Поток гибридной наножидкости внутри охлаждающей трубки фотоэлектрической батареи

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 8202 (2023) Цитировать эту статью

406 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В этой работе слой термоэлектрического генератора (ТЭГ) был объединен с обычными слоями фотоэлектрических (PVT) модулей для использования отходящего тепла и повышения эффективности. Для снижения температуры ячейки в нижней части блока PVT-TEG имеется охлаждающий канал. Тип жидкости в воздуховоде и структура воздуховода могут изменить производительность системы. Так, вместо чистой воды была заменена гибридная наножидкость (смесь Fe3O4 и МУНТ с водой) и реализованы три различные конфигурации поперечного сечения [STR1 (круглое), STR2 (ромб), STR3 (эллиптическое)]. Через трубку решено ламинарное течение несжимаемой гибридной наножидкости, а в твердых слоях панели смоделировано уравнение чистой проводимости с участием источников тепла, полученных в результате оптического анализа. Согласно результатам моделирования, третья структура (эллиптическая) имеет наилучшие характеристики, а увеличение скорости на входе приводит к увеличению общей производительности примерно на 6,29%. Значения тепловых и электрических характеристик для эллиптической конструкции с равными долями наночастиц составляют 14,56% и 55,42% соответственно. При лучшей конструкции электрический КПД повышается примерно на 16,2% по сравнению с неохлаждаемой системой.

Энергетика имеет важное экономическое значение для любой страны, поскольку она имеет решающее значение не только для промышленности, но и для удовлетворения внутренних потребностей общества. Эта энергия может принимать различные формы, такие как электричество, химические вещества, тепло и другие. Традиционно для удовлетворения этих потребностей в энергии использовалось ископаемое топливо, но это ограниченные ресурсы, которые нелегко восполнить. Скорость, с которой люди потребляют ископаемое топливо, намного превышает скорость его естественного замещения1. Поэтому поиск устойчивых альтернатив ископаемому топливу имеет важное значение для удовлетворения наших долгосрочных энергетических потребностей. Устойчивая энергетика является ключевым вопросом, который потенциально может привести к позитивным изменениям в нынешней ситуации2. Ископаемое топливо не только способствует загрязнению окружающей среды, но и сталкивается с проблемой истощения. Таким образом, чтобы уменьшить воздействие таких источников на окружающую среду, спрос на возобновляемую энергию увеличивается для удовлетворения растущих энергетических потребностей. Поскольку стоимость солнечной энергии падает ниже стоимости ископаемого топлива, спрос на ископаемое топливо имеет тенденцию к снижению. Солнечную энергию можно использовать с помощью различных систем, в том числе фотоэлектрических тепловых установок (PVT) для производства тепла и электроэнергии из солнечной энергии3. Фотоэлектрические установки применяются для преобразования падающего излучения в электричество, и только 20% всей энергии солнечного света может быть преобразовано, а оставшаяся часть тратится впустую4. Однако повышенные рабочие температуры могут привести к снижению коэффициента конверсии, и это повышение температуры может привести к повреждению структурной целостности солнечных панелей5. Попытки повысить электрические характеристики (ηel) фотоэлектрических панелей включают снижение их рабочей температуры, чего можно достичь за счет использования блока термопоглотителя. Исследователи изучили метод под названием PVT-блок, позволяющий снизить температуру ячейки6. Система PVT позволяет одновременно производить электроэнергию и тепло7,8. Элькади и др.9 исследовали исследование по оптимизации размеров радиатора для улучшения эффективности охлаждения солнечных панелей. Их результаты определили воздуховод с оптимальными расчетными точками, а затем использовали 3D-модель для оценки эффективности PVT. Наибольшая достигнутая производительность по электроэнергии составила 17,45%, что продемонстрировало значительное улучшение почти на 40% по сравнению с типичной системой CPV/T. Раза и др.10 представили вычислительную методологию разработки высокоэффективного композитного материала, который будет использоваться в качестве задней части концентрированной фотоэлектрической (CPV) установки. Предлагаемый композит демонстрирует многообещающий потенциал и приводит к увеличению электрической мощности на 4,3% и повышению долговечности модуля. Ли и др.11 представили новый и универсальный подход к охлаждению фотоэлектрических панелей. Они обнаружили, что производительность фотоэлектрических систем повышается примерно на 19% при использовании предложенной системы.