مطالعه تجربي‌ اثر تمركز تابش خورشيدي بر عملكرد و راندمان پنل‌هاي فتوولتائيك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مكانيك

كارشناسي ارشد

امروزه با توجه به افزايش چشمگير نياز بشر به صورت‌هاي مختلف انرژي و به‌خصوص انرژي الكتريسيته كه ناشي از افزايش جمعيت و افزايش استفاده از فنّاوري‌ها و الكتريسيته در جنبه‌هاي مختلف زندگي بشر است. همچنين با توجه به افزايش نگراني‌ها در مورد آلودگي‌هاي محيط‌زيستي و گرمايش زمين كه ناشي از استفاده‌ي بيش‌ازاندازه از انرژي‌هاي تجديد ناپذير است، توجه‌ها به بهره‌برداري از انرژي‌هاي تجديد پذير كه سالم و پايدار هستند جلب شده است. در ميان انرژي‌هاي تجديد پذير، انرژي‌ پايان‌ناپذير و در دسترس خورشيد بسيار موردتوجه قرارگرفته است. به‌طوري‌كه براي استفاده از انرژي خورشيدي، سيستم‌هاي فتوولتائيك كه مي‌توانند با طول عمر زياد، بدون ايجاد نويز و سروصدا، بدون ايجاد آلودگي و آسيب رساندن به محيط‌زيست و همچنين با قابليت اعتماد بالا، انرژي خورشيد را به‌صورت مستقيم به الكتريسيته تبديل كنند، از اهميت زيادي برخوردار شده‌اند. براي همين در سالهاي اخير در سرتاسر جهان تلاش‌هاي فراواني براي بهبود عملكرد سيستم‌هاي فتوولتائيك صورت گرفته است. درواقع محققين تلاش كرده‌اند تا با افزايش راندمان و توان سيستم‌هاي فتوولتائيك، هزينه‌ي توليد الكتريسيته با استفاده از اين سيستم‌ها را كاهش دهند و درنتيجه، سيستم‌هاي فتوولتائيك را به جايگزين مناسبي براي توليد الكتريسيته در آينده تبديل كنند. ازاين‌رو در اين تحقيق تلاش شده است تا با ايجاد تغييرات لازم و طراحي دستگاهي مناسب، عملكرد سيستم‌هاي فتوولتائيك را بهبود بخشيده و موجب افزايش راندمان سيستم‌ها‌ي فتوولتائيك شد. به كمك بررسي و ارزيابي و بهبود دو پارامتر شدت تابش و دماي پنل فتوولتائيك كه دو پارامتر بسيار مؤثر در راندمان و توان پنل‌هاي‌ فتوولتائيك هستند، تلاش شده تا راندمان سيستم بهبود پيدا كند. درواقع تأثيرات اين دو پارامتر به اين صورت است كه افزايش شدت تابش نور، باعث افزايش شدت‌جريان خروجي سيستم فتوولتائيك مي‌شود و در نتيجه باعث بهبود راندمان سيستم فتوولتائيك مي‌شود. از طرف ديگر با جلوگيري از افزايش دما‌ي پنل فتوولتائيك و خنك كاري پنل فتوولتائيك مي‌توان باعث افزايش اختلاف‌پتانسيل و در نتيجه افزايش راندمان پنل شد. در طي آزمايش‌ صورت گرفته در اين تحقيق به كمك سيستم متمركز كننده سهموي، نور خورشيد متمركز شده است و شدت تابش نور خورشيد تقريباً 2.5 برابر افزايش‌يافته است و در نتيجه شدت‌جريان خروجي سيستم در حدود 1.7 برابر افزايش‌يافته است. همچنين به دليل اينكه دماي پنل فتوولتائيك به دليل شدت تابش افزايش پيدا نكند، از سيستم خنك ‌كاري استفاده‌شده است. در اين سيستم خنك كاري طراحي‌شده، پنل فتوولتائيك در محلول متانول خالص كه به‌وسيله‌ي يك مبرد مارپيچ رفلاكس‌دار خنك مي‌شود، غوطه‌ور شده است و در نتيجه از افزايش دماي سيستم فتوولتائيك جلوگيري شده است. با توجه به خنك كاري صورت گرفته‌شده، اختلاف‌پتانسيل و راندمان پنل فتوولتائيك افزايش‌يافته است. به‌طوركلي در دستگاه مورد استفاده در اين آزمايش، به كمك سيستم متمركز كننده و خنك‌كننده‌ي طراحي‌شده، هم شدت تابش افزايش‌يافته است و هم از افزايش دما جلوگيري شده است؛ كه در نهايت با توجه به افزايش شدت‌جريان و اختلاف‌پتانسيل سيستم فتوولتائيك به‌صورت هم‌زمان، راندمان سيستم فتوولتائيك به‌صورت چشمگيري افزايش مي‌يابد و تقريباً 1.8 برابر حالت عادي مي‌شود. در طول اين آزمايش‌ها همچنين مواردي مثل تأثير تغييرات شدت تابش بر روي سيستم فتوولتائيك به دليل لايه‌ها‌ي شيشه‌ و هوا و متانول كه با ضخامت مختلف بر روي پنل فتوولتائيك قرارگرفته‌اند و همچنين تأثير تغييرات دما بر روي سيستم فتوولتائيك كه به دليل خنك كاري كه به كمك متانول و هوا صورت مي‌گيرد، مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفته است.

221616

تبديل انرژي

پرديس

دانشگاه صنعتي اصفهان