عملکرد حرارتی و الکتریکی مدول فتوولتائیک و کلکتور خورشیدی ترکیبی فتوولتائیک-حرارتی برای سیال آب

Abstract

هدف از این مقاله، مقایسه توان الکتریکی خروجی مدول فتوولتائیک (PV) و کلکتور ترکیبی فتوولتائیک- حرارتی (PV/T) با سیال آب است. راندمان الکتریکی مدول فتوولتائیک با افزایش دمای سطح آن به‌شدت کاهش می‌یابد. کلکتور ترکیبی فتوولتائیک- حرارتی شامل یک مدول فتوولتائیک است که یک کلکتور حرارتی به پشت آن متصل شده است. با گردش یک سیال با دمای ورودی پایین، حرارت از مدول فتوولتائیک دفع شده و راندمان الکتریکی آن افزایش می‌یابد. در این تحقیق، ابتدا مدل‌سازی حرارتی مدول فتوولتائیک و کلکتور PV/T با سیال آب به‌صورت تئوری و به‌کمک قانون اول ترمودینامیک انجام شده است. در ادامه برای اعتبارسنجی به نتایج تئوری، یک نمونه کلکتور ترکیبی فتوولتائیک- حرارتی بدون پوشش نوع مارپیچی با سیال آب طراحی و ساخته شد و در مدت سه روز تحت آزمایش قرار گرفت و نتایج حاصل از آن با مدول فتوولتائیک شاهد مقایسه شد. محاسبات تئوری به‌کمک نرم‌افزار متلب انجام گرفت و نتایج به‌دست‌آمده از آن، مطابقت خوبی را با آزمون تجربی مدول PV و کلکتور PV/T نشان داد. نتایج این تحقیق بهبود عملکرد الکتریکی کلکتور PV/T نسبت به مدول فتوولتائیک شاهد را نشان می‌دهد؛ به‌طوری که راندمان الکتریکی آن نسبت به مدول PV شاهد، حداکثر ۶% افزایش یافته است. همچنین با درنظرگرفتن مساحت کوچک کلکتور PV/T، دمای آب در خروجی حدود °C۵ بیشتر شده است.