Thermoelectric generator passive cooling system prototype design for use in photovoltaic panels

Abstract

Today, as a result of the increasing energy demand, the importance of alternative energy sources and the methods of increasing the efficiency of these is increasing. One of these systems is thermoelectric generators (TEG), which can convert heat energy into electrical energy and operate in accordance with the Seebeck principle. These generators with P-N junction semiconductor structure, which can convert the temperature radiance between their two surfaces into electrical energy, are widely used in the heating/cooling systems, automotive and energy industry. It is seen in much research that waste heat energy has been converted into electrical energy by means of these generators and the energy needs of electronic devices with low power consumption have been met. In this study, the TEG design obtained by serial connection of Peltier coolers and the integration of this generator to the back sheet of the photovoltaic panel are investigated. The main purpose of the study is to determine whether the waste heat energy emitted by the photovoltaic panel can be converted into electrical energy by using it via a TEG. At the same time, it is the observation of the maximum efficiency of solar cells, whose ideal operating temperature is achieved by means of TEG passive cooling system. As a result of all these, it is observed that thermoelectric generators have energy production values of mW, even if methods such as heat sink and thermal paste are applied to increase the temperature difference between the two surfaces of the generator. If the effect of the TEG on the passive cooling of the Photovoltaic panel is evaluated, it is obvious that there is no visible increase according to the tests made as a result of different days and hours. In the application phase, the methodology section is examined under two headings. In the first phase, a Peltier cooler design and thermal-electrical analysis are carried out using the COMSOL Multiphysics program. In the second stage, prototype thermoelectric generator-PV panel system has been realized and power generation output are observed with the data taken at different days and hours. It is seen that heatsink increases the temperature difference between the two surfaces of the thermoelectric generator and provides up to 6% increase in generator energy production, especially on windy days. It is not possible to say that the same situation contributes to the passive cooling of the photovoltaic panel and that there is an increase in the amount of energy produced.

Günümüzde artan enerji talebi sonucunda alternatif enerjinin önemi enerji kaynakları ve bunların verimliliğini artırma yöntemleri artmaktadır. Bir Bu sistemlerden biri de ısı enerjisini enerjiye dönüştürebilen termoelektrik jeneratörlerdir (TEG). elektrik enerjisiyle çalışır ve Seebeck prensibine göre çalışır. Bu jeneratörler Sıcaklık parlaklığını dönüştürebilen P-N bağlantı yarı iletken yapısı ile iki yüzeyi arasında elektrik enerjisine dönüştürülen ısıtma/soğutmada yaygın olarak kullanılmaktadır. sistemleri, otomotiv ve enerji endüstrisi. Pek çok araştırmada ısının boşa harcandığı görülüyor. Bu jeneratörler sayesinde enerji elektrik enerjisine dönüştürülmüş ve Düşük güç tüketimine sahip elektronik cihazların enerji ihtiyaçları karşılanmıştır. Bunda Çalışmada Peltier soğutucuların seri bağlanması ve entegrasyonu ile elde edilen TEG tasarımı Bu jeneratörün fotovoltaik panelin arka sayfasına olan bağlantısı incelenmiştir. Ana Çalışmanın amacı, bacadan yayılan atık ısı enerjisinin olup olmadığının belirlenmesidir. fotovoltaik panel, TEG aracılığıyla kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülebilmektedir. Şunda aynı zamanda ideali olan güneş pillerinin maksimum verimliliğinin gözlemlenmesidir. çalışma sıcaklığı TEG pasif soğutma sistemi sayesinde sağlanmaktadır. Sonuç olarak tüm bunlardan termoelektrik jeneratörlerin enerji üretim değerlerine sahip olduğu görülmektedir. mW'ı artırmak için soğutucu ve termal macun gibi yöntemler uygulansa bile Jeneratörün iki yüzeyi arasındaki sıcaklık farkı. TEG'in etkisi ise Fotovoltaik panelin pasif soğutması değerlendirildiğinde herhangi bir sorun olmadığı açıktır. farklı gün ve saatler sonucunda yapılan testlere göre gözle görülür artış. İçinde Uygulama aşamasında yöntem bölümü iki başlık altında incelenmektedir. İlk olarak Aşamada, bir Peltier soğutucu tasarımı ve termal-elektrik analizi kullanılarak gerçekleştirilir. COMSOL Multifizik programı. İkinci aşamada prototip termoelektrik jeneratör-PV panel sistemi gerçekleştirilmiş ve elektrik üretim çıkışı gözlemlenmiştir. Farklı gün ve saatlerde alınan verilerle Soğutucunun ısıyı arttırdığı görülmektedir. Termoelektrik jeneratörün iki yüzeyi arasındaki sıcaklık farkı ve Özellikle rüzgarlı günlerde jeneratör enerji üretiminde %6'ya varan artış sağlar. BT Aynı durumun pasif soğutmaya katkı sağladığını söylemek mümkün değildir. fotovoltaik panel ve üretilen enerji miktarında artış olduğu.