Моделирование гибридной системы, состоящей из фотоэлектрического преобразователя солнечной энергии и водонагревательного устройства

Моделирование гибридной системы, состоящей из фотоэлектрического преобразователя солнечной энергии и водонагревательного устройства

Автор: Исманов Юсупжан Хакимжанович, Джаманкызов Насипбек Курманалиевич, Ниязов Нурпазыл Тажибаевич, Дуйшеев Темиркалый Дуйшеевич

Журнал: Бюллетень науки и практики @bulletennauki

Рубрика: Технические науки

Статья в выпуске: 4 т.8, 2022 года.

Бесплатный доступ

Комбинация фотоэлектрического преобразователя солнечной энергии и коллектора для подогрева воды представляет собой довольно эффективную систему. В сравнении с общеизвестными нагревательными устройствами для воды, эта гибридная система обладает рядом преимуществ, среди которых меньшие габариты, более низкая рабочая температура теплоносителя, значительное повышение КПД системы, причем здесь одновременно происходит выработка электроэнергии и подогрев воды для отопления. Если же провести сравнение с другими системами, комбинирующими фотоэлектрический модуль и устройство для подогрева воды, то данная система обладает более простой конструкцией, что значительно снижает производственные затраты и поддержание системы в рабочем состоянии. Экспериментальные данные по работе гибридной системы - фотоэлектрический преобразователь и устройство нагрева воды в основном принимали во внимание стационарные системы, которые позволяли получать данные о характеристиках системы за достаточно большой промежуток времени, чаще всего за год и более. Однако такой подход не позволяет учесть постоянно меняющиеся факторы, такие как освещенность, потоки воды и др. В данной статье рассматривается динамическая тепловая модель гибридной системы - фотоэлектрический преобразователь и устройство нагрева воды, которая может быть применима для практического анализа подобной гибридной системы. Предлагаемая модель позволяет проводить оценку мгновенных характеристик гибридной системы, определять в любой момент времени производительность системы, состояние ее компонентов и, в конечном счете, при определенных условиях осуществлять всеобъемлющий тепловой расчет гибридной системы. Получены соотношения, позволяющие оценить тепловой и электрический КПД гибридной системы.

Еще

Гибридная система, фотоэлектрический преобразователь, водонагревающее устройство, солнечная энергия, математическая модель, выходная мощность

Короткий адрес: https://sciup.org/14123654

IDR: 14123654

Список литературы Моделирование гибридной системы, состоящей из фотоэлектрического преобразователя солнечной энергии и водонагревательного устройства

  • Chow T. T. A review on photovoltaic/thermal hybrid solar technology // Applied energy. 2010. V. 87. №2. P. 365-379. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2009.06.037
  • Kraemer D., McEnaney K., Chiesa M., Chen G. Modeling and optimization of solar thermoelectric generators for terrestrial applications // Solar Energy. 2012. V. 86. №5. P. 1338-1350. https://doi.org/10.1016/j.solener.2012.01.025
  • Gou X., Xiao H., Yang S. Modeling, experimental study and optimization on low temperature waste heat thermoelectric generator system // Applied energy. 2010. V. 87. №10. P. 3131 3136. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2010.02.013
  • Van Sark W. Feasibility of photovoltaic thermoelectric hybrid modules // Applied Energy. 2011. V. 88. №8. P. 2785 2790. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.02.008
  • Moh'd A A. N., Tashtoush B. M., Jaradat A. A. Modeling and simulation of thermoelectric device working as a heat pump and an electric generator under Mediterranean climate // Energy. 2015. V. 90. P. 1239 1250. https://doi.org/10.1016/j.energy.2015.06.090
  • Wang N., Han L., He H., Park N. H., Koumoto K. A novel high performance photovoltaic thermoelectric hybrid device // Energy & Environmental Science. 2011. V. 4. №9. P. 3676 3679. https://doi.org/10.1039/C1EE01646F
  • Hsueh T. J., Shieh J. M., Yeh Y. M. Hybrid Cd‐free CIGS solar cell/TEG device with ZnO nanowires // Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 2015. V. 23. №4. P. 507 512. https://doi.org/10.1002/pip.2457
  • Zhang J., Xuan Y., Yang L. Performance estimation of photovoltaic thermoelectric hybrid systems // Energy. 2014. V. 78. P. 895 903. https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.10.087
  • Liao T., Lin B., Yang Z. Performance characteristics of a low concentrated photovoltaic thermoelectric hybrid power generation device // International Journal of Thermal Sciences. 2014. V. 77. P. 158 164. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2013.10.013
  • Dallan B. S., Schumann J., Lesage F. J. Performance evaluation of a photoelectric thermoelectric cogeneration hybrid system // Solar Energy. 2015. V. 118. P. 276 285. https://doi.org/10.1016/j.solener.2015.05.034
  • Wu Y. Y., Wu S. Y., Xiao L. Performance analysis of photovoltaic thermoelectric hybrid system with and without glass cover // Energy Conversion and Management. 2015. V. 93. P. 151-159. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.01.013
  • Lin J., Liao T., Lin B. Performance analysis and load matching of a photovoltaic thermoelectric hybrid system // Energy Conversion and Management. 2015. V. 105. P. 891 899. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.08.054
  • Ismail K. A. R., Goncalves M. M. Thermal performance of a PCM storage unit // Energy conversion and management. 1999. V. 40. №2. P. 115 138. https://doi.org/10.1016/S01968904(98)00042 9
  • Huang M. J., Eames P. C., Norton B. Thermal regulation of building integrated photovoltaics using phase change materials // International Journal of heat and mass transfer. 2004. V. 47. №12 13. P. 2715 2733. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2003.11.015
  • Huang M. J., Eames P. C., Hewitt N. J. The application of a validated numerical model to predict the energy conservation potential of using phase change materials in the fabric of a building // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2006. V. 90. №13. P. 1951 1960. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2006.02.002
  • Huang M. J., Eames P. C., Norton B. Phase change materials for limiting temperature rise in building integrated photovoltaics // Solar energy. 2006. V. 80. №9. P. 1121 1130. https://doi.org/10.1016/j.solener.2005.10.006
  • Maiti S., Banerjee S., Vyas K., Patel P., Ghosh P. K. Self regulation of photovoltaic module temperature in V trough using a metal wax composite phase change matrix // Solar energy. 2011. V. 85. №9. P. 1805 1816. https://doi.org/10.1016/j.solener.2011.04.021
  • Aelenei L., Pereira R., Gonçalves H., Athienitis A. Thermal performance of a hybrid BIPV PCM: modeling, design and experimental investigation // Energy Procedia. 2014. V. 48. P. 474 483. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.02.056
  • Malvi C. S., Dixon Hardy D. W., Crook R. Energy balance model of combined photovoltaic solar thermal system incorporating phase change material // Solar Energy. 2011. V. 85. №7. P. 1440 1446. https://doi.org/10.1016/j.solener.2011.03.027
  • Zhang P., Li Q., Xuan Y. M. Thermal contact resistance of epoxy composites incorporated with nano copper particles and the multi walled carbon nanotubes // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2014. V. 57. P. 1 7. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2013.10.022
  • Kraemer D., Poudel B., Feng H. P., Caylor J. C., Yu B., Yan X., Chen G. High performance flat panel solar thermoelectric generators with high thermal concentration // Nature materials. 2011. V. 10. №7. P. 532 538. https://doi.org/10.1038/nmat3013
  • Ma T., Yang H., Zhang Y., Lu L., Wang X. Using phase change materials in photovoltaic systems for thermal regulation and electrical efficiency improvement: a review and outlook // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. V. 43. P. 1273 1284. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.12.003
  • Исманов Ю. Х., Ниязов Н. Т., Джаманкызов Н. К., Жумалиев К. М. Термоэлектронное преобразование солнечной энергии с использованием гетероструктурного катода // Бюллетень науки и практики. 2020. Т. 6. №9. С. 211 221. https://doi.org/10.33619/2414 2948/58/21
  • Исманов Ю. Х., Тынышова Т. Д., Алымкулов С. А. Использование приближения Френеля для расчета распределения светового поля, прошедшего сквозь решетку // Вестник Кыргызского государственного университета строительства, транспорта и архитектуры им. Н. Исанова. 2017. №3. С. 171 178.
  • Исманов Ю. Х., Тынышова Т. Д., Абдулаев А. А. Моделирование оптической системы, работающей при некогерентном освещении // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2020. №3. С. 98 102.
  • Maripov A., Ismanov Y. Interferometer based on the Talbot effect in holography // Journal of optics. 1995. V. 26. №1. P. 25.
  • Исманов Ю. Х., Джаманкызов Н. К., Тынышова Т. Д., Алымкулов С. А. Восстановление бесщелевой радужной голограммы когерентной волной // Материалы VII Международной конференции по фотонике и информационной оптике: сборник научных трудов. М., 2018. С. 596 597.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp