Підвищення ефективності передачі енергії фотоелектричних систем за рахунок охолодження поверхонь панелей

The thermal coefficient of a solar photovoltaic (PV) panel is a value that is provided with its specification sheet and tells us precisely the drop in panel performance with rising temperature. In desert climates, the PV panel temperatures are known to reach above 70 degrees centigrade. Exploring effective methods of increasing energy transfer efficiency is the issue that attracts researchers nowadays, which also contributes to reducing the cost of using solar photovoltaic (PV) systems with storage batteries. Temperature handling of solar PV modules is one of the techniques that improve the performance of such systems by cooling the bottom surface of the PV panels. This study initially reviews the effective methods of cooling the solar modules to select a proper, cost-effective, and easy to implement one. An active fan-based cooling method is considered in this research to make ventilation underneath the solar module. A portion of the output power at a prespecified high level of battery state-of-charge (SOC) is used to feed the fans. The developed comparator circuit is used to control the power ON/OFF of the fans. A Matlab-based simulation is employed to demonstrate the power rate improvements and that consumed by the fans. The results of simulations show that the presented approach can achieve significant improvements in the efficiency of PV systems that have storage batteries. The proposed method is demonstrated and evaluated for a 1.62 kW PV system. It is found from a simultaneous practical experiment on two identical PV panels of 180 W over a full day that the energy with the cooling system was 823.4 Wh, while that without cooling was 676 Wh. The adopted approach can play a role in enhancing energy sustainability.Тепловой коэффициент солнечной фотоэлектрической панели – это величина, которая указана в ее спецификации и говорит о снижении производительности панели при повышении температуры. Известно, что в пустынном климате температура фотоэлектрических панелей достигает более 70 градусов Цельсия. Поиск действенных методов повышения эффективности передачи энергии является вопросом, который привлекает внимание исследователей, что также способствует снижению затрат на использование солнечных фотоэлектрических систем с аккумуляторами. Регулирование температуры солнечных фотоэлектрических модулей является одним из методов повышения производительности таких систем за счет охлаждения нижней поверхности фотоэлектрических панелей. В данном исследовании первоначально рассматриваются эффективные методы охлаждения солнечных модулей для выбора подходящего, экономичного и простого в реализации способа. Изучается метод активного охлаждения с помощью вентиляторов для обеспечения вентиляции под солнечным модулем. Для питания вентиляторов используется часть выходной мощности при заданном высоком уровне заряда батареи. Управление включением/выключением питания вентиляторов осуществляется с помощью разработанного компаратора. Для демонстрации повышения мощности и мощности, потребляемой вентиляторами используется моделирование на основе Matlab. Результаты моделирования показывают, что представленный подход позволяет добиться значительного повышения эффективности фотоэлектрических систем, имеющих аккумуляторы. Предлагаемый метод продемонстрирован и оценен для фотоэлектрической системы мощностью 1,62 кВт. В результате одновременного практического эксперимента на двух одинаковых фотоэлектрических панелях мощностью 180 Вт в течение целого дня было установлено, что энергия с системой охлаждения составляла 823,4 Вт·ч, в то время как без охлаждения – 676 Вт·ч. Использование принятого подхода может способствовать повышению энергетической устойчивостиТепловий коефіцієнт сонячної фотоелектричної панелі – це величина, яка вказана в її специфікації і говорить про зниження продуктивності панелі при підвищенні температури. Відомо, що в пустельному кліматі температура фотоелектричних панелей досягає більше 70 градусів Цельсія. Пошук дієвих методів підвищення ефективності передачі енергії є питанням, яке привертає увагу дослідників, що також сприяє зниженню витрат на використання сонячних фотоелектричних систем з акумуляторами. Регулювання температури сонячних фотоелектричних модулів є одним з методів підвищення продуктивності таких систем за рахунок охолодження нижньої поверхні фотоелектричних панелей. В даному дослідженні спочатку розглядаються ефективні методи охолодження сонячних модулів для вибору відповідного, економічного і простого в реалізації способу. Вивчається метод активного охолодження за допомогою вентиляторів для забезпечення вентиляції під сонячним модулем. Для живлення вентиляторів використовується частина вихідної потужності при заданому високому рівні заряду батареї. Управління вмиканням/вимиканням живлення вентиляторів здійснюється за допомогою розробленого компаратора. Для демонстрації підвищення потужності і потужності, споживаної вентиляторами використовується моделювання на основі Matlab. Результати моделювання показують, що представлений підхід дозволяє домогтися значного підвищення ефективності фотоелектричних систем, що мають акумулятори. Запропонований метод продемонстрований і оцінений для фотоелектричної системи потужністю 1,62 кВт. В результаті одночасного практичного експерименту на двох однакових фотоелектричних панелях потужністю 180 Вт протягом цілого дня було встановлено, що енергія з системою охолодження становила 823,4 Вт·год, в той час як без охолодження – 676 Вт·год. Використання прийнятого підходу може сприяти підвищенню енергетичної стійкост