بررسی استفاده از فیلتر طیفی ترکیبی نانوسیال-ماده تغییر فاز دهنده در سیستم فتوولتاییک/حرارتی

Abstract

سیستم فتوولتاییک/حرارتی با ترکیب تکنولوژی‌های فتوولتاییک و کلکتور حرارتی خورشیدی قادر به تولید هم‌زمان حرارت و الکتریسیته است. فیلتر‌های طیفی به منظور استفاده کامل از طیف تابش خورشیدی و جداسازی حرارتی سلول‌های فتوولتاییک و سیال انتقال حرارت در سیستم فتوولتاییک/حرارتی به کار گرفته می‌شوند. هدف از این مقاله بررسی فیلتر طیفی ترکیبی جدیدی متشکل از ماده تغییر فاز دهنده و نانوسیال به منظور دستیابی به فیلتری نزدیک به فیلتر طیفی ایده‌آل است. در این راستا، سیستم فتوولتاییک/حرارتی دارای فیلتر طیفی ترکیبی نانوسیال-ماده تغییر فاز دهنده با استفاده از معادلات موازنه انرژی در نرم افزار متلب شبیه‌سازی شد و عملکرد آن از دیدگاه انرژی و اگزرژی با دو سیستم فتوولتاییک/حرارتی معمولی و سیستم فتوولتاییک/حرارتی دارای فیلتر طیفی نانوسیالی مقایسه گردید. همچنین، خواص نوری نانوسیالات و ماده تغییر فاز دهنده مدل‌سازی شدند و مدل‌های ارائه شده با داده‌های تجربی موجود در پژوهش‌های گذشته اعتبار سنجی شدند. نتایج حاصل از این بررسی نشان داد که با استفاده از فیلتر طیفی ترکیبی می‌توان دمای فتوولتاییک را تا 50% کاهش داد و دمای سیال خروجی را تا بیش از دو برابر افزایش داد. بازده اگزرژی سیستم دارای فیلتر طیفی ترکیبی در نسبت تمرکز 30 به ترتیب 14 و 22 درصد بیشتر و اگزرژی تلف شده آن به ترتیب به میزان 5 و 7 درصد کمتر از سیستم فتوولتاییک/حرارتی معمولی و سیستم دارای فیلتر طیفی نانوسیالی بدست آمد.