A NUMERICAL MODEL FOR COOLING PHOTOVOLTAIC (PV) CELLS FOR ELECTRICAL POWER AND THERMAL APPLICATIONS IN NORTHERN CYPRUS / KERYL MCJOHNSON; SUPERVISOR: ASST. PROF. DR. MOEIN JAZAYERI

Yazar: Katkıda bulunan(lar):Dil: İngilizce 2022Tanım: 51 sheets; 31 cm. Includes CDİçerik türü:
  • text
Ortam türü:
  • unmediated
Taşıyıcı türü:
  • volume
Konu(lar): Tez notu: Thesis (MSc) - Cyprus International University. Institute of Graduate Studies and Research Electrical and Electronics Engineering Özet: ABSTRACT A rise in a photovoltaic (PV) panel's operating temperature has a negative impact on the panel's longevity in addition to its electrical performance. Several cooling methods have been put forward in literature to combat this severe temperature effect on solar PV modules. These range from active to passive methods conducted both experimentally and numerically. Many buildings in Northern Cyprus have and are incorporating solar thermal modules mounted at the roof for water heating. However, given Northern Cyprus' enormous potential for solar energy as a form of renewable energy, it is a massive underutilization to only harness the thermal benefits of the sun. This thesis study thus presents a software-based simulation and model of a combined PV-thermal system that ensures that provides both electrical and thermal benefits to its users. Analysis is carried out as a CFD problem in ANSYS Workbench with five new designs which were developed and evaluated. A 4.8% increase in electrical efficiency compared to previous works is realized based upon the best performing cooling channel design out of five proposed designs, while also potentially utilizing 15%-30% less water. The three best performing designs were also simulated under the ambient surrounding conditions for Northern Cyprus and it is seen that cooling up to 30 ⁰C is possible for an intake water flowing at 0.04 kg/s. Keywords: Electrical efficiency improvement, Photo-voltaic cooling, Photovoltaic thermal collector, Solar Özet: ÖZET Bir fotovoltaik panelin çalışma sıcaklığındaki artış, elektrik performansına ek olarak panelin ömrünü de olumsuz etkiler. Solar PV modülleri üzerindeki bu şiddetli sıcaklık etkisiyle mücadele etmek için literatürde çeşitli soğutma yöntemleri öne sürülmüştür. Bunlar, hem deneysel hem de sayısal olarak yürütülen aktiften pasif yöntemlere kadar uzanır. Kuzey Kıbrıs'taki birçok binada, su ısıtmak için çatıya monte edilmiş güneş enerjisi modülleri vardır ve bunları birleştirmektedir. Ancak, Kuzey Kıbrıs'ın bir yenilenebilir enerji biçimi olarak güneş enerjisi için muazzam potansiyeli göz önüne alındığında, yalnızca güneşin termal faydalarından yararlanmak için muazzam bir yetersiz kullanımdır. Dolayısıyla bu tez çalışması, kullanıcılarına hem elektriksel hem de termal faydalar sağlamasını sağlayan birleşik bir PV-termal sistemin yazılım tabanlı bir simülasyonunu ve modelini sunmaktadır. Analiz, geliştirilen ve değerlendirilen beş yeni tasarım ile ANSYS Workbench'te HAD problemi olarak gerçekleştirilmektedir. Önerilen beş tasarımdan en iyi performans gösteren soğutma kanalı tasarımına dayalı olarak elektrik verimliliğinde önceki çalışmalara kıyasla %4,8'lik bir artış gerçekleştirilirken, potansiyel olarak %15-30 daha az su kullanılmaktadır. En iyi performans gösteren üç tasarım da Kuzey Kıbrıs için ortam çevre koşulları altında simüle edilmiş ve 0,04 kg/s'de akan bir giriş suyu için 30 ⁰C'ye kadar soğutmanın mümkün olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Elektriksel verim iyileştirme, Fotovoltaik-termal kollektör, Fotovoltaik soğutma, Güneş,
Materyal türü: Thesis
Mevcut
Materyal türü Geçerli Kütüphane Koleksiyon Yer Numarası Durum Notlar İade tarihi Barkod Materyal Ayırtmaları
Thesis Thesis CIU LIBRARY Tez Koleksiyonu Tez Koleksiyonu YL 2675 M34 2022 (Rafa gözat(Aşağıda açılır)) Kullanılabilir Electrical and Electronics Engineering Department T3034
Suppl. CD Suppl. CD CIU LIBRARY Görsel İşitsel YL 2675 M34 2022 (Rafa gözat(Aşağıda açılır)) Kullanılabilir Electrical and Electronics Engineering Department CDT3034
Toplam ayırtılanlar: 0

Thesis (MSc) - Cyprus International University. Institute of Graduate Studies and Research Electrical and Electronics Engineering

Includes bibliography (sheets 47-51)

ABSTRACT
A rise in a photovoltaic (PV) panel's operating temperature has a negative impact on
the panel's longevity in addition to its electrical performance. Several cooling methods
have been put forward in literature to combat this severe temperature effect on solar
PV modules. These range from active to passive methods conducted both
experimentally and numerically. Many buildings in Northern Cyprus have and are
incorporating solar thermal modules mounted at the roof for water heating. However,
given Northern Cyprus' enormous potential for solar energy as a form of renewable
energy, it is a massive underutilization to only harness the thermal benefits of the sun.
This thesis study thus presents a software-based simulation and model of a combined
PV-thermal system that ensures that provides both electrical and thermal benefits to
its users. Analysis is carried out as a CFD problem in ANSYS Workbench with five
new designs which were developed and evaluated. A 4.8% increase in electrical
efficiency compared to previous works is realized based upon the best performing
cooling channel design out of five proposed designs, while also potentially utilizing
15%-30% less water. The three best performing designs were also simulated under the
ambient surrounding conditions for Northern Cyprus and it is seen that cooling up to
30 ⁰C is possible for an intake water flowing at 0.04 kg/s.
Keywords: Electrical efficiency improvement, Photo-voltaic cooling, Photovoltaic thermal collector, Solar

ÖZET
Bir fotovoltaik panelin çalışma sıcaklığındaki artış, elektrik performansına ek olarak
panelin ömrünü de olumsuz etkiler. Solar PV modülleri üzerindeki bu şiddetli sıcaklık
etkisiyle mücadele etmek için literatürde çeşitli soğutma yöntemleri öne sürülmüştür.
Bunlar, hem deneysel hem de sayısal olarak yürütülen aktiften pasif yöntemlere kadar
uzanır. Kuzey Kıbrıs'taki birçok binada, su ısıtmak için çatıya monte edilmiş güneş
enerjisi modülleri vardır ve bunları birleştirmektedir. Ancak, Kuzey Kıbrıs'ın bir
yenilenebilir enerji biçimi olarak güneş enerjisi için muazzam potansiyeli göz önüne
alındığında, yalnızca güneşin termal faydalarından yararlanmak için muazzam bir
yetersiz kullanımdır. Dolayısıyla bu tez çalışması, kullanıcılarına hem elektriksel hem
de termal faydalar sağlamasını sağlayan birleşik bir PV-termal sistemin yazılım tabanlı
bir simülasyonunu ve modelini sunmaktadır. Analiz, geliştirilen ve değerlendirilen beş
yeni tasarım ile ANSYS Workbench'te HAD problemi olarak gerçekleştirilmektedir.
Önerilen beş tasarımdan en iyi performans gösteren soğutma kanalı tasarımına dayalı
olarak elektrik verimliliğinde önceki çalışmalara kıyasla %4,8'lik bir artış
gerçekleştirilirken, potansiyel olarak %15-30 daha az su kullanılmaktadır. En iyi
performans gösteren üç tasarım da Kuzey Kıbrıs için ortam çevre koşulları altında
simüle edilmiş ve 0,04 kg/s'de akan bir giriş suyu için 30 ⁰C'ye kadar soğutmanın
mümkün olduğu görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Elektriksel verim iyileştirme, Fotovoltaik-termal kollektör,
Fotovoltaik soğutma, Güneş,

Araştırmaya Başlarken  
   Sıkça Sorulan Sorular