شماره مدرك
18675
شماره راهنما
16216
پديد آورنده
سالارسترگ
عنوان
مطالعه تجربي اثر تمركز تابش خورشيدي بر عملكرد و راندمان پنلهاي فتوولتائيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
تبديل انرژي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1402
صفحه شمار
72
توصيفگر ها
پنلهاي فتوولتائيك , تمركز تابش خورشيدي , خنك كاري پنلها فتوولتائيك , عملكرد پنلهاي فتوولتائيك , راندمان پنلهاي فتوولتائيك
تاريخ ورود اطلاعات
1402/05/21
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مكانيك
دانشكده
پرديس
تاريخ ويرايش اطلاعات
1402/05/21
كد ايرانداك
2948599
چكيده فارسي
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.
چكيده انگليسي
In contemporary times, the remarkable surge in human necessity for diverse forms of energy, particularly electricity, is attributable to an expanding population and increased utilization of various technologies and electricity across multiple aspects of human life. Concurrently, due to escalating concerns about environmental pollution and global warming, predominantly caused by excessive usage of non-renewable energy sources, there has been a heightened interest in harnessing renewable energies which are sustainable and environmentally friendly. Among these renewable energy sources, the endless and readily accessible energy provided by the sun has gained considerable attention.
Photovoltaic systems, capable of converting solar energy directly into electricity over an extended lifespan without generating noise, pollution, or causing environmental damage, and moreover, offering high reliability, have thus assumed significant importance. Consequently, considerable efforts have been expended worldwide in recent years to improve the efficiency and performance of photovoltaic systems. Researchers have endeavored to enhance the efficiency and power output of these systems in order to reduce the cost of electricity generation, thus transforming photovoltaic systems into a viable alternative for future electricity production.
Therefore, this study strives to improve the performance of photovoltaic systems through necessary modifications and suitable device design, thereby facilitating enhanced system efficiency. By investigating, evaluating, and improving the two parameters of irradiance intensity and photovoltaic panel temperature, which are highly influential on the efficiency and power of photovoltaic panels, an attempt has been made to augment the system's efficiency. In essence, the effects of these two parameters are such that an increase in light irradiance intensity boosts the system's output current, thereby improving the photovoltaic system's efficiency. Conversely, by preventing an increase in the photovoltaic panel's temperature and cooling the panel, the potential difference can be increased, resulting in enhanced panel efficiency.
As part of the conducted experiment for this research, sunlight has been concentrated using a parabolic concentrator, resulting in an approximate 2.5 times increase in solar irradiance intensity, thereby enhancing the system's output current by about 1.7 times. Additionally, a cooling system was employed to prevent an increase in the photovoltaic panel's temperature due to intense irradiation. In the designed cooling system, the photovoltaic panel was immersed in a solution of pure methanol, which is cooled using a reflux condenser, thus preventing an increase in the photovoltaic system's temperature. Due to the employed cooling process, the potential difference and efficiency of the photovoltaic panel have increased.
In summary, in the device used in this experiment, with the help of the designed concentrator and cooling system, both the irradiance intensity has been increased and the temperature rise has been prevented. Ultimately, with the simultaneous increase in the system's output current and potential difference, the photovoltaic system's efficiency has been noticeably enhanced, becoming approximately 1.8 times greater than in normal conditions. During these experiments, various aspects such as the effect of changes in irradiance intensity on the photovoltaic system due to different thicknesses of glass, air, and methanol layers placed on the photovoltaic panel, as well as the effect of temperature changes on the photovoltaic system due to the cooling provided by methanol and air, were investigated and evaluated.
استاد راهنما
علي اكبر عالم رجبي , محسن ثقفيان
استاد داور
رامين كوهي كمالي , محمدرضا توكلي نژاد