Research Article

ÇİFT FRENSEL LENSLİ BİR YOĞUNLAŞTIRILMIŞ FOTOVOLTAİK SİSTEMİN PERFORMANS ANALİZİ VE OPTİMİZASYONU

Volume: 25 Number: 2 June 3, 2022
TR EN

ÇİFT FRENSEL LENSLİ BİR YOĞUNLAŞTIRILMIŞ FOTOVOLTAİK SİSTEMİN PERFORMANS ANALİZİ VE OPTİMİZASYONU

Öz

Bu çalışmada, yoğunlaştırıcı optik eleman olarak nokta odaklı Fresnel lens kullanılan çift optik elemanlı bir CPV sistemin performansı deneysel olarak incelenmiştir. Bu kapsamda, birincil ve ikincil optik eleman yoğunlaşma oranları (C_1, C_2), f sayıları (f_1, f_2) ve lensler arası mesafenin (L_D) CPV sistem performansı üzerindeki etkileri tek ve çift Fresnel lensli farklı konfigürasyonlar için araştırılmıştır. Genel olarak, lensler arası mesafe belirli bir kritik değere (L_(D,crit)) ulaşıncaya kadar, L_D artışı ile CPV sistem performansının iyileşmekte olduğu ancak L_D’nin kritik değerin üzerine çıktığında sistem performansının kötüleşmeye başladığı gözlenmiştir. Ayrıca, L_(D,crit)’in önemli ölçüde Fresnel lens çiftinin optik özelliklerine bağlı olduğu not edilmiştir. Bunun yanı sıra, yüksek f_1 değerine sahip çift Fresnel lensli CPV sistemlerinin, tekli Fresnel lens uygulamalarına göre daha iyi performans sergilediği görülmüştür. f_1>0.5 olduğunda CPV sisteminin performansının ikincil bir Fresnel lens kullanılarak iyileştirilebileceği tespit edilmiştir. Bunların ötesinde, Fresnel lens çiftlerinin optik özelliklerinin CPV sistem performansına etki oranını karşılaştırmak için deneysel veriler kullanılarak ANOVA analizleri yapılmıştır. ANOVA analizi sonuçları, birincil optik eleman özellikleri C_1 ve f_1’in çift Fresnel lensli CPV sistem performansı üzerinde ağırlıklı olarak etkili olduğunu işaret etmiştir. Öte yandan, diğer parametrelerle karşılaştırıldığında f_2'nin CPV sistem performansı üzerinde en az etkiye sahip olduğu da görülmüştür. Son olarak, genetik algoritma ve yapay sinir ağı temelli çalışmalar ile optimum C_1, C_2, f_1, f_2 and L_(D,crit) tahmin edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

References

  1. Akbaba, M. & Alattawi, M.A.A. (1995). A new model for I-V characteristic of solar cell generators and its applications. Solar Energy Materials and Solar Cells, 37, 123-132. https://doi.org/10.1016/0927-0248(94)00201-0
  2. Cai, H., Sun, Y., Wang, X. & Zhan, S. (2020). Design of an ultra-broadband near-perfect bilayer grating metamaterial absorber based on genetic algorithm. Opt. Express, 28, 15347-15359. https://doi.org/10.1364/OE.393423
  3. Cai, H., Sun, Y., Liu, J. & Wang, X. (2021). Genetic algorithm optimization for highly efficient solar thermal absorber based on optical metamaterials. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 271, 107712. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2021.107712
  4. Canbolat, A.S., Bademlioğlu, A.H., Arslanoğlu, N. & Kaynakli, O. (2019). Performance optimization of absorption refrigeration systems using Taguchi, ANOVA and grey relational analysis methods. Journal of Cleaner Production, 229, 874-885. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.05.020
  5. Chen, Y.C. & Su, C.H. (2010). Concentrator design of a Fresnel lens and a secondary optical element. 6th International Conference on Concentrating Photovoltaic Systems (CPV- 6 ) (pp. 109-112).
  6. Chen, Y.C. & Chiang, H.W., 2015. Design of the secondary optical elements for concentrated photovoltaic units with Fresnel lenses. Applied Sciences, 5, 770-786. https://doi.org/10.3390/app5040770
  7. El Himer, S., Ahaitouf, A., El-Yahyaoui, S., Mechaqrane, A. & Ouagazzaden, A. (2012). A comparative of four secondary optical elements for CPV systems. 14th International Conference on Concentrator Photovoltaic Systems (CPV-14 ) (pp. 1-7).
  8. Grilikhes, V.A., Rumyantsev, V.D. & Shvarts, M.Z. (1996). Indoor and outdoor testing of space concentrator AlGaAs/GaAs photovoltaic modules with Fresnel lenses. Proceedings of the 25th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (pp. 345-348). IEEE.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Mechanical Engineering

Journal Section

Research Article

Authors

Ferhat Kartal
0000-0003-2790-6331
Türkiye

Publication Date

June 3, 2022

Submission Date

March 8, 2022

Acceptance Date

May 11, 2022

Published in Issue

Year 2022 Volume: 25 Number: 2

APA
Kartal, F., & Turan, O. (2022). ÇİFT FRENSEL LENSLİ BİR YOĞUNLAŞTIRILMIŞ FOTOVOLTAİK SİSTEMİN PERFORMANS ANALİZİ VE OPTİMİZASYONU. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(2), 71-94. https://doi.org/10.17780/ksujes.1084548