फोटोवोल्टिक थर्मल हाइब्रिड सौर कलेक्टर

फोटोवोल्टिक थर्मल हाइब्रिड सौर कलेक्टर, जिन्हें कभी-कभी हाइब्रिड पीवी / टी सिस्टम या पीवीटी के नाम से जाना जाता है, वे सिस्टम होते हैं जो सौर विकिरण को थर्मल और विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। ये प्रणालियां एक सौर सेल को जोड़ती हैं, जो सूरज की रोशनी को सौर तापीय कलेक्टर के साथ परिवर्तित करती है, जो शेष ऊर्जा को पकड़ती है और पीवी मॉड्यूल से अपशिष्ट ताप को हटा देती है। और इस प्रकार अकेले सौर फोटोवोल्टिक (पीवी) या सौर थर्मल की तुलना में अधिक समग्र ऊर्जा कुशल हो। 1 9 70 के दशक से पीवीटी प्रौद्योगिकी के विकास में अनुसंधान की एक महत्वपूर्ण मात्रा में वृद्धि हुई है।

फोटोवोल्टिक कोशिकाएं प्रतिरोध में वृद्धि के कारण तापमान में वृद्धि के साथ दक्षता में गिरावट से पीड़ित हैं। ऐसे प्रणालियों को पीवी कोशिकाओं से गर्मी दूर करने के लिए इंजीनियर किया जा सकता है जिससे कोशिकाओं को ठंडा कर दिया जा सके और इस प्रकार प्रतिरोध को कम करके अपनी दक्षता में सुधार किया जा सके। यद्यपि यह एक प्रभावी तरीका है, यह थर्मल घटक को सौर थर्मल कलेक्टर की तुलना में कम प्रदर्शन करने का कारण बनता है।

सिद्धांतों
फोटोवोल्टिक तत्व (पीवी कोशिकाएं, आमतौर पर डॉप किए गए सिलिकॉन) सौर प्रकाश (दृश्यमान सीमा) को संभावित अंतर और विद्युत प्रवाह में परिवर्तित करते हैं, जबकि थर्मल सेंसर भाग (अवशोषक या “सांद्रता” …) सूर्य द्वारा भेजी गई कैलोरी ऊर्जा को ठीक करता है (विशेष रूप से इन्फ्रा-रेड विकिरण आम तौर पर पैनल द्वारा फैली गर्मी के रूप में खो जाता है) एक शीतलक (वायु या पानी / ग्लाइकोल, एक पंप द्वारा इंजेक्शन, जिसका ऑपरेशन बिजली द्वारा संचालित होता है) के माध्यम से होता है।

उत्पादित बिजली का उपयोग स्थानीय रूप से या भंडारण (बैटरी) के बाद किया जा सकता है, या बिजली ग्रिड (पुनर्विक्रय / खरीददारी) में इंजेक्शन दिया जा सकता है।

उत्पादित गर्मी को किसी पारंपरिक थर्मल इंस्टॉलेशन से जोड़ा जा सकता है, जो वायु या घरेलू पानी (घरेलू गर्म पानी, स्विमिंग पूल, …) को गर्म करने या पहले से गरम करने के लिए उपयोग किया जाता है, एक सुखाने इकाई, …

सिस्टम प्रकार
विभिन्न श्रेणियों में कई पीवी / टी कलेक्टर वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध हैं और इन्हें निम्नलिखित श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

पीवी / टी तरल कलेक्टर
पीवी / टी एयर कलेक्टर
पीवी / ता तरल और वायु कलेक्टर
पीवी / टी सांद्रता (सीपीवीटी)

पीवी / टी तरल कलेक्टर
मूल जल-ठंडा डिजाइन पीवी मॉड्यूल के पीछे से जुड़ी विभिन्न सामग्रियों या प्लेटों के पाइपिंग का उपयोग करके द्रव प्रवाह को प्रत्यक्ष करने के लिए एक चैनल का उपयोग करता है। शीतलन तत्व के माध्यम से द्रव प्रवाह व्यवस्था यह निर्धारित करेगी कि पैनल कौन से सिस्टम सबसे उपयुक्त हैं।

एक मानक द्रव-आधारित प्रणाली में, एक काम कर रहे तरल पदार्थ, आमतौर पर पानी, ग्लाइकोल या खनिज तेल को इन पाइप या प्लेट चिलर के माध्यम से पाइप किया जाता है। पीवी कोशिकाओं से गर्मी धातु के माध्यम से आयोजित की जाती है और काम करने वाले तरल पदार्थ द्वारा अवशोषित होती है (माना जाता है कि काम कर रहे द्रव कोशिकाओं के परिचालन तापमान से कूलर है)। बंद-लूप सिस्टम में यह गर्मी या तो थक जाती है (इसे ठंडा करने के लिए), या एक हीट एक्सचेंजर में स्थानांतरित की जाती है, जहां यह अपने आवेदन में बहती है। ओपन-लूप सिस्टम में, पीवी कोशिकाओं को तरल पदार्थ लौटने से पहले इस गर्मी का उपयोग किया जाता है, या समाप्त हो जाता है। पीवी / टी अनुप्रयोगों के लिए तरल फिल्टर बनाने के लिए तरल में नैनोकणों को फैलाना भी संभव है। इस प्रकार के विभाजन विन्यास का मूल लाभ यह है कि थर्मल कलेक्टर और फोटोवोल्टिक कलेक्टर विभिन्न तापमान पर काम कर सकता है।

पीवी / टी एयर कलेक्टर
मूल वायु-ठंडा डिजाइन फोटो-वोल्टिक (पीवी) पैनलों को माउंट करने के लिए खोखले, प्रवाहकीय धातु आवास का उपयोग करता है। गर्मी को पैनलों से घिरे हुए स्थान में विकिरणित किया जाता है, जहां हवा को या तो गर्मी ऊर्जा को पुनः प्राप्त करने के लिए एचवीएसी प्रणाली के निर्माण में फैलाया जाता है, या उगता है और संरचना के शीर्ष से निकलता है।

जबकि हवा में ऊर्जा हस्तांतरण एक तरल कलेक्टर के रूप में उतना कुशल नहीं है, बुनियादी ढांचे के लिए कम लागत और जटिलता है; मूल रूप से एक उथले धातु बॉक्स। पीवी पैनलों का प्लेसमेंट ऊर्ध्वाधर या कोण हो सकता है।

पीवी / टी सांद्रता (सीपीवीटी)
एक सांद्रता प्रणाली का लाभ फोटोवोल्टिक (पीवी) कोशिकाओं की मात्रा को कम करने का लाभ होता है, जैसे कि कुछ हद तक अधिक महंगी और कुशल बहु-जंक्शन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं का उपयोग किया जा सकता है जो उत्पादित उच्च-मूल्य विद्युत शक्ति के अनुपात को कम-मूल्य थर्मल बनाम अधिकतम कर देगा शक्ति। उच्च सांद्रता (यानी एचसीपीवी और एचसीपीवीटी) प्रणालियों की एक बड़ी सीमा यह है कि वे पारंपरिक सी-सी / एमसी-सी कलेक्टरों पर केवल उन क्षेत्रों में अपना लाभ बनाए रखते हैं जो लगातार वायुमंडलीय एयरोसोल प्रदूषक (जैसे हल्के बादल, धुआं आदि) से मुक्त रहते हैं। )। ध्यान केंद्रित प्रणाली का प्रदर्शन विशेष रूप से अव्यवस्थित है क्योंकि 1) विकिरण प्रतिबिंबित होता है और संग्रह ऑप्टिक्स के स्वीकार्य कोण (अक्सर 1 डिग्री -2 डिग्री से कम) के बाहर बिखरा हुआ होता है, और 2) सौर स्पेक्ट्रम के विशिष्ट घटकों का अवशोषण एक या अधिक कारण बनता है एमजे कोशिकाओं के भीतर श्रृंखला के जंक्शनों को कम प्रदर्शन करने के लिए।

ध्यान केंद्रित करने वाले सिस्टम को सूर्य को सटीक रूप से ट्रैक करने और पीवी कोशिकाओं को अत्यधिक तापमान की स्थिति को नुकसान पहुंचाने से बचाने के लिए विश्वसनीय नियंत्रण प्रणाली की भी आवश्यकता होती है। आदर्श परिस्थितियों में, इस तरह के सिस्टम पर सीधे 75% सूर्य शक्ति की घटना बिजली और गर्मी के रूप में एकत्र की जा सकती है। अधिक जानकारी के लिए, केंद्रित फोटोवोल्टिक्स के लिए लेख के भीतर सीपीवीटी की चर्चा देखें।

एक पीवीटी कलेक्टर का ढांचा
जैसा कि बताया गया है, एक पीवीटी कलेक्टर एक फोटोवोल्टिक कलेक्टर और एक हीट एक्सचेंजर का एक संघ है। गर्मी के नुकसान को कम करने के लिए फोटोवोल्टिक कलेक्टर लगभग हमेशा चमकदार प्रकार का होता है।

सामने वाले हवा कक्ष के साथ संग्राहक
वे ग्रीनहाउस प्रभाव का फायदा उठाते हैं। वे लगभग हवा के साथ हीट एक्सचेंज के लिए लगभग विशेष रूप से उपयोग किया जाता है।

आंतरिक ट्यूब के बिना संग्राहक
सबसे आम प्रकार। यहां फोटोवोल्टिक कलेक्टर के पीछे गर्मी का आदान-प्रदान किया जाता है; यह तरल शीतलन के मामले में एक अनिवार्य संरचना है, क्योंकि एक्सचेंजर फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को मुखौटा करेगा, और किसी भी मामले में द्रव आपूर्ति और निष्कर्षण पाइप के पीछे के स्थान का लाभ होता है, जो अन्यथा छायांकन समस्याओं को उत्पन्न करेगा।

तरल कई गुना
एक सामान्य पीवी कलेक्टर की तुलना में, तरल कई गुना में एक हीट एक्सचेंजर और इसके इन्सुलेशन के अतिरिक्त होता है। यह एक्सचेंजर विभिन्न आकारों का हो सकता है; सबसे लगातार मामलों में यह अनुवर्ती तांबा पाइप से बना है, विभिन्न तकनीकों के साथ, बैकशीट पर या अधिक प्रभावी ढंग से, इसमें एल्यूमीनियम रोल-बॉन्ड एक्सचेंजर होता है, जो बेहतर ताप संचरण की अनुमति देता है। तरल कलेक्टर के साथ गर्मी विनिमय फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को ठंडा करने के लिए बहुत प्रभावी है, जिससे उनकी पैदावार बढ़ती है।

एकाग्रता कलेक्टरों
सिलिकॉन कोशिकाओं के उपयोग को छोड़कर और पतली फिल्म प्रौद्योगिकी शुरू करके, एक हाइब्रिड पैनल तैयार करना संभव है जो सौर एकाग्रता के उपयोग को देखता है। एक दिलचस्प एप्लिकेशन एक सीपीसी सांद्रता (अंग्रेजी कंपाउंड पैराबॉलिक सांद्रता से) की उपस्थिति को देखता है जिसमें आग लगती है जिसकी तरफ पतली फिल्म कोशिकाओं (उदाहरण के लिए सीआईएस या सीआईजीएस) की एक फिल्म रखी जाती है। यह कॉन्फ़िगरेशन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं (एकाग्रता के लिए धन्यवाद) की उच्च पैदावार प्राप्त करने की अनुमति देता है लेकिन साथ ही साथ एक अधिक प्रभावी गर्मी हटाने (क्योंकि पूरे सेल गर्मी हस्तांतरण तरल पदार्थ के संपर्क में है)।

स्थापना
पीवी-टी पैनलों की स्थापना में शामिल हैं:

किसी भी सौर पैनल की तरह, फिक्सिंग पैनल (आमतौर पर, छत पर)
किसी भी पीवी पैनल की तरह, बिजली के केबल्स और उपकरण डाउनस्ट्रीम (इन्वर्टर, …) की स्थापना,
किसी भी थर्मल पैनल, एक वेंटिलेशन सर्किट, अगर हवा ठंडा हो, या एक गर्म पानी संचयक के साथ एक हाइड्रोलिक सर्किट (यदि पीवी-टी पैनल सीधे टैप पर उपलब्ध गर्म पानी प्रणाली से जुड़ा हुआ है (और केवल हीटिंग के लिए नहीं), स्टॉक के आउटलेट पर, सुरक्षा के थर्मोस्टेटिक मिश्रण वाल्व को जोड़ने के लिए अनिवार्य है, ताकि कोई भी गर्म पानी से जलाया जा सके।

ट्रेडिंग सिस्टम
कई फ्रांसीसी निर्माताओं हाइब्रिड पैनल प्रदान करते हैं: ड्यूलसुन, सिल्लिया (एक तांबा अवशोषक के साथ), एबीसीडी इंटेल, साथ ही साथ कोोजेयर (एयर कूलिंग) और सिस्टोवी।

लाभ
समग्र ऊर्जा दक्षता फोटोवोल्टिक पैनलों (12-20%) की तुलना में काफी अधिक है, मुख्य रूप से थर्मल घटक के कारण (जो अकेले पीवी में गैर-शोषित आईआर विकिरण को भी महत्व देती है – कुल में से 46%)।

इसके अलावा, थर्मल कैप्चर बिजली उत्पादन पर दो अनुकूल प्रभाव डालता है:

फोटोवोल्टिक कोशिकाएं बेहतर काम करती हैं। वास्तव में उनके अंधेरे रंग क्योंकि वे सूरज में गर्म होते हैं, या उनकी बिजली उत्पादन दक्षता गर्मी के साथ घट जाती है, खासतौर से 45 डिग्री सेल्सियस से ऊपर। पीवी-टी पैनल में, गर्मी कलेक्टर सौर कैलोरी को पकड़ता है, जो पीवी कोशिकाओं को ठंडा करता है और उनका बढ़ाता है विशेष रूप से विद्रोह के चोटियों के दौरान उत्पादन। फोटोवोल्टिक कोशिकाओं द्वारा उत्पादित वर्तमान के लिए गर्मी को एक संचयक (सामान्य रूप से बंद सर्किट पानी / ग्लाइकोल) में इंजेक्शन दिया जाता है; इससे बिजली उत्पादन में सुधार होता है (निर्माताओं के अनुसार पेरिस क्षेत्र में लगभग 15%)।

पैनलों की स्थायी ठंडा करने से उनकी सेवा जीवन और उनकी दक्षता में सुधार होता है (गर्मी पंप के सीओपी में वृद्धि जब गर्मी पंप जुड़ा होता है)।

छत पर केंद्रीय स्थिति में पैनलों के लिए ये फायदे विशेष रूप से स्पष्ट हैं।

एक पीवी सौर पैनल और सौर थर्मल पैनल की तुलना में हाइब्रिड पैनल स्थापित करने की समान लागत कम हो जाती है।

एक संकर पीवी-टी पैनल बर्फ (या ठंढ या धुंध) की स्थिति में तेजी से काम कर सकता है जो इसे अस्पष्ट करता है: इसे विपरीत दिशा में गर्मी हस्तांतरण तरल पदार्थ को फैलाने से समाप्त किया जा सकता है। पीवी-टी पैनल छत को ठंडा करके, घर के अटारी में गर्मी को कम करने के लिए गर्म मौसम के दौरान भी भाग लेता है।