دراسة مقارنة لتأثير التبريد بموائع النانو و الماء على أداء الألواح الكهروضوئية الهجينة عند قيم مختلفة للأشعاع الشمسي
محتوى المقالة الرئيسي
الملخص
دراسة حديثة تبحث في مقارنة تأثير التبريد بالماء و السوائل النانوية على أداء نموذج جديد للوحة ضوئية حرارية هجينة. فكما هو معلوم تعاني الخلايا الشمسية في مناطق ذات إشعاع شمسي مرتفع ودرجات حرارة محيطة عالية، مثل ليبيا، من انخفاض كبير في إنتاجها الكهربائي مما يقلل كفاءتها الكهربائية مع مرور الوقت . يقترح هذا البحث تصميمًا مبتكرًا يتكون من مجمع حراري مثبت فوقه الواح كهروضوئية مع نظام تبريد بالماء و السوائل النانوية التي تتكون من محلول مائي بأكسيد الألومنيوم (Al2O3) تتدفق داخل مجمع مستطيل الشكل يوضع خلف اللوح الضوئي. أظهرت نتائج التحليل المقارن باستخدام تقنية التبريد بالماء أولا ثم بموائع النانو ان استخدام موائع النانو كمبردات ساهم في تحسين الكفاءة الكهربائية و الحرارية ، حيث لوحظ ارتفاع بنسبة 48 % عند استخدام سائل نانوي بنسبة تركيز 5% بالحجم. كما ارتفعت الكفاءة الكهربائية إلى 12.7 %، وكذلك الكفاءة الكلية والكفاءة الإجمالية للوحة بشكل ملحوظ لتصل إلى 60 % و 70.2% على التوالي عند استخدام سائل نانوي بنسبة تركيز 5 % بالحجم. تم تحقيق تحسن بنسبة 5.5% في الكفاءة بعد استخدام سائل نانوي كمبرد، يقدم هذا البحث تصميمًا مبتكرًا للالوح الكهروضوئية الهحينية و الي هي عبارة عن دمج بين الالواح الكهروضوئية العادية مع المجمعات الحرارية التي تعمل على الاستفاذة من الحرارة المستخلصة من التبريد في تطبيقات الحياة ، كما يتم الحفاظ على دورة تبريد السائل بشكل انسيابي داخل قناة التدفق باستخدام فرق الارتفاع للماء. وتم تقييم أداء الالواح الكهروضوية الهجينة باستخدام اقوى برامج المحاكاة المعروف باسم Ansys الذي يدرس بدقة في نظام ثلاثي الابعاد جريان الموائع و تأثيرها على التصاميم المقدمة .
تفاصيل المقالة
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
المراجع
Asif, M., & Muneer, T. (2007). Introduction to solar technologies. Elsevier.
Conti, J., Holtberg, P., Hahn, M., Larsen, B., & Monaghan, P. (2016). Future heat for buildings: Decarbonization and heat pumps. Applied Energy, 171, 441-449.
Hasanuzzaman, M., Rahim, N. A., Wong, W. H., Selvaraj, V. L., Ping, H. T., et al. (2011). Performance of a hybrid photovoltaic/thermal (PV/T) water collector with and without reflectors. Renewable Energy, 36(11), 3209-3221.
Hasan, A., Siren, K., & Holmberg, H. (2010). Spectral dependence of PV module performance under outdoor conditions. Solar Energy Materials and Solar Cells, 94(2), 171-176.
Kumar, A., Tiwari, A., & Sodha, M. S. (2015). Latest advancements in hybrid photovoltaic/thermal (PV/T) systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 47, 905-944.
Wolf, M., 1976. Performance analyses of combined heating and photovoltaic power systems for residences. Energy Convers. 16 (1), 79–90.
Kern Jr., E.C., Russell, M.C., 1978. Combined Photovoltaic and Thermal Hybrid Collector Systems. Massachusetts Inst. of Tech., Lexington, Lincoln Lab, USA.
Hendrie, S.D., 1979. Evaluation of combined photovoltaic/thermal collectors. Presented at Int. Solar Energy Soc. Meeting, Atlanta.
Florschuetz, L.W., 1979. Extension of the Hottel-Whillier model to the analysis of combined photovoltaic/thermal flat plate collectors. Sol. Energy 22 (4), 361– 366.
Cox, C., Raghuraman, P., 1985. Design considerations for flat-plate-photovoltaic/ thermal collectors. Sol. Energy 35 (3), 227–241.
He, W., Chow, T.T., Ji, J., Lu, J., Pei, G., Chan, L., 2006. Hybrid photovoltaic and thermal solar collector designed for natural circulation of water. Appl. Energy 83, 199– 210.
Robles-Ocampo, B., Ruiz-Vasquez, E., Canseco-Sanchez, H., Cornejo-Meza, R.C., Trapaga-Marty´ nez, G., Garcia-Rodriguez, F.J., González-Hernández, J., Vorobiev, Y.V., 2007. Photovoltaic/thermal solar hybrid system with bifacial PV module and transparent plane collector. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 91 (20), 1966–1971.
Tiwari, A., Sodha, M.S., 2007. Parametric study of various configurations of hybridرPV/thermal air collector: experimental validation of theoretical model. Sol.رEnergy Mater. Sol. Cells 91 (1), 17–28.
Rehena, N., Parvin. S., Alim, M.A., 2014. Effect of Prandtl number on 3D heat transfer through a solar collector. Paper Presented at the Intl. Conf. Mechanical Industrial and Energy Eng. Khulna, Bangladesh.
Siddiqui, M.U., Arif, A.F.M., Kelley, L., Dubowsky, S., 2012. Three-dimensional thermal modeling of a photovoltaic module under varying conditions. Sol. Energy 86 (9), 2620–2631.
Chow, T.T., He, W., Jie, J., 2006. Hybrid photovoltaic-thermosyphon water heating system for residential application. Sol. Energy 80, 298–306.
Chow, T.T., 2003. Performance analysis of photovoltaic-thermal collector by explicit dynamic model. Sol. Energy 75 (2), 143–152.
Zondag, H.A., De Vries, D.W., Van Helden, W.G.J., Van Zolengen, R.J.C., Van Steenhoven, A.A., 2002. The thermal and electrical yield of a PV-thermal collector. Sol. Energy 72 (2), 113–128.
Huang, B.J., Lin, T.H., Hung, W.C., Sun, F.S., 2001. Performance evaluation of solar photovoltaic/thermal systems. Sol. Energy 70 (5), 443–448.
Tiwari, A., Sodha, M.S., 2006. Performance evaluation of hybrid PV/thermal water/ air heating system: a parametric study. Renew. Energy 31, 2460–2474.
Huang, B.J., Lin, T.H., Hung, W.C., Sun, F.S., 2001. Performance evaluation of solar photovoltaic/thermal systems. Sol. Energy 70 (5), 443–448.
Prakash, J., 1994. Transient analysis of a photovoltaic-thermal solar collector for cogeneration of electricity and hot air/water. Energy Convers. Manage. 35 (11), 967–972.