امکان سنجی عملکرد سیستم های فتوولتائیک حرارتی درواحدهای مسکونی در آب و هوای چهار شهر آبادان، بغداد، بصره و تهران از لحاظ صرفه جویی در انرژی

کلکتورهای حرارتی خورشیدی (ST) فقط می توانند نیروی حرارتی تولید کنند، در حالی که سیستم های حرارتی فتوولتائیک (PVT) می توانند هم برق و هم انرژی حرارتی را تامین کنند. با این حال، دمای خروجی PVT معمولا به اندازه کافی برای استفاده در کاربردهای مختلف مانند گرمایش فضا بالا نیست. بنابراین سیستم جدیدی به نام ماژول PVT و کلکتور ST به صورت سری (PVT-ST) القا می شود تا با دمای خروجی بالاتر، برق و توان حرارتی تولید کند. در این مقاله برای اولین بار به منظور بررسی پتانسیل و امکان سنجی استفاده از PVT-ST در شرایط آب و هوایی نسبتا گرم و معتدل در چهار شهر تهران، آبادان، بغداد و بصره مورد مطالعه قرار گرفته است و با دو سیستم متداول PVT و ST مقایسه می شود. برای این منظور، عملکرد سامانه از نظر قوانین اول ترمودینامیک به صورت عددی مبتنی بر کد فرترن (Fortran) ارزیابی می شود و در ادامه با استفاده از نتایج بدست آمده به بررسی تحلیل انرژی مصرفی یک واحد مسکونی در ۴ شهر نام برده شده با استفاده از نرم افزار کریر(carrier) پرداخته شده است. علاوه بر این، اثرات نرخ جریان جرمی سیال عامل، در هر دو رژیم آرام و آشفته، بر عملکرد ماژول بررسی می شود. در این مطالعه تجزیه و تحلیل رژیم سیال کاری نشان می دهد که بازده حرارتی و الکتریکی بهینه را می توان در یک رژیم آشفته به دست آورد. با در نظر گرفتن دبی جرمی ۰.۰۳۰۴ کیلوگرم بر ثانیه (رژیم آشفته) در جولای، راندمان حرارتی سیستم های ST، PVT-ST و PVT به ترتیب ۸۵.۷٪، ۷۸٪ و ۷۲.۹٪ است، در نهایت، بررسی عملکرد سیستم در شهرهای مختلف نشان می دهد که این سامانه می تواند بالاترین توان حرارتی را در بصره تولید کند. با این حال، حداکثر تولید برق با میانگین ۷۷ وات بر متر مربع متعلق به بغداد است. در انتها به بررسی تامین انرژی یک منزل مسکونی توسط سیستم های ترکیبی پرداخته شده است. با در نظر گرفتن ۸ سیستم ترکیبی می توان بیشتر برق مصرفی یک خانه مسکونی را تامین نمود اما باید این نکته را در نظر داشت که در ساعات اوج مصرف این مقدار تولید برق پاسخگوی ظرفیت خانه نمی باشد که میتوان هم از برق ذخیره شده از باطری استفاده کرد و هم اینکه می­توان کسری از کمبود برق را از شبکه شهری تامین نمود.

کلیدواژه ها:

کلکتور خورشیدی ، سیستم فتوولتائیک حرارتی ، صرفه جویی در انرژی ، انرژی در ساختمان