TiO2 nano-coated thin film PV glazing with superior thermal resistance, self-cleaning, electricity generation and adaptive optical control

A unique nano-coated photovoltaic (PV) glazing technology with superior multifunctional features, thermally resistive PV glazing (TRPVG), is introduced, and for three different configurations of TRPVG (TRPVG-Air12, TRPVG-Ar12, TRPVG-Ar16), UVC/UVA absorption, noise reduction, thermal insulation, electricity generation, visible light and solar radiation control are evaluated through an extensive experimental methodology. Energy production and acoustic tests are conducted in a simulation house, whereas the rest of the experiments are carried out under real operating conditions. The results reveal that each sample is capable of blocking 100% of incoming UVC and UVA light. Visible light control of TRPVG-Ar12 (Glass 1) is found to be 94.4%, whereas it is 88.9% for TRPVG-Air12 (Glass 2) and 93.6% for TRPVG-Ar16 (Glass 3). Solar radiation blockage of Glasses 1-3 is found to be 93.5%, 90.9% and 94.8%, respectively. Average temperature difference between front and rear glazing is determined to be 21.3 degrees C, 19.9 degrees C and 21.7 degrees C for Glasses 1, 2 and 3, respectively. A total of 25 independent acoustic tests are performed for Glass 3, and the sample is observed to reduce 33% of outdoor noise in dBA. Solar simulator tests reveal that Glass 3 can generate 102.6 W of electricity per square metre of PV module area

Termoelektrik buzdolabı uygulamalarında nanoakışkan kullanımının elektrik tüketimi üzerindeki etkisi: deneysel bir çalışma

This study investigates the effects of nanofluid use in thermoelectric refrigerators on electricity consumption. A water-cooled block was placed on the hot surface of the TEC, and a water-to-air heat exchanger was added to the refrigeration cycle in order to cool the coolant. By adding 1% by mass of three distinct nanoparticles to the fluid, the temperature differences of the cooled cabinet were tested at three distinct outdoor temperatures. In addition, to measure the cabinet’s performance when loaded, 1 litre of water was left in the cabinet, and the tests were repeated. In the case where water without nanoparticle addition, which is the reference case, was used as the coolant, the measurement was made for 1 hour, and the final temperature of the cooled cabinet was determined. Then the times to obtain the same cooled cabinet temperature using various nanoparticles were observed. It has been observed that energy savings are achieved in all nanofluid use cases compared to the reference situation. It has been observed that the temperature of the cooled cabinet drops to the lower temperatures earlier in cases where nanofluid was used. For this reason, this study is essential in terms of the efficient use of energy resources.Bu çalışmada, termoelektrik soğutucularda nanoakışkan kullanımının elektrik tüketimi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla tasarlanan sistemde TEC'in sıcak tarafına su soğutmalı blok yerleştirilmiş ve soğutucu akışkanın ısısını almak için sisteme sudan havaya ısı eşanjörü eklenmiştir. Akışkana kütlece %1 oranında üç farklı nanopartikül eklenerek soğutucu kabinin sıcaklık farkları üç farklı dış ortam sıcaklığında test edilmiştir. Ayrıca soğutucu kabinin dolu olması durumundaki performansını ölçmek için kabine 1 litre su bırakılmış ve testler tekrarlanmıştır. Soğutma sıvısı olarak referans durum olan nanopartikül ilavesiz su kullanılması durumunda 1 saat boyunca ölçüm yapılmış ve soğutucu kabinin son sıcaklığı belirlenmiştir. Daha sonra çeşitli nanopartiküller kullanılarak aynı soğutucu kabin sıcaklığının elde edildiği zamanlar gözlemlenmiştir. Yüksüz koşullarda aynı soğutma kabini sıcaklığına ulaşmak için tüketilen enerji miktarı karşılaştırıldığında, referans duruma göre en yüksek iyileştirme Al2O3-Su nanoakışkanı ile %57 olarak hesaplanmıştır. Yüklü koşullarda, 18 °C ortam sıcaklığında Al2O3-Su nanoakışkanı kullanıldığında enerji tüketiminde en yüksek iyileşme %50 olarak elde edilmiştir. Referans duruma göre tüm nanoakışkan kullanım durumlarında enerji tasarrufu sağlandığı gözlenmiştir. Nanoakışkan kullanıldığı durumlarda soğutucu kabin sıcaklığının su ile soğutmaya göre aynı sürelerde daha düşük sıcaklıklara düştüğü, yani daha az enerji tükettiği gözlenmiştir. Bu nedenle bu çalışma enerji kaynaklarının verimli kullanılması açısından önemlidi

Güneş bacası güç santrallerinde kule çapının çıkış gücüne etkisi

Güneş bacası güç santralleri düşük bakım maliyetleri ve sıfır CO2 salınımları ile çok cazip güneş enerjisi sistemleridir. İlk uygulaması olan Manzanares tesisinden sonra geometrik ve iklimsel parametrelerin sisteme etkisi ile ilgili sayısız çalışma yapıldı. Bu çalışmada literatürde yeterince irdelenmeyen baca çapı değişiminin sisteme etkisi detaylı olarak incelendi. ANSYS ticari yazılımı ile oluşturulan 3 boyutlu CFD modelinde güneş ışın izleme algoritması ve DO (ayrık koordinatlar) modeli ile RNG k-ε türbülans modelleri kullanılarak simülasyonlar yapıldı. Diğer geometrik parametreler için referans tesis örnek alınarak baca çapı 4.865-64.866 m arasında değiştirilmek suretiyle sistem davranışı araştırıldı. Baca çapı değişiminin ilk olarak sistem içerisindeki basınç ve hız dağılımına etkisi referans durumla karşılaştırılarak analiz edildi. Ayrıca baca çapı değişiminin sistemin güç çıkışı, kütlesel debisi, verimi ve türbin konumunda ortalama basınç farkına etkisi değerlendirildi. Manzanares pilot tesisi için maksimum performans veren baca çapı değerinin 24.325 m olduğu sonucuna varıldı. Baca çapı 24.325 m yapıldığında referans duruma göre güç çıkışının % 85.9 artarak 101 kW olacağı tespit edildi. Benzer şekilde verim de referans duruma göre % 94 artış göstererek % 0.194 olarak hesaplandıSolar chimney power plants (SCPPs) are very attractive solar energy systems with low maintenance costs and zero CO2 emissions. After its first application, the Manzanares facility, numerous studies were conducted related to the impact of geometric and climatic parameters on the system. In this study, the impact of chimney diameter change on the system, which has not been adequately examined in literature, has been investigated in detail. In the 3D CFD model created with ANSYS commercial software, simulations have been conducted by using the solar ray tracing algorithm and DO (discrete ordinates) model along with RNG k-ε turbulence model. By referencing the Manzanares facility for the other geometric parameters, system behaviour has been assessed by changing the chimney diameter between 4.865-64.866 m. The impact of the change in tower diameter on the pressure and velocity distribution in the system has been analysed first in comparison with the reference situation. In addition, the influence of diameter change on the power output, mass flow rate, efficiency of the system and the average pressure difference at the turbine position has been evaluated. It has been concluded that the chimney diameter value that gives maximum performance for the Manzanares pilot plant is 24.325 m. When the chimney diameter has been configured as 24.325 m, it has been seen that the power output will improve by 85.9% compared to the reference situation and will be 101 kW. Similarly, the efficiency rises by 94% in comparison with the reference case, and becomes 0.194%

Impacts of rectangular perforations in longitudinal extended surfaces on heat dissipation: A computational fluid dynamics analysis

Bu çalışmada, üç farklı zorlanmış taşınım koşulu için (h = 25, 50 ve 100 W/m2K) konvansiyonel ve oyuklu kanatlardan olan ısı transferi ANSYS FLUENT yazılımı ile incelendi ve analizler çeşitli oyuk seviyeleri için tekrarlandı. Analizlerde kanat malzemesi olarak 202.4 W/mK ısıl iletkenliğe sahip alüminyum kullanıldı. Operasyonel durum için fotovoltaik sistemlerin zorlanmış taşınımla soğutulması durumu göz önüne alındı ve bu bağlamda, kanat taban sıcaklığı, standart test koşullarını (1000 W/m2 ışınım akısı, 298.15 K çevre sıcaklığı) göz önünde bulundurarak 353.15 K seçildi. Sürekli rejim koşullarında kanat boyunca enerji denklemi .... = 10^−9 yakınsama kriteri ile çözüldü. Çalışmada dikkate alınan referans kanat profili 50 mm boy, 10 mm yükseklik ve 1 mm kalınlık ölçülerine sahiptir. Kanat boyunca boylamasına 1 mm2 ’lik oyuk çiftleri (λ) oluşturuldu ve her bir λ değeri için konvansiyonel ve oyuklu kanatlardan olan ısı atımları sayısal olarak belirlendi. Kanat verimi oyuk seviyesinin bir fonksiyonu olarak ayrıca hesaplandı. Sayısal sonuçlar, artan λ değeri ile kanattan olan ısı atımının azaldığını, ancak bütün taşınım koşulları için, belirli bir λ değerinden sonra birim kanat hacminden olan ısı atımının konvansiyonel kanata kıyasla daha fazla olduğunu gösterdi. Düşük h değerlerinde oyuk etkilerinin daha belirgin olduğu görüldü. h = 25 W/m2K için konvansiyonel kanattan olan ısı atımı 2.5032 W iken, λ = 24 için oyuklu kanattan olan ısı atımı 2.6683 W olarak belirlendi. Bu durum ısı atımında yaklaşık %6.6’lık bir iyileşmeye karşılık gelmektedir.In this study, for three different forced convection conditions (h = 25, 50 and 100 W/m2K), heat transfer through conventional and perforated fins has been investigated by ANSYS FLUENT software, and the analyses have been repeated for various perforation levels. Aluminium has been utilised as the fin material in the analyses with a thermal conductivity of 202.4 W/mK. For the operational case, cooling of photovoltaic systems by forced convection has been considered, and in this respect, fin base temperature has been selected to be 353.15 K by taking standard test conditions (1000 W/m2 solar intensity, 298.15 K ambient temperature) into consideration. For steady-state conditions, energy equation has been solved along the fin for the convergence criterion of .... = 10^−9 . Reference fin profile considered in the research has a 50 mm length, 10 mm height and 1 mm width. Perforation pairs (λ) of 1 mm2 have been formed longitudinally along the fin and the heat dissipations from conventional and perforated fins have been numerically determined for each λ value. Fin efficiency has also been calculated as a function of perforation level. Numerical results have revealed that heat transfer from the fin decreases with increasing λ value, however for each convection condition, heat dissipation per fin volume from the perforated fin is greater in comparison to the conventional fin after a certain λ value. Perforation effects have been found more noticeable for the lower h values. For h = 25 W/m2K, heat dissipation from the conventional fin has been determined to be 2.5032 W whereas the heat transfer through the perforated fin has been found to be 2.6683 W. This case corresponds to an enhancement of about 6.6% in heat dissipation

A perspective of COVID 19 impact on global economy, energy and environment

COVID-19 or novel coronavirus is not only an international emergency for public health but also has significant consequences on energy, economy, and environment. Although much of the World's attention is understandably focused on COVID-19's human toll, the outbreak's economic toll also potentially has catastrophic implications and has disrupted all the leading economies. Consequently, the energy market has plunged, leading to an oil supply surplus and a decline in the price. Policymakers also examine the impacts of COVID-19 on the energy market and its relation to the ongoing transition to renewable energy. Against this backdrop, this paper helps in summarising the impact of COVID-19 on economy, energy and environment. Besides, it provides some critical recommendations and policy measures for the energy sector to overcome the challenges from the impact of COVID-19

Yalıtımlı Fotovoltaik Cam: Optik, Akustik, Isıl Ve Elektrik Üretim Performansı

In this communication, a unique photovoltaic (PV) glass concept, heat insulative PV glass (TRPVG), is introduced, and its energy production, thermal, optical and acoustic performance parameters are experimentally investigated. In the previous literature works, multifunctional benefits of TRPVG as a novel building element such as high thermal resistance, self-cleaning and competitive cost are addressed. Within the scope of the present research, absorption of UVC and UVA part of incoming sunlight, control of visible light transmittance and solar thermal radiation, reduction of different noise levels, electricity production performance and temperature difference throughout the solar glass are comprehensively analysed. The tests are conducted in April 2019 for a specific sample (TRPVG-Ar16) in which argon gas fills a 16 mm thick gap at the rear of PV cells for thermal resistance, and a novel low-e coated thermally resistive glass is reinforced behind the structure. The results reveal that TRPVGAr16 is a very good thermal insulator at first glance. The average temperature difference between front and back surfaces is determined to be 16.59 °C, which is promising and a strong function of incoming solar radiation. The average solar radiation is measured to be 527.6 W/m2 during the test period, and the aforesaid value behind the PV glazing is found to be 41.6 W/m2. A similar tendency is observed for the visible light transmittance. Average light intensity measurements from the front and back of TRPVG-Ar16 are reported to be 622.3 and 75.4 lx, respectively. UVC and UVA measurements reveal that the novel TRPVGAr16 technology is capable of blocking 100% of UV part of incoming sunlight, which needs to be noted. The tests carried out for various noise levels also demonstrate that TRPVG-Ar16 is a promising noise absorber. Outside the simulation environment, the noise level is measured to be 84.3 dBA while it is 56.5 dBA for the indoor, which corresponds to about 32.9% reduction in dBA value.Bu çalışmada, benzersiz bir fotovoltaik (PV) cam konsepti, ısı yalıtımlı PV cam (TRPVG), tanıtılmakta ve enerji üretimi, ısıl, optik ve akustik performans parametreleri deneysel olarak incelenmektedir. Literatürde yapılan çalışmalarda, yenilikçi bir yapı elemanı olarak TRPVG’nin yüksek ısıl direnç, kendi kendini temizleyebilme ve rekabetçi maliyet gibi çok fonksiyonlu faydalarına işaret edilmektedir. Mevcut araştırmanın kapsamı içerisinde, gelen güneş ışığının UVC ve UVA kısımlarının soğurulması, görünür ışık geçirgenliği ve ısıl radyasyonun kontrolü, farklı gürültü seviyelerinin azaltılması, elektrik üretim performansı ve solar cam boyunca sıcaklık farkı kapsamlı olarak analiz edilmektedir. Testler Nisan 2019’da ısıl direnç için argon gazının PV hücrelerin arkasında 16 mm kalınlığındaki bir boşluğu doldurduğu ve konstrüksiyonun gerisinde düşük emisyonlu kaplamalı ısıl dirençli yenilikçi bir cam ile desteklenen özellikli bir numune için (TRPVG-Ar16) yapılmıştır. Sonuçlar ilk bakışta TRPVG-Ar16’nın iyi bir ısıl yalıtıcı olduğunu göstermiştir. Ön ve arka yüzeyler arasındaki ortalama sıcaklık farkı gelen güneş ışınımının güçlü bir fonksiyonu olarak 16.59 °C ve ümit verici bulunmuştur. Test süresi boyunca ortalama güneş ışınımı 527.6 W/m2 olarak ölçülmüş ve PV camın arkasında ilgili değer 41.6 W/m2 olarak bulunmuştur. Benzer bir eğilim görünür ışık geçirgenliği için gözlenmiştir. TRPVG-Ar16’nın ön ve arkasındaki ortalama ışık yoğunluğu sırasıyla 622.3 ve 75.4 lx olarak rapor edilmiştir. UVC ve UVA ölçümlerine göre TRPVG-Ar16, gelen güneş ışığının UV kısmının %100’ünü bloke etme kapasitesine sahip olup bu durum dikkat çekicidir. Farklı gürültü seviyelerinde yürütülen testler ayrıca göstermektedir ki TRPVG-Ar16 ümit verici bir gürültü emicidir. Simülasyon ortamının dışında gürültü seviyesi 84.3 dBA olarak ölçülürken, iç ortam için bu değer 56.5 dBA’dır ki bu durum dBA değerinde yaklaşık %32.9’lük bir azalmaya karşılık gelmektedir

Hava sızdırmazlığının konvansiyonel pencerelerin ortalamaısıl yalıtım performansındaki rolü

Binalarda yapı elemanlarının ısıl direnç yeteneklerinin iyileştirilmesi ve yapı elemanlarından gerçekleşen enerji kayıplarında ciddi bir role sahip olan hava sızdırmazlığının maliyet etkin yöntemlerle minimize edilmesi güncel düşük/sıfır karbon bina standartlarının yakalanabilmesi açısından büyük önem arz etmektedir. Bina yapı elemanları arasında pencereler infiltrasyon esaslı ısı kayıplarına hatırı sayılır ölçüde etki ederler. Cam yüzeylerden gerçekleşen infiltrasyon kaynaklı ısı kayıpları özellikle eski pencerelerde ve özensizce gerçekleştirilen montajlarda azımsanmayacak değerlere ulaşabilmektedir. Literatürde hava sızdırmazlığının konvansiyonel pencerelerden olan enerji kayıplarına etkisini belirlemeye yönelik bazı teşebbüsler olmasına rağmen, elde edilen sonuçlar arasında pek çok çelişkiler mevcuttur. Bu yüzden bu araştırmada, hava sızdırmazlığının konvansiyonel hava dolgulu çift camlı pencerelerin ortalama ısı transfer katsayısına (U-değeri) olan etkisi kapsamlı bir deneysel çalışma ile incelenmektedir. Testler Nottingham'da bulunan ve konvansiyonel hava dolgulu çift camlı pencerelerle restore edilmiş karakteristik Birleşik Krallık mimarisine sahip bir konutta gerçekleştirilmektedir. Konuttaki pencerelerden bir tanesi ısıl yalıtım testlerine tabi tutulmaktadır. Test penceresinin bir kanadı mükemmel hava sızdırmazlığı temin eden özel saydam bir örtü ile ön yüzeyden kaplanırken, diğer pencere kanadı sıradan durumu temsil edecek şekilde olduğu gibi bırakılmaktadır. Ölçümler Nisan 2016'da yapılmakta ve dinamik co-heating test metodu ile hava sızdırmaz pencere kanadının U-değerindeki iyileşme miktarı değerlendirilmektedir. Elde edilen sonuçlara göre, hava sızdırmazlığı ve saydam örtü ile hava sızdırmaz pencere kanadının iç cam yüzeyi arasında oluşan sera etkisine bağlı olarak özellikle gündüz saatlerinde etkisi belirginleşen ters ısı akıları neticesinde, hava sızdırmaz pencere kanadının ortalama U-değeri sıradan pencere kanadına göre kayda değer ölçüde düşük çıkmaktadır. Sıradan pencere kanadının ortalama U-değeri 2.67 W/m2K iken, hava sızdırmaz pencere kanadının ortalama U-değeri 1.79 W/m2K olarak belirlenmektedir. Buradan hareketle, hava sızdırmazlığı temin edilen konvansiyonel pencerelerde enerji kayıplarının %33 mertebesinde azaltılabileceği sonucuna varılmaktadır

Thin film coated windows towards low/zero carbon buildings: Adaptive control of solar, thermal, and optical parameters

Thin film coated windows are considered as the future of fenestration market owing to their characteristic features such as solar radiation and visible light control, UV and IR rejection and promising U-value range. Within the scope of this experimental research, various thin film technologies developed for glazed areas in buildings are comprehensively analysed as a potential retrofit solution to conventional windows. 12 commercial thin film coating products are laminated between clear glass sheets with very high visible light transmittance, and they are subjected to outdoor tests covering different sky conditions. UVA/UVC blockage, visible light and solar radiation control is evaluated for a wide range of thin film coating technologies from ceramic to metallic films as well as EVA and PVB-IR. The results indicate that ceramic and metallic thin film coatings are in general successful at visible light control. 93% of incoming visible light is found to be blocked by I118. EVA welcomes about 49% of incoming solar radiation whereas it is 31% for I178. Thin film coatings are capable of rejecting almost 100% of incoming UV light. It is also achieved from the research that UVC light figures are noticeable and this justifies the ozone layer depletion which needs to be noted

New Approaches in Solar Chimney Power Plants: Recent Applications of Hybrid Power Production

The importance of solar energy is increasing day by day for humanity, considering the increasing environmental pollution with the intensive use of fossil fuels in recent years. While the importance of solar energy is increasing, the development and effective use of existing solar energy systems are also important. There are many systems in which solar energy is used directly or indirectly. Solar chimney power plants (SCPP) are systems that indirectly generate electricity from the sun by transferring solar energy to the air in its structure. It is promising with its low maintenance costs and environmentally friendly working principles after its installation. This study firstly explains the working principle of the system to the readers and then evaluates the parameters that affect the performance of the system. The effect of the collector and chimney, which are the main elements of the system, on the performance of the system in different geometries and designs is interpreted based on the literature. Then, it refers to the innovative studies carried out in recent years regarding the system. As a hybrid system, studies such as adding PV modules to SCPP systems, adding geothermal and external heat sources, desalination of seawater, and obtaining clean water are included. The effect of hybrid systems on performance is evaluated. It is seen that the power output of the system reaches satisfactory levels with PV, geothermal, and external energy source reinforcement. In addition, its use for different purposes such as obtaining clean water is promising