مطالعۀ اثر رطوبت و دمای محیط بر عملکرد پنل‌های فتوولتائیک

نویسندگان

دانشگاه تهران

چکیده

شرایط اقلیمی مختلف عملکرد پنل‌های فتوولتائیک را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در این تحقیق به بررسی اثر رطوبت و دمای محیط بر عملکرد دو نوع پنل خورشیدی فتوولتائیک (PV) رایج شامل پنل‌های سیلیکونی پلی‌کریستال و مونوکریستال در مقیاس آزمایشگاهی پرداخته شده است. برای این منظور دستگاه آزمایشگاهی آزمون عملکرد پنل خورشیدی به سامانۀ کنترل شرایط محیطی رطوبت و دما تجهیز گردید. آزمایش‌ها در چهار سطح دمای 25، 30، 35 و °C40 و چهار سطح رطوبت نسبی 30، 45، 60 و 75 درصد انجام شد. منحنی‌های مشخصۀ I-V و P-V برای شرایط مختلف تعیین گردید. پارامترهای عملکردی شامل اختلاف پتانسیل مدار باز (Voc)، شدت جریان اتصال کوتاه (Isc)، توان بیشینه (P < sub>max)، اختلاف پتانسیل بیشینه (Vmax)، شدت‌ جریان بیشینه (Imax) و درصد کاهش توان خروجی بود. نتایج نشان داد که رطوبت و دما بر همۀ پارامترهای عملکردی مؤثر بود. افزایش دما موجب کاهش همۀ پارامترهای عملکردی برای هر دو نوع پنل شد. افزایش رطوبت نسبی از 30 تا 45 درصد موجب افزایش پارامترهای عملکردی و از 45 تا 75 درصد کاهش پارامترهای عملکردی شد. به‌طور کلی، در سطوح مختلف رطوبت و دمای مورد بررسی کاهش توان خروجی پنل مونوکریستال و پلی‌کریستال نسبت به شرایط شاهد به‌ترتیب از 02/3 درصد تا 55/26 درصد و از 07/3 درصد تا 14/27 درصد کاهش توان خروجی یافت.

کلیدواژه‌ها


[1] انصاری، بهاره. «ضرورت توسعه و کاربرد انرژی‌های پایدار در دنیای امروز از منظر زیست‌محیطی»، نشریه اقتصاد انرژی، شماره 151 و 152، صفحه 64-68، 1391. [2] Paudyal, B. R., and Shakya, S. R. "Dust Accumulation Effects on Efficiency of Solar PV Modules for off Grid Purpose: A Case Study of Kathmandu", Solar Energy, 135, pp. 103-110, 2016. [3] Torres-Lobera, D., and Valkealahti, S. "Inclusive Dynamic Thermal and Electric Simulation Model of Solar PV Systems under Varying Atmospheric Conditions", Solar Energy, 105, pp. 632-647, 2014. [4] تقوی، م. «کاربرد انرژی‌های نو و تجدیدپذیر در سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی ساختمان»، دومین کنفرانس و نمایشگاه بین‌المللی انرژی خورشیدی، دانشگاه تهران، 7-8 شهریور، 1394. [5] Ibrahim, A. "Effect of Shadow and Dust on the Performance of Silicon Solar Cell", Journal of Basic and Applied Scientific Research, Vol. 1, No. 3, pp. 222-230, 2011. [6] Xu, J., Hu, Z., Jia, X., Huang, L., Huang, X., Wang, L., and Zhu, Y. "A Rapid Annealing Technique for Efficient Perovskite Solar Cells Fabricated in Air Condition under High Humidity", Organic Electronics, 34, pp. 84-90, 2016. [7] Bashir, M, Anser. Ali, H. Ali, M. Aysha, M. "An Experimental Investigation of Performance of Photovoltaic Modules in Pakistan", Thermal Science, pp. 1-12, 2013. [8] Kazem, H. A., and Chaichan, M. T. "Effect of Humidity on Photovoltaic Performance Based on Experimental Study", International Journal of Applied Engineering Research, Vol. 10, No. 23, pp. 43572-43577, 2015. [9] Rahman, M. M., Hasanuzzaman, M., and Rahim, N. A. "Effects of Various Parameters on PV-Module Power and Efficiency", Energy Conversion and Management, Vol. 103, pp. 348-358, 2015. [10] Shan, F., Tang, F., Cao, L., and Fang, G. "Comparative Simulation Analyses on Dynamic Performances of Photovoltaic – Thermal Solar Collectors with Different Configurations", Energy Conversion and Management, Vol. 87, pp. 778-786, 2014. [11] Chander, S., Purohit, A., Sharma, A., Arvind, Nehra, S. P., and Dhaka, M. S. "A Study on Photovoltaic Parameters of Mono-Crystalline Silicon Solar Cell with Cell Temperature", Energy Reports, Vol. 1, pp. 104-109, 2015. [12] Rouholamini, A., Pourgharibshahi, H., Fadaeinedjad, R., and Abdolzadeh, R. "Temperature of a Photovoltaic Module under the Influence of Different Environmental Conditions – Experimental Investigation", International Journal of Ambient Energy, Vol. 37, No. 3, pp. 266-272, 2016. [13] Li, X., Prawiradiraja, T. P., and Battul, D. "The Role of Humidity in Energy Output of Solar Panels in Coastal Regions", GSTF International Journal of Engineering Technology, Vol. 2, No. 1, pp. 72-76, 2013. [14] Touati, F. A., Al-Hitmi, M. A., and Bouchech, H. J. "Study of the Effects of Dust, Relative Humidity, and Temperature on Solar PV Performance in Doha: Comparison between Monocrystalline and Amorphous PVs", International Journal of Green Energy, Vol. 10, No. 7, pp. 680-689, 2013. [15] Touati, F., Massoud, A., Abu Hamad, J., and Saeed, S. A. "Effects of Environmental and Climatic Conditions on PV Efficiency in Qatar", International Conference on Renewable Energies and Power Quality, Bilbao (Spain), 20-22 March, 2013. [16] Bhattacharya, T., Chakraborty, A. K., and Pal, K. "Effects of Ambient Temperature and Wind Speed on Performance of Monocrystalline Solar Photovoltaic Module in Tripura, India", Journal of Solar Energy, Vol. 2014. [17] Katkar, A. A., Shinde, N. N., and Patil, P. S. "Performance & Evaluation of Industrial Solar Cell w.r.t. Temperature and Humidity", International Journal of Research in Mechanical Engineering and Technology, Vol. 1, No. 1, pp. 69-73, 2011. [18] Panjwani, M. K., and Narejo, G. B. "Effect of Humidity on the Efficiency of Solar Cell (Photovoltaic)", International Journal of Engineering Research and General Science, Vol. 2, No. 4, pp. 499-50, 2011. [19] Ettah, E. B., Ushie, P. O., Obiefuna, J. N, and Nwachukwu, N. C. "Comparative Study of The Effects of Relative Humidity on Solar Electricity Generation in UYO and Port-Harcourt, Nigeria", International Journal of Mathematics and Physical Sciences Research, Vol. 3, No. 2, pp. 66-70, 2015. [20] Mekhilef, S., Saidur, R., and Kamalisarvestani, M. "Effect of Dust, Humidity and Air Velocity on Efficiency of Photovoltaic Cells", Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16, 2920-2925, 2012. [21] Omubo-Pepple, V. B., Tamunobereton-ari, I., Briggs-Kamara M. A. "Influence of Meteorological Parameters on the Efficiency of Photovoltaic Module in Some Cities in the Niger Delta of Nigeria", Journal of Asian Scientific Research, 2013, Vol. 3, No. 1: pp. 107-113, 2013. [22] سلطانی، کیوان، و جهانگیر، محمدحسین. «بررسی پارامترهای محیطی مؤثر در بهره‌وری سلول‌های خورشیدی (مطالعه موردی: شهر کرمانشاه)»، دومین کنفرانس و نمایشگاه بین‌المللی انرژی خورشیدی، دانشگاه تهران، 8-9 شهریور، 1394. [23] عامری، علی. «بررسی اثر گرد و غبار مزارع کشاورزی بر عملکرد پنل‌های خورشیدی»، پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته مکانیک بیوسیستم گرایش انرژی‌های تجدیدپذیر، گروه فنی کشاورزی، پردیس ابوریحان دانشگاه تهران، 1395. [24] Kohraku, S., and Kurokawa, K. "A Fundamental Experiment for Discrete-Wavelength LED Solar Simulator", Solar Energy Materials and Solar Cells, Vol. 90, No. 18, pp. 3364-3370, 2006. [25] Epia. "Global Market Outlook for Solar Power 2015-2019", Solar Power Europe (SPE). Formerly Known As Epia – European Photovoltaic Industry Association, 2015. [26] Pidwirny, M., "Atmospheric Effects on Incoming Solar Radiation", Fundamentals of Physical Geography, 2nd Edition. Date Viewed. http://www.physicalgeography.net/fundamentals/7f.html, 2018. [27] Ndiaye, A., Kébé, C. M. F., Ndiaye, P. A., Charki, A., Kobi A., and Sambou V. "Impact of Dust on the Photovoltaic (PV) Modules Characteristics after an Exposition Year in Sahelian Environment: the Case of Senegal", International Journal of Physical Sciences, Vol. 8, No. 21, pp. 1166-1173, 2013. [28] Ettah, E. B., Udoimuk, A. B., Obiefuna, J. N., and Opara, F. E. "The Effect of Relative Humidity on the Efficiency of Solar Panels in Calabar, Nigeria. Universal", Journal of Management and Social Sciences, Vol. 2, No. 3, pp. 8-11, 2012.