Дослідження фотоелектичного перетворення з системою охолодження

О. Замицький О. Гриценко
Отримано 10.01.2021, Доопрацьовано 12.03.2021, Прийнято 27.04.2021
Анотація

Мета. Метою даної роботи є вибір найбільш ефективної системи охолодження для установки фотоелектричного перетворення з концентратором сонячного випромінювання. Методи дослідження. У роботі використані чисельні методи, методи математичного аналізу, математичне моделювання, програмування. Наукова новизна. Встановлено вперше, що залежності температури води на виході від ККД теплообмінника мають лінійний характер. Побудовано графік ККД систем охолодження. Практичне значення. На сьогоднішній день в світі спостерігається стрімке зростання використання фотоелектричних перетворювачів. Тому підвищення ефективності перетворення сонячної енергії в електричну є актуальне наукове завдання. Використання системи охолодження підвищує стійкість фотоелектричного перетворювача до високих температур, що дозволяє не тільки збільшити генерацію електрики влітку, але і продовжити термін служби модулів. Результати. Сонячна панель під дією світла виробляє не тільки електроенергію, але і тепло. У звичайній сонячній панелі в точці максимальної потужності лише 10-15% сонячної енергії, яка падає на неї, перетворюється в електрику; 4 % відбивається від лицьової поверхні сонячної панелі; більша частина решти перетворюється в тепло. Нормальною для роботи фотоелектричного перетворювача є температура 25 °C. З ростом температури потік електронів усередині елемента зростає, що викликає збільшення сили струму і падіння напруги. Падіння напруги при цьому більше, ніж збільшення сили струму. Тому загальна потужність зменшується, що призводить до того, що панель працює з меншою ефективністю. Для того щоб знизити температуру фотоелектричного перетворювача, необхідно передбачити систему охолодження. В роботі розглядаються системи охолодження водою, повітрям та туманом для установки фотоелектричного перетворення з концентратором сонячного випромінювання. Виконано моделювання процесу охолодження водою сонячної панелі з використанням теплообмінника прямотрубного типу в програмі SolidWorks. Також виконано розрахунок системи охолодження туманом та повітрям. Виявлено найбільш ефективну систему охолодження

Ключові слова:
фотоелектричний перетворювач; охолодження; теплообмінник; сонячна панель; температура панелі; тепло; сонячна радіація; температура води

Взято з Том 19, № 1, 2021

Сторінки 150–156

Використані джерела ЦИТУВАТИ

[1] Арбузов Ю.Д., Евдокимов В.М. Основы фотоэлектричества. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007. 292 с.

[2] Харченко В.В. Комплекс мониторинга основных параметров гелиоустановок с фотопреобразователями / В.В. Харченко, П.В. Тихонов // Альтернативная энергетика и экология. – 2013. – № 02 (119). – С.32–36.

[3] Benato A., Stoppato A. An Experimental Investigation of a Novel LowCost Photovoltaic Panel Active Cooling System // Energies. 2019. vol 12.8. pp. 14- 48.

[4] Krauter S. Increased electrical yield via water flow over the front of photovoltaic panels // Solar energy materials and solar cells. 2004. vol. 82.1-2. pp. 131-137.

[5] Irwan Y. M., Leow W. Z., Irwanto M., Amelia A. R., Gomesh N., Safwati I. Indoor test performance of pv panel through water cooling method // Energy Procedia. 2015. vol. 79. pp. 604-611.

[6] Zilli B.M., Lenz A.M., de Souza S.N.M., Secco D., Nogueira C.E.C., Junior O.H.A., Nadalite W.C., Siqueira J.A.C., Gurgacz F. Performance and effect of water-cooling on a microgeneration system of photovoltaic solar energy in Paraná, Brazil // Journal of Cleaner Production. 2018. vol. 192. pp. 477-485.

[7] Д. Мак-Вейг Применение солнечной энергии. — М.: Энергоиздат, 1981. — Тираж 5 600 экз.

[8] Bahaidarah H., Subhan A., Gandhidasan P., Rehman S. Performance evaluation of a PV (photovoltaic) module by back surface water cooling for hot climatic conditions // Energy. 2013. vol. 59. pp 445-453..

[9] Hachicha A.A., Ghenai C., Hamid A.K. Int. J. Energy Power Eng. 2015. vol. 9.9. pp 1106-1109.

[10] Стребков Д.С., Майоров В.А., Панченко В.А, Осьмаков М.И., Плохих С.А. Солнечная установка с матричными фотоэлементами и концентратором. Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность, 2013, № 2, c. 50-52.

[11] Boxwell M. Solar Electricity Handbook: A Simple, Practical Guide to Solar Energy - Designing and Installing Solar Photovoltaic Systems. 2019 Edition-е изд. internet linked, 2019.

[12] Суслов В.А. Тепломассообмен: учеб. пособие / СПбГТУРП. СПб., 2016. Часть 1. – 98 с.

[13] Константінов С. М. Тепломасообмін: Підручник. - К.:ВПІ ВПК "Політехніка": Інрес, 2005.

[14] Погорєлов А.І. Тепломасообмін (основи теорії та розрахунку): Навчальний посібник для вузів. - Львів: "Новий Світ-2000", 2006.

[15] Савосин С.И. Тропический лес в центре столицы / Журн. Технология адиабатического увлажнения CAREL, 2016. Вып. 1.

Zamitskyi, О., & Hrytsenko, О. (2021). Research of photoelectric conversion with cooling system. Journal of Kryvyi Rih National University, 19(1), 150-156. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2021-1-52-150-156
uk