Увеличение производительности фотоэлектрических преобразователей при использовании высокотехнологичных систем охлаждения


Авторы

Абдали А. Л.1*, Кувшинов В. В.2**, Гусева Е. В.2***, Конева С. А.2****, Цалоев В. М.2*****

1. Университет Куфы, Эн-Наджаф, Ирак
2. Севастопольский государственный университет, Севастополь, Россия

*e-mail: laith_2210@yahoo.com
**e-mail: кuvshinov.vladimir@gmail.com
***e-mail: alenaalena73@mail.ru
****e-mail: sakoneva@mail.sevsu.ru
*****e-mail: vmtsaloev@mail.sevsu.ru

Аннотация

Кремниевые фотоэлектрические преобразователи используются во многих отраслях промышленности и производства. Снижение их эффективности за счёт перегрева является большой проблемой для обеспечения надёжной работы высокотехнологического оборудования. Поскольку рабочая температура влияет на электрическую эффективность солнечного элемента, для его хорошей работы необходимо адекватное и эффективное охлаждение. Устройства с высокоэффективными тепловыми характеристиками, в которых тепло передается от элемента во внешнюю среду через пульсирующие тепловые трубки, могут использоваться для обеспечения подходящей рабочей среды для фотоэлектрического элемента при низкой температуре. Этот процесс генерирует значительное количество энергии и максимизирует эффективность фотоэлектрического блока. В этом исследовании мы используем медные ребристые пульсирующие тепловые трубки для достаточного охлаждения элемента и работы его при оптимальной температуре, что повышает эффективность солнечного элемента. Медь используется для пульсирующих тепловых трубок из-за ее высокой проводимости, что улучшает производительность. Согласно исследованию, пульсирующие тепловые трубки являются лучшим выбором для охлаждения солнечного элемента, что повышает как его эффективность, так и количество вырабатываемой им энергии. Следовательно, использование систем охлаждения для регулирования их рабочей температуры имеет решающее значение. Пассивные технологии охлаждения без потребления дополнительной энергии и с небольшими затратами на обслуживание могут быть практичным вариантом. В этом исследовании собрана и сравнена обширная работа исследователей, применяющих пассивные методы охлаждения. Кроме того, исследование прольет свет на поиск подходящей техники охлаждения с учетом географических или экологических условий. Обсуждаются статьи, связанные с каждым конкретным пассивным методом, и отмечаются проблемы, которые остались нерешенными.

Ключевые слова:

фотоэлектрическая панель, солнечная электростанция, тепловые трубки

Библиографический список

  1. Sharaf M., Yousef M.S., Huzayyin A.S. Review of cooling techniques used to enhance the efficiency of photovoltaic power systems // Environmental science and pollution research. 2022. V. 29 (18), P. 26131-26159. DOI: 10.1007/s11356-022-18719-9
  2. Panda S., Gupta M., Panda B., Jena C., Nanda L., Pradhan A., Malvi C.S. A review on advanced cooling techniques for photovoltaic panel // Materials Today Proceedings. 2022. V. 62 (5), P. 6799-6803. DOI: 10.1016/j.matpr.2022.04.925
  3. Issa H.A., Abdali L.M., Velkin V.I. A stand-alone hybrid power system based on PV energy and hydrogen fuel cells with energy storage systems // MM Science Journal. 2024. DOI: 10.17973/MMSJ.2024_12_2024102
  4. Абдали Л.М., Исса Х.А., Аль-Малики М.Н., Кувшинов В.В., Бекиров Э.А. Исследование режимов работы комбинированных солнечно-ветровых установок для обеспечения уличного освещения // Строительство и техногенная безопасность. 2022. № 25 (77). С. 75-85.
  5. Al–Maliki M.N., Soldan M., Issa H.A., Abdali L.M., Yakimovich B.A., Kobeticova H. The performance and advanced cooling techniques for photovoltaic solar panels // MM Science Journal. 2024. DOI: 10.17973/MMSJ.2024_11_2024055
  6. Siecker J., Kusakana K., Numbi E.B. A review of solar photovoltaic systems cooling technologies // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. V. 79, P. 192-203.
  7. Liu H.D., Lin C.H., Pai K.J., Lin Y.L. A novel photovoltaic system control strategies for improving hill climbing algorithm efficiencies in consideration of radian and load effect // Energy Conversion and Management. 2018. V. 165, P. 815-826. DOI: 10.1016/j.enconman.2018.03.081
  8. Cheboxarov V.V. An Offshore Wind-Power-Based Water Desalination Complex as a Response to an Emergency in Water Supply to Northern Crimea // Applied Solar Energy. 2019. V. 55, No. 4. P. 260-264. URL: https://doi.org/10.3103/S0003701X19040030
  9. Chandel S.S., Agarwal T. Review of cooling techniques using phase change materials for enhancing efficiency of photovoltaic power systems // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. V. 73, P. 1342-1351. DOI: 10.1016/j.rser.2017.02.001
  10. Исса Х.А., Абдали Л.М., Якимович Б.А., Кувшинов В.В., Морозова Н.В., Федотикова М.В. Сравнение эффективности различных методов управления энергетическими параметрами фотоэлектрических систем // Труды МАИ. 2023. № 128. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=171405. DOI: 10.34759/trd-2023-128-17
  11. Alktranee M., Bencs P. Experimental comparative study on using different cooling techniques with photovoltaic modules // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2023. V. 148 (9), P. 3805-3817.
  12. Абдали Л.М., Аль-Малики М.Н., Али К.А., Якимович Б.А., Коровкин Н.В., Кувшинов В.В., Соломенникова С.И. Использование гибридных ветро-солнечных систем для энергоснабжения города Аль-Наджаф в Республике Ирак // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. 2022. Т. 25, № 3. С. 82-91. DOI: 10.22213/2413-1172-2022-3-82-91
  13. Ahmed Mohmmed H., Anssari M.O.H. Electricity generation by using a hybrid system (photovoltaic and fuel cell) // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2019. No. 14. P. 4414-4418. DOI: 10.3923/jeasci.2019.4414.4418
  14. Ismail B., Taib S., Saad A.R.M. et al. Development of a single phase SPWM microcontroller-based inverter // Power and Energy Conference, PECon ’06, IEEE International. 2006. P. 437–440. DOI: 10.1109/PECON.2006.346691
  15. Layth M. Abd Ali, L.M. Ali, Q.A., Klačková I., Issa H.A., Yakimovich B.A., Kuvshimov V.V. Developing a thermal design for steam power plants by using concentrating solar power technologies for a clean environment // Acta Montanistica Slovaca. 2021. V. 26 (4), P. 773-783. DOI: 10.46544/AMS.v26i4.14
  16. Jiang L.L., Maskell D.L., Patra J.C. A novel ant colony optimization-based maximum power point tracking for photovoltaic systems under partially shaded conditions // Energy Build. 2013. V. 58, P. 227–236. DOI: 10.1016/j.enbuild.2012.12.001
  17. Abd Ali L.M., Al-Rufaee F.M., Kuvshinov V.V. et al. Study of Hybrid Wind—Solar Systems for the Iraq Energy Complex // Applied Solar Energy. 2020. V. 56, No. 4. P. 284–290. DOI: 10.3103/S0003701X20040027
  18. Koohestani S.S., Nižetić S., Santamouris M. Comparative review and evaluation of state-of-the-art photovoltaic cooling technologies // Journal of Cleaner Production. 2023. V. 406, P. 136953. DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.136953
  19. Gharzi M., Arabhosseini A., Gholami Z., Rahmati M.H. Progressive cooling technologies of photovoltaic and concentrated photovoltaic modules: A review of fundamentals, thermal aspects, nanotechnology utilization and enhancing performance // Solar energy. 2020. V. 211, P. 117-146. DOI: 10.1016/j.solener.2020.09.048
  20. Pathak S.K., Sharma P.O., Goel V., Bhattacharyya S., Aybar H.Ş., Meyer J.P. A detailed review on the performance of photovoltaic/thermal system using various cooling methods // Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2022. V. 51, P. 101844. DOI: 10.1016/j.seta.2021.101844
  21. B. Sanjay Gandhi, S. Sam Chelladurai, Dr. D. Senthil Kumaran. Process Optimization for Biodiesel Synthesis from Jatropha Curcas Oil // Distributed Generation and Alternative Energy Journal. 2011. V. 23, No. 4, P. 6-16. DOI: 10.1080/21563306.2011.10462201
  22. Тепликова В.И., Сенцов А.А., Ненашев В.А., Поляков В.Б. Анализ диаграммы направленности плоской многоэлементной активной фазированной антенной решетки // Труды МАИ. 2022. № 125. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=168189. DOI: 10.34759/trd-2022-125-17
  23. Абдали Л.М.А., Аль-Малики М.Н.К., Аль Баирмани А.Г. и др. Анализ методов управления производительностью преобразователей постоянного тока солнечных элементов и выбор оптимального метода // Интеллектуальные системы в производстве. 2023. Т. 21, № 1. С. 125-137. DOI: 10.22213/2410-9304-2023-1-125-137
  24. Ибрагимов Д.Н., Берендакова А.В. Метод построения и оценивания асимптотических множеств управляемости двумерных линейных дискретных систем с ограниченным упрaвлением // Труды МАИ. 2022. № 126. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=169003. DOI: 10.34759/trd-2022-126-17
  25.  Ghadikolaei S.S.C. Solar photovoltaic cells performance improvement by cooling technology: An overall review // International journal of hydrogen energy. 2021. V. 46 (18), P. 10939-10972.
  26. King D.L. Photovoltaic Module and Array Performance Characterization Methods for All System Operating Conditions // AIP Conference Proceedings. 1997. V. 394, P. 347–368. DOI: 10.1063/1.52852
  27. Himri Y., Malik A.S., Stambouli A.B. et al. Review and use of the Algerian renewable energy for sustainable development // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2009. V. 13, P. 1584–1591. DOI: 10.1016/j.rser.2008.09.007
  28. Абдали Л.М., Якимович Б.А., Сяктерева В.В., Кувшинов В.В., Морозова Н.В. Оптимизация системы автоматического управления точкой максимальной мощности для ветро-солнечной генерирующей установки с накопителями энергии // Труды МАИ. 2023. № 129. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=173037. DOI: 10.34759/trd-2023-129-24
  29. Ali H.M. Recent advancements in PV cooling and efficiency enhancement integrating phase change materials based systems – A comprehensive review // Solar Energy. 2020. V. 197, P.163-198. DOI: 10.1016/j.solener.2019.11.075
  30. Волков А.С. Разработка имитационной модели канала с группирующимися ошибками // Труды МАИ. 2023. № 128. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=171396. DOI: 10.34759/trd-2023-128-12
  31. Соколов Н.Л. Анализ комбинированных способов формирования орбит искусственного спутника планет // Труды МАИ. 2016. № 87. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=69701



Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2025

 Вход