Концентрированная фотоэлектрическая тепловая система

Сочетание фотоэлектрической (PV) технологии, солнечной тепловой технологии и отражающих или преломляющих солнечных концентраторов было весьма привлекательным вариантом для разработчиков и исследователей с конца 1970-х и начала 1980-х годов. Результатом является то, что известно как концентрированная фотоэлектрическая тепловая (CPVT) система, которая является гибридной комбинацией концентрированной фотоэлектрической (CPV) и фотоэлектрической тепловой (PVT) систем. ^[1]^[2]^[3]^[4]

Концентрированная фотоэлектрическая тепловая система (CPVT) состоит из четырех частей, включая поглотитель, концентратор, трекер солнечного излучения и тепловой поглотитель. ^[5]

Схема системы CPVT с активной вентиляцией.

Поскольку CPVT работает с лучевым излучением, поглотитель и концентратор должны следовать за положением солнца, чтобы максимизировать падающее лучевое излучение. Для того, чтобы сконцентрировать излучение, могут быть использованы две основные технологии линзы Френеля и параболические концентраторы. ^[6]

Разница между CPV и CPVT

Концентрирующие фотоэлектрические системы (CPV) отличаются от фотоэлектрических систем тем, что солнечное излучение концентрируется на фотоэлектрических элементах для генерации дополнительной электроэнергии, чем обычная плоская панель. ^[7] Недостатки CPV-системы в том, что по мере увеличения интенсивности излучения увеличивается и температура, а следовательно, снижается электрическая эффективность элемента. ^[8] Другие ограничения CPV-системы включают ограниченную область применения ^[9] и требование эффективного охлаждения фотоэлектрических элементов. ^[10] Чтобы преодолеть вышеуказанные ограничения, CPV-системы были модифицированы для использования тепловой энергии и называются концентрированными фотоэлектрическими тепловыми системами (CPVT). Как и CPV-система, CPVT также использует недорогие оптические элементы и совместима с многопереходными элементами. Площадь фотоэлектрического элемента уменьшается из-за концентрации оптического элемента. Тепло, выделяемое на фотоэлектрическом элементе из-за концентрации излучения, используется для теплового процесса. ^[11]

Компоненты системы CPVT

Системы CPVT состоят из четырех частей, которые перечислены ниже:

Солнечные трекеры

Солнечный трекер — это устройство, которое изменяет положение солнечного модуля таким образом, чтобы излучение было перпендикулярно поверхности. При проектировании солнечного трекера следует оценить положение солнца и земли в течение года.

Отражатели

Традиционным материалом для рефлекторов является анодированный алюминий. Однако одним из недостатков этого является то, что при изготовлении большого рефлектора алюминиевая структура начинает отклоняться от своей основной характеристики, что приводит к появлению углубления на поверхности рефлектора.

Солнечные элементы

Многопереходные фотоэлементы, как было доказано, особенно хорошо подходят для концентрирующих систем, в которых солнечный свет может быть сфокусирован с помощью линз или зеркал в гораздо меньший элемент.

Вентиляция

Две основные процедуры вентиляции солнечных коллекторов — это активная вентиляция и пассивная вентиляция. При пассивной вентиляции тепло, вырабатываемое на поверхности коллектора, передается в воздух посредством теплоотвода. При активной вентиляции тепло может использоваться для охлаждения или отопления. Таким образом, активная вентиляция преобразует систему CPV в систему CPVT.

Ссылки

^ Эванс, DL; Фачинелли, WA; Оттербейн, RT (1978). «Комбинированные исследования фотоэлектрических/тепловых систем». Технический отчет NASA Sti/Recon № 79 : 32691. Бибкод : 1978STIN...7932691E.
^ Gibart, C. (1981). «Исследование и испытания гибридного фотоэлектрическо-теплового коллектора с использованием концентрированного солнечного света». Solar Cells . 4 : 71–89 . Bibcode : 1981SoCe....4...71G. doi : 10.1016/0379-6787(81)90038-7.
^ Наката, Y.; Кобе, T.; Сибуя, N.; Мачида, T.; Такемото, T.; Цудзи, T. (1982). «Применение гибридной системы концентрирования фотоэлектрических/тепловых мощностей мощностью 30 кВт». 16-я конференция специалистов по фотоэлектрическим системам : 993. Bibcode : 1982pvsp.conf..993N.
^ Шараф, Омар З.; Орхан, Мехмет Ф. (2015). «Концентрированные фотоэлектрические тепловые (CPVT) солнечные коллекторные системы: Часть I – Основы, соображения по проектированию и современные технологии». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 50 : 1500–1565 . doi :10.1016/j.rser.2015.05.036.
^ Голами, Хассан (15 ноября 2015 г.). «Оценка оптимальной двухосной концентрированной фотоэлектрической тепловой системы с активной вентиляцией с использованием алгоритма Frog Leap». Преобразование энергии и управление . 105 : 2. Bibcode : 2015ECM...105..782G. doi : 10.1016/j.enconman.2015.08.033.
^ "Captcha". www.osapublishing.org . Получено 2020-10-27 .^{[ постоянная мертвая ссылка ‍ ]}
^ Ренно, К.; Ланди, Г.; Петито, Ф.; Нейтцерт, ХК (2018). «Влияние деградировавшего трехпереходного солнечного элемента на производительность системы CPV». Преобразование энергии и управление . 160 : 326–340 . Bibcode : 2018ECM...160..326R. doi : 10.1016/j.enconman.2018.01.026.
^ Флицанов, Юрий; Крибус, Абрахам (2018). «Охладитель для приемников CPV с плотной решеткой на основе металлической пены». Солнечная энергетика . 160 : 25–31 . Bibcode : 2018SoEn..160...25F. doi : 10.1016/j.solener.2017.12.002.
^ Бурхан, Мухаммад; Шахзад, Мухаммад Вакил; Нг, Ким Чун (2018). «Водород на крыше: компактная система CPV-водород для преобразования солнечного света в водород». Прикладная теплотехника . 132 : 154– 164. Bibcode : 2018AppTE.132..154B. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2017.12.094. hdl : 10754/626742 .
^ Хан, Синьюэ; Го, Юнцзе; Ван, Цянь; Фелан, Патрик (2018). «Оптическая характеристика и долговечность охлаждающих жидкостей для погружения в высококонцентрированные фотоэлектрические системы III-V». Материалы солнечной энергетики и солнечные элементы . 174 : 124– 131. doi :10.1016/j.solmat.2017.08.034.
^ Джордж, Мэтью; Пандей, АК; Абд Рахим, Насреддин; Тьяги, ВВ; Шахабуддин, Сайед; Саидур, Р. (2019). «Концентрированные фотоэлектрические тепловые системы: покомпонентный обзор разработок в области проектирования, теплоносителя и приложений» (PDF) . Преобразование энергии и управление . 186 : 15–41 . Bibcode : 2019ECM...186...15G. doi : 10.1016/j.enconman.2019.02.052.

[1] Эванс, DL; Фачинелли, WA; Оттербейн, RT (1978). «Комбинированные исследования фотоэлектрических/тепловых систем». Технический отчет NASA Sti/Recon № 79 : 32691. Бибкод : 1978STIN...7932691E.

[2] Gibart, C. (1981). «Исследование и испытания гибридного фотоэлектрическо-теплового коллектора с использованием концентрированного солнечного света». Solar Cells . 4 : 71–89 . Bibcode : 1981SoCe....4...71G. doi : 10.1016/0379-6787(81)90038-7.

[3] Наката, Y.; Кобе, T.; Сибуя, N.; Мачида, T.; Такемото, T.; Цудзи, T. (1982). «Применение гибридной системы концентрирования фотоэлектрических/тепловых мощностей мощностью 30 кВт». 16-я конференция специалистов по фотоэлектрическим системам : 993. Bibcode : 1982pvsp.conf..993N.

[4] Шараф, Омар З.; Орхан, Мехмет Ф. (2015). «Концентрированные фотоэлектрические тепловые (CPVT) солнечные коллекторные системы: Часть I – Основы, соображения по проектированию и современные технологии». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 50 : 1500–1565 . doi :10.1016/j.rser.2015.05.036.

[Ref1-5] Голами, Хассан (15 ноября 2015 г.). «Оценка оптимальной двухосной концентрированной фотоэлектрической тепловой системы с активной вентиляцией с использованием алгоритма Frog Leap». Преобразование энергии и управление . 105 : 2. Bibcode : 2015ECM...105..782G. doi : 10.1016/j.enconman.2015.08.033.

[6] "Captcha". www.osapublishing.org . Получено 2020-10-27 .^{[ постоянная мертвая ссылка ‍ ]}

[7] Ренно, К.; Ланди, Г.; Петито, Ф.; Нейтцерт, ХК (2018). «Влияние деградировавшего трехпереходного солнечного элемента на производительность системы CPV». Преобразование энергии и управление . 160 : 326–340 . Bibcode : 2018ECM...160..326R. doi : 10.1016/j.enconman.2018.01.026.

[8] Флицанов, Юрий; Крибус, Абрахам (2018). «Охладитель для приемников CPV с плотной решеткой на основе металлической пены». Солнечная энергетика . 160 : 25–31 . Bibcode : 2018SoEn..160...25F. doi : 10.1016/j.solener.2017.12.002.

[9] Бурхан, Мухаммад; Шахзад, Мухаммад Вакил; Нг, Ким Чун (2018). «Водород на крыше: компактная система CPV-водород для преобразования солнечного света в водород». Прикладная теплотехника . 132 : 154– 164. Bibcode : 2018AppTE.132..154B. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2017.12.094. hdl : 10754/626742 .

[10] Хан, Синьюэ; Го, Юнцзе; Ван, Цянь; Фелан, Патрик (2018). «Оптическая характеристика и долговечность охлаждающих жидкостей для погружения в высококонцентрированные фотоэлектрические системы III-V». Материалы солнечной энергетики и солнечные элементы . 174 : 124– 131. doi :10.1016/j.solmat.2017.08.034.

[11] Джордж, Мэтью; Пандей, АК; Абд Рахим, Насреддин; Тьяги, ВВ; Шахабуддин, Сайед; Саидур, Р. (2019). «Концентрированные фотоэлектрические тепловые системы: покомпонентный обзор разработок в области проектирования, теплоносителя и приложений» (PDF) . Преобразование энергии и управление . 186 : 15–41 . Bibcode : 2019ECM...186...15G. doi : 10.1016/j.enconman.2019.02.052.