Fotovoltaik Piller

GÜNEŞ PİLLERİ
( FOTOVOLTAİK PİLLER )
Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır
Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir
Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir
Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt'tan megaWatt'lara kadar sistem oluşturulur
GÜNEŞ PİLLERİNİN YAPISI
VE ÇALIŞMASI
Günümüz elektronik ürünlerinde kullanılan transistörler, doğrultucu diyotlar gibi güneş pilleri de, yarı-iletken maddelerden yapılırlar Yarı-iletken özellik gösteren birçok madde arasında güneş pili yapmak için en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir
Yarı-iletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir Katkılama, saf yarıiletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır Elde edilen yarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesine bağlıdır En yaygın güneş pili maddesi olarak kullanılan silisyumdan n tipi silisyum elde etmek için silisyum eriyiğine periyodik cetvelin 5 grubundan bir element, örneğin fosfor eklenir Silisyum'un dış yörüngesinde 4, fosforun dış yörüngesinde 5 elektron olduğu için, fosforun fazla olan tek elektronu kristal yapıya bir elektron verir Bu nedenle V grup elementlerine "verici" ya da "n tipi" katkı maddesi denir
P tipi silisyum elde etmek için ise, eriyiğe 3 gruptan bir element (alüminyum, indiyum, bor gibi) eklenir Bu elementlerin son yörüngesinde 3 elektron olduğu için kristalde bir elektron eksikliği oluşur, bu elektron yokluğuna hol ya da boşluk denir ve pozitif yük taşıdığı varsayılır Bu tür maddelere de "p tipi" ya da "alıcı" katkı maddeleri denir
P ya da n tipi ana malzemenin içerisine gerekli katkı maddelerinin katılması ile yarıiletken eklemler oluşturulur N tipi yarıiletkende elektronlar, p tipi yarıiletkende holler çoğunluk taşıyıcısıdır P ve n tipi yarıiletkenler biraraya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel bakımdan nötrdür Yani p tipinde negatif enerji seviyeleri ile hol sayıları eşit, n tipinde pozitif enerji seviyeleri ile elektron sayıları eşittir PN eklem oluştuğunda, n tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru akım oluştururlar Bu olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadar devam eder PN tipi maddenin ara yüzeyinde, yani eklem bölgesinde, P bölgesi tarafında negatif, N bölgesi tarafında pozitif yük birikir Bu eklem bölgesine "geçiş bölgesi" ya da "yükten arındırılmış bölge" denir Bu bölgede oluşan elektrik alan "yapısal elektrik alan" olarak adlandırılır Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir Bu dönüşüm iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır

Yarıiletkenler, bir yasak enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur Bu bandlar valans bandı ve iletkenlik bandı adını alırlar Bu yasak enerji aralığına eşit veya daha büyük enerjili bir foton, yarıiletken tarafından soğurulduğu zaman, enerjisini valans banddaki bir elektrona vererek, elektronun iletkenlik bandına çıkmasını sağlar Böylece, elektron-hol çifti oluşur Bu olay, pn eklem güneş pilinin ara yüzeyinde meydana gelmiş ise elektron-hol çiftleri buradaki elektrik alan tarafından birbirlerinden ayrılır Bu şekilde güneş pili, elektronları n bölgesine, holleri de p bölgesine iten bir pompa gibi çalışır Birbirlerinden ayrılan elektron-hol çiftleri, güneş pilinin uçlarında yararlı bir güç çıkışı oluştururlar Bu süreç yeniden bir fotonun pil yüzeyine çarpmasıyla aynı şekilde devam eder Yarıiletkenin iç kısımlarında da, gelen fotonlar tarafından elektron-hol çiftleri oluşturulmaktadır Fakat gerekli elektrik alan olmadığı için tekrar birleşerek kaybolmaktadırlar
TÜRKİYE'DE GÜNEŞ ENERJİSİ
GÜNEŞ ENERJİSİ POTANSİYELİ
Ülkemiz, coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından birçok ülkeye göre şanslı durumdadır Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ) mevcut bulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak EİE tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m²-yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir Aylara göre Türkiye güneş enerji potansiyeli ve güneşlenme süresi değerleri ise Tablo-1'de verilmiştir

Tablo-1 Türkiye'nin Aylık Ortalama Güneş Enerjisi Potansiyeli
Kaynak: EİE Genel Müdürlüğü
AYLAR AYLIK TOPLAM GÜNEŞ ENERJİSİ
(Kcal/cm2-ay) (kWh/m2-ay) GÜNEŞLENME SÜRESİ
(Saat/ay)
OCAK 4,45 51,75 103,0
ŞUBAT 5,44 63,27 115,0
MART 8,31 96,65 165,0
NİSAN 10,51 122,23 197,0
MAYIS 13,23 153,86 273,0
HAZİRAN 14,51 168,75 325,0
TEMMUZ 15,08 175,38 365,0
AĞUSTOS 13,62 158,40 343,0
EYLÜL 10,60 123,28 280,0
EKİM 7,73 89,90 214,0
KASIM 5,23 60,82 157,0
ARALIK 4,03 46,87 103,0
TOPLAM 112,74 1311 2640
ORTALAMA 308,0 cal/cm2-gün 3,6 kWh/m2-gün 7,2 saat/gün

Türkiye'nin en fazla güneş enerjisi alan bölgesi Güney Doğu Anadolu Bölgesi olup, bunu Akdeniz Bölgesi izlemektedir Güneş enerjisi potansiyeli ve güneşlenme süresi değerlerinin bölgelere göre dağılımı da Tablo-2' de verilmiştir
Ancak, bu değerlerin, Türkiye’nin gerçek potansiyelinden daha az olduğu, daha sonra yapılan çalışmalar ile anlaşılmıştır 1992 yılından bu yana EİE ve DMİ, güneş enerjisi değerlerinin daha sağlıklı olarak ölçülmesi amacıyla enerji amaçlı güneş enerjisi ölçümleri almaktadırlar Devam etmekte olan ölçüm çalışmalarının sonucunda, Türkiye güneş enerjisi potansiyelinin eski değerlerden %20-25 daha fazla çıkması beklenmektedir
EİE’nin ölçü yaptığı 8 istasyondan alınan yeni ölçümler ve DMİ verileri yardımı ile 57 ile ait güneş enerjisi ve güneşlenme süreleri değerleri hesaplanarak bir kitapçık halinde basılmıştır

Tablo-2 Türkiye'nin Yıllık Toplam Güneş Enerjisi Potansiyelinin Bölgelere Göre Dağılımı
Kaynak: EİE Genel Müdürlüğü
BÖLGE TOPLAM GÜNEŞ ENERJİSİ
(kWh/m2-yıl) GÜNEŞLENME SÜRESİ (Saat/yıl)
GDOĞU ANADOLU 1460 2993
AKDENİZ 1390 2956
DOĞU ANADOLU 1365 2664
İÇ ANADOLU 1314 2628
EGE 1304 2738
MARMARA 1168 2409
KARADENİZ 1120 1971

GÜNEŞ ENERJİSİ KULLANIMI
Güneş Kollektörleri
Türkiye’de güneş enerjisinin en yaygın kullanımı sıcak su ısıtma sistemleridirHalen ülkemizde kurulu olan güneş kollektörü miktarı 2001 yılı için 7,5 milyon m2 civarındadır Çoğu Akdeniz ve Ege Bölgelerinde kullanılmakta olan bu sistemlerden yılda yaklaşık 290 bin TEP ısı enerjisi üretilmektedir Sektörde 100'den fazla üretici firmanın bulunduğu ve 2000 kişinin istihdam edildiği tahmin edilmektedir Yıllık üretim hacmi 750 bin m² olup bu üretimin bir miktarı da ihraç edilmektedir Bu haliyle ülkemiz dünyada kayda değer bir güneş kollektörü üreticisi ve kullanıcısı durumundadır
Güneş kollektörlerinin ürettiği ısıl enerjinin birincil enerji tüketimimize katkısı yıllara göre aşağıda yer almaktadır

Yıl Güneş Enerjisi Üretimi (bin TEP )
1998 210
1999 236
2000 262
2001 290

Güneş Pilleri – Fotovoltaik Sistemler
Güneş pilleri, halen ancak elektrik şebekesinin olmadığı, yerleşim yerlerinden uzak yerlerde ekonomik yönden uygun olarak kullanılabilmektedir Bu nedenle ve istenen güçte kurulabilmeleri nedeniyle genellikle sinyalizasyon, kırsal elektrik ihtiyacının karşılanması vb gibi uygulamalarda kullanılmaktadır Ülkemizde halen telekom istasyonları, Orman Genel Müdürlüğü yangın gözetleme istasyonları, deniz fenerleri ve otoyol aydınlatmasında kullanılan güneş pili kurulu gücü 300kW civarındadır
DİĞER KURUMLARIN ÇALIŞMALARI
Güneş enerjisi araştırma ve geliştirme konularında EİE'nin yanında Tübitak Marmara Araştırma Merkezi ve üniversiteler (Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Araştırma Enstitüsü, Muğla Üniversitesi, ODTÜ, Kocaeli Üniversitesi, Fırat Üniversitesi) çalışmalar yapmaktadır
Güneş enerjisi verilerinin ölçülmesi konusunda Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü faaliyet göstermektedir EİE de 1991 yılından bu yana kendi güneş enerjisi gözlem istasyonları kurmaktadır
Güneş enerjisi ile ilgili standartlar hazırlanması konusunda Türk Standartları Enstitüsü;
- TS 3680 -Güneş Enerjisi Toplayıcıları-Düz
- TS 3817 - Güneş Enerjisi - Su Isıtma Sistemlerinin Yapım, Tesis ve İşletme Kuralları
konulu standartları hazırlamıştır EİE bu standartların hazırlanmasında görev aldığı gibi, ısıl performans testlerini de gerçekleştirmektedir
GÜNEŞ KOLLEKTÖRLÜ SICAK SU SİSTEMLERİ
Güneş kollektörlü sıcak su sistemleri, güneş enerjisini toplayan düzlemsel kollektörler, ısınan suyun toplandığı depo ve bu iki kısım arasında bağlantıyı sağlayan yalıtımlı
borular, pompa ve kontrol edici gibi sistemi tamamlayan elemanlardan oluşmaktadır

Gneş Kollektrl Sıcak Su Sistemi
Güneş kollektörlü sistemler tabii dolaşımlı ve pompalı olmak üzere ikiye ayrılırlar Her iki sistem de ayrıca açık ve kapalı sistem olarak dizayn edilirler
Tabii Dolaşımlı Sistemler: Tabii dolaşımlı sistemler ısı transfer akışkanının kendiliğinden dolaştığı sistemlerdir Kollektörlerde ısınan suyun yoğunluğunun azalması ve yükselmesi özelliğine dayanmaktadır Bu tür sistemlerde depo kollektörün üst seviyesinden en az 30 cm yukarıda olması gerekmektedir Deponun alt seviyesinden alınan soğuk (ağır) su kollektörlerde ısınarak hafifler ve deponun üst seviyesine yükselir Gün boyu devam eden bu olay sonunda depodaki su ısınmış olur Tabii dolaşımlı sistemler daha çok küçük miktarda su ihtiyaçları için uygulanır Deponun yukarıda bulunması zorunluluğu nedeniyle büyük sistemlerde uygulanamazlar Pompa ve otomatik kontrol devresi gerektirmediği için pompalı sistemlere göre biraz daha ucuzdur
Pompalı Sistemler: Isı transfer akışkanının sistemde pompa ile dolaştırıldığı sistemlerdir Deposunun yukarıda olma zorunluluğu yoktur Büyük sistemlerde su hatlarındaki direncin artması sonucu tabii dolaşımın olmaması ve büyük bir deponun yukarıda tutulmasının zorluğu nedeniyle pompa kullanma zorunluluğu doğmuştur
Pompalı sistemler otomatik kontrol devresi yardımı ile çalışırlar Depo tabanına ve kollektör çıkışına yerleştirilen diferansiyel termostatın sensörleri; kollektörlerdeki suyun depodaki sudan 10oC daha sıcak olması durumunda pompayı çalıştırarak sıcak suyu depoya alır, bu fark 3 oC olduğunda ise pompayı durdurur Pompa ve otomatik kontrol devresinin zaman zaman arızalanması nedeniyle işletilmesi tabii dolaşımlı sistemlere göre daha zordur
Açık Sistemler: Açık sistemler kullanım suyu ile kollektörlerde dolaşan suyun aynı olduğu sistemlerdir Kapalı sistemlere göre verimleri yüksek ve maliyeti ucuzdur Suyu kireçsiz ve donma problemlerinin olmadığı bölgelerde kullanılırlar
Kapalı Sistemler: Kullanım suyu ile ısıtma suyunun farklı olduğu sistemlerdir Kollektörlerde ısınan su bir eşanjör vasıtasıyla ısısını kullanım suyuna aktarır Donma, kireçlenme ve korozyona karşı çözüm olarak kullanılırlar Maliyeti açık sistemlere göre daha yüksek verimleri ise eşanjör nedeniyle daha düşüktür
DÜZLEMSEL GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİ
Düzlemsel güneş kollektörleri, güneş enerjisinin toplandığı ve herhangi bir akışkana aktarıldığı çeşitli tür ve biçimlerdeki aygıtlardır Düzlemsel güneş kollektörleri, üstten alta doğru, camdan yapılan üst örtü, cam ile absorban plaka arasında yeterince boşluk, kollektörün en önemli parçası olan absorban plaka, arka ve yan yalıtım ve yukardaki bölümleri içine alan bir kasadan oluşmuştur (Şekil-2)

Dzlemsel Gneş Kollektr
Üst örtü: Kollektörlerin üstten olan ısı kayıplarını en aza indirgeyen ve güneş ışınlarının geçişini engellemeyen bir maddeden olmalıdır Cam, güneş ışınlarını geçirmesi ve ayrıca absorban plakadan yayınlanan uzun dalga boylu ışınları geri yansıtması nedeni ile örtü maddesi olarak son derece uygun bir maddedir Bilinen pencere camının geçirme katsayısı 088’dir Son zamanlarda özel olarak üretilen düşük demir oksitli camlarda bu değer 095 seviyesine ulaşmıştır Bu tür cam kullanılması verimi % 5 mertebesinde arttırır
Absorban Plaka: Absorban plaka kollektörün en önemli bölümüdür Güneş ışınları, absorban plaka tarafından yutularak ısıya dönüştürülür ve sistemde dolaşan sıvıya aktarılır
Absorban plaka tabanda ve üstte birer manifold ile bunların arasına yerleştirilmiş akışkan boruları ve yutucu plakadan oluşur Yutucu plaka ışınları yutması için koyu bir renge genellikle siyaha boyanmıştır Kullanılan boyanın yutma katsayısının (absorptivite) yüksek uzun dalga boylu radyasyonu yayma katsayısının (emissivite) düşük olması gerekmektedir Bu nedenle de bu özelliklere sahip seçici yüzeyler kullanılmaktadır Mat siyah boyanın yutuculuğu 0 95 gibi yüksek bir rakam iken yayıcılığı da 092 gibi istenmeyen bir değerdedir Yapılan seçici yüzeylerde yayma katsayısı 01’in altına inmiştir Seçici yüzey kullanılması halinde kollektör verimi ortalama % 5 artar
Absorban plaka, borular ile sıkı temas halinde olmalıdır Alüminyumda olduğu gibi, akışkan borularının kanatlarla bir bütün teşkil etmesi en iyi durumdur Bakır ve sacda bu mümkün olmadığı için akışkan boruları ile plakanın birbirine temas problemi ortaya çıkmaktadır Bu problem ya tamamen yada belli aralıklarla lehim veya kaynak yapmakla çözülebilir
Isı Yalıtım: Kollektörün arkadan olan ısı kayıplarını minumuma indirmek için absorban plaka ile kasa arası uygun bir yalıtım maddesi ile yalıtılmalıdır Absorban plaka sıcaklığı, kollektörün boş kalması durumunda 150 °C’a kadar ısınması nedeniyle kullanılacak olan yalıtım malzemesinin sıcak yalıtım malzemesi olması gerekmektedir Isı iletim katsayıları düşük ve soğuk yalıtım malzemesi olarak bilinen poliüretan kökenli yalıtım malzemeleri tek başına kullanılmamalıdır Bu tür yalıtım malzemeleri, absorban plakaya bakan tarafı sıcak yalıtım malzemesi ile takviye edilerek kullanılmalıdır
Kollektör Kasası: Kasa, yalıtkanın ıslanmasını önleyecek biçimde yapılmalıdır Özellikle kollektör giriş ve çıkışlarında kasanın tam sızdırmazlığı sağlanmalıdır Kasanın her yanı 100 kg/m2 (981 Pa=N/m2) basınca dayanıklı olmalıdır (TSE-3680)
Sıvılı kollektörlerde sızdırmazlığın yüzde yüz sağlanamadığı durumlarda camda yoğunlaşan su buharını dışarıya atmak amacıyla kasanın iki yan kenarına tam karşılıklı ikişer adet 2-3 mm çapında delik açılmalıdır
Kollektör Enerji Dengesi
Kollektör üzerine gelen güneş ışınımının bir kısmı saydam örtüde yansır, bir kısmı yine saydam örtüde yutulur ve geri kalan kısmı absorban plakaya (yutucu yüzeye) ulaşır Absorban plakaya gelen enerjinin, bir kısmı ısı taşıyıcı akışkana geçerken bir kısmı absorban plakada depolanır, geri kalan kısmı ışınım, taşınım, ve iletimle çevreye gider Işınım taşınım ve iletimle olan ısı kayıplarının toplamı Qk, depolanan enerji Qd, akışkana geçen enerji Qf, olmak üzere, düzlemsel kollektörler için enerji dengesi:
IA(ta)=Qf+Qk+Qd
Şeklinde yazılabilir Burada (ta) kollektör yutma geçirme çarpımı, I kollektör üzerine gelen güneş enerjisi ve A faydalı yüzey alanı olmak üzere IA(ta) çarpımı absorban plaka üzerine gelen güneş enerjisini verir
Kollektör Verimi:
Kollektörlerde ısı taşıyıcı akışkanda toplanan güneş enerjisinin, kollektöre gelen güneş enerjisine oranına kollektör verimi denir Kollektör giriş suyu sıcaklığı arttıkca verim düşme eğiliminde olacağından genel bir verim yerine anlık verimden yani verim eğrisinden bahsetmek daha doğru olacaktır Kollektör verimi ısı taşıyıcı akışkanın giriş, çıkış sıcaklıkları ve debi değerlerinin sağlıklı ölçülebildiği durumlarda ve en önemlisi çevre sıcaklığının sabit olduğu durumlarda
h = (m*Cp*( Tçık-Tgir)) / (A*I)
bağıntısıyla hesaplanabilir Fakat verim eğrisi oluşturulurken çevre sıcaklığı da değişeceğinden verim bağıntısında Tç çevre sıcaklığı da değişken parametre olarak bulunmalıdır Buna bağlı olarak verim,
Qk=-k*A*dt/dx genel ısı transfer denklemi kullanılarak ve Qg kollektöre gelen toplam güneş enerjisi olmak kaydı ile
h=Qf/Qg=(Qg*(t*a)-Qk)/Qg=(t*a)-(Qk/Qg)= (t*a)-(K*A*(Tort-Tçev))/(I*A)
h=(t*a)-K(Tort-Tçev)/I
formülüyle hesaplanması daha mantıklıdır Burada kullanılan K kollektör için ısı kayıp katsayısıdır
‘K’ Kollektör Isı Kayıp Katsayısı

Düzlemsel kollektörlerde çevreye olan ısı kaybı kollektörlerin üst alt ve yan yüzeylerinden olur
K= Küst + Kalt + Kyan
Şeklinde yazılabilir Kollektör alt ve yan yüzeylerinden olan ısı kayıpları yalıtım malzemesinin kalınlığına ve ısı transfer katsayısına bağlıdır Değeri ‘Küst’ parametresine göre oldukça küçüktür Çünkü kollektör üst yüzeyi saydam örtüden dolayı izolasyon yapılamamaktadır ve toplam ısı kayıplarının % 70’ i bu yüzeyden olmaktadır ‘k’ yalıtım malzemesi ısı transfer katsayısı, L yalıtım malzemesi kalınlığı h konveksiyon ısı kayıp katsayısı olmak üzere
Kalt=1/((1/h)+(L/k)) bağıntısıyla hesaplanabilir
Üstten olan ısı kayıp katsayısının iteratif metotlarla hesaplanması uzun işlemleri gerektirmektedir Pratikte basit bağıntılar tercih edilir Agarwal ve Larson (1981), Küst değerinin

Bağıntısı ile maksimum ±0,25 W/m2°K hata ile bulunabileceğini belirtmektedirBurada,
htd=5,7+3,8V
f=(1-0,04*htd+0,0005*h2td)(1+0,091N)
C=250*(1-0,0044*(s-90))
Olup, V (m/s) rüzgar hızı, s(drc) kollektör eğimi, N saydam örtü sayısı, eL yutucu yüzeyin ışınım neşretme oranı,eS saydam örtünün ışınım neşretme oranı TY ve Tçev sırası ile yutucu yüzey ve çevre sıcaklıklarıdır Saydam örtü sayısının birden fazla olduğu durumlarda yukarıdaki denklemin kullanılabilmesi için saydam örtülerin aynı tip olması gerekir Fiziksel özellikleri farklı saydam örtü kullanılması durumunda iteratif metotlar kullanılmalıdır
Teorik olarak hesaplanması çok zor olan K kollektör kayıp katsayısı, kollektör test çalışması sonucunda elde edilen verim eğrisinden kolayca tespit edilebilmektedir Kollektörün verimi, giriş suyu sıcaklığı, çevre sıcaklığı, debi ve radyasyon değerlerine bağlı olarak değişmektedir Toplam ısı kayıp katsayısı da bu parametrelere bağlı olarak değişim gösterir Pratik olarak verim eğrisinin eğimi toplam ısı kayıp katsayısı değerini verir Toplam ısı kayıp katsayısı ve bu eğrinin verim eksenini kestiği noktadaki maksimum verime (ısı yalıtım katsayısının 0 kabul edildiği yani hiç ısı kaybının olmadığı durum) göre kollektörlerin iyi veya kötü olduğuna karar verilmektedir
Şekil-6’da toplam ısı kayıp katsayısı (4,16 W/°Cm2) düşük ve yutma geçirme katsayısı (0,82) büyük olan iyi kabul edilebilecek bir verim eğrisi görülmektedir
PROJELENDİRME
Güneş kollektörlü sıcak su sistemlerini projelendirmede farklı yöntemler izlenebilir Projelendirmede ihtiyacın güneşten karşılanma oranı %100 olmayacağı gibi bu oran % 10’un altında da olmamalıdır Genel olarak Mayıs ayında ihtiyacın %70’inin karşılanacağını düşünerek projelendirmekte yarar vardır Projelendirmede kişi başına tüketim, konutlarda 50, otel, motel gibi turistik tesislerde 75 ve hastanelerde 100 litre/gün olarak alınır
Projelendirme konusunda en geçerli yöntem F-Chart yöntemidir Buna göre kollektöre ait parametreler aşağıdaki gibi olmalıdır
06<τα<09
21<UL<83
5<F’RA<120 m2
X= FRUL(F’R/FR)(Tref-Ta)t(Ac/L)
Y=FR(τα)n (F’R/FR)(( τα)/( τα)n)HtN(Ac/L)
f=1029Y-0065X-0245Y2+00018X200215Y3
Burada:
Ac : Kollektör alanı m2
F’R/FR : Kollektör devresi eşanjör verimi (0,90-0,95)
FRUL : kollektör ısı kayıp katsayısı (W/m2°C)
t : Bir aylık toplam süre (saniye)
Ta : çevre sıcaklığı (°C)
Tref : refarans sıcaklığı (100 °C)
L : Aylık toplam ısı yükü (j)
Ht : Kollektör birim yüzeyine gelen aylık ortalam güneş enerjisi (j/m2)
N : Aydaki gün sayısı
(τα)/( τα)n) :Aylık ortalama yutma geçirme çarpımı (0,9-0,95)
f : Faydalanma oranı
Yukarıda verilen f faydalanma oranı mayıs ayında % 70 olacak şekilde Ac kollektör alanı hesaplanır