Dergiler / KSÜ Mühendislik Bilimleri Dergisi / 2022 / Cilt: 25 - Sayı: 2
ÇİFT FRENSEL LENSLİ BİR YOĞUNLAŞTIRILMIŞ FOTOVOLTAİK SİSTEMİN PERFORMANS ANALİZİ VE OPTİMİZASYONU
- Sayfa
- 71–94
- DOI
- —
Özet
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 (𝐶1, 𝐶2), 𝑓 sayıları (𝑓1, 𝑓2) ve lensler arası mesafenin (𝐿𝐷) CPV sistem performansı üzerindeki etkileri tek ve çift Fresnel lensli farklı konfigürasyonlar için araştırılmıştır. Genel olarak, lensler arası mesafe belirli bir kritik değere (𝐿𝐷,𝑐𝑟𝑖𝑡) ulaşıncaya kadar, 𝐿𝐷 artışı ile CPV sistem performansının iyileşmekte olduğu ancak 𝐿𝐷’nin kritik değerin üzerine çıktığında sistem performansının kötüleşmeye başladığı gözlenmiştir. Ayrıca, 𝐿𝐷,𝑐𝑟𝑖𝑡’in önemli ölçüde Fresnel lens çiftinin optik özelliklerine bağlı olduğu not edilmiştir. Bunun yanı sıra, yüksek 𝑓1 değerine sahip çift Fresnel lensli CPV sistemlerinin, tekli Fresnel lens uygulamalarına göre daha iyi performans sergilediği görülmüştür. 𝑓1 > 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 𝐶1 ve 𝑓1’in çift Fresnel lensli CPV sistem performansı üzerinde ağırlıklı olarak etkili olduğunu işaret etmiştir. Öte yandan, diğer parametrelerle karşılaştırıldığında 𝑓2'nin CPV sistem performansı üzerinde en az etkiye sahip olduğu da görülmüştür. Son olarak, genetik algoritma ve yapay sinir ağı temelli çalışmalar ile optimum 𝐶1, 𝐶2, 𝑓1, 𝑓2 and 𝐿𝐷,𝑐𝑟𝑖𝑡 tahmin edilmiştir.
Abstract
In this study, the performance of a CPV system with double Fresnel lenses has been analysed experimentally. In this context, the effects of concentration ratios (𝐶1, 𝐶2) and 𝑓- numbers (𝑓1, 𝑓2) of primary and secondary lenses and distance between lenses (𝐿𝐷) on the CPV system performance have been investigated for different configurations. In general, it has been observed that the CPV system performance improves with increasing 𝐿𝐷 until it reaches a critical value (𝐿𝐷,𝑐𝑟𝑖𝑡), but it starts to worsen after 𝐿𝐷 exceeds 𝐿𝐷,𝑐𝑟𝑖𝑡. Besides this, CPV systems with double lenses with a high 𝑓1 value have been seen to perform better than single applications. It has been detected that the performance of the CPV system can be improved by using a secondary Fresnel lens when 𝑓1 > 0.5. Beyond these, the ANOVA analyses have been carried out in order to compare the contribution ratio of the optical properties of lens pairs on CPV system performance. It has been observed that 𝐶1 and 𝑓1 are predominantly effective on CPV system performance whereas 𝑓2 has found to have the least contribution ratio. Finally, optimum 𝐶1, 𝐶2, 𝑓1, 𝑓2 and 𝐿𝐷,𝑐𝑟𝑖𝑡 have been predicted by genetic algorithm and artificial neural network based studies.