Persentasi jurnal

INTERNATIONAL JOURNAL OF RENEWABLE ENERGY RESEARCH V. N. Palaskar et al. ,Vol. 4, No. 4, 2014

Received: 09.08.2014 Accepted: 28.10.2014

Study of Oscillatory Flow Heat Exchanger Used in Hybrid Solar System Attached with Fixed Reflectors

ByPipin Azrin1207113572

Mechanical EngineeeringFaculty Of Engineering

University Of Riau2015

ABSTRAK :Fotovoltaik hibrida sederhana /Thermal atau PV/T sistem solar water secara komersil tidak menarik karena kombinasi efisiensi lebih sedikit, ratio konsentrasi lebih rendah, jangka waktu proses yang panjang. Pembesaran radiasi solar dipermukaan modul adalah metode yang mudah dan biaya efektif untuk meningkatkan ratio konsentrasi dan dikombinasikan PV/T efeisiensi dari solar system hybrid sederhana. Hal ini dapat diselesaikan dengan pembuatan dan memasang reflektor aluminium sisi modul pada solar system hibrida. Paper ini menawarkan design dan kinerja analisis osilasi aliran penukar kalor yang digunakan dalam sistem hybrid dilengkapi dengan reflektor aluminium. Hasil diteliti seperti, kinerja efisiensi pada fotovoltaik, thermal dan kombinasi PV/T sistem pada rentang kondisi operasi yang ditentukan dan ditaksir untuk garis lintang di mumbai. Radiasi solarnya dan kecepatan aliran air 0,042 kg/s. Sistem hybrid ini telah menghasilkan kombinasi PV/T efesiensi 65,10 % dengan efisiensi PV 12,50 %. Di rekomendasikan untuk meningkatkan kinerja dari sistem hibrida dengan reflektor yang telah dibahas dalam paper ini.Kata kunci : ratio konsentrasi, jangka waktu proses panjang, kombinasi PV/T efisiensi, reflektor datar, osilasi aliran penukar kalor

1. IntroductionModul fotovoltaik meyerap radiasi matahari untuk menghasilkan listrik,

sehinggga meningkatkan temperatur. Pendinginan pada modul

meningkatkan pembangkit tenaga listrik, efesiensi. Secara umum,

modul telah didinginkan dengan mengalirkan air dingin melalui

penukar kalor yang telah terpasang disisi bawah modul. Penukar kalor

ini disebeut sebagai PV, permukaan absorber yang menyerap panas dari

modul yang dipanaskan dan didinginkan pada temperatur lingkingan.

Didalam solar system hybrida, modul PV sederhana dan unit kolektor

thermal dipasang bersama-sama untuk memfasilitasi konversi reaksi

radiasi matahari menjadi energi listrik dan thermal dari satu sistem.

2. Experimental

2.1 Komersial Pv Modul dengan dudukan.

Tata Bp India membuat modul Pv dengan kapasitas 180 Watt

digunakan untuk percobaan pada Un-cooled dan didinginkan tanpa

modul PV dengan menggunakan reflektor. Panjang modul : 1,587 m,

dan lebar : 0,79 m masing-masing, dengan luas 1,25 . Tegangan

rangkaian terbuka 44,8 V dan arus modul pada kondisi STC 5,40

amps. Tegangan maksimum dan arus, 36,60 V dan 4,99 amps.

Efisiensi ditentukan 14,52 %

2.2 Desain PV penukar kalor dan pembuatan

Khusus design penukar kalor sebagai aliran osilasi tersebuat terbuat dari stainless stell melingkar dan aluminium persegi untuk bagian tabung.

Gambar 1 menunjukkan gambar rinci modul PV dan perakitan penukar penukar kalor.Gambar 2 menunjukkan instalasi yang sebenarnya dari osilasi aliran penukar kalor disisi bawah modul sederhana.

2.3 Desain dan Pembuatan pada Aluminium datar ReflektorDaya PV tertinggi telah dihasilkan oleh modul PV tergantung pada iklim setempat, musim tahun, suhu lingkungan, kecepatan angin, lintang lokasi, kemiringan modul dan intensitas radiasi matahari. Dari analisa parameter ini konerja modul sangat dipengaruhi oleh intensitas radiasi matahari. Ketebalan lembar aluminium 0,5 mm digunakan untuk pembuatan reflektor datar.Rasio konsentrasi dan Tinggi kemiring reflektor pada reflektor dihitung menggunakan rumus,dalam tabel 2. Tabel 2. Hubungan Analisis untuk menghitung rasio konsentrasi dan tinggi reflektor

Dimana: α- sudut penerimaan; ψ-sudut trough; A-lebar celah kolektor; B- lebar dasar receiver; H- tinggi kemiringan reflektor; Cr- rasio konsentrasi; n-jumlah pemantulan dan ρ- reflektifitas kolektor.2.4 Alat pengukurDynalab pyranometer digunakan untuk mengukur global dan menyebarkan radiasi surya di permukaan horisontal. K-jenis termokopel digunakan untuk mengukur suhu lingkungan dan suhu di atas dan bawah modul PV selama percobaan.

Pada gambar 3 : komplit, perakitan eksperimental dengan semua komponen.

2.5 Pengamatan ExperimentalTujuan utama dari pekerjaan yang diteliti ini adalah untuk membandingkan kinerja dari un-cooled modul dan sistem tata surya hibrida dengan reflektor untuk lintang Mumbai. Karya eksperimental dilakukan selama bulan Maret-April 2014.

3. Hasil dan pembahasan3.1. Analisis Kinerja pada Un-cooled PV Modul

Gambar-7 menunjukkan temp operasi maksimum modul yang tercatat

61,20 ˚C selama percobaan pada titik puncak daya PV .

Tegangan operasi, dan arus yang dihasilkan oleh modul un-cooled 31,60 Volt dan 4,36 amp pada waktu 12:30 PM. Daya listrik dan efisiensi didapatkan 137.80 W dan 11,50% dengan rasio performance 76,60% pada gambar 4 dan 5. Hasil dan analisis un-cooled modul menunjukkan, Modul bisa menghasilkan daya puncak 137,80 W di temp 61.2˚C suhu modul dengan menggunakan intensitas radiasi matahari 924 W/m2 seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.

3.2. Analisis Kinerja Air pendingin Modul PV Pendinginan modul dengan mengekstraksi panas dari sisi bawah oleh osilasi aliran penukar kalor mengakibatkan kenaikan tegangan rangkaian terbuka (40,60 Volt) dan tegangan (32,40 Volt) di titik puncak daya pada pukul 1 PM dibandingkan un-cooled modul. Daya listrik (146,12 W), rasio kinerja (81,20%), dan efisiensi (13,30%) meningkat, pada gambar 4 dan 5. Gambar 5 menunjukkan rendahnya efisiensi PV di pagi dan sore hari untuk kedua kedua kasus cooled dan un-cooled.

Ekstrak pembuangan panas dari modul, sistem surya hibrida yang menghasilkan 572 W daya panas, pada laju alir 0,042 Kg/s. Suhu air yang tercatat di outlet dari penukar panas adalah 34.25˚C, efisiensi PV / T efesiensi untuk sistem hybrid 65,3% seperti pada gambar 6. Setelah memperbaiki penukar panas di sisi bawah modul, temp operasi turun menjadi 48.70˚C dari 61,20 ˚C pada un-cooled modul pada gambar 7.

3.3. Analisis Kinerja Modul PV Un-cooled dengan Reflektor datarSebagai efek gabungan dari kerja parameter ini, daya fotovoltaik, dan efisiensi meningkat menjadi 151,10 W dan 14,40% seperti yang ditunjukkan pada gambar 4, dan 5, dan rasio performance 84%.

3.4. Analisis Kinerja Air pendingin PV Modul Dilengkapi dengan Reflektor datar permanensolar system dengan osilasi aliran penukar kalor dan reflektor datar mengakibatkan kenaikan tegangan rangkaian terbuka (40,60 Volt), tegangan operasi (35.65Volts) dan arus (4,70 Amps) titik puncak daya PV pukul 01:00. Power fotovoltaik (167,60 W), rasio kinerja (93%) dan efisiensi (12,50%) dari sistem hibrida, meningkat pada gambar 4 dan 5.

Memanfaatkan panas buang dari modul, solar system hybrid menghasilkan 704 W daya panas pada laju alir 0,042 Kg / sec. Suhu air di outlet penukar kalor 35.75˚ C. Kombinasi PV/ T efisiensi 65,10% ditemukan untuk sistem hybrid, pada gambar 6. Dengan memperbaiki penukar kalor pada bagian bawah modul PV dan pemasangan reflektor datar, suhu operasi turun menjadi 56.70˚C dari 76.25˚C pada un-cooled modul dilengkapi dengan reflektor seperti pada gambar 7.

4. KesimpulanHasil eksperimental menunjukkan, daya PV dan efisiensi sistem air hybrid dengan reflektor 21,62% dan 8,70% pada pukul 1:00 dibandingkan dengan modul un-cooled. Rasio kinerja modul cooled dengan menambahkan reflektor 16,40%. Karena efek pendinginan, sistem hybrid telah menghasilkan 704 W daya panas dengan efisiensi 52,60%, tercapainya kombinasi efisiensi 65,10%. Hybrid solar system ini telah memperlihatkan kombinasi efisiensi PV / T 65,10% Sistem hybrid solar water memanfaatkan 65,10% dari total radiasi matahari jatuh ke bumi dan dikonversi 52,60% dari panas buang ke energi panas. Dengan demikian, secara tahunan, sistem hybrid dapat menghasilkan 1255 KWh dari gabungan energi dan 242 KWh energi listrik per m2 daerah module. Dengan percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa sistem air surya hibrida dengan reflektor memiliki pengganti potensial untuk pembangkit tenaga listrik dan menghasilkan panas air yang digunakan di daerah pedesaan.

INTERNATIONAL JOURNAL of RENEWABLE ENERGY RESEARCH V. N. Palaskar et al., Vol.5, No.2, 2015 Received: 28.01.2015 Accepted: 25.03.2015

Performance Analysis of a Specially Designed Flow Heat Exchanger Used in Hybrid Photovoltaic/Thermal Solar System

Abstrak : Modul Photovoltaic surya mengkonversi komponen cahaya radiasi matahari menjadi daya listrik,sebagian panas yang diserap oleh modul meningkatkan temp operasi. Suhu modul tinggi mengurangi efisiensi listrik dari modul sebesar 10 sampai 35%. Pendinginan modul menggunakan sistem pendingin eksternal disebut sebagai penukar panas fotovoltaik dapat meningkatkan efisiensi daya listrik tersebut. Sistem pendingin terpasang di bagian belakang modul menghasilkan daya panas dalam hal air panas, yang dapat digunakan untuk aplikasi suhu rendah. Dikombinasikan modul PV dan penukar kalor menghasilkan daya listrik dan termal sebagai Photovoltaic / termal (PV/T) tata surya hibrida. Sebuah kinerja aliran penukar panas yang dirancang khusus sebagai aliran spiral PV absorber dan efeknya pada PV/T hybrid sistem dikaji dalam paper ini. Hasil eksperimen seperti efisiensi kinerja Photovoltaic, termal dan sistem PV/T pada rentang kondisi kerja yang dibahas dan dievaluasi untuk garis lintang Mumbai. Hasil radiasi matahari 892 W/m2 dan laju aliran massa air 0,042 kg/detik melalui penukar kalor menunjukkan perbaikan yang signifikan dalam kombinasi PV/T efisiensi 68,2% dengan efisiensi PV dari 12,9% dan rasio kinerja 80%.

1. IntroductionSurya Photovoltaic (SPV) modul menggunakan radiasi matahari untuk menghasilkan listrik meningkatkan temperatur operasi. Pendinginan modul PV meningkatkan output daya listrik dan efisiensi yang cukup. Modul PV dapat didinginkan oleh sirkulasi air dingin melalui penukar kalor tetap di bagian belakang modul PV komersial.2. Experimental2.1 Modul PV komersial dengan dudukanTATA BP modul PV komersial dengan kapasitas 180 watt dengan wilayah 1,25 m2 digunakan untuk melakukan percobaan pada un-cooled PV modul dan sistem tata surya hibrida. Spesifikasi teknis dari modul STC sebagai data per pabrikan diberikan pada Table1.

2.2. Desain PV penukar kalor dan pembuatan

Untuk mencapai kombinasi maksimum output PV / T, spiral aliran PV absorber itu dibuat dengan tabung berongga dari penampang persegi. Manufaktur dan perakitan tembaga spiral aliran PV permukaan absorber sederhana dan biaya efektif dibandingkan dengan jenis aliran lainnya dan materialnya. Dimensi rinci penukar kalor dalam Tabel 2.

Gambar 1 menunjukkan gambar rinci modul PV dan perakitan penukar panas dengan dimensi penting dan fitur yang diperlukan seperti inlet air, output

Dipasang aliran spiral PV absorber permukaan di sisi belakang modul PV ditunjukkan pada Gambar 2.

2.3. Alat ukurTegangan dan arus pada berbagai kondisi pembebanan selama satu hari diukur dengan menggunakan DC voltmeter dan ammeter masing-masing. 36 Volt dan 180 Watt, arus beban langsung digunakan untuk mengukur tegangan dan arus beban pada modul PV selama percobaan. Komplit, perakitan eksperimental dengan semua komponen yang ditunjukkan pada Gambar 3.

3. Hasil dan Pembahasan3.1. Analisis kinerja un-cooled modul PVTemperatur modul 61.80 ˚C pada Gambar 7. Pada 12:30, tegangan output dan arus yang dihasilkan oleh un-cooled modul pada daya PV tertinggi adalah 29,7 Volt dan 4,37 Amps.

Untuk daya PV tertinggi, daya listrik dan efisiensi 129,8 W dan 11,70%, dengan rasio kinerja 72% pada Gambar 4 dan 5. kapasitas pembangkit tenaga listrik dari modul mengalami penurunan sebesar 0,4% untuk setiap kenaikan 1 °C suhu modul PV di atas 25 ˚C pada ATC. Gambar 4 menunjukkan modul yang bisa menghasilkan tenaga tertinggi 129,8 W pada 61,8 ˚C suhu modul pada radiasi matahari dari 893 W / m2.

Dengan peningkatan temperatur modul, tegangan rangkaian terbuka menurun drastis menjadi 38,2 Volt. Suhu di bagian atas dan belakang PV modul un-cooled (di bawah penukar kalor) yang 61,8 ˚C dan 39 ˚C pada Gambar 7 dan 8

3.2. Performance analysis of hybrid solar water system

Pendinginan modul dengan penukar kalor spiral meningkatkan tegangan rangkaian terbuka (40 Volt) dan tegangan beban (31,5 Volt) dengan daya PV tertinggi modul pukul 12:30 dibandingkan dengan un-cooled modul. Hal ini juga menyebabkan peningkatan daya fotovoltaik (146.3W), rasio kinerja (80%) dan efisiensi (12,9%) pada Gambar 4 dan 5. Gambar 5 menunjukkan efisiensi PV rendah di pagi dan sore hari untuk kedua kasus cooled dan un-cooled.

Diamati bahwa PV / T sistem dapat menghasilkan daya dengan kombinasi efisiensi 68,2% pada Gambar 6. Selama eksperimental, air pendingin terus bersirkulasi melewati penukar kalor menggunakan pompa listrik pukul 10:00-03:00. Kinerja sistem ditingkatkan secara signifikan dan suhu operasi dari sistem berkurang jauh. Dengan pemasangan penukar kalor tembaga spiral permukaan aliran PV absorber dan memasok air pendingin secara terus menerus, suhu operasi modul turun 50.7˚C yang jauh lebih rendah dari suhu puncak yang dicapai oleh modul seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.

Sebuah sistem hybrid autonomous mungkin dikembangkan untuk aplikasi yang disebutkan di atas untuk daerah pedesaan. Pada kondisi titik puncak daya PV, penilaian kinerja modul PV sederhana dan tata surya hybrid pada kondisi ATC untuk garis lintang Mumbai dapat dilihat pada Tabel 3.

4. Conclusion

Daya fotovoltaik dan efisiensi modul berpendingin air meningkat 10,60% dan 10,30% pada pukul 12:30 dibandingkan dengan un-cooled modul. Performance rasio modul cooled meningkat sebesar 8%. Sistem hybrid menghasilkan listrik termal dan efisiensi 616 W dan 55,3%. Dikombinasikan PV / T efisiensi 68,2% pada daya PV titik tertinggi. Sistem air hybrid solar yang digunakan dalam pekerjaan ini dimanfaatkan 68,2% dari radiasi matahari yang jatuh ke bumi menggunakan 55,3% dari limbah panas ke energi panas meningkatkan efisiensi gabungan dari sistem secara signifikan. Dengan demikian, secara tahunan, sistem hybrid dapat menghasilkan 1368 KWh kombinasi energi dengan 259 KWh energi listrik untuk wilayah modul 1,25 m2. Hasil di atas menunjukkan bahwa sistem air surya hybrid dapat digunakan sebagai alternatif potensial untuk menghasilkan listrik.