شبیه‌سازی و ارزیابی تجربی عملکرد متمرکزکننده سهموی خطی مجهز به سامانه فتوولتاییک- حرارتی

Abstract

سلول‌های فتوولتاییک مجهز به جمع‌کننده حرارتی می‌توانند انرژی خورشیدی را به صورت‌های الکتریکی، حرارتی و ترکیبی از این انرژی تبدیل نماید. در این پژوهش یک سامانه متمرکزکننده سهموی خطی مجهز به سلول‌های فتوولتاییک در نرم‌افزار Optic Ray Tracing شبیه‌سازی نوری و در نرم‌افزار Solidworks شبیه‌سازی حرارتی صورت گرفت و نتایج آن با ارزیابی تجربی مقایسه شد. شبیه‌سازی جمع‌کننده حرارتی در سامانه ترکیبی فتوولتاییک- حرارتی با دو آرایش طولی و عرضی و در ۴ سطح قطر داخلی لوله‌ها (۸، ۱۰، ۱۲ و ۱۴میلی‌متر) و در سه سطح دبی (۱، ۲ و ۳لیتر بر دقیقه) انجام شد. نتایج شبیه‌سازی دو آرایش طولی و عرضی لوله‌ها نشان داد که بازده حرارتی در چینش طولی بهتر از چینش عرضی بود. همچنین نتایج به‌دست آمده نشان داد که با افزایش قطر لوله‌ها از ۸ تا ۱۲۰میلی‌متر روند تغییرات بازده حرارتی افزایشی و از قطر ۱۲ تا ۱۴میلی‌متر تغییرات چندانی در بازده حرارتی مشاهده نشد. افزایش دبی سیال از ۱ به ۳لیتر بر دقیقه راندمان حرارتی به دلیل کاهش تلفات حرارتی و راندمان الکتریکی به دلیل کاهش دمای سطح سلول فتوولتاییک افزایش یافت. با توجه به نتایج شبیه‌سازی سامانه مورد نظر با قطر لوله ۱۰میلی‌متر ساخته شد و آزمایش‌های میدانی با سرعت جریان دبی سیال ۳لیتر بر دقیقه انجام شد. مقایسه نتایج شبیه‌سازی و ارزیابی تجربی نشان داد که بیشینه راندمان حرارتی و الکتریکی برای داده‌های شبیه‌سازی به ترتیب ۶۱/۱۸ و ۱۲/۵۸% و برای داده‌های میدانی ۵۸/۱۴% و ۱۲/۰۳% به دست آمد.