تحلیل اکسرژی و بهینه سازی یک سیستم فتوولتائیک/حرارتی مجهز به فیلتر نوری

در این پایان نامه به تحلیل اکسرژی و بهینه سازی یک سیستم فتوولتاییک حرارتی مجهز به فیلتر نوری پرداخته شده است. سیستم از دو قسمت مدول فتوولتاییک و فیلتر نوری تشکیل شده است. سیال عامل قبل از ورود به فیلتر نوری، از زیر مدول فتوولتاییک عبور داده می شود و با گرفتن گرمای سطح مدول، آن را خنک کاری کرده و سپس در فیلتر نوری جریان می یابد. فیلتر نوری، بخش مادون قرمز تابش خورشیدی را به طور مستقیم جذب کرده و به انرژی حرارتی تبدیل می کند. سیال مطلوب سیالی است که در طول موج های پایین (طول موج بین200 نانومتر تا 800 نانومتر) ضریب عبور بالایی داشته باشد و از طرفی در طول موج های بالا (طول موج بین 800 نانومتر تا 2000 نانومتر) بیشترین ضریب جذب را داشته باشد، زیرا تابش خورشیدی در طول موج های پایین برای سلول فتوولتاییک مفید می باشد و در طول موج های بالا گرمازا بوده و باعث افزایش دمای سطح مدول فتوولتاییک می شود. خواص نوری سیال عامل بر اساس مدل نوسانگر میرا (مدل لورنتس) معرفی شده است. برای سیال بهینه سازی شده، ضریب عبور در طول موج های کوتاه برابر93/0 و ضریب جذب آن برای طول موج های بلند، 96/0 محاسبه شده است. در این پژوهش همچنین با نوشتن معادلات تعادل انرژی برای اجزاء سیستم، دمای اجزاء توسط کد کامپیوتری محاسبه شده است. به دلیل وجود بازده ی الکتریکی در معادلات حاصل از تعادل انرژی، تحلیل حرارتی سیستم به تحلیل الکتریکی آن وابسته می باشد. بنابراین از مدل چهار پارامتری جریان- ولتاژ برای تحلیل الکتریکی استفاده شده است. همچنین با معرفی مولفه های اکسرژی سیستم، بازده اکسرژی سیستم نیز محاسبه شده است. نتایج مدل سازی پژوهش حاضر توافق خوبی با نتایج تحقیقات گذشته داشته است. در پژوهش حاضر مطالعات پارامتری روی بازده اکسرژی سیستم نیز انجام شده است. نتایج نشان داد که با تغییر تابش خورشیدی هر چند مقدار بازده حداکثر فرق می کند ولی چون مقدار دبی مطلوب سیستم ثابت است، می توان برای تابش های متغیر دبی جرمی ثابتی ارائه کرد. مقدار این دبی kg/s 006/0 می باشد. نکته قابل توجه این که با تغییر دمای ورودی سیال نیز دبی جرمی مطلوب سیال تغییر نمی کند و مقدار این دبی برابر با kg/s 006/0 محاسبه شد. بنابراین می توان دبی جرمی kg/s006/0 را به عنوان دبی جرمی مطلوب این سیستم معرفی نمود.