ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

دراسة تأثير عملية تبريد الخلية الفوتوفولتية على رفع كفاءة أنظمة الهيدروجين الشمسي

studying the effect of cooling process on Photovoltaic cell and increasing the efficiency of Hydrogen solar models

1505   2   45   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2015
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

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%.


ملخص البحث
تتناول هذه الدراسة تأثير عملية تبريد الخلايا الفوتوفولتية على كفاءة أنظمة الهيدروجين الشمسي. يهدف البحث إلى معالجة مشكلة انخفاض كفاءة تحويل الطاقة في الخلايا الفوتوفولتية نتيجة ارتفاع درجة حرارتها أثناء التشغيل، وكذلك تحسين إنتاج الهيدروجين باستخدام جهاز التحليل الكهربائي للماء بطريقة صديقة للبيئة. أثبتت النتائج أن نظام التبريد يوقف ارتفاع درجة حرارة الخلية الفوتوفولتية، مما يعكس النتائج السلبية لانخفاض كفاءة التحويل، ويزيد من الناتج الكهربائي للخلية بنسبة 33%. كما أظهرت النتائج أن تبريد الخلية الفوتوفولتية يؤدي إلى زيادة معدل إنتاج الهيدروجين بنسبة 26% عند توصيلها بجهاز التحليل الكهربائي للماء. تعتمد الدراسة على تجارب عملية أجريت في مدينة اللاذقية، حيث تم استخدام نظام تبريد بسيط يعتمد على الثقالة لتبريد الخلايا الفوتوفولتية، وتم قياس تأثير ذلك على كفاءة الخلايا وإنتاج الهيدروجين. توصلت الدراسة إلى أن استخدام نظام التبريد يزيد من فعالية توليد الطاقة الكهربائية وبالتالي يزيد من معدل إنتاج الهيدروجين، مما يساهم في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري والحفاظ على البيئة.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: الدراسة تقدم إسهاماً مهماً في مجال تحسين كفاءة الخلايا الفوتوفولتية وإنتاج الهيدروجين بطرق صديقة للبيئة. ومع ذلك، يمكن توجيه بعض النقد البناء للدراسة. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى التحديات العملية والتكلفة الاقتصادية لتطبيق نظام التبريد في نطاق واسع. ثانياً، الدراسة تركز بشكل كبير على الجوانب التقنية دون النظر بشكل كافٍ إلى الجوانب البيئية والاجتماعية لاستخدام الهيدروجين كوقود بديل. ثالثاً، كان من الممكن تقديم تحليل أكثر تفصيلاً حول تأثيرات التبريد على المدى الطويل واختبار النظام في ظروف مناخية مختلفة لضمان تعميم النتائج. على الرغم من هذه النقاط، فإن الدراسة تظل ذات قيمة عالية وتفتح آفاقاً جديدة للبحث في هذا المجال.
أسئلة حول البحث
  1. ما هو الهدف الرئيسي من الدراسة؟

    الهدف الرئيسي من الدراسة هو تحسين كفاءة الخلايا الفوتوفولتية وتقليل تأثير ارتفاع درجة حرارتها على تحويل الطاقة، بالإضافة إلى زيادة معدل إنتاج الهيدروجين باستخدام جهاز التحليل الكهربائي للماء بطريقة صديقة للبيئة.

  2. ما هي النتائج الرئيسية التي توصلت إليها الدراسة؟

    توصلت الدراسة إلى أن نظام التبريد يوقف ارتفاع درجة حرارة الخلية الفوتوفولتية، مما يزيد من الناتج الكهربائي للخلية بنسبة 33%، ويزيد من معدل إنتاج الهيدروجين بنسبة 26% عند توصيلها بجهاز التحليل الكهربائي للماء.

  3. ما هي الطريقة المستخدمة لتبريد الخلايا الفوتوفولتية في الدراسة؟

    استخدمت الدراسة نظام تبريد بسيط يعتمد على الثقالة لتبريد الخلايا الفوتوفولتية، حيث يتم تدفق الماء من خزان مرتفع إلى الخلايا لتبريدها.

  4. ما هي التحديات التي لم تتناولها الدراسة بشكل كافٍ؟

    لم تتناول الدراسة بشكل كافٍ التحديات العملية والتكلفة الاقتصادية لتطبيق نظام التبريد في نطاق واسع، وكذلك الجوانب البيئية والاجتماعية لاستخدام الهيدروجين كوقود بديل.


المراجع المستخدمة
ASHRAE. (America Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers). ASHRAE Handbook OHV AC Applications,I995-1996
BRINKWORTH,B.J. ; CROSS,B.M. ; MARSHALL,R.H. "Thermal Regulation of Photovoltaic Cladding," Sol. Energy. 61st ,1997, pp. 169-178
Brogren M., Karlsson B. Low-Concentrating Water-Cooled PV-Thermal Hybrid Systems for High Latitudes. In: Conference Record of the Twenty-Ninth IEEE Photovoltaic Specialists Conference, pp.1733-36, 2002
قيم البحث

اقرأ أيضاً

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 ا لألواح 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.
تم في هذا البحث دراسة عملية الإرجاع الكهركيميائي للهدروجين, والعوامل المؤثرة على كمون الإرجاع. حيث درس تأثير تغيير تركيز الحمض على انزياح المنحنيات الفولط - أمبيرومترية المعبرة عن عملية الإرجاع, وبالتالي تأثيره على كل من قيمة كمون الإرجاع لشوارد اله يدرونيوم على المستوى الزئبقي, وسرعة تفاعل الإرجاع الحاصل. وقد تم بعدها إضافة البيريدين كمادة عضوية لحجم محدد من الحمض بتركيز ثابت, وأوجدت العلاقة بين حجم البيريدين المضاف مع كل من كمون إرجاع شوارد الهيدرونيوم على المستوى الزئبقي من جهة , ومع تيار التفاعل الكاتودي(سرعة التفاعل) من جهة أخرى, وأخذت عينة من حمض كلور الماء بتركيز 0.5N وتم إضافة البريدين, وقيس فرق الكمون قبل وبعد الإضافة لملاحظة تأثير هذه الإضافة على فرق كمون تحرير الهيدروجين.
يقوم البحث على تحزيز سطح الخلية الكهروضوئية السيليكونية من أجل تمديد شبكة التوصيل الكهربائية باستخدام الليزر لتحسين أدائها, و ذلك عن طريق زيادة عمق الأخدود و تضييق عرضه لزيادة مساحة السطح الفعال, و بالتالي تخفيض خسائر الحجب بالسماح لأكبر كمية من ا لضوء بالنفاذ إلى داخل الخلية مع الحفاظ على مساحة مقاطع خطوط الشبكة.
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.
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