تحلیل تجربی و اگزرژواکونومیک بهره گیری از مواد تغییر فازدهنده نانوکامپوزیتی در مدیریت حرارتی سیستم های فتوولتائیک و ارزیابی پداگوژیک انتقال مفاهیم انرژی تجدیدپذیر در کارگاه های هنرستان

افزایش دمای کاری پنل های خورشیدی فتوولتائیک در مناطق با تابش بالا یکی از عوامل اصلی افت راندمان الکتریکی و فرسایش ساختاری آن ها به شمار می رود. در این پژوهش تجربی و کاربردی، خنک کاری غیرفعال پنل فتوولتائیک با استفاده از ماده تغییر فازدهنده پارافین تقویت شده با نانوذرات گرافن در پشت پنل ارزیابی شده است. هم زمان، به منظور پیوند مباحث مهندسی پیشرفته تبدیل انرژی با آموزش های مهارتی، یک ساختار آموزشی مبتنی بر کارگاه برای هنرجویان هنرستان تدوین و اثر یادگیری تجربی بر درک عمیق مفاهیم تحلیل اگزرژی سنجیده شد. غلظت وزنی نانوذرات گرافن در محدوده صفر تا ۲.۰ درصد متغیر بوده و شدت تابش خورشیدی بین ۶۰۰ تا ۱۰۰۰ وات بر مترمربع در بستر شبیه ساز خورشیدی تنظیم گردید. نتایج نشان داد که نانوکامپوزیت با کسر وزنی ۱.۵ درصد توانست بیشینه دمای سطح پنل را از ۶۴.۲ درجه سلسیوس به ۴۶.۸ درجه سلسیوس کاهش دهد که منجر به ارتقای توان خروجی و افزایش راندمان الکتریکی گردید. از منظر ترمودینامیکی، بازده اگزرژی پنل از ۹.۴ درصد در حالت بدون خنک کاری به ۱۳.۸ درصد ارتقا یافت و نرخ تخریب اگزرژی ناشی از اختلاف دمای متناهی افت محسوسی را ثبت کرد. تحلیل اگزرژواکونومیک نشان داد که با احتساب طول عمر سامانه، هزینه واحد الکتریسیته تولیدی ۱۲.۶ درصد کاهش می یابد. در بعد آموزشی، ارزیابی پیش آزمون و پس آزمون مهارتی نشان دهنده ارتقای چشمگیر درک مفاهیم عملیاتی تبدیل انرژی و مهارت عیب یابی در میان هنرجویان رشته های تاسیسات و مکانیک هنرستان بود.

کلیدواژه ها:

فتوولتائیک حرارتی ، ماده تغییر فازدهنده ، نانوذرات گرافن ، تحلیل اگزرژی ، آموزش فنی و حرفه ای ، مهندسی تبدیل انرژی