بررسی آزمایشگاهی بهبود عملکرد خنک سازی یک ماژول فتوولتائیک با استفاده از ماده تغییر فاز-نانوذرات اکسید مس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

1- استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه ایران

چکیده

در این مطالعه، تاثیر استفاده از ترکیب یک ماده تغییر فاز (PCM) و نانوذرات CuOبه عنوان عامل خنک ساز بر روی عملکرد یک ماژول فتوولتائیک (PV) به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. ماده تغییر فاز که در محفظه پشت ماژول قرار گرفته و از طریق میلی لوله های مارپیچی با آب سرد خنک سازی شده است. ماده تغییر فاز به دلیل دریافت مقدار زیادی ازگرمای سطح ماژول و درنتیجه کنترل ظرفیت حرارتی سیستم به افزایش راندمان آن کمک می کند. اثر غلظت نانوذرات CuO (wt %4-5/0) و مقدار ماده تغییر فاز (kg 25/2-1) بر پارامترهای مختلف مانند دمای سطح ماژول، افزایش توان ماکزیمم و بازده خنک سازی ماژول PV مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان داد که استفاده از PCM خالص به طور چشمگیری باعث کاهش دمای سطح ماژول از ºC 34 /58 به ºC 7/51 شده است. همچنین، داده ها نشان داد که افزودن نانوذرات CuO به PCM خالص منجر به افزایش بازده خنک سازی و توان تولیدی از ماژول شده است. افزایش وزن PCM خالص وترکیب PCM با CuO 4% ازkg 1 به kg 25/2 منجر به کاهش دمای سطح ماژول به ترتیب از 7/51 به ºC 1/48 و از 45 به ºC 9/42 شده است. همچنین، با افزایش غلظت نانوذرات در ماده تغییر فاز، بازده خنک سازی و مقدار توان تولیدی افزایش یافته و بالاترین مقادیر آن ها به ترتیب برابر% 87/22 وW 46/3 مربوط به حالت استفاده از PCM kg 25/2 و CuO 4% می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental investigation of cooling performance enhancement of a photovoltaic module using a phase change material (PCM)-CuO nanoparticles

نویسنده [English]

  • Ebrahim Ebrahimi
Department of Mechanical Engineering, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

In this work, the effect of using the mixture of a phase change material (PCM) and CuO nanoparticles as a cooling agent on the performance of a photovoltaic module have been investigated experimentally. The phase change material that located in a chamber at the backside of module is cooled with spiral cooper tubes. Results show that using pure PCM significantly causes to decrease in the surface temperature of module from 58.34 ºC to 51.7 ºC. In addition, data depicted that adding CuO nanoparticles to the pure PCM results in increasing the cooling efficiency and the produced power. Increasing the weight of pure PCM and the mixture of PCM-4% CuO from 1 kg to 2.25 kg results in decrease in the surface temperature of PV module from 51.7 ºC to 48.1 ºC and 45 ºC to 42.9 ºC, respectively. In addition, by increasing the nanoparticles in PCM, cooling efficiency and the produced power are increased and the highest values are 22.87% and 3.46 W attributed to the layout of using 2.25 kg PCM and 4% CuO.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Phase change material
  • Photovoltaic
  • CuO
  • cooling