بررسی تجربی انتقال حرارت به منظور خنک کاری سیستم متمرکز فوتوولتائیک به وسیله لوله حرارتی با استفاده از نانو سیال

استفاده از سیستم‌های متمرکزکننده خورشیدی به‌منظور بهبود عملکرد سلول‌های فوتوولتائیک و نیز کاهش هزینه‌های اولیه بالای آن‌ها بسیار موردتوجه است. در این پژوهش، مدل جدیدی از یک کلکتور خورشیدی سهموی خطی باقابلیت تولید مستقیم انرژی الکتریکی پیشنهادشده و تحت بررسی تجربی از دیدگاه راندمان و ظرفیت تولید انرژی الکتریکی و حرارتی قرارگرفته است.

در بخش جاذب کلکتور این متمرکزکننده سهموی از سلول‌های فوتوولتائیک و لوله حرارتی استفاده‌شده است تا در کنار جذب حرارت، بخشی از انرژی خورشیدی را به‌طور مستقیم به الکتریسیته تبدیل نماید و عملکرد سیستم را بهبود بخشد.

در بخش متمرکز کننده سیستم نیز از سامانه ردیابی قطبی خورشید به منظور استفاده هرچه بیشتر از توان تابشی خورشید استفاده شده است. ساختار هندسی کلکتور جدید (با سطح مقطع مثلثی) همچنین تحت مدل سازی و بهینه سازی کامپیوتری قرارگرفته است تا پتانسیل تبدیل انرژی آن سنجیده شود.

با توجه به مدل کلکتور ارائه‌شده ? سیال مبدل حرارتی اتیلن گلایکل، گلیسیرین، آب و کلرید کلسیم درون کانال کلکتور و سیال عامل لوله حرارتی استون، آب و نانوسیال گرافن اکساید آب مورد ارزیابی عملکرد قرار گرفت تا بهترین سیال با بهترین انتقال حرارت انتخاب شود.

نتایج اولیه آزمایش که درون آزمایشگاه و شامل تست هایی به منظور بررسی عملکرد لوله حرارتی بود، سیال گلیسیرین و نانوسیال گرافن اکساید آب را به ترتیب بهترین سیال مبدل و سیال عامل لوله حرارتی نشان داد. ملاک انتخاب سیال مبدل کمترین اختلاف دمای سطح کلکتور با دمای لوله حرارتی بود که طبق نتایج بدست آمده گلیسیرین با اختلاف 2 44درصدی دمای سطح کلکتور با دمای لوله نوسانی بهترین سیال انتخاب شد هم چنین با بررسی مقاوت حرارتی 3 سیال عامل در 4 توان برای لوله نوسانی نانوسیال گرافن اکساید آب به عنوان بهترین سیال عامل درون لوله حرارتی برگزیده شد.

نتایج حاصل از بررسی تجربی سیستم نهایی آزمایشگاهی که نصب کلکتور طراحی شده بر روی سامانه اصلی می باشد، به‌طور متوسط، راندمان الکتریکی 6 5% و حرارتی 47 3% را نشان می‌دهد که افزایش 1 5 درصدی راندمان الکتریکی را به نسبت سیستم مشابه خود ولی بدون خنک کاری را نتیجه داد، این سامانه درکنار تولید چندگانه، افزایش 48 8 درصدی ظرفیت تولید توان کلی به نسبت سیستم بدون خنک کاری را درپی داشت که نشان می دهد مدل پیشنهادی از عملکرد قابل قبولی برخوردار است.

اساتید راهنما: دکتر رقیه قاسم پور، دکتر محمد بهشاد شفیعی

استاد مشاور:  دکتر راضی

سال انتشار: شهریور 1396