تحسين أداء اللوح الكهروضوئي بواسطة نظام تبريد وتكامل التوليد الهجين

الباحث

حسين علاوي عيدان

المشرف

حاتم كريم كاظم - سحر راضي

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم الهندسة الكهروميكانيكية / الهندسة الكهروميكانيكية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Photovoltaic panel;Cooling system;Hybrid generation;Thermoelectric

يمثل ارتفاع درجة حرارة الألواح الكهروضوئية التحدي الأبرز أمام إمكانية زيادة كفاءتها. وللتخلص من الحرارة الزائدة، يتم استخدام نظام PVT الهجين بنظام تبريد فعال يعمل على تحسين درجة حرارة اللوح الكهروضوئي و الذي يؤثر بدوره بشكل مباشر على الأداء العام له. تركز الدراسة الحالية على التركيب الجديد الاقتصادي والسهل من خلال هدف الدراسة الرئيسي المتمثل بالاختبارات التجريبية والعددية التي توفير المزيد من المعلومات حول تأثير تبريد الألواح الكهروضوئية على الأداء في ظل ظروف تشغيل معينة. تضمنت هذه الدراسة اختبارًا Lane أوليًا لخمسة نماذج أولية تستخدم لتبريد الألواح الكهروضوئية في نظام قائم على الماء يتم من خلاله اختيار النموذج الأفضل أداءً els على مدى تأثر هذا الأداء بهندسة صناديق التبريد، والتغير في Bad الاشعاع ، بالإضافة إلى التغير في معدل تدفق سائل التبريد. تم حل المشكلة عددياً عبر نموذج ثلاثي الأبعاد باستخدام طريقة العناصر المحدودة في تقنية CFD باستخدام برنامج ANSYS اصدار R19.2 أما الجزء التجريبي فيتضمن AG أقسام, القسم الأول يمثل تصنيع نموذجين أحدهما يمثل النموذج الأساسي لصندوق التبريد بزعانف غير مضلعة (NRFCB) وهو النموذج الأول بينما يمثل الآخر النموذج الخامس الذي تم اختياره وفقا للاختبار العددي الأولي ¢ والذي يمثل صندوق التبريد ذو الزعانف المضلعة (RFCB) تم إجراء الاختبارات التجريبية والعددية تحت ظروف تشغيل متطابقة لبيان فعالية التبريد. أما القسم الثاني فيتكون من إضافة وحدات كهروحرارية (TEGS) للاستفادة من الحرارة المتجمعة بدلا من تشتيتها, بينما ركز القسم الثالث على تصميم نظام تحكم للحفاظ على نسبة الكفاءة الكهربائية عند أفضل مستوى أظهرت النتائج تقارباً جيداً بين الاختبارات العددية والتجريبية، بنسبة انحراف لا تتعدى نسبة 8 9,0. من Gila اخر تشير نتائج الاختبار التجريبي إلى أن اللوح الكهروضوئي التقليدي واللوحين المبردين وفق النموذج NRFCB والنموذج RFCB حققا أعلى كفاءة كهربائية تحت شدة اشعاع قدره 400 واط / م2 ، حيث وصلت إلى 9014.44 و 9015.37 و 9015.49. بينما حققت أدنى كفاءة تحت شدة اشعاع قدره 1035 واط / م2 بنسبة 9012.97 و 9014.87 و 9,915.06 على التوالي. كما تشير النتائج ان اللوح المبرد Ly للنموذج Gis RFCB تفوقا على النموذج NRFCB بنسبة 900.77 و 901.26 تحت شدة اشعاع قدره 400 و1035 واط/ م2 على التوالي ,عند معدل جريان 4 لتر/ دقيقة, من ناحية أخرىء gis إضافة 8 وحدات TEGs أعلى قدرة لها عند الساعة 14:30 والتي كانت بحدود 0.144 واط خلال نهار يوم 15 يوليو 2023 في مدينة GSI) - العراق، عند معدل تدفق قدره 0.5 لتر / دقيقة. في حين تمكن نظام التحكم من الحفاظ على أفضل مستوى للكفاءة محققاً في نفس الوقت خفضا في استهلاك مياه التبريد بنسبة تصل إلى 96.27.66.

The high temperature of photovoltaic panels represents the most prominent challenge to the possibility of increasing their efficiency. To eliminate excess heat, a PVT system is used with an efficient cooling system, which improves the temperature of the PV module which in turn directly affects the overall performance. The current study focuses on economic and easy new construction. The main objective of this experimental and numerical study is to provide more information about the cooling effect of PV panels on performance under certain operating conditions. This study involved initial numerical testing of five prototypes used to cool photovoltaic panels in a water-based system. The best performing model was selected based on how this performance was affected by the geometry of the cooling boxes, the change in heat flux, as well as the change in coolant flow rate. The problem was solved numerically in a 3D model using the finite element method in CFD technology using the ANSYS R19.2 software. As for the experimental part, it includes three sections. The first represents the manufacturing of two models, one of which represents the basic model of a cooling box with non-ribbed fins (NRFCB), which is the first model, while the other represents the fifth model that was chosen according to the initial numerical test, which represents a cooling box with ribbed fins (RFCB). Experimental and numerical tests were performed under identical operating conditions to demonstrate the cooling effectiveness. The second section consists of adding thermoelectric units (TEGs) to take advantage of the accumulated heat instead of dispersing it. While the third section focused on designing a control system to maintain electrical efficiency at the best level achieved. The results showed good convergence between the numerical and experimental tests, with a deviation rate that did not exceed 7.58 %. The experimental test results indicate that the traditional photovoltaic panel and the two refrigerated panels according to the NRFCB model and the RFCB model achieved the highest electrical efficiency under a heat flux of 400 W/m2, reaching 14.44%, 15.37%, and 15.49%, while it achieved the lowest efficiency under a heat flux of 1035 W /m2 by 12.97%, 14.87%, and 15.06%, respectively. The panel cooled according to the RFCB model achieved an improvement over the NRFCB model by 0.77% and 1.26% under a heat flux of 400 and 1035 W/m2, respectively, at a water rate of 4 L/min. On the other hand, the addition of 8 TEG units achieved its highest power at 14:30 which reached 0.144 W during the day on 15 July 2023 in Kut, Iraq, with a water rate of 0.5 L/min. The control system was able to maintain the best level of efficiency, achieving a reduction in cooling water consumption by up to 27.66%.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب