การผลิตไฟฟ้าและความร้อนจากโมดูลโฟโตวอลเทอิก/ความร้อน และการประยุกต์ใช้
คำสำคัญ:
การผลิตไฟฟ้าและความร้อน, โมดูลโฟโตวอลเทอิก/ความร้อน, การเพิ่มสมรรถนะ, การประยุกต์ใช้งานบทคัดย่อ
บทความนี้นำเสนอรูปแบบและหลักการทำงานในการผลิตไฟฟ้า และความร้อนของโมดูลโฟโตวอลเทอิก/ความร้อน (PV/T) รวมถึงสมการที่ใช้ในการคำนวณอุณหภูมิโมดูล กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ และประสิทธิภาพรวมตามกฎข้อที่หนึ่งและกฎข้อที่สอง ในบทความยังได้นำเสนอแนวทางการเพิ่มสมรรถนะด้วยวิธีต่างๆ ได้แก่ การติดครีบเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวในการแลกเปลี่ยนความร้อนและการปรับรูปแบบการไหล กรณีของไหลระบายความร้อนเป็นอากาศ การติดผิวระเหยน้ำที่ด้านหลังโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ในกรณีโมดูลเซลล์อาทิตย์แบบลอยน้ำเพื่อลดอุณหภูมิโมดูลโดยการระเหยของน้ำ การทำงานร่วมกับปั๊มความร้อนเพื่อดึงความร้อนจากโมดูล และนำไปผลิต ไฟฟ้า ความเย็น และความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น เป็นต้น โมดูลโฟโตวอลเทอิก/ความร้อน สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในกิจกรรมต่างๆที่มีความต้องการไฟฟ้า และความร้อน พร้อมกัน เช่น การนำมาเป็นส่วนหนึ่งของอาคาร เพื่อผลิตไฟฟ้า ผลิตอากาศร้อนเพื่อสร้างความอบอุ่นในอาคาร การอบแห้งในโรงเรือนผลผลิตทางการเกษตร การผลิตน้ำร้อนเพื่อใช้ในที่อยู่อาศัย หรือผลิตน้ำร้อนอุณหภูมิสูง ในโรงแรม โรงพยาบาล หรือภาคอุตสาหกรรม โดยทำงานร่วมกับปั๊มความร้อนแบบคาสเคด ซึ่งจะมีการทำความเย็นร่วมด้วย จะทำให้สมรรถนะในภาพรวมมีค่าสูงมาก สามารถนำมา ลดการใช้จ่ายด้านพลังงานในแบบได้เป็นอย่างดี
เอกสารอ้างอิง
ธนณัฎฐ์ ลังกาดี และ อรรถกร อาสนคำ, “การประเมินสมรรถนะโมดูลเซลส์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งบนหลังคาในกรณีที่มีและไม่มีการระบายความร้อนด้วยอากาศ,” วารสารคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, ปีที่ 23, ฉบับที่ 3, หน้า 130-141, 2559.
L. S. Pantic, T. M. Pavlovic, D. D. Milosavljevic, I. D. Radonjic, M. K. Radovic, and G. Sazhko, “The assessment of different models to predict solar module temperature,” output power and efficiency of Nis.,” Energy, vol. 109, pp. 38-48, 2016.
K. G. Teo, P. S. Lee, and M. N. A. Hawlader, “An active cooling system for photovoltaic modules,” Applied Energy, vol. 90, pp. 309-315, 2012.
E. Wilson, “Theoretical and operational thermal performance of a wet crystalline silicon PV module under Jamaican conditions,” Renewable Energy, vol. 34, pp. 1655-1660, 2009.
M. Abdolzadeh and M. Ameri, “Improving the effectiveness of a photovoltaic water pumping system by spraying water over the front of photovoltaic cells,”Renewable Energy. Vol. 34, no.1, pp. 91-96, 2009.
อนุรัตน์ เทวตา และ ยุธนา ศรีอุดม, “การศึกษาเชิงทดลองการเพิ่มประสิทธิภาพแผงเซลล์แสงอาทิตย์โดยใช้ท่อความร้อนแบบแบน,” วารสารวิชาการและวิจัย มทร. พระนคร, ปีที่ 12, ฉบับที่ 2, หน้า 83-94, 2561.
V. Sun, A. Asanakham, T. Deethayat, and T. Kiatsiriroat, “Study on phase change material and its appropriate thickness for controlling solar cell module temperature,” International Journal of Ambient Energy, vol.41, no.1, pp. 64-73, 2020.
V. Sun, A. Asanakham, T. Deethayat, and T. Kiatsiriroat, “Increase of power generation from solar cell module by controlling its module temperature with phase change material,” Journal of Mechanical Science and Technology, vol.34, no.6, pp. 2609-2618, 2020.
J. Wajs, A. Colabek, R. Bochniak, and D. Mikielewicz, “Air-cooled photovoltaic roof tile as an example of the BIPVT system- An experimental study on the energy and exergy performance,” Energy, 2020; 197, 117255. 2020.
A. Ibrahim, A. Fudholi, K. Sopian, M. Y. Othma, and M. H. Ruslan, “Efficiencies and improvement potential of building integrated photovoltaic thermal (BIPVT) system,”Energy Conversion and Management, vol. 77, pp. 527-534, 2014.
อรรถกร อาสนคำ, วิศวกรรมพลังงานแสงอาทิตย์. เชียงใหม่: มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, 2563.
J. K. Tonui and Y. Tripanagnostopoulos, “Air-cooled PV/T solar collectors with low cost performance improvements,” Solar energy, vol. 81, pp. 498-511, 2007.
E. M. A. Alfegi, K. Sopian, M. Y. H. Othman, and B. B. Yatim, “The effect of flow rates on the performance of finned single pass, double duct photovoltaic thermal solar air heaters,” European Journal of Scientific Research, vol. 25, pp. 339-344, 2009.
Y. Othman, B. Yatim, K. Sopian, and M. N. A. Bakar, “Double-pass photovoltaic-thermal solar air collector with compound parabolic concentrator and fins,” Journal of Energy Engineering, vol. 132, pp. 116-120, 2006.
ธรณิศวร์ ดีทายาท, อรรถกร อาสนคำ, และ ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์, “ศักยภาพในการผลิตไฟฟ้าจากโมดูลโฟโตวอล เตอิกลอยน้ำที่มีผิวระเหยน้ำและการประเมินอัตราการระเหยน้ำ,” ในการประชุมวิชาการการถ่ายเทพลังงานความร้อนและมวลในอุปกรณ์ด้านความร้อนและกระบวนการ ครั้งที่ 20, ประเทศไทย, 2564, หน้า 296-299.
Z. Xu, L. Zhang, L. Zhao, B. Li, B. Bhatia, C. Wang, K. L. Wilke, Y. Song, O. Labban, J. H. Lienhard, R. Wang, and E. N. Wang, “Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solar still,” Energy & Environmental Science, vol. 13, pp. 830-839, 2020.
F. Gong, H. Li, W. Wang, J. Huang, D. Xia, J. Liao, M. Wu, and D. V. Papavassiliou, “Scalable eco-friendly and ultrafast solar steam generators based on one-step melamine-derived carbon sponges toward water purification,” Nano Energy, vol. 58, pp. 322-330, 2019.
ศรีธร อุปคำ และ ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์, “การวิเคราะห์สมรรถนะระบบทำน้ำร้อนแสงอาทิตย์ร่วมกับปั๊มความร้อนสำหรับอาคารที่อยู่อาศัย,” วารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, ปีที่ 9, ฉบับที่ 1, หน้า 50-56, 2544.
สรรพวรรธ วิทยาศัย, ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์, และ จิรวรรณ เตียรถ์สุวรรณ, “การกำหนดขนาดระบบผลิตน้ำร้อนแสงอาทิตย์ที่มีปั๊มความร้อนเสริม : กรณีภาระความร้อนคงที่,” วารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, ปีที่ 9,ฉบับที่ 3, หน้า 86–103, 2544.
M. Obalanlege, Y. Mahmoudi, R. Douglas, E. Ebrahimnia-Bajestan, J. Davidson, and D. Bailie, “Performance assessment of a hybrid photovoltaic-thermal and heat pump system for solar heating and electricity,” Renewable energy, vol. 48, pp. 558-572, 2020.
ชูศักดิ์ ชาญเสนะ, เศรษฐ์ สัมภัตตะกุล, ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์, และ อติพงศ์ นันทพันธุ์, “การศึกษาสมรรถนะการผลิตน้ำร้อนแบบปั๊มความร้อนแสงอาทิตย์ที่มีหลังคาลอนโลหะเป็นตัวเก็บรังสี,” วารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, ปีที่ 13, ฉบับที่ 2, หน้า 48-56, 2549.
วิวัฒน์ มูลอ้าย และ ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์, “ศักยภาพการผลิตน้ำร้อนในโรงพยาบาล ด้วยปั๊มความร้อนเสริมแสงอาทิตย์ที่ใช้ตัวเก็บรังสีแบบโพลีพรอพิลีน” วารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, ปีที่ 16, ฉบับที่ 3, หน้า23-33, 2562.
V. Sun, A. Asanakham, T. Deethayat, and T. Kiatsiriroat, “A new method for evaluating nominal operating cell temperature (NOCT) of unglazed photovoltaic thermal module,” Energy reports, vol. 6, pp. 1029-1042, 2020.
V. Sun, A. Asanakham, T. Deethayat, and T. Kiatsiriroat, “Evaluation of nominal operating cell temperature (NOCT) of glazed photovoltaic thermal module,” Case Studies of Thermal Engineering, vol. 28, 101361, 2021.
J. A. Duffie and W. A. Beckman, “Solar Engineering of Thermal Processes,” New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2013.
A. K. Athienitis, J. Bambara, B. O’neill, and J. Faille, “A Prototype photovoltaic/thermal system integrated with transpired collector,” Solar Energy, vol. 85, pp. 139-153, 2011.
A. Riaz, R. Liang, C. Zhou, and J. Zhang, “A review on the application of photovoltaic thermal systems for building façades,” Building Service Engineering Research & Technology, vol. 41, no.1, pp. 86-107, 2020.
G. y. Yun, M. McEvoy, and K. Steemers, “Design and overall energy performance of a ventilated photovoltaic façade,” Solar Energy, vol. 81, pp. 383-394, 2007.
G. N. Tiwari and A. Gaur, “Photovoltaic thermal (PVT) systems and its applications,” in The 2nd International Conference on Green Energy and Technology, Dhaka, Bangladesh, 2014.
S. Tiwari, S. Agrawal, and G. N. Tiwari, “PVT air collector integrated greenhouse dryers,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 90, pp. 142-159, 2018.
R. Kong, T. Deethayat, A. Asanakham, and T. Kiatsiriroat, “Performance and economic evaluation of a photovoltaic/thermal (PV/T)-cascade heat pump for combined cooling, heat and power in tropical climate area,” Journal of Energy Storage, vol. 30, 101507, 2020.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ของบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารฉบับนี้จะยังเป็นของผู้แต่งและยินยอมให้สิทธิ์เผยแพร่กับทางวารสาร
การเผยแพร่ในระบบวารสารแบบเปิดนี้ บทความจะสามารถนำไปใช้ได้ฟรีในการศึกษา และในทางที่ไม่เกี่ยวกับการค้า
