ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

دراسة تأثير تبريد الألواح الكهروشمسية بالماء على مردودها و طاقتها الكهربائية المتولدة

Studying the Impact of Photovoltaic Modules of Cooling by Water on its Efficiency and Generated Electrical Energy

4127   6   91   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2014
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

يتأثر الأداء الكهربائي للألواح الكهروشمسية بشكل كبير بدرجة حرارة تشغيل الخلايا الكهروشمسية السيليكونية بسبب خصائص السيليكون البلوري المستخدم فيها, فتنخفض الطاقة المتولدة من هذه الخلايا بارتفاع درجة حرارتها. و للحد من هذا الانخفاض في الطاقة تم تبريد الألواح الكهروشمسية باستخدام الماء, و ذلك بوضع أنبوب يحوي ثقوب عديدة منتظمة على أعلى اللوح و يجري الماء بشكل حر على سطحه بعدة تدفقات. فعند التدفق (4.224 l/min.m2), انخفضت درجة حرارة اللوح بمقدار حتى (20C°), و الزيادة المسجلة في الناتج الكهربائي خلال يوم كامل حوالي (12.8%), وارتفع المردود من (8.31%) إلى (9.62%) أي بمقدار (1.31%). و عند التدفق (3.167 l/min.m2), انخفضت درجة حرارة اللوح بمقدار حتى (18C°), و الزيادة المسجلة في الناتج الكهربائي حوالي (9.8%), و ارتفع المردود بمقدار (1.03%). أما عند التدفق (2.112l/min.m2), انخفضت درجة حرارة اللوح بمقدار حتى (15.5C°), و الزيادة المسجلة في الناتج الكهربائي حوالي (7.8%), و ارتفع المردود بمقدار (0.83%). كما أن جريان الماء على سطح اللوح الكهروشمسي يقلل ضياعات الانعكاس, لأن قرينة انكسار الماء (1.3) متوسط بين قرينة انكسار الهواء (1) و الزجاج (1.5), بالإضافة لذلك يبقى سطح اللوح نظيفاً.


ملخص البحث
تتناول هذه الدراسة تأثير تبريد الألواح الكهروشمسية باستخدام الماء على مردودها وطاقتها الكهربائية المتولدة. يوضح الباحث علي حمودي أن الأداء الكهربائي للألواح الكهروشمسية يتأثر بشكل كبير بدرجة حرارة تشغيل الخلايا الكهروشمسية السيليكونية، حيث تنخفض الطاقة المتولدة بارتفاع درجة الحرارة. لتقليل هذا الانخفاض، تم تبريد الألواح باستخدام أنبوب يحتوي على ثقوب عديدة منتظمة على أعلى اللوح، بحيث يجري الماء بشكل حر على سطحه بعدة تدفقات. أظهرت النتائج أن تبريد الألواح بالماء أدى إلى انخفاض درجة حرارتها وزيادة في الناتج الكهربائي والمردود. فعلى سبيل المثال، عند تدفق 4.224 لتر/دقيقة.م²، انخفضت درجة حرارة اللوح بمقدار 20 درجة مئوية وزاد الناتج الكهربائي بنسبة 12.8%، وارتفع المردود من 8.31% إلى 9.62%. بالإضافة إلى ذلك، يقلل جريان الماء على سطح اللوح من ضياعات الانعكاس ويحافظ على نظافة السطح. توصي الدراسة باستخدام هذه الطريقة في أنظمة ضخ المياه بالطاقة الشمسية، حيث يمكن استخدام جزء من الماء المبرد في تطبيقات أخرى لتفادي الهدر.
قراءة نقدية
تقدم هذه الدراسة إسهاماً مهماً في تحسين كفاءة الألواح الكهروشمسية من خلال تبريدها بالماء، وهو موضوع ذو أهمية كبيرة في ظل التوجه نحو الطاقة المتجددة. ومع ذلك، يمكن أن تكون هناك بعض التحديات العملية في تطبيق هذه الطريقة على نطاق واسع، مثل توفير كميات كافية من الماء في المناطق الجافة، وتكلفة تركيب وصيانة نظام التبريد. كما أن الدراسة لم تتناول بشكل كافٍ تأثير التبريد على المدى الطويل وعلى أداء الألواح في ظروف مناخية مختلفة. من الجيد أن يتم إجراء مزيد من الأبحاث لتقييم هذه العوامل وتقديم حلول عملية للتحديات المحتملة.
أسئلة حول البحث
  1. ما هو الهدف الرئيسي من الدراسة؟

    الهدف الرئيسي من الدراسة هو تحسين مردود الألواح الكهروشمسية وزيادة طاقتها الكهربائية المتولدة من خلال تبريدها بالماء.

  2. كيف يؤثر تبريد الألواح الكهروشمسية بالماء على أدائها الكهربائي؟

    تبريد الألواح الكهروشمسية بالماء يؤدي إلى انخفاض درجة حرارتها، مما يزيد من الناتج الكهربائي والمردود للألواح.

  3. ما هي الفوائد الإضافية لتبريد الألواح الكهروشمسية بالماء؟

    بالإضافة إلى تحسين الأداء الكهربائي، يقلل جريان الماء على سطح اللوح من ضياعات الانعكاس ويحافظ على نظافة السطح.

  4. ما هي التحديات المحتملة لتطبيق نظام التبريد بالماء على نطاق واسع؟

    التحديات المحتملة تشمل توفير كميات كافية من الماء في المناطق الجافة، وتكلفة تركيب وصيانة نظام التبريد، وتأثير التبريد على المدى الطويل وعلى أداء الألواح في ظروف مناخية مختلفة.


المراجع المستخدمة
BORN,M. ; WOLF, E. Principles of Optics. 5th Edition, Pergamon, Oxford, 1975
KRAUTER,S. ; HANITSCH,R. ; CAMPBELL,P. ; WENHAM,S.R. Optical modelling, simulation and improvement of PV module encapsulation. Proceedings of the 12th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Vol. 2, Amsterdam, April 11–15, 1994, pp. 1198–1201
KRAUTER,S. ; HANITSCH,R. The influence of the capsulation on the efficiency of PV-modules. Proceedings of the 1st Word Renewable Energy Congress, Reading, UK, September 23–28, 1990,Vol. 1, pp. 141–144
KRAUTER,S. ; HANITSCH,R. ; STRAUSS,Ph. Simulation-program for selecting efficiency improving strategies of PV-module encapsulations under operating conditions. Proceedings of Renewable Energy Sources’91’’, International Conference, Prague, CFSR, July 1–4, 1990, Vol. 3, pp. 48–53
KRAUTER,S. Betriebsmodell der optischen, thermischen and elektrischen Parameter von PV-Modulen, Koster Press, Berlin, 1993
قيم البحث

اقرأ أيضاً

إن الطاقة الشمسـية و الهيدروجين هــي من بين الخيارات المحتملة و البديلة للــوقود الحالي، لكــــــن العائق الرئيســي لتطبيق الطاقـة الشــمسـية و خاصة الخلايا الفوتوفولتية هي انخفاض كفاءتها في تحويل الطاقة بسبب ارتفاع درجة حرارتها، أما الهيدروجين فيجب إنتاجه بشــــــــــــكل غازي أو سائل قبل استخدامه كوقود و لكن عملية التحويل الرئيسية لإنتاج الهيدروجين تنتج غـــاز ثاني أكســــــيد الكربون الضار بالبيئة لما تسببه مــن ارتفاع فـــــي درجة حرارة الأرض, في أطار البحث عن حلول لهذه القضايا يأتي هذا البحث ليتحرى التحكم بدرجة حرارة الخلية الفوتوفولتية فــــي محاولـــــــــة لتلافي تأثيرات ارتفاع درجة حرارة الخلية كما يبحث في تأثيرات ذلك على توليد غاز الهيدروجين عن طريق جهاز التحليل الكهربائي للماء بطريقة صديقة للبيئة. أثبتت نتائج التجارب أن نظام التبريد يوقف ارتفاع درجة حرارة الخلية الفوتوفولتية مما عكـــــــس النتائج السلبية لانخفاض كفـــاءة التحويل كما ازداد الناتج الكهربائي للخلية بمقدار 33 % و أظهرت النتائج أيضا أنه عند توصيل الخلية الفوتوفولتية إلى جهاز التحليل الكهربائي للماء فإن تبريد الخلية الفوتوفولتية انعكس بشكل إيجابي على ارتفاع معدل إنتاج الهيدروجين بحدود 26%.
يهدف البحث إلى دراسة تأثير زاوية ميل الألواح الكهروشمسية على كمية الماء المتدفقة باليوم لمضخة مياه تعمل بالطاقة الشمسية، و تحديد الزاوية المثلى لميل هذه الألواح في الساحل السوري خلال أشهر الصيف الأربعة. بينت الدراسة أن تغيير زاوية ميل الألواح الكهرو شمسية من (25˚) إلى (35.5˚)، لم يؤثر على منحني العلاقة بين شدة الإشعاع الشمسي و تدفق المضخة خلال اليوم. لكن التأثير الحاصل هو انخفاض كمية الطاقة الشمسية الساقطة على الألواح الكهروشمسية في اليوم، ما أدى إلى انخفاض الاستطاعة الهيدروليكية للمضخة، و بالتالي انخفاض كمية الماء المتدفقة في اليوم. كما بينت الدراسة أن كمية الماء المتدفقة متقاربة عند الزاويتين (25˚) و (22˚) لميل الألواح، مع أفضلية للزاوية (22˚)، و انخفضت كمية الماء من شهر لآخر خلال الأشهر (حزيران، تموز، آب) بنسب لم تتجاوز (2.5%)، أما في شهر أيلول انخفضت حوالي (7.5%). و بقيت عند الزاوية (35.5˚) كمية الماء ثابتة تقريباً خلال الأشهر(حزيران، تموز، آب)، أما في شهر أيلول انخفضت حوالي (6%). و بينت الدراسة بأن كمية الماء المتدفقة انخفضت بنسب كبيرة عند الزاوية (35.5˚) بالمقارنة مع الزاويتين (25˚) و (22˚)، فبلغت نسبة الانخفاض (7.5%,9%,12%,13%) في الأشهر (حزيران، تموز، آب، أيلول) على التوالي.
هذا البحث يتعامل مع تطور قاعدة المعلومات الهندسية من حيث التغير في الخصائص الميكانيكية للخلطات البيتونية عالية المقاومة عند تعريضها لدرجات حرارة عالية حتى 850C . تم استعراض نتائج التجارب و الاختبارات حول تأثير الحرارة العالية على مقاومة الضغط ال متبقية للبيتون عالي المقاومة المصنوع من الاسمنت البورتلاندي العادي في هذا البحث.
يقدم هذا البحث دراسة تفصيلية وت نفيذا عمليا لمبدل رافع للجهد DC-DC باستطاعة 100W بفعالية عالية لمعمل مع نظام كهروشمسي مستقل. بحيث يتم اختيار أفضل العناصر للتصميم بأقل فقد في الطاقة، بهدف الوصول إلى أفضل مردود و ذلك من خلال الحساب النظري للمردود و اجراء محاكاة على برنامج ORCAD للتصميم و حساب المردود و مقارنة النتائج مع التصميم العملي. و كذلك يعرض البحث تأثير تغير التردد على مردود المبدل.
يهدف البحث إلى الاستفادة من الطاقة الشمسية كطاقة مجانية لتشغيل مضخة مياه تعمل بالطاقة الشمسية و دراسة تأثير شدة الإشعاع الشمسي على أداء هذه المضخة في ظروف الساحل السوري. تم شرح آلية تحديد استطاعة المضخة اللازمة و الاستطاعة الكهربائية للألواح الكهروش مسية اللازمة لعمل المضخة و مساحة هذه الألواح. كما تم دراسة تأثير شدة الإشعاع الشمسي على أداء مضخة المياه من خلال دراسة أثر ارتفاع الضخ و شدة الإشعاع الشمسي على معدل تدفق الماء في موقع التجربة. بينت الدراسة بأن تدفق المضخة يمر بمرحلتين مع ازدياد قيم الإشعاع الشمسي خلال اليوم. حيث تبين أن تزايد قيمة تدفق المضخة قبل قيمة (520W/m2 ) للإشعاع الشمسي أكبر منها بعد (520W/m2)، و هذا أدى إلى ضياع جزء من الطاقة الشمسية الساقطة خلال اليوم خاصة في الأيام المشمسة، و بلغت قيمة هذا الضياع حوالي (27%) من كمية الطاقة الشمسية الكلية الساقطة في اليوم.

الأسئلة المقترحة

544  - 0  - -  Adam Mousa تم طرحه بمساحة ( فيزياء)
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا