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

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 6% افزایش یافته است. همچنین با درنظرگرفتن مساحت کوچک کلکتور pv/t، دمای آب در خروجی حدود °c5 بیشتر شده است.

Thermal and Electrical Performance of PV Module and Solar PV/T for Water Collector

The aim of this paper is to compare the electric power output of the photovoltaic Module (PV) and photovoltaicthermal water collector (PV/T). The electrical efficiency of photovoltaic Modules is greatly reduced by increasing their surface temperature. The hybrid photovoltaicthermal collector consists of a PV Module with a thermal collector attached behind it. The circulating fluid in the collector removes heat from the module and increases its electrical efficiency. In the first part of this paper, a theoretical analysis of a liquid PV/T collector is made based on thermal modeling using the first law of thermodynamics. An unglazed hybrid photovoltaicthermal collector with serpentine tubes has been designed and manufactured to validate the theoretical results. Then the collector has been tested for three days and results have been compared with a sample photovoltaic module. The theoretical calculations were performed using Matlab software and its results showed good agreement with experimental results. Our finding shows a maximum increase of 6% in the electrical efficiency of PV/T in comparison to the PV module. At the same time, the water temperature has increased by 5 °C.