بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به مزایاي گردآورنده هاي فتوولتائیک حرارتی ج1َببض در مقایسه با پانل هاي فتوولتائیک جببض به عنوان جایگزینی براي این پانل ها در بسیاري از برنامه هاي کاربردي در نظر گرفته می شوند. یک گردآورنده فتوولتائیک حرارتی حاصل از ترکیب گردآورنده حرارتی خورشیدي و مدول فتوولتائیک می باشد. در این مقاله به تحلیل حرارتی گردآورنده فتوولتائیک حرارتی صفحه تخت هیبرید با سیال عامل آب و هوا پرداخته شده است.
واژههاي کلیدي: گردآورنده فتوولتائیک حرارتی، تحلیل حرارتی
-1 مقدمه
انرژي خورشیدي یکی از مهم ترین منابع انرژي هاي تجدیدپذیر می باشد. کاربردهاي عمده انرژي خورشیدي به دو دسته طبقه بندي می شوند: سیستم هاي حرارتی خورشیدي و سیستم هاي فتوولتائیک 1 جببض. سیستم هاي حرارتی خورشیدي انرژي تابشی خورشید را به انرژي حرارتی تبدیل می کنند. در این سیستم ها به یک منبع الکتریکی خارجی براي به چرخش در آوردن سیال عامل در سیستم نیاز میباشد.سیستم هاي فتوولتائیک که انرژي تابشی خورشید را مستقیما به انرژي الکتریکی تبدیل می کنند، در ساختمان ها، حمل و نقل، دستگاه هاي مستقل - مانند ماشین حساب ها - ، کشاورزي - پمپ آب - ، روشنایی خیابان ها و تولید هیدروژن کاربرد دارندب1و2م. اصلی ترین بخش سیستم هاي فتوولتائیک، پانل ها هستند که متشکل از سلول هاي خورشیدي میباشند.
پانل هاي فتوولتائیک وقتی که در معرض تابش خورشید قرار می گیرند فقط مقداري از تابش خورشید را صرف تولید انرژي الکتریکی می کنند و بیشتر تابش رسیده به آن ها صرف بالا رفتن دماي سلول هاي پانل می شود و مابقی هم منعکس می گردد. این افزایش دماي سلول ها منجر به کاهش شدید راندمان الکتریکی پانل، به دلیل افت ولتاژ می شود. علاوه بر این، افزایش دما در دراز مدت طول عمر سلول ها را کوتاه می کند.به منظور حذف منبع الکتریکی خارجی در گردآورنده حرارتی خورشیدي و خنک کاري مدول فتوولتائیک، این دو سیستم را با هم ترکیب میکنند که سیستم گردآورنده فتوولتائیک حرارتی2 ج1َببض نامیده میشود.
یک گردآورنده 1َبب نوعی مبدل گرمایی است که انرژي تابش خورشیدي را دریافت و به انرژي الکتریکی و حرارتی مفید تبدیل میکند. مزایاي گردآورندههاي1َبب نسبت به گردآورندههاي خورشیدي و بب عبارتند از: استفاده از فضاي بهینه نصب به دلیل ترکیب دو سیستم در یک سیستم واحد، افزایش راندمان پانل فتوولتائیک به دلیل جلوگیري از افزایش دماي سلول هاي پانل، عدم نیاز به منبع الکتریکی خارجی براي گردش سیال عامل در گردآورنده خورشیدي و تولید همزمان انرژي الکتریکی و انرژي گرمایی.گردآورنده هاي فتوولتائیک حرارتی انواع مختلفی دارند که متداول ترین آن ها عبارتند از گردآورنده هاي فتوولتائیک حرارتی با سیال عامل هوا و گردآورنده هاي فتوولتائیک حرارتی با سیال عامل آب که مطالعات زیادي روي آن ها انجام شده است.
نوع دیگر این گردآورنده ها، گردآورنده فتوولتائیک حرارتی با سیال عامل آب و هوا می باشد. در این گردآورنده همزمان از دو سیال عامل آب و هوا براي خنک کردن پانل استفاده شده است.
در گردآورنده فتوولتائیک حرارتی صفحه تخت هیبرید با سیال عامل آب و هوا براي جریان دادن آب در پشت پانل از داکت3آب استفاده شده، بدین صورت که چند داکت با فواصل مشخص در پشت پانل قرار داده شده و براي عبور هوا نیز از یک کانال استفاده شده، تا هوا نیز سلول هایی را که پشت آن ها داکت قرار نگرفته را خنک کنند. در نتیجه این سیستم در مقایسه با سیستم هایی که فقط از سیال عامل آب یا هوا استفاده می کنند راندمان الکتریکی بیشتري تولید می کند چرا که از هر دو سیال عامل استفاده شده و سلول ها بیشتر خنک می شوند.آب می باشد تا بتوان انرژي گرمایی تولید شده توسط هریک از این سیال ها و هم چنین راندمان حرارتی کلی را محاسبه نمود.
-2 تحلیل حرارتی گردآورنده 1َبب
زنداگ و همکاران ب3م نشان دادند که مدل یک بعدي دایم به خوبی مدل هاي دو بعدي و سه بعدي می تواند عملکرد حرارتی یک گردآورنده 1َبب را پیش بینی کند. لذا در این مقاله جهت تحلیل حرارتی گردآورنده 1َبب از یک مدل حرارتی بهبود یافته یک بعدي دایم استفاده می شود. شکل 1 نماي شماتیک گردآورنده 1َبب با سیال عامل آب و هوا را نشان می دهد.
روي سلول هاي خورشیدي گردآورنده یک شیشه قرار گرفته، در پشت سلول ها داکت هاي آب و کانل هوا قرار گرفته و پشت کانال هوا نیز صفحه جاذب. عایق نیز پشت صفحه جاذب قرار دارد.هوا و آب با دماي مشخصی به ترتیب وارد کانال و داکت ها می شوند. هدف بدست آوردن دماهاي خروجی سیال هاي هوا و با نوشتن تعادل انرژي براي اجزاي مختلف گردآورنده 1َبب می توان پارامترهاي حرارتی و هم چنین راندمان حرارتی آن را بدست آورد.
