Теплові процеси у теплообмінному блоці комбінованої фотоенергетичної установки з концентрацією сонячного випромінювання
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2024-1-2Ключові слова:
сонячний елемент, охолодження, концентрація, напівпровідник, теплова енергіяАнотація
Мета роботи. Провести розрахунок енергетичного балансу фотоенергетичної установки для роботи в умовах концентрованого сонячного випромінювання, розробити конструкцію теплообмінного блоку з «мікро» каналами.
Методи дослідження. Аналітичні дослідження за допомогою критеріальних рівнянь гідродинаміки, створення та дослідження комп’ютерних моделей на основі рівнянь теплового балансу.
Отримані результати. На основі аналізу теплових процесів запропоновано конструкцію теплообмінного блоку оснащеного «мікро каналами» для комбінованої фотоенергетичної установки, що розрахована на роботу в умовах концентрованого сонячного випромінювання. Показано, що в такій конструкції створюється перехідний режим потоку рідини, що охолоджує, що дозволяє ефективно охолоджувати сонячні елементи в умовах концентрованого сонячного випромінювання. На основі результатів досліджень запропоновано шляхи покращення конструкції теплообмінного блоку для оснащення фотоенергетичної установки, розрахованої на роботу в умовах порушення типової енергоінфраструктури. Показано, що для зменшення перепаду температури за площею СЕ можливе перенесення входу теплоносія в центр і двох виходів на протилежних краях блоку.
Наукова новизна. Вперше запропонована конструкція радіатора теплообмінного блоку на основі «мікроканалів», що забезпечує перехідний режим потоку з коефіцієнтом теплообміну між теплоносієм та верхньою пластиною радіатора hf ~ 10000 Вт/(м2⋅К) при швидкості потоку у проміжках між пластинами ~2.1 м/с.
Практична цінність. Виконано оцінку ефективності, теплових та електричних характеристик комбінованої фотоенергетичної установки з концентрацією сонячного випромінювання. Запропоновано використання розробленої конструкції теплообмінного блоку для оснащення фотоенергетичної установки для роботи в умовах порушення типової енергоінфраструктури. Проведено попередній розрахунок теплових та електричних параметрів фотоенергетичної установки, оснащеної багатокаскадними сонячними елементами на основі арсеніду галію та теплообмінним блоком із «мікроканалами».
Посилання
Rodziewicz T., Zaremba A., Wacławek M. (2016). Photovoltaics: Solar energy resources and the possibility of their use. Ecol. Chem. Eng. S., 23, 1, 9-32. DOI: 10.1515/eces-2016-0001
He, Y.-L., Qiu, Y., Wang, K., Yuan, F., Wang, W.-Q., Li, M.-J., & Guo, J.-Q. (2020). Perspective of concentrat-ing solar power. Energy, 198, 117373. DOI: 10.1016/j.energy.2020.117373
Geisz J.F., France R.M., Schulte K.L., et. al. (2020). Six-junction III-V solar cells with 47.1% conversion effi-ciency under 143 suns concentration. Nature Energy, 5, 326-335. DOI: 10.1038/s41560-020-0598-5
Vignesh N., Arunachala U.C., Varun K. (2023). Inno-vative conceptual approach in concentrated solar PV/thermal system using Fresnel lens as the concen-trator. Energy Sources, Part A, 45, 4, 10122-10143. DOI: 10.1080/15567036.2023.2242800
Herrando M., Wang K., Huang G., et. al. (2023). A review of solar hybrid photovoltaic-thermal (PV-T) collectors and systems. Progress in Energy and Combustion Science, 97, 101072. DOI: 10.1016/j.pecs.2023.101072
Papež N., Dallaev R., Ţălu Ş., Kaštyl J. (2021). Over-view of the Current State of Gallium Arsenide-Based Solar Cells. Materials, 14, 11, 3075. DOI: 10.3390/ma14113075
Duffie J.A., Beckman W.A. (2013). Solar Engineering of Thermal Processes. John Wiley & Sons Inc., 910. DOI:10.1002/9781118671603
Xu B., Xu J., Chen Z. (2020). Heat transfer study in solar collector with energy storage. International Journal of Heat and Mass Transfer, 156, 6, 119778. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119778
Duta B.K. (2023). Heat Transfer: Principles and Appli-cations. PHI Learning Pvt. Ltd., 648.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 G.S. Khrypunov, V.O. Nikitin, A.V. Meriuts, К.О. Minakova, R.V. Zaitsev, M.V. Kirichenko, T.M. Shelest, S.Yu. Leliuk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
