การศึกษาสมรรถนะของระบบผลิตไฟฟ้าและน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้เป็นการศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับการทดสอบสมรรถนะของระบบผลิตไฟฟ้าและน้ำร้อนร่วมพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีขนาดใหญ่เพียงพอที่ใช้งานจริงได้ โดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ มีตัวแปรสำคัญ คืออุณหภูมิ กล่าวคือเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ต่ำลง วิทยานิพนธ์นี้จึงเป็นการศึกษาเกี่ยวกับสมรรถนะของระบบผลิตไฟฟ้าและน้ำร้อนร่วมพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นระบบที่ได้มีการลดอุณหภูมิแผงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยวิธีการติดตั้ง ชุดระบายความร้อน ซึ่งประกอบเป็นชุดเดียวกันอยู่ร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ แล้วทำการทดลองหาประสิทธิภาพทั้งกรณีที่มีและไม่มีการระบายความร้อน โดยน้ำร้อนที่ได้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ จากการออกแบบโดยใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ ชนิดแบบอะมอร์ฟัสซิลิคอน (Amorphous Silicon Solar Cell) โดยแบ่งเป็น แบบที่มีการระบายความร้อนด้วยน้ำเปรียบเทียบกับแบบที่ไม่มีการระบายความร้อน ซึ่งมีพื้นที่รับแสงรวม 105 ตารางเมตร ติดตั้งทดสอบระบบที่ตำแหน่งละติจูด 14 องศา 2 ลิปดา เหนือ ลองจิจูด 100 องศา 43 ลิปดา ตะวันออก แผงทุกแผงมีฝาปิดกระจกและทุกแผงหันหน้าไปทางทิศใต้ทำมุมกับระนาบ 14 องศา ทดลองในช่วงเวลา 09.00 น. - 17.00 น. ทดสอบสมรรถนะตามมาตรฐาน ISO 9459-2 ผลจากการทดสอบพบว่า กรณีที่มีการลดอุณหภูมิของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ช่วยเพิ่ม ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสูงกว่าระบบที่ไม่มีการลดอุณหภูมิที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ โดยประสิทธิภาพระบบผลิตไฟฟ้าที่มีการลดอุณหภูมิของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยน้ามีประสิทธิภาพ ร้อยละ 1.785 และระบบที่ไม่มีการลดอุณหภูมิที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพ ร้อยละ 1.618 ซึ่งพบว่าระบบ ที่มีการลดอุณหภูมิมีประสิทธิภาพสูงกว่า ดังนั้นจึงสรุปว่าอุณหภูมิทำงานของแผง มีผลต่อการผลิตไฟฟ้าของแผงเซลล์แผงอาทิตย์ โดยอัตราการไหลของน้ำที่เหมาะสมเท่ากับ 0.236 กิโลกรัมต่อวินาที กำลังไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 1.2 กิโลวัตต์ และอุณหภูมิน้ำร้อนสูงสุดเท่ากับ 64 องศาเซลเซียส

This thesis is an experimental investigation on the performance of a photovoltaic/thermal (PV/T) hybrid solar collector, with an actual size used in standard system. Experiment revealed that the key performance variable of the PV/T is the temperature. This variable inversely is influence the efficiency of solar photovoltaic. The thesis aims at the study on the performance of PV/T with and without water heating system, which was constructed in the same unit of the solar PV panels. The important constraint that is the hot water produced from the proposed system can be used as a useful output. The system used in this study was comprised of 105 amorphous silicon solar photovoltaic modules (total effective area of 105 m2) equipped with built-in solar water heating system. This system was located at a latitude of 14°2’ N and longitude of 100°43’ E, respectively. All of the collectors had a single glass cover and were tilted at 14° and facing due south. The test was conducted during the period of 09.00-17.00 hours along with ISO 9459-2 testing standard. The experimental results revealed that the reduction of temperature, can improve the system efficiency, compared to the system without water cooling. Furthermore, the hot water from this cooling process can be used for other purpose. Therefore, the efficiency of the proposed system was also higher than the conventional solar photovoltaic system with the average values of 1.785 % and 1.618 %, respectively. It was concluded that the efficiency could be improved by means of cell temperature reduction. The appropriate water flow rate for the proposed system was 0.236 kg/s. The obtained maximum power and hot water temperature were 1.2 kW and 64 °C, respectively.