عملکرد حرارتی و الکتریکی مدول فتوولتائیک و کلکتور خورشیدی ترکیبی فتوولتائیک-حرارتی برای سیال آب

هدف از این مقاله، مقایسه توان الکتریکی خروجی مدول فتوولتاییک (PV) و کلکتور ترکیبی فتوولتاییک- حرارتی (PV/T) با سیال آب است. راندمان الکتریکی مدول فتوولتاییک با افزایش دمای سطح آن به شدت کاهش می یابد. کلکتور ترکیبی فتوولتاییک- حرارتی شامل یک مدول فتوولتاییک است که یک کلکتور حرارتی به پشت آن متصل شده است. با گردش یک سیال با دمای ورودی پایین، حرارت از مدول فتوولتاییک دفع شده و راندمان الکتریکی آن افزایش می یابد. در این تحقیق، ابتدا مدل سازی حرارتی مدول فتوولتاییک و کلکتور PV/T با سیال آب به صورت تیوری و به کمک قانون اول ترمودینامیک انجام شده است. در ادامه برای اعتبارسنجی به نتایج تیوری، یک نمونه کلکتور ترکیبی فتوولتاییک- حرارتی بدون پوشش نوع مارپیچی با سیال آب طراحی و ساخته شد و در مدت سه روز تحت آزمایش قرار گرفت و نتایج حاصل از آن با مدول فتوولتاییک شاهد مقایسه شد. محاسبات تیوری به کمک نرم افزار متلب انجام گرفت و نتایج به دست آمده از آن، مطابقت خوبی را با آزمون تجربی مدول PV و کلکتور PV/T نشان داد. نتایج این تحقیق بهبود عملکرد الکتریکی کلکتور PV/T نسبت به مدول فتوولتاییک شاهد را نشان می دهد؛ به طوری که راندمان الکتریکی آن نسبت به مدول PV شاهد، حداکثر 6% افزایش یافته است. همچنین با درنظرگرفتن مساحت کوچک کلکتور PV/T، دمای آب در خروجی حدود °C5 بیشتر شده است.