فهرست مطالب |
|
عنوان |
صفحه |
فصــل‌اول : مقدمه |
1 |
1-1 انرژی‌های تجدید پذیر |
2 |
1-2 انرژی خورشیدی |
3 |
1-3 تولید و مصرف انرژی در ایران |
4 |
1-4 کاربردهای انرژی خورشیدی |
4 |
1-4-1 استفاده از انرژی حرارتی خورشید |
4 |
1-4-1-1 کاربردهای نیروگاه |
4 |
1-4-1-2 کاربردهای غیر نیروگاهی |
6 |
1-5 سیستم‌های فتوولتائیک |
7 |
1-6 مصارف و کاربردهای فتوولتائیک |
9 |
1-7 پمپ آب فتوولتائيك |
11 |
1-8جنبه اقتصادي پمپ آب فتوولتاييك |
12 |
1-9 سیستم‌های فتوولتائیک/حرارتی |
13 |
1-10 تاریخچه تحقیقات قبلی |
16 |
1-11 اهداف تحقیق |
18 |
فصــل‌دوم : سیستم‌های پمپ آب فتوولتائیک |
19 |
2-1 فرآيند فتوولتائيك |
20 |
2-2 تاریخچه سلول های فتوولتائیک |
20 |
2-3 ساختار سیستم پمپ آب فتوولتائیک |
22 |
2-4 پانل‌های فتوولتائیک |
24 |
2-5 دنبال كننده توان ماكزيمم |
28 |
2-6 پمپ‌هاي آب فتوولتائيك |
30 |
2-6-1 ساختمان پمپ‌هاي آب |
31 |
2-6-1-1پمپ هاي جابجايي مثبت |
31 |
2-6-1-2پمپ‌هاي گريز از مركز يا سانتريفيوژ |
32 |
2-7 مجموعه موتور پمپ در سيستم‌هاي خورشيد |
32 |
فصل سوم : مدل‌سازی اجزا سيستم‌هاي پمپ آب فتوولتائیک |
34 |
3- 1مدل سازي پانلهاي فتوولتائيك |
35 |
3-2 مدل‌سازي عملكرد پانل هاي فتوولتائيك بر اساس پارامترهاي مشخصه |
36 |
3-3 پارامترهاي مشخصه در دماهاي مختلف |
40 |
3-3-1مدل پيش‌بیني دماي پانل |
42 |
3-4 پارامترهاي مشخصه دردما و تابش سطح مختلف |
43 |
3-5 پارامترهاي مشخصه دردما، تابش سطح و شرايط آب هوايي مختلف |
44 |
3-6 مدل سازي موتور پمپ |
47 |
فصل چهارم : شرح ساختمان و تجهيرات آزمايشگاهي پمپ آب فتوولتائيك |
52 |
4-1 شرح تجهيزات سيستم مورد آزمايش |
53 |
4-2 تجهيزات سيستم پمپ آب فتوولتاييک |
56 |
4-2-1 پانل هاي فتوولتاييك |
56 |
4-2-2 كنترلر |
57 |
4-2-3 مشخصات سيستم پمپ آب فتوولتائيك |
59 |
4-2-4 فيلتر |
64 |
4-2-5 شير كنترل |
64 |
4-2-6 كلكتور نصب شده زير سطح پانل |
64 |
4-3 تجهيزات و وسايل اندازه گيري |
66 |
4-3-1سنسورخورشيدي |
66 |
4-3-2 آمپرمتر و ولت متر |
67 |
4-3- 3 كنتور آب |
68 |
4-3-4 فشار سنج |
68 |
4-3-5 ترموكوپل و دماسنج |
69 |
4-4 پارامتر هاي مورد نيارز براي محاسبات |
70 |
فصل پنجم : ارائه و بررسی نتایج آزمایشگاهی |
71 |
5-1 مقدمه |
72 |
5-2 اطلاعات تشعشعی محل آزمایش |
73 |
5-3 اطلاعات برداری از آزمایش |
74 |
5-4 محاسبه توان و راندمان پمپ،پانل و سیستم |
75 |
5-5 کاهش تلفات انعکاسی از سطح پانل ها |
76 |
5-6 مطالعات لازم جهت کاهش دمای سطح پانل |
76 |
5-7 ساختار سیستم تحت آزمایش |
77 |
5-8 بررسي نتايج تاثيرتوان پانل با عبور آب از کلکتور نصب شده زیر سطح پانل و بدون نصب پانل بر كاركردپمپ و سایر مشخصه های سیستم |
78 |
5-9 آناليز خطا (عدم قطعيت) |
95 |
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات |
97 |
6-1 نتيجه‌گيري |
98 |
6-2پيشنهادات |
100 |
مراجع |
101 |
فهرست تصاوير |
|
عنوان |
صفحه |
شکل1-1:خشک کن خورشیدی ساخته شده در بخش مهندسی مکانیک دانشگاه شهید باهنر کرمان |
7 |
شکل1-2: یک نیروگاه برق فتوولتائیک |
8 |
شكل1-3:طرح اصلي سيستم پمپ آب فتوولتائيك |
12 |
شکل1-4: شماتیک یک سیستم فتوولتائیک/حرارتی |
13 |
شکل1-5: شماتیک کلکتور یک سیستم فتوولتائیک/حرارتی |
14 |
شکل 1-6: مدل‌های مختلف جمع کننده فتوولتائیک حرارتی با سیال عامل آب و هوا |
14 |
شکل2-1: پتانسیل خورشیدی با استفاده از فن‌آوری فتوولتائیک |
21 |
شکل2-2:اجزاءسیستم‌پمپ آب فتوولتائیک |
23 |
شکل2-3:ساختار يك سلول خورشیدی |
25 |
شکل2-4:ساختار پانل خورشیدی |
26 |
شكل3-1:اتصال مدار ميدان در ماشين DC: تحریک مستقل |
49 |
شكل3-2:اتصل مدار ميدان در ماشين |
49 |
شكل 4-1:شماتيك سيستم پمپ آب فتوولتاييك |
54 |
شكل 4-2: سيستم آزمايشگاهي پمپ آب فتوولتاييك |
55 |
شكل 4-3: تركيب پانل هاي فتوولتاييك |
56 |
شكل 4-4: كنترلر PS150 |
57 |
شكل 4-5: ابعادموتورپمپ |
60 |
شكل 4-6: پمپ مكش سطحي از نوع جابجايي مثبت |
60 |
شكل 4-7: شير كنترل |
64 |
شكل 4-8: شماتیک کلکتور نصب شده زیر سطح پانلها |
65 |
شكل 4-9: کلکتور نصب شده زیر سطح پانلها |
65 |
شكل 4-10: لاگر پيرانومتر وپيرانومتر موازي نصب شده با سطح پانل |
66 |
شكل 4-11: ولت متر و آمپر متر جهت اندازه گیری ولتاژ و آمپر تولیدی پانل ها |
67 |
شكل 4-12: كنتور مورد استفاده در آزمايش |
68 |
شكل 4-13: فشارسنج هاي نصب شده در دو طرف موتور پمپ جهت اندازه گيري فشار ورود وخروج پمپ |
68 |
شكل 4-14: دما سنجTESTO(راست) وThermocouple Reader (چپ) |
69 |
شكل5-1: متوسط روزانه انرژي خورشيدي قابل دريافت در هر ماه ميلادي بر روي يك سطح صاف در استان كرمان |
73 |
شكل 5-2: متوسط روزانه ماهيانه انرژي خورشيدي قابل دريافت در هر ماه ميلادي بر روي يك سطح شيبدار قرارگرفته در جهت جنوب با توجه به زاويه بهينه پانل هر ماه در استان كرمان |
74 |
شكل5-3: دياگرام سيستم پمپ آب فتوولتائيك با طرح عبور آب از كلکتور نصب شده به زير آن و سيستم هاي اندازه گيري مربوطه |
77 |
شكل5-4:دستگاه مورد آزمايش |
78 |
فهرست نمودارها |
|
عنوان |
صفحه |
نمودار 2-1:روند كاهش قيمت پا نل هاي فتوولتاييك و افزایش راندمان آنها |
22 |
نمودار2-2: تاثیرافزایش دما بر روی توان تولیدی یک پانل پلی‌کریستالی 45 واتی در تشعشع 500 و 1000 وات بر مترمربع |
27 |
نمودار2-3: تاثیر افزایش دما بر روی میزان ولتاژ و آمپر تولیدی یک پانل پلی‌کریستالی 45 واتی در تشعشع 500 و 1000 وات بر متر مربع |
28 |
نمودار 3-1: نمودار مشخصه يک پانل 64واتي با مشخصاتاستانداردSRC |
37 |
نمودار3-2: نمودار مشخصه I-V پانل پليکريستال سيليکوني 400واتي در و |
38 |
نمودار3-3: نمودار مشخصه I-Vپانل پلي کريستال سيليکوني64 واتي در و |
39 |
نمودار3-4: نمودار مشخصه I-V پانل آمرف سيليکوني64 واتي در |
39 |
نمودار3-5:نمودارمشخصهI-V پانل تک کريستال سيليکوني 400واتي درو |
40 |
نمودار 3-6:مقایسه نتایج مدل تئوری و آزمایشگاهی دمای پانل در تشعشع مرجع 1000وات بر متر مربع |
43 |
نمودار3-7:نمودار مشخصه I-V پانل پلي‌کريستالي سيليکوني64 واتي در و |
45 |
نمودار3-8:نمودار مشخصه P-V پانل پليکريستال سيليکوني 64 واتي در و |
46 |
نمودار 3- 9:نمودار مشخصه P-Vپانل تک کريستال سيليکوني 400واتي در و |
47 |
نمودار4-1:دبي آّب خروجي از پمپ فتوولتائيك در حالت عادي در مقايسه با حالتي كه از MPPT استفاده مي‌شود، هد10 متر و توان نامي 135 وات |
58 |
نمودار4-2:نمودار مشخصه سيستم پمپ آب فتوولتائيك در حالت عادي در مقابسه با حالتي كه از MPPT،استفاده مي‌شود، هد 10 متر و توان نامي آرايه 135 وات |
59 |
نمودار 4-3: تغييرات توان در مقابل دور در هدهاي مختلف |
62 |
نمودار 4-4: تغييرات دبي در برابر دور(RPM) در هد هاي مختلف |
62 |
نمودار 4-5: :تغييرات توان در مقابل هد در دور 1600RPM |
63 |
نمودار 4-6: تغييرات توان درمقابل دبي در دور 1600RPM |
63 |
نمودار5-1: تغييرات تشعشع و دماي محيط در طول روز، خردادماه 1390 |
79 |
نمودار5-2: دبي‌هاي مختلف عبور داده شده از كلكتور براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 16 مترستون آب خردادماه 1390 |
79 |
نمودار 5-3: مقایسه دماي پانل با عبور آب از کلکتور نصب شده زیر سطح پانل با دبی های مختلف و بدون عبور آب براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 16 مترستون آب خردادماه 1390 |
80 |
نمودار 5-4: میانگین دماي پانل بر حسب میانگین دبي عبوری ازكلكتور در طول روز براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 16 مترستون آب خردادماه 1390 |
81 |
نمودار 5-5: مقايسه دماي پانل ، دماي محيط، دمای آب ورودی و خروجی به کلکتور در مقدار متوسط دبی عبوری در طول روز از کلکتور 274 لیتر بر ساعت براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 16 مترستون آب خرداد ماه 1390 |
82 |
نمودار5-6: مقايسه ولتاژ پانل با دبي‌هاي مختلف عبور داده شده از كلكتور در طول روز براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 16 مترستون آب خردادماه 1390 |
83 |
نمودار5-7: مقايسه جريان پانل با دبي‌هاي مختلف عبور داده شده از كلكتور در طول روز براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 16 مترستون آب خردادماه 1390 |
83 |
نمودار5-8: مقايسه توان توليدي پانل ها با عبور آب از كلكتوردر دبي‌هاي مختلف و بدون عبور آب براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 16 مترستون آب خردادماه 1390 |
84 |
نمودار5-9: مقايسه نسبت دبي پمپ به دبي عبوري از كلكتور در دبي‌هاي مختلف عبور داده شده از كلكتور در طول براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 16 مترستون آب خردادماه 1390 |
85 |
نمودار5-10: مقايسه دبي خروجي پمپ با عبور آب از كلكتوردر دبي‌هاي مختلف و بدون عبور آب براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 16 مترستون آب خردادماه 1390 |
86 |
نمودار5-11: مقايسه راندمان پانل با عبور آب از كلكتور با دبي‌هاي مختلف و بدون عبور آب براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 16 مترستون آب خردادماه 1390 |
87 |
نمودار5-12:میانگین راندمان پانل بر حسب میانگین دبي عبوري از كلكتور در طول روز براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هدهاي مختلف مورد آزمايش خردادماه 1390 |
88 |
نمودار5-13: مقايسه راندمان كل سيستم با عبور آب از كلكتور با دبي‌هاي مختلف و بدون عبور براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 16 مترستون آب خردادماه 1390 |
89 |
نمودار5-14: مقايسه راندمان پمپ با عبور آب از كلكتور با دبي‌هاي مختلف و بدون عبور براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 16 مترستون آب خردادماه 1390 |
89 |
نمودار5-15: مقايسه دبي عبوري از كلكتور در دبي‌هاي مختلف عبور داده شده از كلكتور براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 10 مترستون آب خردادماه 1390 |
90 |
نمودار5-16: مقايسه ولتاژ پانل با دبي‌هاي مختلف عبور داده شده از كلكتور در طول روز براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 10 مترستون آب خردادماه 1390 |
90 |
نمودار5-17: مقايسه جرين پانل با دبي‌هاي مختلف عبور داده شده از كلكتور در طول روز براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 10 مترستون آب خردادماه 1390 |
91 |
نمودار5-18: مقايسه توان توليدي پانل ها با عبور آب از كلكتوردر دبي‌هاي مختلف و بدون عبور آب براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 10 مترستون آب خردادماه 1390 |
91 |
نمودار5-19: مقايسه دبي خروجي پمپ با عبور آب از كلكتوردر دبي‌هاي مختلف و بدون عبور آب براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 10 مترستون آب خردادماه 1390 |
92 |
نمودار5-20: مقايسه دبی پمپ با عبور آب از كلكتور با دبي‌هاي مختلف و بدون عبور آب براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 10 مترستون آب خردادماه 1390 |
93 |
نمودار5-21: مقايسه راندمان پانل با عبور آب از كلكتور با دبي‌هاي مختلف و بدون عبور براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 10 مترستون آب خردادماه 1390 |
93 |
نمودار5-22: مقايسه راندمان كل سيستم با عبور آب از كلكتور با دبي‌هاي مختلف و بدون عبور براي سه پانل پلي كريستالي (135 w) در هد 10 مترستون آب خردادماه 1390 |
94 |
فهرست جداول |
|
عنوان |
صفحه |
جدول3-1:پارامترهاي اندازه‌گيري شده عملکرد الکتريکي مدل |
41 |
جدول 3-2:پارامترهاي حرارتي مدل براي چند نوع پانل با چندين نوع مونتاژ |
42 |
جدول4-1:مشخصات فني پانلهاي فتوولتاييك |
56 |
جدول4-2: مشخصات فني كنترلر PS150 |
58 |
جدول4-3: مشخصات موتور و پمپ |
61 |
جدول 4-4: مشخصات پيرانومتر Kip & Zenon |
67 |
جدول 5-1 :محاسبه خطاي آزمايشگاهي در محاسبه توان الكتريكي خروجي از پانل ها |
96 |
فهرست علائم |
|
ضرايب تابع جرم هوا[1]، f1 (AMa) |
|
a,b |
ضرايب تجربي مربوط به تابش، سرعت باد و براي دماي پانل |
AMa |
جرم هوا ،تنظيم شده بر اساس ارتفاع |
ضرائب تابعي زاويه برخورد، f2(AOI) |
|
C1, C2 |
ضرائب تجربي مربوط به Vmp براي تابش موثر |
C3, C4 |
ضرائب تجربي مربوط به Vmp براي تابش موثر |
, |
ثابت های موتور |
ضریب تنظیم ولتاژMPPT |
|
ٍ |
ولتاژ محرک برق |
Eb |
تابش مستقيم(w/m2) |
Ediff |
تابش پخشي (w/m2) |
Ee |
تابش موثر(w/m2) |
EPOA |
تابش رسيده به سطح پانل (w/m2) |
EVA |
لايه ضد انعكاس |
f1 (AMa) |
چند جمله ای تاثیرات اسپکترال[2] |
f2(AOI) |
چند جمله اي تاثيرات زاويه برخورد بركسري از تابش پخشي استفاده شده بوسيله پانل |
h |
هد استاتیک+هد دینامیک m |
H |
هد پمپ |
Imp |
جريان در نقطه ماكزيمم توان |
آمپر موتور |
|
جریان آرمیچر موتور |
|
Impo |
جريان توان ماكزيمم در(Tcell=25oC E=1000 w/m2 AM=1.5) |
Isc |
جريان اتصال كوتاه |
Isco |
جريان اتصال كوتاه در(Tcell=25oC E=1000 w/m2 AM=1.5) |
k |
ثابت بولتز من1.38×10e-23(j / k.molecule) |
عدد ثابت گشتاور |
|
MPPT |
دنبال كننده توان ماكزيمم |
دور موتور |
|
Ns |
تعداد سلول سري در پانل |
p |
توان پمپ |
Pmp |
توان در نقطه ماكزيمم توان |
توان پانل فتوولتائیک |
|
Q |
دبی خروجی پمپ(m3/s) |
مقاومت مدار آرمیچر موتور |
|
گشتاور مغناطیسی موتور |
|
Tm |
دماي پشت پانل (oC) |
Tamb |
دماي محيط (oC) |
Tc |
دماي پانل (oC) |
To |
دماي مرجع (oC) |
ولتاژ آرمیچر موتور |
|
Vmp |
ولتاژ در نقطه ماكزيمم توان |
Vmpo |
ولتاژ ماكزيمم توان در(Tcell=25oC E=1000 w/m2 AM=1.5) |
Voc |
ولتاژ اتصال كوتاه(V) |
Voco |
ولتاژ ماكزيمم توان در(Tcell=25oC E=1000 w/m2 AM=1.5) |
ولتاژ موتور |
|
WS |
سرعت باد(m/s) |
ضرائب دماي نرماليزه شده جريان ماكزيمم توان |
|
ضرائب دماي نرماليزه شده جريان اتصال كوتاه |
|
ولتاژ حرارتي ،تابعي از دماي پانل |
|
ضرائب دماي ماكزيمم ولتاژ V/oC |
|
ضرائب دماي ولتاژ اتصال باز V/oC |
|
اختلاف دماي بين سلولها وپشت پانل درw/m2(oC) 1000 |
|
راندمان پانل |
|
راندمان پمپ |
|
راندمان کل |
|
شار مغناطیسی دائم |
|
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.