روش های ادغام فناوری فتوولتائیک با ترموالکتریک برای بهینه سازی بازده انرژی

خورشید یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر با پتانسیل قابل توجه است. در کنار سیستم های صرفا فتووتائیک، صرفا حرارتی و ترکیبی خورشیدی، ماژول های فتوولتائیک ادغام شده با ترموالکتریک نیز یک فناوری نو ظهور و در حال توسعه برای تامین انرژی الکتریکی بشر هستند. فناوری ترموالکتریک در دو حالت که می تواند موجب بهبود تبدیل انرژی خورشید در سیستم های فتوولتائیک گردد. این حالات عبارتند از مولد ترموالکتریک (TEG) که از اختلاف دمای بین ماژول فتوولتائیک و محیط برق مازاد تولید می کند و خنک کننده ترموالکتریک (TEC) که سبب خنک کاری قابل اطمینان ماژول فتوولتائیک، افزایش راندمان تولید و افزایش طول عمر آن می گردد. ماژول ترموالکتریک در حالت مولد با توجه به عدم مصرف برق اضافه (غیر فعال بودن) و قابلیت بکارگیری حرارت اتلافی برای تولید توان الکتریکی مازاد، بیشترین کاربرد را در جهت ادغام با فناوری فتوولتائیک، به ویژه در انواع سیلیکونی مونوکریستال، پلی کریستال و آمورف دارد. با این وجود راندمان این حالت از ماژول های ترموالکتریک پایین است و خنک کاری قسمت دما پایین این مولد ها برای دستیابی به اختلاف دما و متعاقب آن کارایی بیشتر مثمر ثمر خواهد بود. ادغام ماژول TEC با فناوری فتوولتائیک از پیچیدگی و هزینه بیشتری برخوردار است. زیرا این خنک کننده ها راندمانی پایین و مصرف انرژی بالایی برای خنک کاری موثر به ویژه در ادغام با سیستم های فتوولتائیک مسطح دارند. همچنین تامین برق مصرفی TEC ها خود یک مسئله اساسی است که طبق بررسی تحقیقات انجام شده قبلی، کاملا کنترل شده و هوشمند انجام می شود. با این وجود خنک کننده های ترموالکتریک یک راه کار قابل اطمینان برای کاهش و کنترل دمای ماژول های فتوولتائیک با دما های بالا به ویژه در مناطق گرم و خشک هستند. خنک کاری صحیح بخش دما بالای TEC ها از نظر کارایی و عمر مفید بسیار مهم است. زیرا فقط در این صورت است که اختلاف دمای ایجاد شده در دو طرف ماژول ترموالکتریک به طرف منفی میل کرده و توانایی خنک کاری موثر و افزایش راندمان فتوولتائیک را فراهم می کند. بنابراین می توان استنباط نمود که در حال حاضر بکارگیری این حالت از فناوری ترموالکتریک در سیستم های CPV از نظر اقتصادی و عملکرد، کاربردی تر است. همچنین لازم به ذکر است که هردو حالت ادغام فناوری فتوولتائیک با ترموالکتریک نیز توانایی پاسخ به تقاضای حرارتی را دارد که این امر در ماژول های TEC از قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار است. طبق نتایج به دست آمده از این مطالعه، به تحقیقات آینده حرکت به سوی ماژول های مشترک مولد – خنک کننده ترموالکتریک برای ادغام با فناوری فتوولتائیک به منظور عملکرد هوشمند با هدف تولید توان مازاد و یا خنک کاری در شرایط مختلف پیشنهاد می شود.

Keywords:

واژگان کلیدی: ماژول فتوولتائیک , ماژول ترموالکتریک , بهینه سازی بازده , انرژی های تجدیدپذیر , گرادیان دمایی