ÇİFT FRENSEL LENSLİ BİR YOĞUNLAŞTIRILMIŞ FOTOVOLTAİK SİSTEMİN PERFORMANS ANALİZİ VE OPTİMİZASYONU

Abstract

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 (C_1, C_2), f sayıları (f_1, f_2) ve lensler arası mesafenin (L_D) CPV sistem performansı üzerindeki etkileri tek ve çift Fresnel lensli farklı konfigürasyonlar için araştırılmıştır. Genel olarak, lensler arası mesafe belirli bir kritik değere (L_(D,crit)) ulaşıncaya kadar, L_D artışı ile CPV sistem performansının iyileşmekte olduğu ancak L_D’nin kritik değerin üzerine çıktığında sistem performansının kötüleşmeye başladığı gözlenmiştir. Ayrıca, L_(D,crit)’in önemli ölçüde Fresnel lens çiftinin optik özelliklerine bağlı olduğu not edilmiştir. Bunun yanı sıra, yüksek f_1 değerine sahip çift Fresnel lensli CPV sistemlerinin, tekli Fresnel lens uygulamalarına göre daha iyi performans sergilediği görülmüştür. f_1>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 C_1 ve f_1’in çift Fresnel lensli CPV sistem performansı üzerinde ağırlıklı olarak etkili olduğunu işaret etmiştir. Öte yandan, diğer parametrelerle karşılaştırıldığında f_2'nin CPV sistem performansı üzerinde en az etkiye sahip olduğu da görülmüştür. Son olarak, genetik algoritma ve yapay sinir ağı temelli çalışmalar ile optimum C_1, C_2, f_1, f_2 and L_(D,crit) tahmin edilmiştir.In this study, the performance of a CPV system with double optical elements using point-focus Fresnel lenses has been analysed experimentally. In this context, the effects of concentration ratios (??1, ??2) and ??- numbers (??1, ??2) of primary and secondary optical elements and distance between Fresnel lenses (????) on the CPV system performance have been investigated for different configurations with single and double Fresnel lenses. In general, it has been observed that the CPV system performance improves with increasing L_D until it reaches a critical value (L_(D,crit)), but it starts to worsen after L_D exceeds L_(D,crit). It is also notices that L_(D,crit) significantly dependents on the optical properties of the Fresnel lens pairs. Besides this, CPV systems with double Fresnel lenses with a high f_1 value have been seen to perform better than single Fresnel lens applications. It has been detected that the performance of the CPV system can be improved by using a secondary Fresnel lens when f_1>0.5. Beyond these, the ANOVA analyses have been carried out by using the experimental data in order to compare the contribution ratio of the optical properties of Fresnel lens pairs on CPV system performance. The results of ANOVA analysis have indicated that primary optical element properties C_1 and f_1 are predominantly effective on double Fresnel lens CPV system performance. On the other hand, compared with other parameters, f_2 has found to have the least contribution ratio on CPV system performance. Finally, optimum C_1, C_2, f_1, f_2 and L_(D,crit) have been predicted by genetic algorithm and artificial neural network based studies.