ترجمه مقاله Performance enhancement of photovoltaic modules by nanofluid cooling: A comprehensive review

فایل زیر شامل

۱- عدد فایل ورد(قابل ویرایش) ترجمه مقاله (Performance enhancement of photovoltaic modules by nanofluid cooling: A comprehensive review )به همراه فایل پی دی اف به تعداد ۴۰ صفحه است

(نوشته دارای نظم نگارشی و  فرمبندی کامل همچنین رفرنس نویس کامل است )

(مقاله با کیفیت عالی ترجمه شده و تمامی اشکال جداول ترجمه دارد)

(مناسب برای تمام سطوح از کاردانی تا دکتری)

 

چکیده انگلیسی

Performance enhancement of photovoltaic modules by nanofluid cooling: A comprehensive review
  • Rajan Kumar
  • Vipul Deshmukh
  • Rabinder Singh Bharj
  • Abstract
    Only 15‐۲۰% of solar radiation incident on the photovoltaic (PV) cells is utilized which further reduces due to the rise in the temperature of the PV module and it also degrades the lifespan of the PV module. Therefore, numerous attempts were made to reduce this rising temperature of the PV module and different cooling techniques were employed. Nanofluid cooling is one of the potential cooling techniques for lowering the temperature of the PV module and augmenting the heat transfer by increasing the thermal conductivity of the nanofluid relative to the base fluid (BF). The experimental and numerical studies related to the cooling of PV cells with nanofluids have been reviewed. It was found that the heat transfer from the back of the PV module is enhanced with the augmentation in the concentration of nanoparticle in BF; however, some studies also demonstrate that the enhancement in the heat transfer also depends upon other factors such as the geometry at the rear of the PV module, nanoparticle material, nanoparticle size, BF, ambient conditions, etc. This review article also demonstrates the various issues with nanofluids such as instability, technological difficulties, high system costs, and the impossibility of finding a viable operational design which creates a barrier in the commercialization of the nanofluid cooling technique for PV modules.

    برای دانلود  رایگان فایل انگلیسی کلیک کنید

    قسمتی از متن فارسی

    مرور جامعی بر بهبود کارایی و بازده­ی ماژول­های فتوولتائیک (PV) از طریق خنکسازی توسط سیال نانو

    چکیده

    تنها ۱۵ الی ۲۰ درصد از نور خورشید تابیده شده به سلول­های PV استفاده می­شود که این مقدار به دلیل افزایش دمای ماژول PV، کاهش یافته و در نتیجه عمر ماژول PV را کاهش می­یابد. از این رو، تلاش­های بسیاری برای کاهش افزایش دمای ماژول PV صورت گرفته و تکنیک­های خنکسازی مختلفی مورد استفاده قرار گرفته اند. خنکسازی با سیال نانو یکی از تکنیک های خنکسازیِ بالقوه برای کاهش درجه حرارت ماژول PV و تقویت انتقال حرارت از طریق افزایش رسانایی گرمایی نانو سیال نسبت به سیال پایه (BF)[1] می­باشد. مطالعات تجربی/ آزمایشگاهی و عددی مربوط به خنکسازی ماژول­های PV توسط نانوسیالات، بررسی/ مرور شده است. مشخص شده است که انتقال حرارت از قسمت عقب ماژول PV با افزایش غلظت نانوذراتِ موجود در سیال پایه، افزایش می­یابد. با این حال، برخی از مطالعات هم­چنین نشان داده­اند که افزایش انتقال حرارت به عوامل دیگری نیز نظیر شکل هندسی قسمت عقب واحد PV، نوع ماده­ی نانو، اندازه­ی نانوذرات، BF، شرایط محیطی و غیره بستگی دارد. این مقاله مروری، هم­چنین به مشکلات مرتبط با استفاده از نانوسیال می­پردازد نظیر ناپایداری، سختی­های فنی، گران بودن سیستم­ها و امکان­ناپذیریِ یافتن یک طرح عملیاتی پایدار که مانعی/سدی را بر سر راه تجاری­سازی فناوری خنک­سازی ماژول PV توسط نانوسیالات ایجاد می­کند.

    کلیدواژه­ها: خنکسازی توسط نانو سیال، بازده­ی تبدیل فتوالکتریک سلول­های PV، خنکسازی ماژول PV

    ۱٫­ مقدمه

    تقاضا برای  انرژی در سراسر دنیا بیش از همه به سوخت­های فسیلی[۲] وابسته است که منابع این سوخت­ها با سرعت زیادی در حال کاهش هست. مصرف بالای سوخت­های فسیلی می­تواند اثرات بدی را روی کیفیت هوا بگذارد و به طور قابل توجهی منجر به  انتشار کربن/ گازهای گلخانه­­ای می­شوند که این گازها در گرمایش زمین نقش دارند. اولویت اصلی در آغاز قرن ۲۱ کم کردن مصرف سوخت­های فسیلی و منابع تجدید ناپذیر است. به هر حال، با توجه به رشد جمعیت و اقتصاد، تقاضای جهانی برای انرژی به سرعت در حال افزایش است به ویژه در ملت­های نوظهور. این افزایش تقاضا برای انرژی پژوهشگران را وا داشته تا برای تهیه­ی منابع انرژی جایگزین بکوشند. انرژی خورشیدی (SE) منبع نامحدود سبزی از نوع انرژی تجدیدپذیر[۳] است و در طول سالیان دراز اقدامات بسیاری برای استفاده بهینه از این منبع انرژی تمام نشدنی با استفاده از ماژول­های فتوولتائیک که انرژی خورشیدی را به برق تبدیل می­کنند، صورت گرفته است. بازده­ی تبدیل انرژی یا بازده­ی الکتریکیِ (ηEl)  ماژول PV در حدود ۱۵ الی ۲۰% است. بخش باقیمانده­ی انرژی خورشیدی جذب شده عامل افزایش درجه حرارت ماژولِ PV (TPVmodule) است.  TPVmodule می­تواند تا حدود ۴۰ درجه بالای دمای جو/ اتمسفر باشد. این افزایش TPVmodule بازده­ی الکتریکی ماژول PV را کاهش داده و عمر آن را کم می­کند. به ازای هر ۱ درجه افزایش دما، بازده­ی الکتریکی ماژول PV در حدود ۰٫۴% الی ۰٫۶۵% افت می­کند. از تکنیک­های خنکسازی فعال (کنشی) و غیرفعال (انفعالیِ) مختلفی می­توان برای کاهش این افزایش دما استفاده کرد تا بازده­ی الکتریکی ماژول­های PV افزایش یابد. بازده­ی الکتریکی ماژول PV به پارامترهای مختلفی بستگی دارد نظیر شدت تابندگی خورشید (G)، درجه حرارت محیط (Tamb)، سرعت وزش باد به ماژول PV، نوع جریان. با این حال، مهم­ترین پارامتر، G است که به عوامل زیر بستگی دارد: موقعیت جغرافیایی، فصل، این که چه موقعی از روز است، آب و هوای محلی، کیفیت هوا، چشم­انداز محلی، زاویه انحراف (شیب) و موقعیت قرارگیری ماژول PV. این پارامترها در کنترل انسان نیستند بنابراین روشی باید پایه­گذاری شود که بدون اضافه شدن هزینه­ی اضافی به سیستم، TPvmodule را از طریق حذف مؤثر حرارت از ماژول (که بیش از ۸۰ درصد نور خوشید تابیده شده به ماژول PV را شامل می­شود) کاهش دهد.

    هدف اصلی این مقاله مروری، ارائه­ی مباحثی در مورد پتانسیل سیالات نانو در خنکسازی ماژول PV به منظور افزایش بازده­ی الکتریکی آن است. هدف این است که نیاز به توسعه و طراحی یک سیستم هیبریدی (ترکیبی) را به نمایش بگذاریم (آشکار کنیم) به طوری که در سیستم ثانویه، گرمای استخراج شده از ماژول را بتوان به طور مؤثرتری استفاده کرد. در این مقاله، فناوری­های خنکسازی فعال و غیرفعال (انفعالیِ)[۴] مختلفی همراه با معایب (نقاط ضعف) و مزایایی (نقاط ضعف) که دارند، شرح داده شده­اند. مطالعات عددی و آزمایشگاهی مختلفی در مورد خنکسازی ماژول PV و سیستم­های گرمایی فتوولتائیک (PVT) توسط سیالات نانو همراه با شرایط کاری در جداول ارائه شده­اند. علاوه­براین، در این مقاله، تأثیر پارامترهای مختلفی روی بازده ی الکتریکی ماژول PV مطرح می­شود. هم­چنین، چالش­های مختلفی که هنگام استفاده از سیالات نانو در این زمینه­ها بایستی عنوان شود، مورد بحث قرار می­گیرد. در آخر، نتایج و رویکردهای بعدی مرتبط با بهبود عملکرد بازده­ی ماژول PV، عنوان می­شوند. انتظار می­رود این مقاله مروری، چارچوبی را برای پژوهش بیشتر روی خنکسازی ماژول­ PV توسط سیالات نانو ارائه دهد تا بازده خروجی ماژول PV و سیستم PVT افزایش یابد و روش مقرون به صرفه­ای برای کارکرد ماژول PV و سیستم PVT ارائه دهد تا قابل عرضه در بازار باشند.

    1. روش­های خنکسازی ماژول PV

    ۱٫۲­ خنکسازی با جریان هوا[۵]

    ۱٫۱٫۲­ جریان هوای طبیعی

    در این روش، هوا به طور طبیعی به ماژول منتقل می­شود. جناب تونی و Tripanagnostopoulos یافتند که

    اگر عمق کانال بهینه باشد، بازده الکتریکی را می­توان با استفاده از سطوح وسیع/ پهن نظیر باله[۶] یا ورق فلزی نازک افزایش داد. با این حال، عیب این روش نوسانِ ماکزیمم حرارت ماژول PV است. جناب یان و همکارانش، مطالعه­ای را روی نمای بیرونی PV حاوی تهویه انجام دادند (این سیستم در زمستان با مکانیزم پیش­گرمایش عمل می­کند و در تابستان به عنوان سیستم تهویه­ی طبیعی/ معمولی عمل می­کند) و یافتند که بیشینه­ی TPvmodule در نبود سیستم تهویه برابر با ۷۶٫۷˚C و در حضور تهویه[۷] برابر با ۵۵٫۵˚C است.

    ۲٫۱٫۲ جریان هوای تحت فشار (فشرده)

    در این روش، هوا تحت فشار قرار می­گیرد تا جریان یابد و حرارت را از ماژول PV خارج کند و به صورت فعال ماژول PV را خنک کند. جناب تئو و همکارانش به منظور توزیع یکنواخت جریان هوا از میان یک مَنیفولد ورودی/ خروجی، در قسمت عقب ماژول PV، آرایش موازی از کانال­ها/ لوله­های کوچک را طراحی کردند (مجراها نسبت به هم موازی بودند). نتیجه به دست امده این بود که بدون خنکسازی فعال، TPvmodule عدد بزرگتری است (۶۸ درجه سانتی­گراد) و بازده­ الکتریکی ماژول PV خیلی پایین است (۸٫۶%). با این حال، با استفاده از دمنده (ونتیلاتور)، مقدار TPvmodule را می­توان روی عدد ۳۸ درجه سانتی­گراد نگه داشت و بازده­ی الکتریکی را می­توان به ۵/۱۲% رساند. جناب دوبی و همکارانش آزمایش­هایی را بر روی سیستم­های زیر انجام دادند:

    ۱) ماژول فتوولتائیک شیشه­ای تدلار حاوی مجرا و ۲) سیستم فتوولتائیک فاقد مجرا (کانال) ۳) ماژول فتو ولتائیک شیشه به شیشه حاوی مجرا ۴) ) ماژول فتوولتائیک شیشه به شیشه فاقد مجرا.­

    ماکزیمم بازده الکتریکی مربوط به ماژول فتوولتائیک شیشه به شیشه حاوی مجرا بود. میانگین بازده­ی

    الکتریکی سالانه­ی سیستم ماژول PV شیشه به شیشه­ فاقد مجرا برابر با ۷۵/۹% و سیستم حاوی مجرا برابر با ۴۱/۱۰% بود.

    ۲٫۲ خنکسازی با آب

    ۱٫۲٫۲ خنکسازی توسط برخورد آب[۸]

    جت­های برخوردی[۹] با دارا بودن لایه­ی سدی حرارتی بسیار نازکی (که مستقیماً زیر قسمت برخورد/ اصابت آب در ناحیه­ی ساکن ساخته شده­اند) مقدار حرارت اضافی واحد PV را بیرون می­کشند. جناب Royne و Dey اظهار کردند که با افزایش تعداد نازل در واحد سطح، عملکرد سیستم بهبود می­یابد و ضرایب انتقال حرارت غیریکنواخت (HT) تأثیر ضعیفی روی توان خروجی (Pout) خواهند گذاشت. بنابراین، آرایش سیستم خنکسازی در ماژول بایستی بر اساس میانگین ضرایب انتقال حراتر بالاتر در مقایسه با یکنواختی بالا ساخته شوند (یعنی، مقدارِ ضرایب انتقال حرارت مهم­تر از یکنواخت بودن آن­ها است).

    جناب عبدالزاده و عامری عملکرد/ کارایی واحد پمپاژ آب فتوولتائیک ۲۲۵ ولتی را با اسپری کردن آب روی دو سلول PV (45 × ۲ W) بررسی کردند. مشخص شد که اسپری کردن آب روی سلول­های PV به میزان قابل توجهی بازده­ی سیستم اصلی و زیرسیستم را افزایش داده است. در طی روز آزمایش، بازده­ی کلی سلول­های PV (ηOv)­ برابر با ۵/۱۲% بود.

    ۲٫۲٫۲ خنکسازی هیدرولیکی

    از آن جایی که جناب He و همکارانش یک سیستم خنک کننده همراه با وجود جاذب در زیر ماژول PV را پیشنهاد کردند که این ماده جاذب، حرارت اضافی (غیرلازم) را از ماژول جذب می­کرد و در این سیستم، آب برای استخراج حرارت از جاذب استفاده می­شد، پس خنکسازی انفعالیِ (غیرفعال) ماژول PV را می­توان با استفاده از آب انجام داد. این روش، هم بازده­ی حرارتی (ηTh) و هم بازده الکتریکی را افزایش می­دهد. در سیستم­های هیبریدی که در آن­ها سیستم­های کلکتور/ جمع کننده تابش خورشید با یک ماژول PV حاوی بستر آلومینیومی ترکیب شده بود، درجه حرارت ماژول ۱۰ درجه سانتی­گراد کاهش یافت و بازده­ی الکتریکی ۱۰% نسبت به بازده­ی اولیه افزایش یافت (طبق آزمایش جناب Zakharchenko و همکارانش).

    [۱] base fluid

    [۲] fossil fuels

    [۳] Renewable energy

     

    [۴] passive

    [۵] Air cooling

    [۶] fin

    [۷] ventilation

    [۸] Water impingement cooling

    [۹] Impinging jets

برچسبها
محصولات مرتبط

دیدگاهی بنویسید.

0