Nghiên cứu thực nghiệm cải tiến đặc tính nhiệt học của tấm pin mặt trời
Email tác giả liên hệ:
lannv@hcmute.edu.vnTừ khóa:
Pin mặt trời, Vật liệu chuyển pha, Hiệu suất tấm pin, Tấm pin làm mát, Bức xạ mặt trờiTóm tắt
Đặc tính nhiệt – điện của tấm pin mặt trời (PV solar cells) thương phẩm nói chung có mối quan hệ tỷ lệ nghịch giữa nhiệt độ làm việc của tấm pin và hiệu suất sinh điện. Do đó để tối đa hóa quá trình sinh điện cần phải có cơ chế hỗ trợ sao cho nhiệt độ làm việc của tấm được giữ ở vùng giá trị càng thấp càng tốt. Tấm pin thường có cấu trúc phẳng được lắp đặt với khoảng trống thoáng ở cả mặt trước và mặt lưng. Tuy nhiên, nhiệt độ làm việc thực tế vẫn khá cao so với nhiệt độ môi trường và do đó hiệu suất sinh điện thực tế thấp hơn nhiều so với hiệu suất định mức ghi trong thông số kỹ thuật của tấm pin. Nghiên cứu này nhằm mục đích hỗ trợ quá trình giữ nhiệt độ làm việc của tấm pin ở vùng gần giá trị nhiệt độ môi trường bằng giải pháp kết hợp sử dụng vật liệu chuyển pha (PCM) và hệ thống làm mát bằng nước. Kết quả cho thấy, nhiệt độ làm việc của tấm pin khi được xử lý hỗ trợ bằng phương án kết hợp có giá trị thấp hơn tấm pin không được hỗ trợ khoảng 7oC – 15oC, qua đó giúp tăng thời gian duy trì hiệu suất sinh điện đầu ra của tấm pin trong quá trình vận hành, cao hơn hiệu suất của tấm pin không được hỗ trợ khoảng 3,07%. Mức giảm nhiệt độ và thời gian duy trì khoảng nhiệt độ làm việc thấp phụ thuộc vào hàm lượng PCM được sử dụng, hình thức trao đổi nhiệt của hệ làm mát bằng nước và điều kiện môi trường bao gồm cường độ bức xạ tới và nhiệt độ môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, mức độ tiếp xúc trao đổi nhiệt giữa các thành phần kết cấu của hệ là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu quả duy trì nhiệt độ làm việc ở mức thấp của tấm pin.
Tải xuống: 0
Tài liệu tham khảo
Swapnil Dubey, Jatin Narotam Sarvaiya, Bharath Seshadri, “Temperature Dependent Photovoltaic (PV) Efficiency and Its Effect on PV Production in the World – A Review”, Energy Procedia, Volume 33, 2013, pp. 311–321.
Miguel Fisac, Francesc X. Villasevil1, Antonio M. López, “High-efficiency photovoltaic technology including thermoelectric generation”, Journal of Power Sources, Volume 252, 2014, pp. 264–269.
Hassan Fathabadi, “Increasing energy efficiency of PV-converter-battery section of standalone building integrated photovoltaic systems”, Energy and Buildings, Volume 101, 2015, pp. 1–11.
M. Abdolzadeh, M. Ameri, “Improving the effectiveness of a photovoltaic water pumping system by spraying water over the front of photovoltaic cells”, Renewable Energy, Volume 34, 2009, pp. 91–96.
Linus Idoko, Olimpo Anaya-Lara, Alasdair McDonald, “Enhancing PV modules efficiency and power output using multi-concept cooling technique”, Energy Reports,Volume 4,2018, pp.357–369.
Elias Roumpakias, Olympia Zogou, Anastassios Stamatelos, “Correlation of actual efficiency of photovoltaic panels with air mass”, Renewable Energy, Volume 74, 2015, pp. 70–77.
Mawufemo,Modjinou, JiJie, Weiqi Yuan, Fan Zhou, Sarah Holliday, Adeel Waqas, Xudong Zhao, “Performance comparison of encapsulated PCM PV/T, microchannel heat pipe PV/T and conventional PV/T systems”, Energy, Available online 19 October 2018.
Ali Najah Al-Shamani, Mohammad H. Yazdi, M.A. Alghoul, Azher M. Abed, M.H. Ruslan, Sohif Mat, K.Sopian, “Nanofluids for improved efficiency in cooling solar collectors –A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 38, 2014, pp. 348–367.
Anant Shukla, D. Buddhi, R.L. Sawhney, “Solar water heaters with phase change material thermal energy storage medium: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 13, 2009, pp. 2119-2125.
Atul Sharma, C.R. Chen, Nguyen Vu Lan, “Solar-energy drying systems: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 13, 2009, pp. 1185-1210.
Huann-Ming Chou, Chang-Ren Chen, Vu-Lan Nguyen, “A new design of metal-sheet cool roof using PCM”, Energy and Buildings, Volume 57, 2013, pp. 42-50.
S.A.Nada, D.H.El-Nagar, “Possibility of using PCMs in temperature control and performance enhancements of free stand and building integrated PV modules”, Renewable Energy , Volume 127, 2018, pp. 630-641.
M.C. Browne, B. Norton, S.J. McCormack, “Phase change materials for photovoltaic thermal management”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 47, 2015, pp. 762-782.
Christopher J. Smith, Piers M. Forster, Rolf Crook, “Global analyis of photovoltaic energy output enhanced by phase change material cooling”, Applied Energy, Volume 126, 2014, pp.21-28.
Maria C. Browne, Brian Norton, Sarah J.Mccormack, “Heat retention of a photovoltaic/thermal collector with PCM”, Solar Energy, Volume 133, 2016, pp. 533-548.
A. Hasan, S.J. McCormack, M.J. Huang, J. Sarwar, B Norton, “Increased photovoltaic performance through temperature regulation by phase change materials: Material comparison in different climates”, Solar Energy, Volume 115, 2015, pp. 264-276.
C.J. Ho, Wei-Len Chou, Chi-Ming Lai, “Thermal and electrical performance of a water-surface floating PV integrated with a water-saturated MEPCM layer”, Energy Conversion and Management, Volume 89, 2015, pp. 862-872.
A Hasan, S.J. McCormack, M.J. Huang, B. Norton, “Evaluation of phase change materials for thermal regulation enhancement of building integrated photovoltaics”, Solar Energy, Volume 84, 2010, pp. 1601-1612.
Ankita Gaur, Christophe Ménézo, Stéphanie Giroux-julien, “Numerical studies on thermal and electrical performance of a fully wetted absorber PVT collector with PCM as a storage medium”, Renewable Energy, Volume 109, 2017, pp. 168-187.
Peter Atkin, Mohammed M. Farid, “ Improving the efficiency of photovoltaic cell using PCM infused graphite and aluminium fins”, Solar Energy, Volume 114, 2015, pp. 217-228.
M.J. Huang, P.C. Eames, B. Norton, N.J. Hewitt, “Natural convection in an internally finned phase change material heat sink for the thermal management of photovoltaics”, Solar Energy Materials & Solar Cells, Volume 95, 2011, pp. 1598-1603.
Tao Ma, Hongxingyang, Yinping Zhang, Lin Lu, Xin Wang, “Using phase change materials in photovoltaic systems for thermal regulation and electrical efficiency improvement: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 43, 2015, pp. 1273-1284.
Sachin V. Chavan, D. Devaprakasam, Improving the Performance of Solar Photovoltaic Thermal System using Phase Change Materials – Review, Int. J. Adv. Sci. Eng. Vol. 4 No3 687-697 (2018) 687, ISSN 2349 5359.
Tải xuống
Đã Xuất bản
Cách trích dẫn
Giấy phép
Tác phẩm này được cấp phép theo Giấy phép quốc tế Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 .
Bản quyền thuộc về JTE.
