سید امیر به مونسی
-
هدف از این مقاله، مقایسه عملکرد الکتریکی و حرارتی طرح های مختلفی از کلکتور ترکیبی فتوولتاییک - حرارتی است. مزیت مهم کلکتورهای فتوولتاییک - حرارتی نسبت به مدول های فتوولتاییک مرسوم، کاهش دمای مدول و افزایش راندمان تولید الکتریسیته آن است. از طرفی استفاده از این روش منجر به تولید حرارت و الکتریسیته در یک دستگاه و در نتیجه کاهش سطح مورد نیاز برای نصب کلکتور و مدول می شود. در تحقیق حاضر راندمان الکتریکی و حرارتی چند طرح متفاوت از یک کلکتور ترکیبی فتوولتاییک - حرارتی که از آب برای خنک کردن آن استفاده شده مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی و تعیین اثرات پارامترهای هندسی بر عملکرد کلکتور فتوولتاییک - حرارتی، مدل سازی حرارتی مدول فتوولتاییک و هشت طرح متفاوت از کلکتور ترکیبی فتوولتاییک - حرارتی نوع ورق و لوله با طرح های لوله مارپیچی (مقطع گرد) و لوله موازی (مقاطع گرد، مربعی و مستطیلی) به صورت تیوری و به کمک نرم افزار متلب انجام شده است. بر طبق نتایج به دست آمده از این تحقیق، طرح ورق و لوله با مقطع گرد کمترین و مقطع مستطیلی دارای بیشترین راندمان حرارتی و کل است. همچنین وجود پوشش شیشه ای سبب کاهش راندمان الکتریکی و افزایش راندمان حرارتی و انرژی حرارتی کل می شود.
کلید واژگان: مدول فتوولتائیک, کلکتور خورشیدی, کلکتور فتوولتائیک - حرارتی, راندمان الکتریکی, راندمان حرارتیThis paper aims to compare the electrical and thermal performance of different designs of hybrid photovoltaic-thermal collectors. The main advantage of photovoltaic-thermal collectors in comparison to common photovoltaic modules is decreased cell temperature and an associated increase in their electrical efficiency. In addition, the combination of photovoltaic module and solar thermal collector makes it possible to produce both heat and electricity in a single device and reduces the area required for collector and module installation. In this research, the electrical and thermal efficiency of different designs of photovoltaic-thermal collectors is investigated. The heat transfer fluid considered for heat dissipation is water. A theoretical analysis of eight types of different photovoltaic-thermal collectors, including sheet and tube with spiral (circular cross-section) and parallel tube (circular, square and rectangular cross-sections) designs were implemented based on thermal modeling. These include collectors with different flow paths and different cross-section geometries. According to the results, sheet and tube design with circular cross-section has minimum and sheet and tube design with rectangular cross-section has maximum thermal and total efficiency. Also, glass cover reduces the electrical efficiency and increases the thermal efficiency and total thermal energy.
Keywords: Photovoltaic Module, Solar Collector, Photovoltaic, Thermal Collector, Electrical Efficiency, Thermal Efficiency -
هدف از این مقاله، مقایسه توان الکتریکی خروجی مدول فتوولتاییک (PV) و کلکتور ترکیبی فتوولتاییک- حرارتی (PV/T) با سیال آب است. راندمان الکتریکی مدول فتوولتاییک با افزایش دمای سطح آن به شدت کاهش می یابد. کلکتور ترکیبی فتوولتاییک- حرارتی شامل یک مدول فتوولتاییک است که یک کلکتور حرارتی به پشت آن متصل شده است. با گردش یک سیال با دمای ورودی پایین، حرارت از مدول فتوولتاییک دفع شده و راندمان الکتریکی آن افزایش می یابد. در این تحقیق، ابتدا مدل سازی حرارتی مدول فتوولتاییک و کلکتور PV/T با سیال آب به صورت تیوری و به کمک قانون اول ترمودینامیک انجام شده است. در ادامه برای اعتبارسنجی به نتایج تیوری، یک نمونه کلکتور ترکیبی فتوولتاییک- حرارتی بدون پوشش نوع مارپیچی با سیال آب طراحی و ساخته شد و در مدت سه روز تحت آزمایش قرار گرفت و نتایج حاصل از آن با مدول فتوولتاییک شاهد مقایسه شد. محاسبات تیوری به کمک نرم افزار متلب انجام گرفت و نتایج به دست آمده از آن، مطابقت خوبی را با آزمون تجربی مدول PV و کلکتور PV/T نشان داد. نتایج این تحقیق بهبود عملکرد الکتریکی کلکتور PV/T نسبت به مدول فتوولتاییک شاهد را نشان می دهد؛ به طوری که راندمان الکتریکی آن نسبت به مدول PV شاهد، حداکثر 6% افزایش یافته است. همچنین با درنظرگرفتن مساحت کوچک کلکتور PV/T، دمای آب در خروجی حدود °C5 بیشتر شده است.
کلید واژگان: کلکتور خورشیدی, کلکتور فتوولتائیک- حرارتی, PV, T, انرژی خورشیدیThe aim of this paper is to compare the electric power output of the photovoltaic Module (PV) and photovoltaic-thermal water collector (PV/T). The electrical efficiency of photovoltaic Modules is greatly reduced by increasing their surface temperature. The hybrid photovoltaic-thermal collector consists of a PV Module with a thermal collector attached behind it. The circulating fluid in the collector removes heat from the module and increases its electrical efficiency. In the first part of this paper, a theoretical analysis of a liquid PV/T collector is made based on thermal modeling using the first law of thermodynamics. An unglazed hybrid photovoltaic-thermal collector with serpentine tubes has been designed and manufactured to validate the theoretical results. Then the collector has been tested for three days and results have been compared with a sample photovoltaic module. The theoretical calculations were performed using Matlab software and its results showed good agreement with experimental results. Our finding shows a maximum increase of 6% in the electrical efficiency of PV/T in comparison to the PV module. At the same time, the water temperature has increased by 5°C.
Keywords: Solar Collector, Photovoltaic, Thermal Collector, PV, T, Solar Energy
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.