Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 3

Simulation analysis of a photovoltaic-thermal energy generator for residential prosumers in Matlab/Simulink

Analiza symulacyjna fotowoltaicznocieplnego generatora energii dla prosumentów mieszkaniowych w programie Matlab/Simulink

10.15199/48.2024.03.26

nr katalogowy: 147748
10.15199/48.2024.03.26

Streszczenie

Niniejsza praca dotyczy analizy funkcjonowania zintegrowanego generatora energii elektrycznej i cieplej, która została przeprowadzona w programie MATLAB/SIMULINK uwzględniając zmienność parametrów zewnętrznych w postaci irradiancji oraz temperatury otoczenia. Kolektor hybrydowy został połączony z hydrauliczną częścią obiegu wody, modelując w ten sposób jej odbiór z jego wymiennika i doprowadzenie do zasobnika wody o pojemności 250 l z możliwością wykorzystania przez użytkownika. W pracy wykorzystano kolektor o mocy elektrycznej i cieplnej odpowiednio 300 W i 450 W. Przedstawiono relacje występujące pomiędzy aktualnie generowaną mocą elektryczną, temperaturą w zbiorniku i wymienniku kolektora z uwzględnieniem poziomu strat ciepła w trakcie działania całego systemu. Zwrócono uwagę na osiągane wartości sprawności elektrycznej, cieplnej i całkowitej przy zmianie warunków słonecznych.

Abstract

The paper concerns the analysis of an integrated electricity and heat generator, which was carried out in the MATLAB/SIMULINK program, taking into account the variability of external parameters in the form of irradiance and ambient temperature. The hybrid collector has been connected to the hydraulic part of the water circuit, thus modeling its collection from the exchanger and supplying the medium to a water tank with a capacity of 250 l, which can be used by the user. A collector with an electric and thermal power of 300 W and 450 W has been modeled. The relationships between the currently generated electrical power, the temperature in the tank and the collector exchanger, taking into account the level of heat losses during the operation of the entire system, were presented. The values of electrical, thermal and total efficiency for different solar conditions are presented.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Czarnecki P., Ruta Ł., Znajdek K., Raj E., Lisik Z., Prototyp hybrydowego panelu fotowoltaicznego z płytą chłodzącą, Przegląd Elektrotechniczny, 98, 10 (2022), 267-270
[2] Aste N., Pero C., Leonforte F., Thermal-electrical Optimization of the Configuration a Liquid PVT Collector, Energy Procedia, 30 (2012), 1-7, https://doi.org/10.1016/j.egypro.2012.11.002
[3] Fudholi A., Nur R., Abrar R., Rado Y., Desvina A., Ali M., Sopian K., Overview of Photovoltaic Thermal (PVT) Water Collector. International Journal of Power Electronics and Drive Systems, 9, 4 (2018), 1891-1898
[4] Abdullah A.L., Misha S., Tamaldin N., Rosli M.A., Sachit F.A., A Review: Parameters Affecting the PVT Collector Performance on the Thermal, Electrical, and Overall Efficiency of PVT System, Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, 60, 2 (2019), 191-232
[5] Öner V., Yeşįlyurt M. K., Photovoltaic Thermal (PVT) Solar Panels, International Journal of New Technology and Research, 2, 12 (2016), 13-16
[6] Abdullah A.L., Misha S., Tamaldin N., Rosli M.A., Sachit F.A., Photovoltaic Thermal/Solar (PVT) Collector (PVT) System Based on Fluid Absorber Design: A Review, Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, 48, 2 (2018), 196-208
[7] Riffat S., Cuce E., A review on hybrid photovoltaic/thermal collectors and systems, International Journal of Low-Carbon Technologies, 6, 3 (2011), 212-241, https://doi.org/10.1093/ijlct/ctr016
[8] Fudholi A., Zohri M., Taslim I., Aliyah F., Koto A., Heat transfer and efficiency of dual channel PVT air collector: a review, International Journal of Power Electronics and Drive System, 10, 4 (2019), 2037-2045
[9] Herez A., El Hage H., Lemenand T., Ramada M., Khaled M., Review on photovoltaic/thermal hybrid solar collectors: Classifications, applications and new systems, Solar Energy, 207 (2020), 1321-1347
[10] Wang Q., Review: Developments of photovolatic/thermal (PVT) collectors, 5th International Conference on Advances in Energy, Environment and Chemical Science, 03025, 245 (2021), https://doi.org/10.1051/e3sconf/202124503025
[11] Jastrzębska G., Ogniwa słoneczne. Budowa, technologia i zastosowanie, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności (WKiŁ), Warszawa 2013
[12] Drabczyk K., Panek P., Silicon - based solar cells. Characteristics and production processes, Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences, Kraków 2012
[13] Zarzycki R., Wymiana ciepła, Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2020
[14] Raghuraman P., Analytical Predictions of Liquid and Air Photovoltaic/Thermal, Flat-Plate Collector Performance, Journal of Solar Energy Engineering, 103, 4 (1981), 291-298
[15] Levenspiel O., Engineering Flow and Heat Exchange, Department of Chemical Engineering, Oregon State University, Springer, 2014
[16] Evangelisti L., On the sky temperature models and their influence on buildings energy performance: A critical review, Energy and Buildings, 183 (2019), 607-625, 10.1016/j.enbuild.2018.11.037
[17] Gliah O., Kruczek B., Etemad S., Thibault J., The effective sky temperature: an enigmatic concept, Heat and Mass Transfer, 47 (2011), 1171–1180
[18] Shongwe S., Comparative Analysis of Different Single-Diode PV Modeling Methods, IEEE Journal of Photovoltaics, 5, 3 (2015), 938-946
[19] Santbergen R., Rindt C.C.M., Zondag H.A., Zolingen R., Detailed analysis of the energy yield of systems with covered sheet-and-tube PVT collectors, Solar Energy, 84, 5 (2010), 867-878, https://doi.org/10.1016/j.solener.2010.02.014
[20] Stanbergen R. Optical absorption factor of solar cells for PVT systems, Eindhoven University of Technology, Phd Thesis, 2008
[21] Zondag H.A., Vries D.W., Helden W.G., Zolingen R.J., Steenhoven A.A., The thermal and electrical yield of a PVthermal collector, Solar Energy, 72, 2 (2002), 113-128, https://doi.org/10.1016/S0038-092X(01)00094-9
[22] Bojan V., Klemen S., Sebastijan S., Analytical modelling of water sheet-and-tube Photovoltaic Thermal Collector, Przegląd Elektrotechniczny, 96, 9 (2020), 20-25

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-3 , nr katalogowy 147748 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-3 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2024-3

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma