عملكرد حرارتي و الكتريكي مدول فتوولتائيك و كلكتور خورشيدي تركيبي فتوولتائيك-حرارتي براي سيال آب

Thermal and Electrical Performance of PV Module and Solar PV/T for Water Collector

هدف از اين مقاله، مقايسه توان الكتريكي خروجي مدول فتوولتائيك (PV) و كلكتور تركيبي فتوولتائيك- حرارتي (PV/T) با سيال آب است. راندمان الكتريكي مدول فتوولتائيك با افزايش دماي سطح آن به‌شدت كاهش مي‌يابد. كلكتور تركيبي فتوولتائيك- حرارتي شامل يك مدول فتوولتائيك است كه يك كلكتور حرارتي به پشت آن متصل شده است. با گردش يك سيال با دماي ورودي پايين، حرارت از مدول فتوولتائيك دفع شده و راندمان الكتريكي آن افزايش مي‌يابد. در اين تحقيق، ابتدا مدل‌سازي حرارتي مدول فتوولتائيك و كلكتور PV/T با سيال آب به‌صورت تئوري و به‌كمك قانون اول ترموديناميك انجام شده است. در ادامه براي اعتبارسنجي به نتايج تئوري، يك نمونه كلكتور تركيبي فتوولتائيك- حرارتي بدون پوشش نوع مارپيچي با سيال آب طراحي و ساخته شد و در مدت سه روز تحت آزمايش قرار گرفت و نتايج حاصل از آن با مدول فتوولتائيك شاهد مقايسه شد. محاسبات تئوري به‌كمك نرم‌افزار متلب انجام گرفت و نتايج به‌دست‌آمده از آن، مطابقت خوبي را با آزمون تجربي مدول PV و كلكتور PV/T نشان داد. نتايج اين تحقيق بهبود عملكرد الكتريكي كلكتور PV/T نسبت به مدول فتوولتائيك شاهد را نشان مي‌دهد؛ به‌طوري كه راندمان الكتريكي آن نسبت به مدول PV شاهد، حداكثر 6% افزايش يافته است. همچنين با درنظرگرفتن مساحت كوچك كلكتور PV/T، دماي آب در خروجي حدود °C5 بيشتر شده است

The aim of this paper is to compare the electric power output of the photovoltaic Module (PV) and photovoltaic-thermal water collector (PV/T). The electrical efficiency of photovoltaic Modules is greatly reduced by increasing their surface temperature. The hybrid photovoltaicthermal collector consists of a PV Module with a thermal collector attached behind it. The circulating fluid in the collector removes heat from the module and increases its electrical efficiency. In the first part of this paper, a theoretical analysis of a liquid PV/T collector is made based on thermal modeling using the first law of thermodynamics. An unglazed hybrid photovoltaic-thermal collector with serpentine tubes has been designed and manufactured to validate the theoretical results. Then the collector has been tested for three days and results have been compared with a sample photovoltaic module. The theoretical calculations were performed using Matlab software and its results showed good agreement with experimental results. Our finding shows a maximum increase of 6% in the electrical efficiency of PV/T in comparison to the PV module. At the same time, the water temperature has increased by 5°C.