım malzemesinin kalınlığı, [m]
l İki kanatçık arasındaki mesafe, [m]
t V-oluk kalınlığı, [m]
N Cam örtü sayısı, [-]
Nu Nusselt sayısı
𝐐̇𝒇 Kanatçıktan havaya birim zamanda geçen ısı, [W]
𝐐̇𝒖 Birim zamanda elde edilen faydalı ısı, [W]
𝐪̇ V-oluklar ve kanatçıklardan havaya geçen ısı, [W/ m2]
Re Reynolds sayısı
Ta Çevre sıcaklığı, [oC]
Td Üst hava kanalına geçen havanın sıcaklığı, [oC]
Tf Akışkan sıcaklığı, [oC]
Tp Emici yüzey sıcaklığı, [oC]
TR Alt plaka sıcaklığı, [oC]
Ub Alt ısı kayıp katsayısı, [W/m2K]
Ueff Etkin ısı kayıp katsayısı, [W/m2K]
UL Toplam ısı kayıp katsayısı, [W/m2K]
UT Üst ısı kayıp katsayısı, [W/m2K]
Vp Gerilim, [V]
Vr Rüzgâr hızı, [m/s]
𝐖̇𝒇𝒂𝒏 Fan gücü, [W]
𝛂 Emici plakanın güneş ışınımı yutma katsayısı, [%]
𝛃 Kolektör eğim açısı, [o]
𝛅 Belirsizlik, [-]
𝛆𝒇 Kanat etkenliği, [-]
𝝀 Isı iletim katsayısı, [W/mK]
𝝀 a Havanın ısı iletim katsayısı, [W/mK]
𝝀 i Isı yalıtım malzemesinin ısı iletim katsayısı, [W/mK]
𝛍 Akışkan viskozitesi, [kg/ms]
𝛈 Kolektör verimi, [%]
𝛈𝐝 Günlük kolektör verimi, [%]
Simgeler Açıklamalar
𝛈𝐟 Kanatçık verimi, [%]
𝛈𝐨 Optik verim, [%]
𝛈𝐕 V-olukların verimi, [%]
𝛒 Akışkan yoğunluğu, [kg/m3]
𝛕 Kolektör camının güneş ışınımını geçirgenliği, [%]
𝛖 Akışkan hızı, [m/s]
Kısaltmalar Açıklamalar
BREEAM BRE Enviromental Assessment Method
COP Performans Katsayısı
EPS Ekspande Polistiren
LEED Leadership in Energy and Environmental Design
PCM Faz Değiştiren Malzeme
PV Fotovoltaik
PVC Polivinil klorür
1. GİRİŞ
Türkiye’de ve Dünya’da ekonomik ve toplumsal kalkınmanın temel girdisi olan enerjiye her geçen gün daha fazla ihtiyaç duyulması, dünyadaki enerji kaynaklarının sınırlılığı ve sürekli azalma eğiliminde olması durumunun daha geniş çevrelerce anlaşılması ülkeleri, enerjiyi etkin kullanmaya ve enerji politikalarını tekrar gözden geçirmeye yöneltmiştir.
Nüfus artışı, iktisadi büyüme ve yüksek yaşam standartlarının yakalanmak istenmesi, enerji tüketimindeki artışın önemli nedenlerindendir. 21. yüzyılın ortalarında kadar, enerji tüketimindeki bu artışın birkaç katına çıkması durumu kaçınılmaz olacaktır. Dünya enerji rezervlerinin azalışı ile birlikte enerji üretimi maliyetleri de buna bağlı olarak yükselmektedir. Bu yüzden enerji üretimi ve kullanımı aşamalarında verim kayıplarının en az seviyede olması gerekmektedir. Verim kayıplarının artışı, çevresel sorunları da konuyla ilgili bir tartışma konusu haline getirmektedir. Bununla birlikte enerji rezervlerindeki azalma, sürdürülebilir kalkınmanın devamı için de bir tehdit olarak değerlendirilmektedir.
Sürdürülebilir kalkınma, çevre hareketi içerisinde ortaya çıkan bir kavramdır. Buna göre bugünün gereksinimleri, gelecek nesillerin gereksinimlerini karşılama yeteneğinden ödün vermeden karşılanmalıdır. Dünyadaki doğal kaynakların ve buna bağlı olarak çevrenin insan etkisiyle tükenme noktasına geldiği konusunda genel bir görüş hakimdir. Buna göre sürdürülebilir kalkınmanın sağlanabilmesi, doğal kaynakların dışarıdan bir etki olmaksızın kendiliğinden yenilenmesine fırsat verilmesi şartına bağlıdır. Sürdürülebilir kalkınma kavramı ekonomik açıdan değerlendirildiğinde, üretim sürecinde yenilenebilir kaynak kullanımına önem vermek, üretim faaliyetinin çevre etkilerinin göz önünde bulundurulması ve bu etkilerden sorumlu olmak tanımı yapılabilir.
Çevresel sürdürülebilirliğin etkinliği enerji kullanımında yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına öncelik verilmesi ve kullanımının teşvikine bağlıdır. Binalarda enerji kullanımı toplam enerji tüketiminde büyük pay sahibidir ve tüketilen bu enerjinin konfordan ve mevcut yaşam standartlarından ödün vermeden azaltılmasında ilgili tasarımcı mimar ve mühendislere büyük sorumluluklar düşmektedir.
Sürdürülebilir kalkınma kavramının çevresel tarafı beşeri çalışmaların içerisinde bulunduğu doğal çevre ile ilişkilendirilmektedir. İnsanlar, ihtiyacı olan tüm kaynakları doğal çevreden bulabilmekte, doğal ekolojik sistemlerden enerji sağlayarak hammaddenin
ekonomik mallara dönüşümünü sağlamakta, aynı zamanda bu dönüşüm süreci içerisinde ortaya çıkan atıkların geri kazanımına yardımcı olmaktadır. Fakat doğal çevremizin
“taşıma kapasitesi” adı verilen belli sınırları bulunmaktadır. Doğal kaynaklarımızın bilinçsizce tüketilmesi, yeniden oluşturulmadan kullanılan yenilenebilir doğal kaynaklardan ağaçlar, su canlıları; kısacası bütünüyle vahşi yaşamın olumsuz yönde etkilenmesine, doğal olarak yeniden üretilme oranından daha hızlı bir şekilde tüketilen birçok mineralin de yok olmasına sebebiyet vermektedir. Buradan yola çıkarak yenilenemeyen kaynakların kullanımında kısıtlamaya gidilirken, yenilenebilir kaynakların da tüketiminin kısıtlanması ya da dikkatli kullanılması gerekliliği de göz ardı edilmemelidir. Çevresel sürdürülebilirliğin başarılı bir şekilde ilerlemesi, ekolojik çeşitliliğin ve sürdürülebilir kaynakların korunması ile mümkündür.
Enerji sürdürülebilir kalkınmanın yapı bloklarından olan çevrenin korunması, sosyal denge ve ekonomik büyüme ile ilgili hedeflerinin gerçekleştirilebilmesi adına etkili ve önemli bir konudur. Bu yüzden enerji, sürdürülebilir kalkınma ile ilgili yapılan çalışmalarda sıklıkla gündeme gelmektedir. Enerji üretim ve tüketiminin çevreye zarar verilmeden yapılması ve ekonomik olması amacı sürdürülebilir kalkınma hedeflerinin başarılması adına ön plana çıkmıştır. Sürdürülebilir enerji kavramı, ihtiyacımız olan enerjinin en az finansman, en az sosyal ve çevresel maliyetle sürekli olarak karşılanmasını sağlayacak strateji, teknoloji ve uygulamaları içermektedir. Kaynak; ihtiyaç ve isteklerin karşılanması amacıyla canlı veya cansız çevreden alınan herhangi bir nesne olarak tanımlanabilir. Enerjinin üretim yönünden kaynakları yenilenemez ve yenilenebilir kaynaklar olarak iki kısma ayrılabilmektedir.
Yenilenemez kaynaklar; kömür, petrol, doğalgaz gibi insanlarca sürekli olarak tüketilmekte olan, tüketildiği sürece de devamlı olarak çevreye zararlı etkiler veren ve zaman ile azalan kaynaklar olarak tanımlanabilir. Yenilenemez kaynakların tüketimine bağlı çevre kirliliği ve iklim değişiklikleri, sıcaklık artışlarının yaşanması, kutup buzullarının erimesi ve sel oluşumu gibi olumsuz olaylara yol açmaktadır. Bu olaylara bağlı olarak, dünyadaki canlı yaşamı tehdit altında bulunmaktadır. Bunun sonucunda ise sürdürülebilir kalkınmanın tersi bir durum gelişmektedir. Fosil yakıtların yaygın olarak kullanılması insanlığın çevreye, canlılara ve ileriki nesillere olan sorumluluklarının yerine getirilmediğini göstermektedir.
Enerji, çevre ve sürdürülebilir kalkınmanın sürekliliğinde, enerjinin korunumu, yenilenebilir enerji kaynaklı teknolojilerin kullanımının yaygınlaştırılması, enerji verimliliğinin tüm sektörlerde arttırılması gibi faktörler göz önünde bulundurulmalıdır.
Sürdürülebilirlik açısından yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı kirliliğin azalmasına katkıda bulunduğu gibi enerji kaynaklarında çeşitlilik ve arz güvenliği sağlamaktadır. Sınırlı olan fosil yakıt kaynaklarının (rezervlerinin) korunması ve fosil yakıtların arzına bağlı fiyat istikrarsızlıkları risklerinden kaçınma konusunda da yenilenebilir enerji kullanımının yardımı olmaktadır. Ayrıca küçük ölçekli, modüler ve dağıtılmış yenilenebilir teknolojiler ile kayıpların azaltılması, altyapı ve esneklik sağlanabilmektedir.
Güneş enerjisi, temiz, sürekli ve özellikle ülkemiz açısından büyük bir kullanım potansiyeline sahip yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. Güneş enerjisinden elektrik enerjisi üretiminin yanı sıra, ısıl anlamda da faydalanmak mümkündür. Bunun yanında elektrik ve ısıl enerjinin birlikte üretildiği hibrit (iki farklı güç kaynağının bir arada bulunması) sistemler de mevcuttur. Güneş ışınımından ısı enerjisi üretmek oldukça kolay ve ucuz uygulamalardır. Uygulamadaki kolaylık ve düşük maliyet sebebiyle birçok alanda ısı enerjisi üretimi için güneş enerjisinden faydalanabilmek mümkündür. Güneş ışınımından ısı enerjisi üretmek için hem evsel hem endüstriyel anlamda kullanılabilecek uygulamaların başında güneş kolektörleri gelmektedir.
Yenilenebilir enerjilerin binalarda etkin şekilde kullanımı “yeşil bina” değerlendirme sistemlerince alınabilecek sertifikalar konusunda söz konusu binaları önemli ölçüde öne geçirecektir. LEED ve BREEAM tüm dünyada geçerli ve kabul edilebilir yeşil bina değerlendirme sistemleridir. Türkiye, dünyada değerlendirmeye alınan ilk yeşil bina sertifika sistemi olması ve Avrupa normlarına uyumluluğu sebebiyle BREEAM sertifikasyon sisteminden yararlanmaktadır. BREEAM kriterlerine göre enerji verimliliği konusu; yönetim, sağlık ve konfor, enerji, kirlilik ve yenilik kısımlarında belirtilmiş olmakla birlikte genel puanlamanın üçte birlik bölümünden daha büyük bir kısmını kapsamaktadır. LEED sertifikasyon sisteminde ise “Enerji ve Atmosfer” kategorisi kapsamında enerji verimliliği konusu binalar puanlamaya tabi tutulmaktadır. LEED için de bu kategorinin genel puanlamaya etkisi BREEAM gibi üçte birlik kısımdan daha fazladır.
Havalı güneş kolektörleri, güneş enerjisini yararlı ısıya dönüştüren bir tür ısı değiştiricileridir. Havalı güneş kolektörleri kurulumu ve işletilmesi kolay ve ucuz sistemlerdir. Havalı güneş kolektörleri genellikle kolektör kasası, kolektör üst örtüsü, emici yüzey ve yalıtım malzemesinden oluşmaktadır. Kolektör emici yüzeyinin ısı iletim katsayısı yüksek bir malzemeden seçilmesi ve siyaha boyanması ısıl verimi arttıracaktır.
Bunun yanında tek geçişli kolektör yerine çift geçişli kolektörlerin tercih edilmesi, ısı transfer alanının çift olması sebebiyle kolektör performansını arttıracaktır. Akış alanına konumlandırılan engeller (kanatçık gibi) ısı transfer alanını arttıran diğer bir parametre olup türbülanslı akışın meydana gelmesini sağlayacaktır.
Güneş enerjisinin etkin olarak kullanıldığı bu çalışmanın ticari, endüstriyel veya evsel fark etmeksizin binalarda kullanımı, söz konusu binaların yeşil bina sertifikasyon sistemlerindeki puanlama kriterlerinde karbondioksit emisyonlarının azaltılması, enerjinin kontrolü, düşük veya sıfır karbon teknolojileri, enerji verimli ekipmanlar, ısıtma/soğutmadan kaynaklı azotoksit emisyonları ve yenilik konularında önemli iyileştirmeler sağlayacak ve tasarımcılara ışık tutacaktır.
Bu tez çalışmasında, yapılan kanatçık ve V-oluk modifikasyonları yapılarak üretilmiş havalı güneş kolektörünün ısıl performansının arttırılması ve güneş enerjisinin efektif olarak kullanıldığı bir hava ısıtıcı kolektör sisteminin geliştirilmesi amaçlanmıştır.
2. LİTERATÜR ARAŞTIRMASI
Güneş enerjisinin yaygın olarak kullanımı, enerji üretiminde ve yönetiminde Dünyadaki zorluklarını karşılamanın ucuz, kolay ve sürdürülebilir yollarından biridir. İklim değişikliği, fosil yakıt tüketimi, artan elektrik fiyatları ve enerji tüketimindeki artışlar, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını zorunlu hale getirmiştir. Güneş enerjisi sistemleri ucuz ve basit uygulamalardır ve uygulanabilirliklerinden dolayı hem endüstriyel hem de evsel olarak tercih edilmektedir. Havalı güneş kolektörleri güneş ışınımını yararlı ısıya dönüştüren sistemlerdir. Bunlar, fosil yakıt tüketimini azaltmaya yardımcı olan, dünya çapında kabul görmüş ve kullanılan bir sistemlerdir. Bu konuyla ilgili çeşitli çalışmalar yapılmış olup, bu bölümün devamında konu ile ilgili önceki çalışmalar incelenmiştir.
Blowmik ve Amin tarafından yapılan çalışmada, düzlemsel güneş kolektörlerinin performansını artırmak için yeni bir teknoloji sunulmuştur. Buna göre, kolektöre eklenen reflektörler ile yansıma oranı artırılmak istenmiştir. Yapılan güneş enerjisi ile çalışan bir su ısıtma sisteminin bir prototipi ile test edilen reflektör teknolojisi, kolektör veriminde yaklaşık % 10'luk bir iyileşme sağlamıştır [1].
Ho ve diğerleri, tasarlamış oldukları çift cam örtülü ve çift geçişli havalı güneş kolektörünü 12 ve 24 kanatçık ekleyerek denemiştir. Kolektör farklı ışınım şiddeti, üst kanal sıcaklığı, kütlesel debi ve geri yansıtma oranlarında test edilmiştir. Maksimum ısıl verim %53,57 olarak bulunmuştur [2].
Yeh ve diğerleri, tasarladıkları çift geçişli havalı güneş kolektörüne, havanın akış doğrultusunca uzanan 5 üst kanal, 5 alt kanal olmak üzere 10 adet kanatçık yerleştirmiştir.
Kolektörün giriş havası sıcaklığı 30 oC olarak sabitlenmiştir. Çift cam örtü bulunduran kolektörün maksimum verimi %62,34 olarak bulunmuştur [3].
Yang ve diğerleri yapmış oldukları çalışmada, tek geçişli kolektörün alt kısmına kaydırılmış biçimde kanatçıklar yerleştirmişlerdir. Yapılan deneyler sonucunda düşük hava akımı hızında (100 m3/h) çalıştığında dahi, toplam emici yüzey üzerindeki ışınımın 600 W/m2, iç hava sıcaklığının 14 oC seviyelerinde olduğu bir ısıtma uygulamasında anlık
verimin %40’ı aştığı gözlemlenmiştir. Aynı zamanda bu tasarım için 20 W’lık bir fan gücüne ihtiyaç duyulmuştur [4].
Othman ve diğerleri, çift geçişli bir havalı güneş kolektörüne parabolik yoğunlaştırıcılar eklemiş ve bu yoğunlaştırıcıların orta kısımlarına fotovoltaik modüller yerleştirmişlerdir.
500 W/m2 sabit ışınım şiddeti kullanılan deneyde toplam verim 0,015-0,16 kg/s arasında değişen kütle debisi için %39 ile %70 arasında bulunmuştur [5].
Özgen ve diğerleri, alüminyum içecek kutularının alt ve üst kısımlarını ayırarak elde ettikleri silindirik yapıları çift geçişli havalı güneş kolektörü için kanatçık olarak kullanmışlardır. Buna göre kutular ile iki farklı kolektör üretilmiştir. Bir adet kolektör ise düz yapıda olup herhangi bir kanatçık içermemektedir. Üç farklı kolektör tipi 0,03 kg/s ve 0,05 kg/s’lik kütlesel debilerde denenmiştir. Buna göre en yüksek ortalama ısıl verim 0,05 kg/s kütlesel debide, %55 ile alüminyum kutuların daha sık olarak yerleştirildiği kolektörde gözlemlenmiştir [6]. Resim 2.1’de çalışmadaki kolektörlerin emici yüzey geometrileri gösterilmiştir.
Resim 2.1. Alüminyum içecek kutularından yapılan emici yüzey görselleri [6]
Bulut ve Durmaz’ın yapmış olduğu çalışmada, havalı bir güneş kolektörü tasarlamış ve performansı deneysel olarak analiz edilmiştir. Kolektörün giriş ve çıkış havası arasındaki ortalama sıcaklık farkının 20 oC olduğu tespit edilmiştir. Çalışma sonucunda havalı güneş
kolektörlerinin bina ısıtmasında kullanılabilecek teknolojilerden olduğu görülmüş ve bina ısıtması için güneş enerjisi destekli bir dış hava karışımlı ısıtma sistemi önerisinde bulunulmuştur [7].
Zheng ve diğerleri tarafından yapılan çalışmada, metal oluklu bir havalı güneş kolektörünün termal performansı incelenmiştir. Kolektörün termal performansını araştırmak için matematiksel modeller geliştirilmiş ve sonuçlar deneyler ile doğrulanmıştır.
Kolektörün veriminin %47-66 arasında değiştiği gözlemlenmiştir. Sonuçlar, kolektörün büyük ısı transfer alanı, yüksek ısı transfer katsayısı ve iyi ekonomik performans avantajları nedeniyle soğuk bölgelerdeki kırsal binalarda kullanılması daha uygun olduğunu göstermektedir [8].
Bahrehmand ve diğerleri, zorlanmış taşınımlı tek ve çift camlı havalı güneş kolektörü sistemlerinin ısıl davranışını benzetimini yapmak için bir matematiksel model geliştirmiştir. Sonuçlar, kanatçık ve ince metal levhalı sistemlerin 22.000’den büyük Reynolds sayısına ulaştığı durumlarda ekserji veriminin negatif değerler aldığı gözlemlenmiş, ancak enerji ve ekserji verimi açısından diğer incelenen sistemlere göre daha verimli olduğunu görülmüştür [9].
Shams ve diğerleri, güneş radyasyonunun şiddetini arttırmak için, ters çevrilmiş delikli bir emici (absorber) ve bir asimetrik bileşik parabolik yoğunlaştırıcı içeren yeni tasarlanmış bir güneş hava ısıtma kolektörü tasarlamıştır. Sistemin ortalama veriminin %55 ile %65 arasında değiştiği görülmüştür. Sistemin emici kısmı aşağı baktığından, radyasyon kaybını önlemekte ve üçüncül konsantratörlü delikli absorbe edici sistemden gelen termal kayıpları azalmaktadır [10].
Ansari ve Bazargan yapmış oldukları çalışmada kolektör tabanına yerleştirilen ve havanın akış yönüne dik olarak sıralanmış engellerin düzlemsel havalı güneş kolektörünün performansına etkisini incelemiştir. Eklenen engellerin kolektör verimini %9 oranında artırdığı gözlemlenmiştir [11].
Kareem ve diğerleri pandanus meyvesini kurutma amacıyla havalı bir güneş kolektörü tasarlamışlardır. Konvansiyonel kolektörlerin arka plakasındaki termal kayıplar, kolektör
ünitesinin ve sistemin kurutma kabininin bütünleştirilmesi ile önlenmiştir. Sistemin anlık termal kolektör veriminin %58,73’e ulaştığı görülmüştür [12].
Villanueva Vega ve Noh-Pat yapmış oldukları çalışmada, havalı güneş kolektörünün üç prototipi için sayısal benzetimlerini, uygulamalarını ve doğrulanmasını incelemişlerdir.
Çalışmada her bir havalı güneş kolektörünün ısı akısının matematiksel tek boyutlu modeli sunulmuştur. Deneysel verilerin doğrulanması sonucunda, matematiksel modeller ve sayısal uygulamalar kolektörlerin içerisindeki hava sıcaklığını tahmin edebilmektedir.
Benzetimi yapılmış ölçülen sıcaklıklar arasındaki ortalama mutlak hatanın 1,2 oC’ye ulaştığı bulunmuştur [13] .
El Khadraoui ve diğerleri, faz değiştiren malzemeler (PCM) kullanarak dolaylı zorlanmış taşınımlı güneş destekli bir kurutucu tasarlamış, imal etmiş ve deneysel olarak incelemişlerdir. Kurutucu PCM ile PCM olmadan denenmiştir. Gizli ısı depolayan PCM ünitesinin şarj ve deşarj özelliklerinin değerlendirilmesi için deneyler gerçekleştirilmiştir [14].
Gülçimen ve diğerleri, yeni geliştirilmiş olan bir havalı güneş kolektörüyle fesleğen kurutma işleminin teorik ve deneysel analizini yapmıştır. Deneyler farklı kütlesel debilerde gerçekleştirilmiştir. Kurutulan ürünün kütlesinin 0,250 kg’dan 0,029 kg’a düşürülmüştür.
Page Modeli kurutulan fesleğen için en uygun model olarak bulunmuştur [15].
Hung ve diğerleri, güneş destekli havalandırma teknolojisi ve havalı güneş kolektörünü bir araya getirdikleri çalışmada Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) ile akış ve ısı transferinin özelliklerini doğrulamışlardır. Üç eşit cam ve çeşitli en-boy oranlarında akış kanalları karşılaştırılarak en uygun yapılandırma sağlanmıştır. Sonuç olarak en uygun tasarımın 50 mm-10 mm’lik en-boy oranına sahip kombinasyonu olarak bulunmuştur [16].
Hajar ve diğerleri, dolaylı bir güneş kurutucusu için yeni bir havalı güneş kolektörü geliştirmiştir. Kolektörün emici yüzeyi iki oluklu alüminyum plakadan oluşmaktadır. Bu plakalar, bir silindir oluşturacak şekilde kolektör boyunca sabitlenmiştir. Armut kurutulan deneyde, 24 saat sonra 997,3 gram olan örneğin 135,13 grama düşürüldüğü gözlemlenmiş ve kurutma odasının ısıl veriminin %11,11 olduğu bulunmuştur [17]. Resim 2.2’de kurutma sisteminin ve kurutma odasının şematik gösterimi verilmiştir.
Resim 2.2. Kurutma sisteminin ve kurutma odasının şematik gösterimi [17]
Kareem ve diğerleri, yeni tip çoklu geçişli havalı güneş kolektörünün performansını araştırmışlardır. Güneş destekli hava ısıtma sistemi teorik olarak modellenmiştir.
Kolektörün ısıl verim %59,96 ve optik verim %72,26 olarak bulunmuştur [18].
Fudholi ve diğerleri, çift geçişli ve kanatçıklı havalı bir güneş kolektörü için kararlı enerji dengesi denklemleri geliştirmişlerdir. Denklemler matris inversiyon yöntemi kullanılarak çözülmüştür. Tahmin edilen sonuçların, deneysel sonuçlar ile uyum içerisinde olduğu bulunmuştur. Kütlesel debinin 0,03 kg/s ile 0,1 kg/s arasında, güneş ışınım şiddetinin ise 400 W/m2 ile 800 W/m2 arasında değiştiği deneyler sırasında optimum enerji veriminin yaklaşık %77 değerinde, optik verimliliğin %70-80 değerleri arasında, ekserji veriminin ise %15-28 değerleri arasında olduğu bulunmuştur [19].
Fudholi ve diğerleri, çift geçişli kanatçıklı ve kanatçıksız havalı güneş kolektörlerinin performans ve maliyet-fayda analizlerini yapmışlardır. Deneysel sonuçlarla karşılaştırmak ve kararlı durum analizi için teorik bir model geliştirilmiştir. Deneylerdeki kütle debisi 0,01-0,07 kg/s arasında değişmektedir. Kanatçıklı kolektör için Nusselt Sayısı 5,42-36,21 arasındadır [20].
Lertsatitthanakorn ve diğerleri, geliştirdikleri çift geçişli termoelektrik havalı güneş kolektörünü test etmişlerdir. Termoelektrik güneş kolektörü şeffaf camdan, hava
boşluğundan, bir emici plaka, termoelektrik modüllerden ve dikdörtgen kanatçıklardan oluşmaktadır. Emilen güneş radyasyonunun yalnızca küçük bir kısmı elektriğe dönüştürülürken geri kalan kısmı emici plakanın sıcaklığını arttırmaktadır. Ortam havası, ısı kazanımı için alt kanalda bulunan ısı emici içinden akmaktadır. Sistemdeki elektrik gücü çıkışı ve dönüştürme verimi, termoelektrik modüllerin sıcak ve soğuk tarafı arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır. 22.8 ° C sıcaklık farkında üniteden, 2,13 W güç çıkışı ve % 6.17 dönüşüm verimi elde edilmiştir [21]. Resim 2.3’te çift geçişli termoelektrik havalı güneş kolektörünün şematik gösterimi verilmiştir.
Resim 2.3. Çift geçişli termoelektrik havalı güneş kolektörünün şematik gösterimi [21]
Karim ve diğerleri çift geçişli, ters akışlı V-oluklu bir havalı güneş kolektörünün matematiksel modelini geliştirerek MATLAB programında benzetimini yapmış ve sonuçlarını deneysel bulgularla karşılaştırmıştır. Tahmin edilen ve deney sonuçları arasındaki fark, karşılaştırma imkânı sağlamak için girdi parametre değerlerinde bazı belirsizlikler göz önüne alındığında, kabul edilebilir sınır dahilinde olan yaklaşık olarak % 7 olarak bulunmuştur. Ayrıca sonuçlar tek geçişli V-oluklu kolektör ile de karşılaştırılmıştır [22].
Kareem ve diğerleri, zorlanmış taşınımla çalışan, çift geçişli havalı güneş kolektör sisteminin performansını araştırmışlardır. Bu kolektör sistemi ile kerkede (hibiskus) bitkisi kurutulmuştur. 33,57 gramlık ortalama kuruma oranı için optik verim, kolektör verimliliği, kurutma verimi ve nem alma verimi sırasıyla %70,53, %64,08, %36,22, %66,95 olarak bulunmuştur [23].
Al-damook ve Khalil, delikli bir emici plaka ile camsız havalı güneş kolektörünün Irak iklim koşulları altında deneysel ve teorik olarak araştırmışlardır. Kolektör 90o eğimli bir bina duvarına kolayca yerleştirilebilmesi, maliyet ve ağırlığın en aza düşürülmesi amacıyla yatay olarak konumlandırılmıştır. Kolektörün ısıl performansı ve ekonomik özellikleri
diğer kolektörler ile karşılaştırılmıştır. Ekonomik ve ısıl anlamda avantajlı olduğu bulunan kolektöre delikli emici plakanın sağladığı katkının da etkili olduğu anlaşılmıştır [24].
Resim 2.4’te delikli emici plakaya sahip havalı güneş kolektörünün şematik gösterimi verilmektedir.
Resim 2.4. Delikli emici plakaya sahip havalı güneş kolektörünün şematik gösterimi [24]
Hernandez ve Quinonez, doğal taşınım ile çalışan çift geçişli ve paralel akışlı havalı güneş kolektörünün ısıl davranışını tanımlayan analitik bir modelin deneysel geçerliliğini sunmuştur. Kolektör içinde ölçülen sıcaklık değerleri ve emilen güneş ışınımı ile hesaplanan etkin konveksiyonlu ısı transfer katsayısına dayanılarak, doğal konveksiyonla ortalama konvektif katsayılarını hesaplayan yeni bir korelasyonu olan Nu = f (Ra) elde edilmiştir [25].
Al-harahsheh ve diğerleri, faz değiştiren malzemeye (PCM) sahip ve bir güneş kolektörüne bağlanan güneş destekli tuzdan arındırma sistemi üzerinde bir deneysel çalışma gerçekleştirmiştir. PCM, gündüz sistem tarafından toplanan güneş enerjisin gizli ısı olarak depolamakta ve gece boyunca sisteme ısı sağlamaktadır. Sıcak su devridaim debisi, soğutma suyu debisi ve havza su seviyesinin üretilen tatlı suyunun miktarı üzerindeki etkisi de araştırılmıştır. Havzadaki su seviyesinin arttıkça verimin düştüğü gözlemlenmiştir. Ekonomik analiz, bu tür sistemlerin tatlı su erişiminin kısıtlı olduğu bölgelerde uygulanabilir olduğunu ortaya koymaktadır [26].
Gonzalez ve diğerleri, ters akışlı çift geçişli havalı güneş kolektörünün ısıl veriminin deneysel çalışmasını ve ısıl davranışını tanımlamak için geliştirilen teorik ısıl model göstermişlerdir. Kolektörün kullanılabilir yüzey alanı 2 m2 ve kanal yüksekliği 0,025 m’dir. Farklı iklim koşulları ve hava debileri altında kolektör çıkışındaki hava sıcaklığının benzetimini yapabilmek için yarı deneysel ısıl model geliştirilmiş, sonuçlara göre deneysel bulgular ve teorik modelin uyum içinde olduğu bulunmuştur [27].
Pramanik ve diğerleri, emici yüzeyin altında uzunlamasına kanatlar yerleştirilmiş seçici emici kaplamalı güneş hava ısıtıcısının bir modelini hazırlamışlardır. Hava akış hızı, alt giriş kanalında bulunan geniş yüzeyler üzerindeki havayı emmek için çıkışta bir emme fanı kullanılarak arttırılmıştır. Anlık veriminin ve hava çıkış sıcaklığının sırasıyla %69’a ve 94
°C'ye yükseldiği saptanmıştır. Teorik ve deneysel değerler arasındaki fark %1.23-9.75 arasında değişmektedir [28].
Abuşka ve Şevik, bakır ve alüminyum malzemelerden yapılan V-oluklu ile pürüzsüz ve pürüzlü havalı güneş kolektörlerinin enerji, ekserji, ekonomik ve çevresel etkisini incelemek amacıyla deneysel bir araştırma yapmıştır. Deneylerdeki kütlesel debiler 0,04, 0,06, 0,08 ve 0,1 kg/s’dir. Kurulan kolektör bölgeleri için kolektörlerin ortalama ısıl ve ekserji verimleri oranlarının sırasıyla %43 ve % 6-12 olduğu ortaya bulunmuştur. Geri ödeme süresinin, yıllık bazda hesaplandığında ortalama 4,3 ila 4,6 yıl arasında olduğu görülmüştür [29].
Ramani ve diğerleri yapmış oldukları çalışmada, gözenekli materyalli ve gözeneksiz materyal içeren çift geçişli havalı güneş kolektörünün teorik ve deneysel analizini sunmuşlardır. Hacimsel ısı transfer katsayısına dayanan bir matematiksel model geliştirilmiştir. Gözenekli materyalli ve çift geçişli kolektörün ısıl veriminin, gözeneksiz materyalli ve çift geçişli kolektörden ve tek geçişli kolektörden sırasıyla %20-25 ve %30- 35 daha yüksek olduğu bulunmuştur [30].
Momin ve diğerleri, emici yüzey üzerinde V-şekilli kirişler olan güneş destekli hava ısıtıcılarındaki sürtünme ve ısı transferini analiz etmişlerdir. Kirişli ısıtıcının dikdörtgen boruların akış karakteristiklerini ve ısı transferine olan etkilerini deneysel olarak gözlemlemişlerdir. Sonuçlar sürtünme faktörü ve ısı transfer katsayısı üzerindeki artışı belirleyebilmek amacıyla benzer akış altında düz borular ile kıyaslanmıştır [31].
Yapılan çalışmalar incelendiğinde tek geçişli ve çift geçişli havalı güneş kolektörleriyle ilgili performans arttırıcı çalışmalar, kolektör ve kanatçık tasarımları, kolektörler ile kurutma çalışmaları, fotovoltaik-termal sistemler (PVT) ve faz değiştiren malzemeler (PCM) kullanılan hibrit sistemler ile ilgili çalışmalar yapıldığı görülmektedir.
Mevcut çalışmada ise çift geçişli havalı güneş kolektörlerinin ısı transferi çözümlemeleri yapılarak hem alt hava kanalına V-oluklu bir form yerleştirilerek, hem de üst hava kanalına kanatçıklar eklenerek kolektör performansı farklı hava hızlarında deneysel olarak incelenmiştir. Aynı zamanda emici yüzeyi düz (kanatçıksız) olan bir kolektör daha imal edilerek kanatçık ve V-oluklu formun ısıl performansa etkisi incelenmiş ve karşılaştırılmıştır.
3. GÜNEŞ ENERJİSİ
Yenilenebilir enerji kaynakları kurulum, maliyet ve kullanım açısından incelendiğinde, güneş enerjisinin, yenilenebilir enerji kaynakları tercihinde en temiz ve en kolay seçeneklerin başında geldiği görülmektedir. Güneş ışınımının kullanılabilir biçime dönüştürülmesi; güneş-termal, güneş-fotovoltaik ve güneş mimarisi yöntemleri ile sağlanmaktadır [32].
Güneş enerjisi, herhangi bir yanma ürünü çıkartmamaktadır ve iletişim teknolojisinde kullanılan malzemeler haricinde çevreye olumsuz bir etkisi bulunmamaktadır. Güneş kaynaklı enerjiden ısıtma amaçlı faydalanmak olanaklı olup, elde edilen ısıdan açığa çıkan su buharından elektrik enerjisi üretilebileceği gibi direkt olarak güneş ışınlarından elektrik enerjisi üretimi de yapılabilmektedir [33].
3.1. Fotovoltaik Piller (Güneş Pilleri)
Fotovoltaik (PV) sistemler, enerjisini güneşten alarak çalışmakta ve elde ettiği akımı bataryalarda saklayarak güneş radyasyonunun yetersiz olduğu veya hiç olmadığı durumlarda çalışmaya devam etmesi mümkün olan sistemlerdir. Bu sistemler fotovoltaik hücre ya da modül, batarya, inverter (çevirici) ve şarj denetim sisteminden meydana gelmektedir.
Fotovoltaik etkisi tüm katı, sıvı ve gaz maddelerde belli oranlarda gerçekleşmektedir, fakat bu etkinin faydalı düzeyde elektrik akımını dönüşmesi için PV sistemlerinde yarı iletken malzemeler kullanılmaktadır. Bu alanda en çok kullanılan yarı iletken malzeme kristalize silikondur. Bunun yanında PV yapımında silisyum, kadmiyum tellür, galyum arsenit sayılabilmektedir.
Yalıtkan ve yarı iletken maddelerde değerlik elektronlarının bulundukları enerji seviyesi ve değerlik elektronların bulunabileceği bir ileriki enerji seviyeleri, elektronların bulunmasının yasak olduğu enerji seviyeleridir. Değerlik elektronların bulundukları enerji bandı “değerlik bandı”, yasak enerji aralığından sonra elektronların bulunabileceği ilk enerji seviyelerinden başlayan enerji bandı ise “iletkenlik bandı” olarak tanımlanmaktadır.
Maddenin yarı iletken veya yalıtkan olarak sınıflandırılmasında, yasak enerji aralığının büyüklüğü göz önünde bulundurulur. Güneş radyasyonunda enerji taşıma birimleri olarak tanımlanan foton enerjisi, yasak enerji aralığına eşit veya ondan büyükse, değerlik bandında bulunan bir elektrona enerjisini aktarmakta ve değerlik bandındaki elektronu iletken bandına çıkarmaktadır. Yasak enerji aralığının 2.5 eV seviyesinden daha büyük bir değerde olduğu durumda, madde yalıtkan olarak tanımlanır. Güneş sprektrumunda enerjisi 2.5. eV değerinden daha fazla olan bölgede bulunan güneş ışınlarının tutarı çok azdır ve bu tip malzemeler de PV çevriminde absorban (emici) tabaka olarak kullanıma uygun değildir. PV dönüşümde güneş ışığını emecek malzemenin yasak enerji aralığı, güneş sprektrumu ile uyumlu olmalıdır. Ayrıca elektrik yüklerinin birbirinden ayrılabilmesine olanak tanıyacak yarı iletken malzemeden imal edilmelidir [34].
PV çevrimde elektronlar fotondan aldıkları enerjiyle enerjisini artırarak daha yüksek enerjilere çıkmaya çalışmaktadır. Alınan enerji, yasak enerji aralığının aşılabilmesi için yeterli değerde ise, elektron içerisinde konumlandığı değerlik bandından ayrılmakta ve iletkenlik bandına çıkmaktadır. Bulunduğu atomu terk eden elektron, geriye denge halinde olmayan bir yük bırakacaktır. Değerlik bandı üzerinde kalan artı (pozitif) yük, “boşluk ya da deşik” şeklinde tanımlanmaktadır. Yarı iletken üstüne düşen fotonun sahip olduğu enerjinin enerji aralığına eşit olduğu ya da ondan daha büyük olduğu durumda bir elektron boşluk çifti yaratılmaktadır. Yasak enerji aralığına göre daha küçük enerjiye sahip olunan durumunda elektron boşluk çifti oluşturulamamakta ve PV dönüşüm için bir katkı oluşmamaktadır. Fotonlar yasak enerji aralığından daha fazla enerjiye sahip olduğunda iletkenlik bandı içerisinde yüksek enerji seviyelerine tırmanmakta fakat çok kısa bir süre içerisinde iletkenlik bandından en küçük enerji bölgesine dönmekte ve sahip olduğu fazla enerjiyi termal enerji olarak yarı iletkene aktarmaktadırlar.
Güneş pillerinde, elektron boşluk çiftleri birbirinden ayrılmakta ve akım oluşmasına sebep olacak kuvvet, elektrik iletkenlik karakteristikleri birbirinden farklı yarı iletkenlerin bir kullanılmasıyla üretilen yarı iletken diyotlara ait ara yüzey bölgesinde oluşmakta olan elektrik alan yardımıyla oluşmaktadır. PV çevriminde yaygın olarak uygulanan, p tipi (pozitif) yarı iletkenin ve n tipi (negatif) yarı iletkenin oluşturduğu p-n eklem diyotlarıdır.
N tipi yarı iletken ve p tipi yarı iletken fiziksel anlamda birbirine eklendiklerinde, n tipi yarı iletkenin çoğunluk taşıyıcıları olan elektronlar p tipi yarı iletken yönüne, p tipi yarı
iletkenin çoğunluk taşıyıcıları olan boşluklar n tipi yönüne akmaya başlamaktadır.
Elektronların n tipi bölgeden uzaklaşmasıyla, geride artı (pozitif) yükler kalmakta, boşlukların p tipi bölgeden ayrılmasıyla geride eksi (negatif) yükler kalmaktadır. Çoğunluk taşıyıcılarının eklem üstünden akışı, eklem çevresini etkilemektedir. Geride kalan artı ve eksi yükler eklem çevresindeki bölgede elektrik alan oluşturmakta ve oluşan elektrik alan iki farklı bölgedeki taşıyıcı farkından ötürü oluşan doğal akışı engelleyecek tarafa doğru artmaktadır. Denge durumunda ise taşıyıcı akış durmakta ve eklem çevresindeki bölgede bir elektrik alan kurulmaktadır. Kurulan elektrik alanın niceliği kullanılmakta olan yarı iletkenlere bağlı olarak değişmektedir. Bu şekilde birbirinden ayrılan boşluklar ve elektronlar, bir dış devre üzerinde birleştirildiklerinde, dış devre elemanları üzerinden akmakta olan elektriksel yüklerin, direkt olarak güneş ışınımından elde edilmekte olan elektrik enerjisinin kaynağı olduğu söylenebilir. Resim 3.1’de fotovoltaik (PV) güneş pilinin yapısı verilmiştir [35].
Resim 3.1. Fotovoltaik (PV) güneş pilinin yapısı [35]
Resim 3.1’de fotovoltaik panel üzerine gelen güneş ışınımının yarı iletken maddeler sayesinde doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülmesi gösterilmektedir. Elektron akışı ve boşluk akışı n tipi ve p tipi yarı iletkenler sayesinde gerçekleşmekte ve akım oluşmaktadır.
3.2. Güneş Kolektörleri
Güneş kolektörleri, güneş radyasyonunu iç enerjiye dönüştüren ısı değiştiricilerinin özel bir çeşidi olarak tanımlanmaktadır. Güneş kolektörleri gelen güneş ışınımını yutmakta,
ısıya dönüştürmekte ve bu ısıyı akışkana iletmektedir. Bu akışkan genellikle hava, su veya yağ olarak tercih edilmektedir. Temelde iki tip güneş kolektörü bulunmaktadır. Bunlar;
sabit (odaklanamayan) ve yoğunlaştırıcı (odaklanabilen) güneş kolektörleridir.
Odaklanamayan güneş kolektörleri düz yüzeye sahip olup, güneş ışığını odaklamamaktadırlar. Yoğunlaştırıcı (odaklanabilen) güneş kolektörleri genellikle içbükey (konkav) bir yüzeye sahiptir. Yoğunlaştırıcı güneş kolektörlerinde güneş ısısının merkezi, artan ışınım değişimi nedeniyle çok küçük bir bölgede ışın radyasyonuna maruz kalmaktadır. Bu tip sistemlerde yalnızca direkt ışınımdan faydalanılmakta, yüksek sıcaklık temin edilebilmektedir. Çalışabilmeleri için güneşi görmek zorunda olan odaklı kolektörler, güneş ışınımı yönünden zengin bölgelerde daha verimli olarak kullanılabilmektedirler [36].
3.2.1. Sabit güneş kolektörleri
Güneş kolektörleri, temelde hareketlerine göre seçilmektedir. Bunlar; sabit, tek eksen izleyen, çift ekseni izleyen gibi tipler olabilmektedir. Sabit güneş kolektörleri güneşi izlememektedir. Sabit güneş kolektörleri; düzlemsel güneş kolektörleri, parabolik güneş kolektörleri ve vakumlu güneş kolektörleri olmak üzere üç tiptedir.
Düzlemsel güneş kolektörleri
Optik yoğunlaştırıcısı olmayan, kolektör ve emici yüzey alanı aynı olan bu kolektörler, güneş enerjisini toplamakta ve bir akışkana ısı olarak aktarmaktadır. En çok, sıcak su ısıtma amacıyla evlerde kullanılmaktadır. 70 oC civarı sıcaklıklara ulaşabilmektedir. Üstten alt kısma doğru, kolektör örtüsü, cam ile emici plaka arasındaki boşluk, plastik ya da metal emici plaka, yan ve arka yalıtım ve bahsedilen kısımları içinde bulunduran bir kolektör kasasından oluşmaktadır [37]. Güneş toplayıcıları, kurulacağı bölgenin enlemine bağlı olarak güneş ışınımını maksimum alacağı biçimde, sabit açıyla yerleştirilmektedir. Resim 3.2.’de düzlemsel güneş kolektörleri ve elemanları verilmektedir [38].
Resim 3.2. Düzlemsel güneş kolektörünün ve elemanları (1. Kolektör iç paneli, 2. Kolektör tabanı, 3. Kolektör örtüsü, 4. Isı yalıtımı, 5. Kolektör kasası, 6. Cam lastiği, 7.
Conta, 8. Kolektör kasası ısı yalıtımı, 9. Cam çıtası) [38]
Bu sistemler doğal dolaşımla çalışan ve pompalı olarak iki kısma ayrılmaktadırlar. Her iki kolektör sistemi de açık ve kapalı şekilde tasarlanabilmektedirler. Doğal dolaşımla çalışan sistemlerde ısı transferinde kullanılan akışkan, sistem içerisinde kendiliğinden dolaşmaktadır. Bu dolaşım, ısınan suyun yoğunluğunun azalarak yükselmesi ile olmaktadır. Bu yüzden, akışkan (su) deposu toplayıcının üst seviyesinden minimum 30 cm yukarıda olmalıdır [37]. Daha az miktarlarda su gerektiren bu sistemlerde otomatik kontrol ve pompa gerekmediğinden pompalı sistemlerde oranla daha ucuzdur. Büyük sistemlerde su hatlarındaki direncin artması, doğal dolaşımı oldukça zorlaştırmaktadır. Bu yüzden akışkanın devrede pompa ile dolaştırıldığı pompalı sistemler kullanılmaktadır. Bu sistemde su deposunun toplayıcının üst seviyesinden daha yukarıda olma zorunluluğu yoktur.
Açık sistemlerde, dolaşım suyu ve kullanıcı suyu aynıdır ve genellikle suyun kireçsiz olduğu ve donma problemlerinin yaşanmadığı bölgeler için tercih edilmektedir. Kapalı sistemlerde ise ısıtma ve kullanım suyu farklıdır. Toplayıcılarda ısıtılan su eşanjör yardımıyla kullanım suyuna ısısını aktarmaktadır. Bu yöntem donma, korozyon ve kireçlenmeye karşı önleyici çözüm olarak tercih edilmektedir. Açık sistemlere göre maliyeti daha yüksek ve eşanjörden dolayı ise daha düşük verimli sistemlerdir.
Parabolik güneş kolektörleri
Bu tür sistemlerde kesiti parabolik biçimde olan yansıtıcı yüzeyler, güneş radyasyonunu toplayıcının odak kısmındaki siyah absorban boruya odaklamaktadır. Toplayıcılar
genellikle, güneşin gün içerisindeki hareketini izlemekte olan bir izleme sistemi üzerine yerleştirilmektedir. Büyük kolektör alanları, elektrik jeneratörünü tahrik eden bir buhar türbinini çalıştırmak için kullanılan termal enerjiyi sağlamaktadır.
Parabolik oluk tipi toplayıcılar kurulu olan yoğunlaştırıcı güneş enerjisi santrallerinde en çok kullanılan toplayıcı tipidir. Termal enerjinin toplanması için odakta bulunan absorban boruda bir akışkan dolaştırılmaktadır. Bu teknolojiler yoğunlaştırma yaptıkları için 350- 400 oC gibi yüksek sıcaklıklara ulaşabilmektedirler [37].
Resim 3.3’te parabolik kolektörün şematik gösterimi verilmiştir. Şekilden görüleceği gibi, parabolik güneş kolektörünün üst kısmı (BD ve CE) parabolikken reflektörün en düşük parçası (AB ve AC) dairesel biçimdedir. Bunlar kısaltılabilmekte ve böylelikle daha ucuz versiyonlarda parabolik kolektörler elde edilebilmektedir. Kolektör, genellikte toz ve diğer maddelerden korunmak amacıyla cam örtü ile örtülmüş haldedir [36].
Resim 3.3. Parabolik kolektörün şematik gösterimi [36]
Parabolik güneş kolektörünün kabul edilen yönlendirme açısı θc’dir. Bu açıya göre kolektör sabit ya da güneşi izleyen biçimde olabilmektedir. Parabolik güneş kolektörünün ordinatları kuzey-güney ya da doğu-batı doğrultusundadır ve ekvatora doğru yönelmektedir. Kuzey-güney doğrultusuna yönlendirildiği zaman kolektör devamlı olarak güneş ışını alabilmektedir. Sabit parabolik güneş kolektörleri için, minimum kabul edilen açı 47o’dir. Bu açı güneşin eğimini yaz gündönümünden kış gündönümüne dönüştürmektedir. (2x23.5o) Uygulamada büyük açılar, düşük odaklaşma oranı harcamalarında kolektörün yayılan ışınımı toplamasını mümkün hale getirmektedir [36].
Vakumlu güneş kolektörleri
Bu tür sistemlerde, adından da anlaşılacağı üzere vakumlanmış cam borular kullanılmaktadır. Gerekli olduğu durumlarda absorban yüzeye gelen enerjiyi arttırmak amacıyla cam ya da metal yansıtıcılar da kullanılabilmektedir. Vakumlu güneş toplayıcıları, çıkış sıcaklarının daha yüksek olması nedeniyle düzlemsel güneş toplayıcılarının kullanıldığı yerlerde tercih edilebilir, ayrıca bunlardan bina soğutma, yiyecek dondurma gibi çeşitli amaçlar için de yararlanılabilir. Bu tip kolektörlerin çıkış sıcaklıkları daha yüksek olduğu için, (100-120 oC), düzlemsel kolektörlerden daha geniş bir kullanım alanına sahiptirler. Bu güneş kolektörleri, Resim 3.4’te gösterildiği gibi vakumlanmış bir tüp içerisindeki, bir ısı borusundan oluşmaktadır [39].
Resim 3.4. Vakumlu güneş kolektörü görünüşü [39]
3.2.2. Yoğunlaştırıcı güneş kolektörleri
Yoğunlaştırıcı güneş kolektörleri, güneş ışınımını merkezlendirmektedirler. Bu kolektörlerin yapıları genellikle iç bükey (konkav) ayna şeklindedir. Bununla birlikte silindir ve konik şeklinde olan tipleri de mevcuttur. Fakat bunların da kesitleri iç bükey şekildedir. Bazı özel durumlarda merkezlendirme için merceklerden faydalanılsa da geniş
çaplı uygulamalar için düşünülememektedir. Farklı bir düzenleme yöntemi olan düz plakalı yansıtıcılardan faydalanılarak da, yoğunlaştırıcı kolektörler üretilebilmektedir. Güneş ışınımının büyük bir kısmı çok küçük bir bölge üzerinde yoğunlaştırılarak sıcaklık artışı sağlanabilmektedir. Bu, ışınım kaynakları ve enerji yutucu yüzeyi arasına konulan bir optik malzeme ile yapılabilmektedir. Yoğunlaştırıcı güneş kolektörlerinin avantajları, düzlemsel güneş kolektörü ile karşılaştırılabilmektedir [40]. Bunlardan bazıları:
Çalışma akışkanı, düzlemsel sistemlere göre daha yüksek sıcaklık seviyelerindedir.
Buna bağlı olarak daha yüksek termodinamik verim elde edilebilmektedir.
Toplayıcı bölgedeki küçük ısı kayıpları sebebiyle termal verim çok yüksektir.
Yansıtıcı yüzeyler daha az malzemeye ihtiyaç duymakta, yapısal olarak düzlemsel kolektörlerden daha basit haldedirler. Yoğunlaştırıcı bir kolektör için, güneş toplama yüzeyinin birim alan başına düşen maliyeti düzlemsel kolektörlere göre çok azdır.
Toplam birim güneş enerjisinin küçük alanlı toplayıcılarda toplanması, vakum yalıtımı ile ısı kayıplarının azaltılması, seçici yüzey davranışı ve kolektör etkinliğinin arttırılması sebebiyle ekonomik açıdan uygun durumdadırlar.
Yoğunlaştırıcı güneş kolektörlerinin dezavantajları ise aşağıdaki gibi sıralanabilmektedir:
Yoğunlaştırıcı sistemler, yoğunlaştırıcı oranına bağlı olarak az yayılmış ışınımları toplamaktadır.
İzleme sistemlerinin bazılarının güneşi takip eden kolektörlere imkan tanıması gerekmektedir.
Güneş yansıtıcıya sahip yüzeyler zamanla yansıtıcı özelliklerini kaybedebilmekte ve periyodik bakım ve temizliğe ihtiyaç duymaktadırlar.
Çoğu tasarımlar, yoğunlaştırıcı kolektörler için düşünülmüştür. Yoğunlaştırıcılar, ışığı yansıtıcı veya ışığı kırıcı, parabolik veya silindirik, bütün ya da parçalara ayrılmış olabilmektedir. Toplayıcılar konveks, konkav, düz ya da silindirik olabilmekte, camla örtülmüş ya da örtüsü açık olabilmektedir.
Parabolik çanak kolektörler
Bu sistemler güneşi iki eksende takip etmekte ve devamlı olarak güneş ışınımını odaklama kısmında yoğunlaştırmaktadırlar. Elde edilen ısıl enerji, odaklama kısmından uygun bir çalışma akışkanı ile alınabilmekte ve termodinamik bir çevrime gönderilebilmektedir. Bu yöntemin dışında odak kısmına Stirling makinesi monte edilerek elektrik enerjisi üretilebilmektedir.
Motor, yansıtıcı ve toplayıcı, çanak-motor sistemlerin ana kısımlarını oluşturmaktadır.
Güneş ışınımı, çanak şeklindeki bir yüzey yardımıyla alıcı yüzey üstünde nokta halinde yoğunlaştırılmaktadır. Alıcı yüzey üzerinde toplanmış olan enerji, bir motor içerisindeki çalışma akışkanına aktarılabilir veya ısıl enerjiye dönüştürülmekte ve direk ısı enerjisi olarak kullanılmaktadır. Parabolik çanak sistemi gösterimi Resim 3.5’te verilmiştir.
Toplanan enerjinin motora gönderildiği uygulamalarda, motor ısıyı mekanik güce çevirmektedir. Soğuk haldeyken sıkıştırılan çalışma akışkanı, güneş ışınımı ile ısıtılmakta, türbin ya da silindirik piston sistemi içerisinde genleştiği sırada iş üretilmektedir. Elde edilen mekanik güç, jeneratör vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Çanak motor sistemlerinin en uygun yoğunlaştırıcı biçimi parabolik geometridir. Tek bir çanak motor sistemi, 25 kW’a kadar elektriksel güç üretebilmektedir [41].
Resim 3.5. Parabolik çanak sistemi [41]
