फ़्रेम छिद्रण के साथ पीवी मॉड्यूल तापमान कैसे कम करें

चीन के नॉर्थईस्ट इलेक्ट्रिक पावर यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों के नेतृत्व में एक शोध दल ने निष्क्रिय वायु शीतलन का उपयोग करके पीवी पैनलों के तापमान को कम करने पर फ्रेम वेध के प्रभाव की जांच की है।

समूह ने बताया, "पिछले अध्ययनों की तुलना में, इस अध्ययन की मुख्य नवीनता निष्क्रिय वायु शीतलन प्रदर्शन, थर्मल प्रबंधन और पीवी पैनलों के विद्युत प्रदर्शन पर फ्रेम वेध का व्यापक प्रभाव मूल्यांकन है।" "पीवी पैनलों के आसपास वायु प्रवाह क्षेत्र और पीवी पैनलों के तापमान क्षेत्र का विस्तृत विश्लेषण किया जाता है, और पीवी पैनलों के थर्मल और इलेक्ट्रिक प्रदर्शन पर विभिन्न फ्रेम वेध पैटर्न और विभिन्न छेद आकारों के प्रभावों की तुलना और चर्चा की जाती है। इस पेपर का मुख्य उद्देश्य सौर पीवी पैनलों के निष्क्रिय वायु शीतलन प्रौद्योगिकी अनुसंधान के लिए एक संदर्भ प्रदान करना है।"

अनुसंधान टीम ने तीन आयामी कम्प्यूटेशनल तरल गतिशीलता (सीएफडी) सिमुलेशन का उपयोग करके 17 अलग-अलग फ्रेम वेध डिजाइनों की जांच की।

सिमुलेशन 52.8 सेमी × 32 सेमी × 1.05 सेमी मापने वाले मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन फोटोवोल्टिक (पीवी) पैनल पर आधारित थे। पैनल में एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु फ्रेम (2.5 मिमी मोटी), एक कांच की परत (3.2 मिमी), एक एथिलीन विनाइल एसीटेट (ईवीए) परत (0.5 मिमी), एक पीवी सेल (0.6 मिमी), और एक बैकबोर्ड (0.7 मिमी) शामिल था।

कम्प्यूटेशनल डोमेन प्रत्येक तरफ 0.8 मीटर मापने वाला एक घन था, जिसकी स्थापना ऊंचाई 0.4 मीटर थी। इनलेट हवा की गति 6.0 मीटर/सेकेंड निर्धारित की गई थी। पैनल के हवा की ओर और हवा की ओर की ओर 52.8 सेमी मापा गया, जबकि बाईं और दाईं ओर 32 सेमी था। आपतित सौर विकिरण 900 W/m² था।

अपने मॉडल को मान्य करने के लिए, शोधकर्ताओं ने 35 सेमी × 23.5 सेमी × 1.5 सेमी के आयामों के साथ एक छोटे मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन पीवी पैनल का उपयोग करके एक प्रयोगात्मक सेटअप बनाया। पैनल की रेटेड शक्ति 10 W थी और इसे 50 डिग्री के झुकाव कोण पर स्थापित किया गया था। प्रयोग मध्य चीन के जिलिन शहर में आयोजित किए गए और परिणामों की तुलना एक अलग सिमुलेशन मॉडल के साथ की गई। विश्लेषण से पता चला कि सिम्युलेटेड और मापे गए मानों के बीच औसत तापमान में केवल 0.2267 डिग्री का अंतर है, अधिकतम एकल -बिंदु विचलन 0.4 डिग्री है।

एक बार सीएफडी मॉडल मान्य हो जाने के बाद, टीम ने निष्क्रिय शीतलन के लिए झुकाव कोण को अनुकूलित किया, 11 डिग्री को सबसे प्रभावी के रूप में पहचाना। वेध मामलों के बाद के सभी सिमुलेशन इसी झुकाव पर आयोजित किए गए थे। 17 वेध डिजाइनों को छिद्रित फ्रेम पक्षों की संख्या के आधार पर चार श्रेणियों में बांटा गया था: सिंगल{4}साइड, डुअल{5}साइड, ट्राई{6}साइड, और चार{7}}साइड वेध।

प्रत्येक मामले में या तो गोलाकार या आयताकार छिद्र होते हैं। हवा की ओर और हवा की ओर छिद्र वाले पैनलों के लिए, गोलाकार छिद्रों की त्रिज्या 3 मिमी थी और उन्हें 58.68 मिमी की दूरी पर रखा गया था; बायीं और दायीं ओर, छेद भी 3 मिमी त्रिज्या के थे लेकिन 64 मिमी की दूरी पर थे। आयताकार छिद्रों को पक्ष के आधार पर 107 मिमी रिक्ति के साथ 4 मिमी × 100 मिमी और 60 मिमी रिक्ति के साथ 5 मिमी × 70 मिमी मापा गया।

शोधकर्ताओं ने बताया, "हवा की तरफ 3.0 मिमी त्रिज्या के आठ गोलाकार छेद वाले केस 2 - ने सबसे कम औसत पीवी पैनल तापमान (39.37 डिग्री), सबसे कम अधिकतम तापमान (42.63 डिग्री), सबसे समान सतह तापमान वितरण, उच्चतम आउटपुट पावर (24.18 डब्ल्यू), और सबसे बड़ी फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता (15.9%) हासिल की।"

उन्होंने कहा, "औसत पीवी पैनल तापमान के परिप्रेक्ष्य से, मूल्यांकन किए गए फ्रेम वेध डिजाइनों में से 13 ने गैर-छिद्रित फ्रेम (केस 1) से बेहतर प्रदर्शन किया।" गैर-छिद्रित पैनल की तुलना में, केस 2 डिज़ाइन ने पैनल के तापमान को 5.44 डिग्री कम कर दिया। बिना हवा की स्थिति में, छिद्रित फ्रेम ने औसत तापमान में 37.8 डिग्री की कमी की और फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता में 2.89% की वृद्धि की।

गैर-छिद्रित पैनल की तुलना में केवल तीन छिद्रण डिज़ाइन - केस 3, 7, और 8 - ने खराब प्रदर्शन किया। केस 3 में लीवार्ड की ओर गोलाकार छेद थे, केस 7 में लीवार्ड की ओर आयताकार छेद थे, और केस 8 में बाईं ओर आयताकार छेद थे। टीम ने निष्कर्ष निकाला, "आम धारणाओं के विपरीत, फ्रेम में अधिक छेद करने से पीवी पैनल कूलिंग प्रदर्शन में सुधार नहीं होता है।"

उनका काम थर्मल इंजीनियरिंग में केस स्टडीज में प्रकाशित "निष्क्रिय वायु शीतलन के साथ फोटोवोल्टिक पैनल तापमान को कम करने पर फ्रेम वेध का प्रभाव मूल्यांकन" में प्रस्तुत किया गया था। अध्ययन में चीन की नॉर्थईस्ट इलेक्ट्रिक पावर यूनिवर्सिटी, शेंगू ग्रुप और यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने हिस्सा लिया।