Parabolik yoğunlaştıran toplayıcı-yansıtıcı yüzeyin matematiksel modellenmesi

Yıl 2019, Cilt: 10 Sayı: 1, 131 - 138, 15.03.2019

Samim Dündar

https://doi.org/10.24012/dumf.397018

Öz

Günümüzde pek çok alanda ihtiyaç duyulan
enerjinin üretimi, tüketimi ve buna bağlı olarak değeri de giderek
artmaktadır. Enerjinin üretim ve tüketimi, kalkınma ve gelişmişlik düzeylerini
göstermesi bakımından da önemlidir. Dünyada halen enerji üretimi, büyük ölçüde
fosil yakıt kaynaklı olması nedeniyle bu tür enerjiyi üretirken de, tüketirken
de doğada önemli çevre tahribatına ve buna bağlı olarak iklim değişikliklerine
sebep olduğu bilinmektedir. Bu nedenle küresel boyutta kirlilik yaratan klasik
enerji üretim yöntemleri ve geleneksel üretim teknolojileri yerine; doğayı
kirletmeyen, sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji kaynaklarının
kullanılabileceği yeni teknolojiler geliştirmek tüm insanlık için zorunlu hale
gelmiştir. Bu nedenle yenilenebilir enerji kaynakları önem kazanmıştır. Bu tür
enerji kaynaklarından bazıları rüzgâr tribünleri ve güneş enerjisidir. Ancak
güneş enerjisi tükenmez bir enerji kaynağıdır. Çevre sorunu yaratmayan,
kullanımı kolay ve potansiyeli yüksek olması nedeniyle güneş enerjisi kullanımı
yaygınlaşabilecek durumdadır. Türkiye’nin dünya üzerindeki konumu, güneşlenme
süresi bakımından güneş enerjisi potansiyeli yüksektir. Ancak ne yazık ki bu
kaynaktan yeterince yararlanılmamaktadır. Güneş enerjisinden yararlanabilmek
için güneş kolektörlerine ihtiyaç vardır.
Güneş enerjisinden gelen enerjiyi toplayan kolektörler, düzlemsel ve parabolik
olmak üzere iki tiptir. Parabolik kolektörler de, parabolik çanak veya
parabolik oluk biçiminde olabilir. Kolektörün
parabolik çanak ya da parabolik oluk
biçiminde olması halinde kolektörün kesit eğrisi parabol eğrisidir. Bu
çalışmada söz konusu parabol eğrisinin denklemi, dik koordinat sisteminde
bilinmeyen bir eğri üzerine düşen güneş ışığının fiziksel özellikleri ve
sistemin geometrisi kullanılarak elde edilen doğrusal olmayan bir diferansiyel
denklemin çözümü yapılarak analitik olarak elde edilmiştir.   

Anahtar Kelimeler

Parabolik güneş kolektörü; Güneş enerjisi; Doğrusal olmayan diferansiyel denklemler; Homojen diferansiyel denklemler.

Kaynakça

• Akkoç, S., (2012). Birleşik Parabolik Yoğunlaştırıcı Güneş Kolektörleri ile Su Isıtma Sisteminin Matematiksel Modeli, Simülasyonu ve Performans Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Başkent Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Cheng, Q., ChaI, J., Zhou, Z., JInlIn Song, J., Su, Y., (2014). Tailored non-imaging secondary reflectors designed for solar concentration Systems, Solar Energy, 110, 160–167.
• DEK TMK - Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi, (2009). Dünya’da ve Türkiye’de Güneş Enerjisi, EKC Form Ofset, DEK-TMK Yayın No: 0011.
• Duffie, J.A., Beckman, W.A., (2013). Solar Engineering of Thermal Processes, pp:351-371, Hoboken, New Jersey, John Wiley & Sons Inc.
• Edwards, C.H., Penney, D.E., (2004). Differential Equations and Boundary Value Problems, pp:60-76. Pearson Education Inc.N.J.
• Ercoşkun, G.T., Keskin, A., Gürü, M., Altıparmak, D., (2013). Çift Oluklu Parabolik Oluk Tipi Güneş Kolektörünün Tasarımı, İmalatı ve performansının İncelenmesi, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 28(4), 855-863.
• España, M.D., Rodriguez, V. L., (1987). Approximate steady-state modeling of solar trough collectors, Solar Energy, 38(6), 447-454.
• Garcıa-Rodrıguez, L., Palmero-Marrero, A.I., Gomez-Camacho, C. (2002). Comparison of Solar Thermal Technologies For Applications In Seawater Desalination, Desalination, 142(2), 135-142.
• Gudekar, A.S., Jadhav, A.S., Panse, S.V., Joshı, J.B, Pandıt, A.B., (2013). Cost Effective Design Of Compound Collector For Parabolic Steam Generation, Solar Energy, 90, 43–50.
• Gürüz, K. , Atik, K., (2012). Birleşik Parabolik Yoğunlaştırıcılı Kolektörlerde Farklı Yarım Kabul Açısı ve Farklı Kesim Değerlerinin Yoğunlaştırma Oranına Etkisi, Teknolojik Araştırmalar Elektronik Dergisi, 9(4), 1-9.
• Kalogırou, S.A., (2004). Solar Thermal Collectors And Applications, Progress in Energy and Combustion Science, 30(3), 231–295.
• Kartal, Y., (2007). Parabolik Yansıtıcı Yüzeyli Yoğunlaştırıcı Güneş Kolektörü Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
• Nalwanga, R., Quilty, B., Muyanja, C, Fernandez-Ibañez, P., McGuıgan, K.G., (2014). Evaluation of solar disinfection of E. coli under Sub-Saharan field conditions using a 25L borosilicate glass batch reactor fitted with a compound parabolic collector, Solar Energy, 100,195–202.
• Nagle, R.K., Saff, E.B., SnIder, A.D., (2012). Fundamentals of Differential Equations and Boundary Value Problems, pp:1-88, Boston, Pearson Education, Inc.O’Gallagher, J.J., (2008). Nonimaging Optics in Solar Energy, pp:7-37, Morgan & Claypool Publishing Series.
• Sharma, V.M. Nayak, J.K. Kedare, S,B., (2013). Shading and Available Energy In A Parabolic Trough Concentrator Field, Solar Energy, 90, 144–153.