CC BY
60
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ГИБРИДНЫХ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ Нигматов У.Ж. Email: Nigmatov680@scientifictext.ru
Нигматов УлугбекЖуракузиевич - стажёр, кафедра гидроэнергетики и возобновляемых источников энергии, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Национальный исследовательский университет Московский энергетический институт, г. Москва
Аннотация: в настоящее время наблюдается рост потребления энергии, в то же время происходит повышение цен на электроэнергию и уменьшаются запасы традиционных ресурсов. В связи с этим становятся актуальными разработки в области возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Солнечная энергия является одним из перспективных и активно развивающихся видов ВИЭ. В связи с этим, в данной работе рассмотрены конструктивные элементы охлаждения гибридных солнечных коллекторов (ГСК). Произведен сравнительный анализ отечественных и зарубежных конструкций с целью изучения энергетических характеристик в условиях сухого и жаркого климата на примере Республики Узбекистан.
Ключевые слова: гибридный солнечный коллектор, охлаждения, солнечная энергия, возобновляемые источники энергии, конструкция, энергетические характеристики, Республики Узбекистан.
ANALYSIS OF THE DESIGN ELEMENTS OF COOLING OF HYBRID SOLAR COLLECTORS Nigmatov U.Zh.
Nigmatov Ulugbek Zhurakusievich - Trainer, DEPARTMENT HYDROENERGETICS AND RENEWABLE SOURCES OF ENERGY, FEDERAL STATE BUDGET EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION NATIONAL RESEARCH UNIVERSITY MOSCOW POWER ENGINEERING INSTITUTE, MOSCOW
Abstract: there is now an increase in energy consumption, at the same time the price of electricity is rising and traditional resources are being reduced. Renewable energy development (RES) is therefore becoming more relevant. Solar energy is one of the promising and actively developing species of RES. In this regard, the design elements of cooling of hybrid solar collectors (HSK) are considered in this work. The comparative analysis of domestic and foreign structures with the aim of studying energy characteristics in dry and hot climate conditions on the example of the Republic of Uzbekistan was carried out. Keywords: hybrid solar collector, cooling, solar energy, renewable energy sources, construction, power characteristics, Republic of Uzbekistan.
УДК 697.1:536.2
Введение
В нынешнее время передовых технологий весьма актуально использование «экологически чистых» ВИЭ. Необходимо стимулирование дальнейшего роста потребления таких видов энергии как солнечная, ветровая, биогазовая и гидроэнергия. Традиционные источники энергии не всегда позволяют обеспечить
электро-, тепло-, и водоснабжение населения, проживающего в отдаленных и труднодоступных районах, а также сезонных рабочих и научных экспедиций. В связи с этим в Республике Узбекистан придается большое значение развитию ВИЭ [1]. В частности, в климатических условиях Узбекистана преобладают преимущественно сухие и жаркие погодные условия. С ростом рабочей температуры каждый тип солнечной панели ведет себя по-разному. Так, у кремниевых элементов номинальная мощность падает с каждым градусом превышения номинальной температуры на 0,43 -0,47%, солнечные элементы из теллурида кадмия теряют всего 0,25%. Для решения вопроса перегрева солнечных панелей в течение ряда лет продолжаются работы по разработке и усовершенствованию существующих гибридных конструкций для воздушного, водяного охлаждения, отвода тепла из панелей, с принудительным охлаждением [2].
Исследования ГСК основаны на трудах: Харченко В.В., Виссарионова В.И. Тихонова П.В., Никитина Б.А., и др.
Зарубежные ученые Zondag H.A., de Vries D.W., van Helden W.G.J., van Zolengen R.J.C., Steenhoven A. A., Chow T.T., Wei He, Jie Ji, Jianping Lu, Gang Pai, Lok- shun Chan.
Целью и задачей данной статьи является изучение конструктивных элементов современных ГСК для использования и в условиях сухого-жаркого климата на примере Республики Узбекистан.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1. провести анализ известных конструкций ГСК с различными техническими характеристиками;
2. провести анализ отечественных и зарубежных конструкций с целью изучения энергетических характеристик ГСК;
3. провести сравнение различных конструкций для подтверждения использования ГСК в условиях сухого и жаркого климата.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые дается оценка и ГСК в условиях сухого жаркого климата на основе углубленного анализа отечественных и зарубежных конструкций.
В настоящее время, отечественные и зарубежные исследователи и ученые рассматривают технологии, материалы, методы и способы решения эффективного использования ГСК. Существует несколько способов, чтобы повысить эффективность ГСК для разных климатических условий. Рассмотрим анализ этих способов:
4. провести анализ известных конструкций ГСК с различными техническими характеристиками;
5. провести анализ отечественных и зарубежных конструкций с целю изучения энергетических характеристик ГСК;
6. провести сравнение различных конструкций для подтверждения использования ГСК в условиях сухого жаркого климата.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые дается оценка использование ГСК в условиях сухого жаркого климата на основе углубленного анализа отечественных и зарубежных конструкций.
В настоящее время, отечественные и зарубежные исследователи и ученые рассматривают технологии, материалы, методы и способы решения эффективное использование ГСК. Существует несколько способов, чтобы повысить эффективность ГСК для разных климатических условий. Рассмотрим анализ этих способов:
1. В статье Erdem Cuce и др. рассмотривают гибридные фотоэлектрические тепловые системы: из теории приминения и излагают следующие [3,4]:
Гибридные фотоэлектрические тепловые (ГФЭТ) системы являются очень перспективными устройствами для сбора экологически чистой энергии, которые могут использоваться как в качестве автономной системы, так и совместно с другими системами. В настоящей статье приведены, исторические этапы по разработке и
совершенствованию гибридных фотоэлектрических тепловых ГФЭТ систем до настоящего времени. Результаты первоначальных исследований ГФЭТ систем, в зависимости от постановки задач исследования, формировали основные критерии по устранению недостатков разработок. В статье рассматриваются основные и усовершенствованные разновидности солнечных коллекторов, рабочие жидкости, методы анализа для оценки производительности, термодинамические подходы, оптимизация параметров проектирования и массового расхода, методы повышения производительности и сопоставление результатов исследований. В частности, всесторонне рассмотрены различные исследования по оптимизации производительности ГФЭТ системы в отношении выбранных параметров, включая различные типы абсорберов, схемы охлаждения, типы рабочих жидкостей, конструктивные решения различных участков системы. На основании выводов, в основном, в рамках настоящего исследования рассматриваются отличия электрических и тепловых КПД. Во многих литературных источниках отмечено, что солнечные ГФЭТ системы имеют большую перспективу в качестве технологии по получению энергии.
ГФЭТ коллекторы: впервые, в конце 1970-х, особенности плоских ГФЭТ коллекторов были изложены в работах Рассела и Керна. Посредством использования расчетной базы солнечных тепловых коллекторов была выведена фундаментальная теоретическая модель ГФЭТ. Затем хорошо известная модель Хоттела-Виллиера была переработана и применена Флоршуцем для теплового анализа плоских ГФЭТ коллекторов. В новой модели делается предположение, что локальная электрическая эффективность преобразования является линейной функцией локальной температуры абсорбера. Исходя из этого предположения, стабильный энергетический баланс для обычных плоских коллекторов просто модифицируется на основе существующих соотношений.
Классификацию плоских ГФЭТ коллекторов производят в зависимости от вида теплоносителя, таких как вода, воздух, бифлюид (вода и воздух) и наножидкости. Зондтаг изучил следующие виды конструкции ГФЭТ коллекторов: листотрубный; канальный; с свободным потоком; с двойным абсорбером (рис. 1). Основной конструктивный элемент ГФЭТ коллектора с водяным теплоносителем показан на рис. 1а, который состоит из обычной фотоэлектрической матрицы, встроенной в модуль теплового коллектора. Отмечено, что подобные конструкции имеют различные недостатки, например, схема плоского листотрубного ГФЭТ должна быть усовершенствована с более высокой эффективностью, а теплообмен жидкости в каналах плоского ГФЭТ коллектора следует тщательно изучить.
Более того, показано, что при свободном потоке ГФЭТ коллектор теряет часть накопленного тепла за счет испарения. Согласно результатам исследований, наилучшая эффективность достигается при использовании схемы, когда каналы теплоносителя находятся под прозрачным фотоэлементом. Установлено, что жидкостные ГФЭТ коллекторы работают с более высокой эффективностью по сравнению с воздушным теплоносителем. Даже если воздушные ГФЭТ коллекторы имеют более низкие затраты, они являются менее предпочтительными в бытовых условиях. Блоки плоского ГФЭТ коллектора можно использовать как автономную систему или систему с подключением к основной сети. Талавера показал, что ГФЭТ коллектора подключенные к основной сети более выгодны, чем автономные системы
Был проведен сравнительный анализ по определению мощности системы ГФЭТ коллекторов и отдельно фотоэлектрических и тепловых систем. С учетом всех влияющих факторов были построены зависящие от времени математические модели для блоков плоских ГФЭТ с целью применения их в строительстве, и чтобы продемонстрировать их превосходство результаты были проверены экспериментально. Было установлено, что зависящая от времени математическая модель успешно прогнозирует эффективность трех систем. Результаты
подтверждают, что системы ГФЭТ коллекторов показывают наилучшую производительность в городских условиях. Даже если одиночная тепловая система обладает конкурентоспособной тепловой эффективностью, система ГФЭТ коллекторов имеет лучшие характеристики благодаря одновременной генерации электричества. Соответственно, изменение ежедневного уровня солнечного излучения играет важную роль в общей эффективности системы. Сингх и его лаборатория в 2016 разработала модель двухканального полупрозрачного гибридного фотоэлектрического теплового (ДКПГФЭТ) коллектора, где воздушный поток проходит одновременно по лицевой и тыльной поверхности ячеек фотоэлементов, т.е. через верхний и нижний воздушные каналы. Согласно результатам, общая эффективность эксергии и общая тепловая эффективность составило 5,78% и 35,41% соответственно. Ватс и Тивари в 2012 году провели оценку тепловой и экзегетической эффективности ГФЭТ коллектора с ячейками из кристаллического кремния (CSi) для помещения объемом 21 м3 и сделали вывод, что эффективно используется только 33% тепловой энергии. В 2015 году Язданпанахи провел эксперимент на установке состоящего из обычного ГФЭТ коллектора. Результаты испытаний которой используются для проверки одномерной стационарной тепловой модели и четырех параметрической модели фотоэлектрического тока. Между математической моделью и экспериментальными результатами испытания наблюдается незначительная погрешность. Кроме того, они добавляют эффекты нескольких различных потерь эксергии в уравнения, вводя дополнительные параметры. В 2016 году Хелифа экспериментально и теоретически проанализировал листотрубный ГФЭТ коллектор, моделируя механизм теплопередачи на каждом узле, выбранном на разных слоях. Тивари провел оценку преимущества потенциального использования ГФЭТ коллектора в качестве солнечной парниковой сушилки, для природно-климатических условий Индии. Срок окупаемости системы сушки оценивается в диапазоне от 1,2 до 10 лет по отношению к уровню потребности в эффективности. В 2014 году, в рамках развития концепции «Green House», реализуемой в техническом университете Дании, Казанчи провел оценку эффективности использования ГФЭТ коллекторов в домах, грунтовое основание которых используется в качестве теплоотвода.
1 :1.1V _ ж
ЛжКщжшгппгЬж* _ PlMymtach»!
Рис. 1. Продольные разрезы различных видов ГФЭТ коллекторов: а) листотрубный; б) канальный; в) с свободным потоком; г) с двойным абсорбером
2. В статье Giampietro Fabbri и др. рассмотривают вопрос об оптимизированном теплоотводе для термофотоэлектрических панелей и предлагают следующее [5,6]:
В их работе предложена инновационная гибридная солнечная панель, которая может использоваться в качестве покрытия полов или кровли. Используется специальный теплоотвод, который обеспечивает прочность панели и повышает эффективность теплопередачи по отношению к трубным теплообменникам. Конструктивное решение используемого в панели теплоотвода, оптимизируется с помощью числовой модели и алгоритма. В статье приведены некоторые примеры оптимизации, а также результаты исследования по определению распределения скорости и температуры в поперечном сечении теплоотвода. Представленная гибридная панель позволяет до 20% увеличить электрическую эффективность по сравнению с обычной фотоэлектрической панелью. Кроме того, он может использоваться в любых природно-климатических условиях, так как конструкция установки водонепроницаемая.
Рис. 2. Секции гибридной солнечной панели
Предлагаемая гибридная солнечная панель состоит из слоя высокоэффективных монокристаллических фотоэлектрических элементов, которые размещаются на алюминиевом абсорбере (рис. 2). Ячейки фотоэлементов прикрепляются друг к другу, а затем механически соединяются с теплоотводом с помощью теплопроводящей специальной пасты, что обеспечивает удовлетворительный тепловой контакт.
Абсорбер состоит из алюминиевого блока с внутренними параллельными каналами, которые располагаются в шахматном порядке (рис. 2, 3). В алюминиевом блоке также созданы впускная и выпускная камеры. Поток воды проходит через каналы, поглощая тепло ячеек фотоэлементов.
Рис. 3. Секции абсорбера
Фотоэлектрические элементы и теплоотвод соеденины с корпусом эпоксидной смолой, получаемой в результате холодной полимеризации. Верхнее покрытие, из прозрачной смолы позволяет солнечному излучению влиять на элементы, а нижнее покрытие из непрозрачной смолы, предотвращает тепловые потери при излучении. Обе смолы обеспечивают хорошую механическую прочность и теплоизоляцию всей гибридной панели. Вход и выход абсорбера соединен с разъемами, которые обеспечивают прямую связь с трубами установки.
Гидравлические и электрические разъемы встроены в нижний пластмассовый корпус. Для изучения характеристик такого теплоотвода была создана математическая модель, способная воспроизвести тепловые и жидкостные динамические изменения, вызванные изменениями конструкции и расположения каналов.
3. В статье M. Abdelrahman и др. рассмотривается вопрос об экспериментальном исследовании различных методов охлаждения фотоэлектрических модулей и констатируется следующие [7,8]:
Одной из наиболее важных проблем в использовании фотоэлектрических систем является низкая эффективность преобразования энергии фотоэлектрических элементов, и, кроме того, эта эффективность еще больше снижается в течение рабочего периода за счет повышения температуры элементов выше допустимого предела.
Для определения эффективности фотоэлектрических систем в период эксплуатации в экспериментальной работе используются три способа охлаждения: охлаждение водой, находящейся под пленкой; прямое контактное охлаждение тыльной стороны фотоэлектрической системы за счет отвода тепла водой; комбинирование предыдущих двух способов. Инфракрасная камера используется для получения распределения температуры на поверхности модуля.
Экспериментальные измерения для трех экспериментов по охлаждению показывают, что температура охлаждаемого фотоэлектрического модуля ниже 16°С для модуля, охлаждаемого водой, находящейся под пленкой, на 18°С для модуля с прямым контактным охлаждением тыльной стороны фотоэлектрической системы за счет отвода тепла водой и на 25°С для модуля, в котором применен комбинированный способ, соответственно, по сравнению с неохлаждаемым модулем. Снижение температуры поверхности модуля приводит к повышению выходной мощности и эффективности модуля. Результаты показывают, что ежедневная выходная мощность охлаждаемых модулей увеличилась до 22%, 29,8% и 35% соответственно, по сравнению с модулем без охлаждения.
Внутренние размеры плоского жидкостного теплоотводителя с оребрением (90 х 66 х 4 см). Изготовлен из оцинкованного листового металла толщиной 2 мм и изолирован с помощью стекловаты толщиной 25 мм, который смонтирован с тыльной стороны фотоэлектрической системой для обеспечения прямого контакта между водой и тыльной поверхностью модуля (рис. 4, 5). В теплоотводителе установлены ребра для повышения скорости теплопередачи от фотоэлектрического модуля к движущейся жидкости. Подключенный к аккумуляторной батарее водяной насос постоянного тока (см. табл. 1), служит для перекачки воды из резервуара в каналы для охлаждаемого модуля. Далее нагретая вода обратно поступает в резервуар, и этот цикл периодически повторяется.
Таблица 1. Технические характеристики насоса
Наименование Характеристика/величина
Мощность 4,3 Вт
Ток и напряжение 0,36 А и 12 В
Максимальный показатель потока 1,5 л/мин
Также кроме двух рассмотренных предыдущих способов существует третий, где рассматривается одновременное охлаждение как лицевой, так и тыльной стороны фотоэлектрического модуля. Первый насос, используемый для перекачки воды через перфорированную трубу, установленную в верхней части фотоэлектрического модуля с целью создания тонкой водопроводной пленки над передней частью модуля, второй насос, используемый для рециркуляции воды через ребристый канал, прикрепленный под фотоэлектрическим модулем.
Рис. 4. Схематический чертеж плоского теплоотводителя
Рис. 5. Конструктивные размеры плоского теплоотводителя
4. В статье В. Bhaskar и др. рассматривают вопрос о проектировании систем охлаждения фотоэлектрической панели с целью повышения их электрической эффективности и излагают следующие [9,10]:
Фотоэлектрическая солнечная батарея генерирует электроэнергию за счет солнечного излучения. Температура фотоэлектрических модулей увеличивается, когда они поглощают солнечное излучение, что приводит к снижению эффективности. Этого нежелательного эффекта можно частично избежать, применив блок рекуперации тепла с циркуляцией жидкости в фотоэлектрическом модуле. Такой блок называется фотоэлектрическим / тепловым коллектором (ФЭТК). Цель работы В. В^^кат и др. заключается в разработке системы охлаждения солнечной батареи для повышения ее электрической эффективности, а также получения тепловой энергии. Изучается гибридная солнечная система, которая одновременно генерирует и электричество, и тепловую энергию. Эта гибридная система состоит из фотоэлектрических элементов, прикрепленных к лицевой стороне абсорбера Т-образного сечения. Разработана имитационная модель однопроходного солнечного
коллектора с ребрами и получены кривые производительности. Проведен анализ производительности с использованием семи различных газов для обеспечения максимальной теплопередачи при минимальном массовом расходе и минимальном количестве ребер. Выявлено что наиболее подходящим газом является водород. Для водорода система требует массового расхода 0,00275 кг/с, что является наименьшим из всех. Теоретическое количество ребер, необходимое в данном случае, составляет 3,46.
Необходимо отметить, что в результате глобального кризиса цен на нефть и газ во всем мире предпринимаются тщательные усилия по проведению научных исследований с целяю практического применения солнечной энергии. 1973 год положил конец эпохе безопасной и дешевой нефти. В октябре того же года цены на нефть выросли в четыре раза, что вызвало серьезный энергетический кризис во всем мире. Таким образом, 1973 год считается годом первого нефтяного шока. За период с 1970 года по 1980 год цены на сырую нефть увеличились в 19 раз. Потребление энергии в мире, особенно в промышленно развитых странах, растет с большими темпами. Кроме того, в последние годы наблюдается загрязнение окружающей среды связанный с сжиганием ископаемого топлива. Около 86% мировых поставок энергии приходится на ископаемые виды топлива.
Использование солнечная энергия в форме солнечной радиации, было определено в качестве одного из перспективных. Глобальная потребность в экономии энергии требует использования возобновляемых источников энергии во многих секторах производства. Одним из возобновляемых источников энергии является фотоэлектрическая солнечная энергия. Рынок фотоэлектрических солнечных батарей показывает 33% рост в год с 1997 года.
Рис. 6. Схематическая модель однопроходного и двухпроходного солнечного коллектора
Фотоэлемент - это полупроводниковое устройство, которое вырабатывает электричество, когда на него падает свет.
Фотоэлектрическая ячейка преобразует только небольшую часть (приблизительно менее 20%) излучения в электрическую энергию.
Эбрахим Али исследовал однопроходный солнечный воздушный нагреватель, состоящий из фотоэлектрической ячейки с параболическим коллектором и теплоотводителя с оребрением, как показано на рис. 6. Проведенные эксперименты показали, что электрическая мощность коллектора увеличивается с интенсивностью излучения.
Glass cover Solarcell
Insulator Fin
Рис. 7. Ребристый двухпроходный фотоэлектрический тепловой солнечный нагреватель
воздуха
Отман [12] сконструировал двухпроходный фотоэлектрический тепловой солнечный нагреватель воздуха.
В этой системе ребра вводятся во второй канал, параллельный длине коллектора, как показано на рис. 7. Ребра на задней части фотоэлектрической панели увеличивают теплопередачу с воздухом и повышают эффективность системы.
Но низкая теплопроводность воздуха приводит к плохой теплопередаче между панелью и потоком воздуха. Следовательно, эффективность подобного нагревателя воздуха низкая.
5. В статье Ali Radwan и др. предложен алгоритм управления фотоэлектрических систем с концентраторами на основе использования микроканальных теплоотводов с наножидкостями и разъясняется следующее [11,12]:
Предлагается новый метод охлаждения для фотоэлектрической системы с концентратором, в котором используется ширококанальный теплоотвод с наноструктурными жидкостями. Разработанная трехмерная модель сочетает в себе двухфазную и многофазную модель сопряженного теплообмена потока наножидкости в широком микроканальном теплоотводе и тепловой модели фотоэлектрической системы с концентратором. Модель численно смоделирована и проверена с использованием имеющихся экспериментальных и числовых данных. Исследованы влияния типов наночастиц, объемных фракций и потока охлаждающей жидкости по числу Рейнольдса на параметры работы солнечной батареи. Результаты показывают, что при использовании наножидкости (SiC) температура камеры ниже, чем при использовании наножидкости (Al2O3). Увеличение коэффициента объемной фракции наночастиц значительно снижает температуру солнечной батареи и повышает тепловую и электрическую эффективность. Кроме того, увеличение расхода по числу Рейнольдса до определенного значения значительно увеличивает электрическую мощность. Дальнейшее увеличение числа Рейнольдса приводит к существенному снижению мощности ячеек фотоэлементов. При использовании 4% наножидкости (SiC), снижение максимальной локальной температуры солнечной батареи находится в диапазоне от 8 °C до 3 °C по сравнению с водой при изменении потока по числу Рейнольдса от 12,5 до 250 и коэффициенте концентрации солнечной энергии 20.
В настоящем исследовании рассмотрены характеристики солнечного поликристаллического кремния в условиях концентрированного освещения равного 20. В качестве охлаждающих жидкостей используются два различных нанофлюида на водной основе. Наночастицы оксида алюминия (Al2O3) и карбида кремния (SiC) с различными объемными фракциями от 0 до 4%. Установлено, что уменьшение размера наночастиц улучшает характеристики теплопередачи. Кроме того, для достижения стабильности требуется меньший размер наночастиц по сравнению с
большим размером. Таким образом, в процессе моделирования используется наночастицы размером 20 нм. Отобранные наночастицы являются стабильными суспензиями в воде так как всесторонне исследованы в экспериментальных работах. Таким образом, эти две наножидкости были выбраны для моделирования с использованием многофазного подхода Эйлера. Предлагаемые компоненты фотоэлектрической системы с концентратором, включая линзу Френеля, структуру солнечных элементов, интегрированных в теплоотвод, представлены на рис. 8. В этой системе линейная линза Френеля с двойной осью слежения используется для концентрации солнечного излучения на целевой области солнечного элемента.
( N0110 $са1с )
outlet plenum outlet plenum
Рис. 8. Принципиальная схема фотоэлектрической системы с линейным концентратором на основе солнечной линзы Френеля
Серийно выпускаемые поликристаллические солнечные батареи состоят из кремниевого слоя толщиной 0,2 мм и покрыты антиотражающим слоем. Эти два слоя встроены в прозрачный герметизирующий слой этиленвинилацетата (EVA) толщиной 0,5 мм над и под прослойкой кремния, чтобы закрепить его и обеспечить как электрическую изоляцию, так и влагостойкость. Кроме того, используется полимер Tediar полиэфирный Tediar (TPT), который представляет собой фотостабильный слой толщиной 0,3 мм. Наконец, в этой конструкции используется более прозрачная закаленная стеклянная крышка толщиной 3 мм. В качестве теплопоглотителя используется простой широкий микроканальный теплоотвод 127,2 мм на 127,2 мм. Высота канала 100 мкм выбирается для представления среднего диапазона размера микроканала. Охлаждающая жидкость может попасть из середины солнечной батареи и разделиться на две стороны. Теплоотвод изготовлен из алюминия, так как рекомендуется для регулирования температуры в системах фотоэлектрических систем с концентраторами. Микроканальный теплоотвод крепится к задней стороне солнечной батареи для удаления избыточного тепла.
Размер солнечной батареи составляет 125 мм на 125 мм в области элементов, а интервал EVA между каждой ячейкой и смежной ячейкой составляет 2,2 мм. Из целого ряда ячеек исследуется только одна. Таким образом, полный размер рассчитываемой площоди составляет 127,2 мм на 127,2 мм, включая 1,1 мм EVA
Normal incident solar i ii;k1 i a nc L-
интервал со всех сторон. Для экономии расчетного времени, особенно при трехмерном моделировании двухфазного потока, эффективная площадь солнечной батареи делится на две равные симметричные области с размерами 127,2 мм на 63,6 мм, как показано на рис. 9.
Рис. 9. Схематическое изображение трехмерной вычислительной области, включая слои фотоэлектрической системы с концентратором в сочетании с микроканальным
теплоотводом
Заключение
Энергетическая политика правительства Республики Узбекистан направлена на развитие энергетической отрасли экономики, что отражено во многих действующих программах и документах. Одной из основных целей энергетической отрасли страны является качественное обеспечение растущего спроса в тепло- и электроэнергии как производственного сектора, так и рядовых потребителей. Эффективное использование ВИЭ, в частности солнечной энергии. По результатам произведенного анализа следует:
1. необходимо далее продолжать работы по усовершенствованию существующих в республике фотоэлектрических тепловых систем;
2. для эффективного использования потока солнечной излучения необходимо проведение исследований фотоэлектрических тепловых систем с различными конструктивными решениями;
3. по результатам вышеперечисленных работ необходимо произвести испытание разработок в различных природно-климатических условиях страны.
1. Радкевич М.В. Достижения и перспективы развития экологически чистой энергетики в Узбекистане // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн., 2017. № 4 (37). [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/4665/ (дата обращения: 05.02.2020).
2. Жураева З.И. Обзорный анализ основных видов солнечных элементов и выявление путей повышения эффективности их работы и применения // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн., 2018. № 10 (55). [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6460/ (дата обращения: 05.02.2020).
3. Арбузов Ю.Д., Евдокимов В.М. Основы фотоэлектричества. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007. 292 c.
7 V^"'
Список литературы /References
4. Erdem Cuce, Erman Kadir Oztekin, Pinar Mert Cuce. Hybrid Photovoltaic/Thermal (HPV/T) Systems: From Theory to Applications. Energy Research Journal, 2018. 9 (1). Page 1-71.
5. Ефимов В.П. Фотопреобразователи энергии солнечного излучения нового поколения. Физическая инженерия поверхности, 2010. Вып. 8. № 2. Стр. 100-115;
6. Giampietro Fabbri, Matteo Greppi. An Optimized Heat Sink for ThermoPhotovoltaic Panels. Journal of Applied Research on Industrial Engineering. Vol. 5. № 1, 2018. Page 1-9.
7. МирамА.О. Техническая термодинамика. Тепломассообмен. М.: АСВ, 2011. 352 с.
8. Abdelrahman М., Eliwa А., Abdellatif O.E. Experimental Investigation of Different Cooling Methods for Photovoltaic Module. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.academia.edu/ (дата обращения: 07.02.2020).
9. Нащекин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. Учеб. пособие. 4-e изд., стер. М.: Азбук, 2008. 469 с.
10. Gardas Bhaskar B., Tendolkar M. V. Design of Cooling System for Photovoltaic Panel for Increasing Its Electrical Efficiency. International Conference on Mechanical and Industrial Engineering. June, 2012. Page 144-149.
11. Стребков Д.С., Никитин Б.А., Харченко В.В., Гусаров В.А., Тихонов П.В. Влияние температур в широком интервале значений на параметры солнечных элементов. ЭЛЕКТРО. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность, 2013. № 4. Стр. 46-48.
12. Radwan Ali, Ahmed Mahmoud. Thermal management of concentrator photovoltaic systems using microchannel heat sink with nanofluids. Solar Energy. 171, 2018. Page 229-246.
