ارزیابی عملکرد فنی-اقتصادی یک سیستم هایبرید فتوولتائیک با متمرکزکننده و سیکل رانکین آلی برای تولید همزمان برق و حرارت

برای استفاده بیشتر از تابش خورشیدی، از متمرکزکننده‌های اپتیکی استفاده می‌شود که این کار در کنار مزیت استفاده بیشتر از تابش خورشید،  معایبی نیز دارد. یکی از معایب بزرگ و اصلی این روش، بالا رفتن بیش از حد دمای پنل به علت متمرکز شدن تابش بر روی آن است. برای کاهش دمای پنل‌های خورشیدی از فناوری خنک‌سازی به وسیله یک سیال عامل (معمولا آب) استفاده می‌شود. دمای سیال عامل پس از خنک‌سازی بالا رفته و می‌توان از حرارت آن در فصول سرما برای مصارف گرمایشی و در فصول گرما برای تولید الکتریسیته از طریق فناوری سیکل رانکین آلی استفاده نمود که این کار راندمان کلی سیستم را به طور چشم‌گیری افزایش می‌دهد. کارکرد کلی سیستم به این گونه است که ابتدا قسمتی از تابش متمرکز خورشید در پنل فتوولتائیک به انرژی الکتریکی تبدیل شده و مابقی انرژی به صورت حرارتی است که قسمتی از آن توسط انتقال حرارت همرفت و تابش از خود سیستم به محیط ساطع شده و بقیه حرارت توسط سیال عامل در فصول سرما به سیستم گرمایشی و در فصول گرما جهت تولید الکتریسیته از پنل به سیکل رانکین آلی منتقل می‌شود که این حرکت سیال باعث چرخش توربین و تولید الکتریسیته می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد که برای هزینه سرمایه‌گذاری سیکل رانکین به میزان 2000 دلار بر کیلوات مقدار زمان برگشت سرمایه 3.58 سال و برای هزینه سرمایه‌گذاری سیکل رانکین به میزان 3500 دلار بر کیلوات مقدار زمان برگشت سرمایه 5.81 سال به دست می‌آید.

Techno-economic Performance Analysis of a Hybrid Concentrated Photovoltaic/Thermal Combined with Organic Rankine Cycle (CPV/T-ORC) system for Simultaneous Generation of Power and Heat

Using the solar concentrating systems leads to an increase in the solar power radiation hitting the Photovoltaic (PV) panel surface which in turn increases the power generated by PVs. However, the concentrated radiation, on the other hand, raises the PV panel temperature, decreasing its operational efficiency. Cooling techniques (usually water) are used in these systems to reduce the PV operating temperature. In this way, the temperature of the operating fluid rises after cooling the PV panel and its heat can be used for heating purposes in cold seasons and to generate electricity in hot seasons through Organic Rankine Cycle (ORC) technology, which significantly increases the overall efficiency of the combined system. This paper aims to investigate the technical and economic aspects of a hybrid Concentrated Photovoltaic Thermal / Organic Rankine Cycle (CPV/TORC) system for simultaneous generation of power and heat in the summer and winter seasons. The results of the analysis show that for the ORC investment cost of 2000$/kW, the return on investment is 3.58 years and for the ORC investment cost of 3500$/kW, the return on investment is 5.81 years.