بخشی از مقاله
چکیده -
محدود بودن سوخت های فسیلی و مشکلات آلودگی آنها، همواره بشر را به سوی استفاده از انرژیهای تجدید پذیر سوق داده است. در این میان انرژی خورشیدی به عنوان مهمترین نوع انرژیهای تجدید پذیر شناخته می شود. بهرهگیری از ماژولهای فتوولتاییک راهکار مناسبی برای استفاده از انرژی خورشیدی است اما همواره یکی از مشکلات اصلی ماژولهای فتوولتاییک این است که با افزایش دمای سطحشان، بازدهی آنها کاهش مییابد. در این مقاله از مواد PCM ، به منظور تثبیت دمای سطح عملکردی ماژول و همچنین از قطعات ترموالکتریک ژنراتور - TEG - برای بکارگیری مناسب از گرمای اضافی، استفاده شده است.
کلید واژه- انرژی خورشیدی،ماژول فتوولتاییک،خنک کاری،مواد .PCM
-1 مقدمه
یکی از گسترده ترین فن آوری های تولید انرژی تجدید پذیر، استفاده از سیستم های فتوولتاییک - PV - است که نور خورشید را به انرژی الکتریکی قابل استفاده تبدیل می کند. این نوع تکنولوژی انرژی تجدید پذیر که در طول عملیات بدون آلودگی است، باعث کاهش مسائل مربوط به گرمایش جهانی می شود، دارای هزینه های عملیاتی پایین تر است و در مقایسه با سایر تکنولوژی های انرژی های تجدید پذیر حداقل میزان نگهداری و بالاترین میزان تراکم توان را ارائه می دهد که مزیت های تکنولوژی فتوولتاییک را برجسته می کند.
جدا از چندین مزایای ارائه شده توسط سیستم های فتوولتاییک، این سیستم تبدیل چند مشکل کلی در شزایط آب و هوایی مختلف از قبیل، تگرک، گرد و غبار و دمای عملیاتی سطح دارد که هر کدام می تواند تاثیر منفی بر بازده سیستم تبدیل داشته باشد. پارامتر های زیست محیطی از قبیل سرعت باد، دمای محیط، رطوبت نسبی، گرد و غبار و تابش خورشیدی رایج ترین عوامل طبیعی است که دمای سطح ماژول PV را تحت تاثیر قرار می دهند.[1] برای ماژولهایی از جنس مونوکریستال و پلیکریستال به ازای افزایش هر درجه سانتیگراد دمای عملکردی سطح، 0,45 کاهش در بازده مشاهده می شود و برای سلول هایی کریستالی بی نظم به ازای هر یک درجه سانتیگراد افزایش در دمای عملکردی سطح، 0,25 کاهش در بازدهی مشاهده میشود.[2]
حال این کاهش در بازده سیستم فتوولتاییک،اهمیت دمای سطح ماژول را نشان می دهد. از اینرو، به علت افزایش دما، تمام انرژی خورشیدی جذب شده به انرژی الکتریکی تبدیل نمی شوند. برای ارضا کردن قانون حفاظت انرژی، مقدار باقی مانده انرژی خورشیدی به گرما تبدیل می شود. این گرمای هدر رفته باعث کاهش بازده کلی تبدیل می شود. بررسی عملکرد یک سیستم فتوولتاییک نشان می دهد که دمای عملکردی سطح نقش اساسی را طول فرآیند تبدیل انرژی ایفا می کند. دمای محیط و دمای سطح عملکردی پانل بالا باعث گرمایش بیش از حد پانل و کاهش بازده آن می شود. شکل - 1 - عملکرد PV در محدوده دمایی 75-0 درجه سانتیگراد را نشان می دهد. خنک کاری سیستم های فتوولتاییک توسط چندین محقق قبلا، از طریق روشها و تکنیک های زیر انجام شده است:
* سیستم خنک سازی متمرکز ردیابی شناور - - FTCC
* خنک کاری سیستم PV/T - فتوولتاییک/حرارتی - هیبرید به وسیله اسپری آب
* خنک کاری سیستم PV/TE - فتوولتاییک/ترموالکتریک - هیبرید بوسیله هیت سینک
* خنک کاری سیستم PV/T هیبرید به وسیله جریان آب اجباری
* بهبود عملکرد پانل خورشیدی با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده
* پانل خورشیدی با تکنیک خنک کاری غوطه وری
* پانل PV خورشیدی با روش خنک کاری پوشش شفاف - خنک کننده بلوری فوتونیک -
* خنک کاری سیستم PV/T به وسیله جریان هوای اجباری
* خنک کاری پانل خورشیدی به کمک ترموالکتریک کولینگ - TEC -
با نگاهی اجمالی به کارهای قبلی صورت گرفته، جدول - 1 - ، می توان مزایا و معایب آنها را به خوبی دریافت و به یک نتیجه گیری خوب و جامعی رسید. در اکثر کارهای قبلی نکته قابل توجه، عدم توجه و استفاده کافی از حرارت اضافی می باشد. حال آنکه میتوان با بهرهگیری مناسب از این مورد، بهرهوری کلی سیستم را بالا برد. هدف از این مقاله، خنک سازی سیستم فتوولتاییک به کمک مواد تغییر فاز دهنده و همچنین تولید توان از حرارت موجود در این مواد تغییر فاز دهنده است، این تولید توان به کمک قطعات ترموالکتریک ژنراتور - TEG - اتفاق می افتد.[1] -2 توصیف سیستم و فرمولها میدهد. این سیستم شامل رفلکتورها، کاور شیشهای، صفحه جاذب، سلولهای فتوولتاییک، پارافین و ماژول TEG میباشد. فرضیات زیر برای سیستم در نظر گرفته شده است: - - 1انتقال حرارت بصورت یک بعدی می باشد - - 2انتقال حرارت به صورت شبه آهسته و تک بعدی میباشد - - 3نشت هوا نداریم و عایق است - - 4ظرفیت گرمایی هوای محصور، ماژولها و جاذب قابل چشم پوشی است.[2] برای سیستم موجود، معادلات تعادل بصورت زیر برای هر بخش صادق می باشد:
