Binaya birleştirilmiş bir fotovoltaik sistemin performansının dinamik ekserji ve eksergoekonomik analiz yöntemleriyle değerlendirilmesi

Abstract

Binaya Birleştirilmiş Fotovoltaik (BBFV) sistemler modül ve cam teknolojisi ile fotovoltaik teknolojiyi birleştirerek enerji üretilebilen yeni bir teknolojidir. Bu sistemlerin gelişimi son 10 yılda hızlanmıştır ve dünya çapında birçok yapıda kullanılmaya başlanmıştır.Bu tezde bir BBFV sisteminin performansını bir yıllık periyodu kapsayacak şekilde enerji, ekserji ve eksergoekonomik analiz yöntemleri ile değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Tez sırasıyla teorik ve deneysel olarak iki kısımdan oluşmaktadır. Teorik kısımda enerji, ekserji, eksergoekonomi ve belirsizlik analizi için bağıntılar verilmiştir. Deneysel kısımda ise Yaşar Üniversitesi binasının güney batı cephesine 90̊ açı ile yerleştirilmiş her biri 155 Wp kapasitede olan 48 adet fotovoltaik ünitesinden oluşan bir BBFV sistemden alınan veriler değerlendirilmiş ve 1 yıllık periyodu kapsayan analizler yapılmıştır. Enerji ve ekserji analizinde elde edilen sonuçların sıcaklıkla olan ilişkisinin tüm verilerle karşılaştırması yapıldığında sıcaklık değerinin sistemin verimine etkisinin önemli oranda olduğu gözlenmektedir. Ekserji analizinde parametrik metod ile çözüm yapılması için 4 farklı denklem kullanılmıştır. Eksergoekonomik analizler gerçekleştirilmiş, EXCEM (Ekserji, Maliyet, Enerji ve Kütle) ve SPECO (Spesifik Ekserji Maliyetlendirmesi) yöntemlerine göre sonuçlar elde edilmiştir. EXCEM yöntemine göre 1 € maliyet başına günlük kaybolan ekserji miktarı 0,003407 kWh olarak elde edilmiştir. SPECO yöntemi ile yapılan analizler sonucunda sistemden çıkan her 1 kWh ekserji için günlük ortalama 0,8335 € maliyet belirlenmiştir. Ölçülen ve hesaplanan değerlerle ilgili belirsizlikleri hesaplamak için belirsizlik analizleri gerçekleştirilmiştir.

Building Integrated Photovoltaic (BIPV) systems are innovative systems that can produce energy by combining glass and module technology and photovoltaic technology. The development of these systems has accelerated over the last decade and they have been used in many buildings around the world. In this thesis, it was aimed at determining the performance of a BIPV system through energy, exergy and exergoeconomic analysis methods over a one year period. The thesis consists of two parts, namely theoretical and experimental. In the theoretical part, relations were given for exergy, exergoeconomics and uncertainty analyzes of the system. In the experimental part, the data obtained from a BIPV system placed at an angle of 90° to Southwestern façade of one of the buildings of Yaşar University and consisting of 48 PV units, each with a capacity of 155 Wp, was used to evaluate the performance of the system for one year period. It was observed that the effect of the temperature value on the efficiency of the system was important when the calculated energy and exergy values of the systems are correlated with the cell and ambient temperture. In the exergy analysis, four different relations were used to undertake a parametric study. Exergoeconomic analyzes were carried out. The results were also obtained using EXCEM (Exergy,Cost,Energy and Mass) and SPECO (Specific Exergy Costing) method. According to the EXCEM method, the daily lost amount of exergy per 1 € cost was 0,003 kWh. As a result of the analysis made by the SPECO method, the daily average cost of 0.8335€ was determined for every 1 kWh exergy from the system. An uncertainty analysis was performed to determine uncertainties associated with the measured and calculated values.