The Influence of the Operating Surface Temperature of the Solar Module Equipped with a Holographic Concentrator on Its Performance
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-4-50-59Keywords:
holographic concentrator, photovoltaic converter, temperatureAbstract
The application field of solar cell arrays increases from year to year. Owing to their environmental friendliness and absence of harmful emissions into the environment, these arrays are becoming an alternative source of energy for all types of consumers. However, the low efficiency of solar cells and drop of their output when changes occur in environmental conditions (temperature and arriving solar radiation) are still among the drawbacks of modern solar power technology.
The design of a solar module equipped with a holographic concentrator is considered. The photovoltaic converter (PC) surface temperature, which is one of the parameters leading to degradation of PC efficiency, is investigated. The effect the working temperature of a solar module equipped with a holographic concentrators has on the PC efficiency is evaluated, and the parameters of the water cooling system for this module are estimated. The solar radiation and ambient temperature data are taken from the METEONORM database for the Dusti region in the Republic of Tajikistan (located at 37.50 оN and 68.50 оE).
References
1. Малюгин С.А. Повышение эффективности использования солнечной энергии в автономных системах энергоснабжения // Наука ЮрГУ: Материалы 66 науч. конф. Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2014. С. 1348—1353.
2. Пат. 2012115231/28 РФ. Солнечная фотоэлектрическая батарея / Виссарионов В.И., Бавин М.Р. // Бюл. изобрет. 2012. № 19.
3. Pat. 09/322.781 USA. Device for concentrating Optical Radiation.
4. Бавин М.Р. Разработка и исследование преломляющих фотоэлектрических установок: автореф. дис. … канд. техн. наук. М.: НИУ «МЭИ», 2014.
5. Стребков Д.С., Тверьянович Э.В. Концентраторы солнечного излучения М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007.
6. Sayegh M.A. e. a. Heat Pump Placement, Connection and Operational Modes in European District Heating // Energy and Buildings. 2018. V. 166. Pp. 122—144.
7. MathWorks Simscape [Электрон. ресурс] https:// www.mathworks.com/products/simscape.html (дата обращения 16.02.2019).
8. Муминов Р.А., Турсунов М.Н., Тукфатуллин О.Ф. Влияние температуры на вольтамперные характеристики фотоэлектрических батарей на базе монокристаллического кремния // Гелиотехника. 2007. № 4. С. 21—24.
9. Castillo-Aguilella J.E. Non Imaging Applications of Volume Diffractive Optics Department of Electrical and Computer Engineering in the Graduate College the University of Arizona [Электрон. ресурс] http://arizona. openrepository.com/arizona/bitstream/10150/238648/1/ azu_etd_12258_sip1_m.pdf (дата обращения 16.02.2019).
10. Skoplaki E., Palyvos J.A. On the Temperature Dependence of Photovoltaic Module Electrical Performance: a Review of Efficiency/Power Correlations Science Direct // Solar Energy. 2009. V. 83. Iss. 5. Pp. 614—624.
11. Джумаев А.Я. Анализ влияния температуры на рабочий режим фотоэлектрической солнечной станции // Технические науки — от теории к практике: Сборник статей по материалам XLVI Междунар. науч.- практ. конф. Новосибирск: СибАК, 2015. № 5 (42). С. 33—40.
12. Йе Вин, Виссарионов В.И. Исследование влияния температуры характеристики фотоэлектрических преобразователей // Научно-техническое творчество молодежи — путь к обществу, основанному на знаниях: Материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. М., 2012. С. 486—488.
13. Iurevych O., Gubin S., Dudeck M. Combined Receiver of Solar Radiation with Holographic Planar Concentrator // Electrical Eng. Research. 2013. V. 1. Iss. 2. Pp. 35—41.
14. Виссарионов В.И., Дерюгина Г.В., Кузнецова В.А, Малинин Н.К. Солнечная энергетика. М.: Издат. дом МЭИ, 2008.
15. Гулямов Г., Шарибаев Н.Ю. Влияние температуры на ширину запрещенной зоны полупроводника // Физическая инженерия поверхности. 2011. Т. 9. № 1. С. 40—43.
16. Dietrich B., Balkowski M. RWE Bau-Handbuch. 13 Ausgabe. Frankfurt-Berlin-Heidelberg: VWEW Energieverlag GmbH, 2004.
--
Для цитирования: Шохзода Б.Т., Тягунов М.Г. Оценка влияния рабочей температуры поверхности солнечного модуля с голографическим концентратором на эффективность его работы // Вестник МЭИ. 2019. № 4. С. 50—59. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-50-59.
#
1. Malyugin S.A. Povyshenie Effektivnosti Ispol'zovaniya Solnechnoy Energii v Avtonomnyh Sistemah Energosnabzheniya. Nauka YUrGU: Materialy 66 Nauch. Konf. Chelyabinsk: Izdat. tsentr YUUrGU, 2014: 1348—1353. (in Russian).
2. Pat. 2012115231/28 RF. Solnechnaya fotoelektricheskaya batareya. Vissarionov V.I., Bavin M.R. Byul. izobret. 2012;19. (in Russian).
3. Pat. 09/322.781 USA. Device for Concentrating Optical Radiation.
4. Bavin M.R. Razrabotka i Issledovanie Prelomlyayushchih Fotoelektricheskih Ustanovok: Avtoref. Dis. … Kand. Tekhn. Nauk. M.: NIU «MEI», 2014. (in Russian).
5. Strebkov D.S., Tver'yanovich E.V. Kontsentratory Solnechnogo Izlucheniya M.: GNU VIESKH, 2007. (in Russian).
6. Sayegh M.A. e. a. Heat Pump Placement, Connection and Operational Modes in European District Heating. Energy and Buildings. 2018;166:122—144.
7. MathWorks Simscape [Elektron. Resurs] https:// www.mathworks.com/products/simscape.html (Data Obrashcheniya 16.02.2019).
8. Muminov R.A., Tursunov M.N., Tukfatullin O.F. Vliyanie Temperatury na Vol'tampernye Harakteristiki Fotoelektricheskih Batarey na Baze Monokristallicheskogo Kremniya. Geliotekhnika. 2007;4:21—24. (in Russian).
9. Castillo-Aguilella J.E. Non Imaging Applications of Volume Diffractive Optics Department of Electrical and Computer Engineering in the Graduate College the University of Arizona [Elektron. Resurs] http://arizona. openrepository.com/arizona/bitstream/10150/238648/1/azu_ etd_12258_sip1_m.pdf (Data Obrashcheniya 16.02.2019).
10. Skoplaki E., Palyvos J.A. On the Temperature Dependence of Photovoltaic Module Electrical Performance: a Review of Efficiency/Power Correlations Science Direct. Solar Energy. 2009;83;5:614—624.
11. Dzhumaev A.Ya. Analiz Vliyaniya Temperatury na Rabochiy Rezhim Fotoelektricheskoy Solnechnoy Stantsii. Tekhnicheskie Nauki — ot Teorii k Praktike: Sbornik Statey po Materialam XLVI Mezhdunar. Nauch.- prakt. Konf. Novosibirsk: SibAK, 2015;5 (42):33—40. (in Russian).
12. Ye Vin, Vissarionov V.I. Issledovanie Vliyaniya Temperatury Harakteristiki Fotoelektricheskih Preobrazovateley. Nauchno-tekhnicheskoe Tvorchestvo Molodezhi — Put' k Obshchestvu, Osnovannomu na Znaniyah: Materialy IV Mezhdunar. Nauch.-pakt. Konf. M., 2012: 486—488. (in Russian).
13. Iurevych O., Gubin S., Dudeck M. Combined Receiver of Solar Radiation with Holographic Planar Concentrator. Electrical Eng. Research. 2013;1;2:35—41.
14. Vissarionov V.I., Deryugina G.V., Kuznetsova V.A, Malinin N.K. Solnechnaya Energetika. M.: Izdat. Dom MEI, 2008. (in Russian).
15. Gulyamov G., Sharibaev N.Yu. Vliyanie Temperatury na Shirinu Zapreshchennoy Zony Poluprovodnika. Fizicheskaya Inzheneriya Poverhnosti. 2011;9;1:40—43. (in Russian).
16. Dietrich B., Balkowski M. RWE Bau-Handbuch. 13 Ausgabe. Frankfurt-Berlin-Heidelberg: VWEW Energieverlag GmbH, 2004.
--
For citation: Shokhzoda B.T., Tyagunov M.G. The Influence of the Operating Surface Temperature of the Solar Module Equipped with a Holographic Concentrator on Its Performance. Bulletin of MPEI. 2019;4:50—59. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-50-59.
2. Пат. 2012115231/28 РФ. Солнечная фотоэлектрическая батарея / Виссарионов В.И., Бавин М.Р. // Бюл. изобрет. 2012. № 19.
3. Pat. 09/322.781 USA. Device for concentrating Optical Radiation.
4. Бавин М.Р. Разработка и исследование преломляющих фотоэлектрических установок: автореф. дис. … канд. техн. наук. М.: НИУ «МЭИ», 2014.
5. Стребков Д.С., Тверьянович Э.В. Концентраторы солнечного излучения М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007.
6. Sayegh M.A. e. a. Heat Pump Placement, Connection and Operational Modes in European District Heating // Energy and Buildings. 2018. V. 166. Pp. 122—144.
7. MathWorks Simscape [Электрон. ресурс] https:// www.mathworks.com/products/simscape.html (дата обращения 16.02.2019).
8. Муминов Р.А., Турсунов М.Н., Тукфатуллин О.Ф. Влияние температуры на вольтамперные характеристики фотоэлектрических батарей на базе монокристаллического кремния // Гелиотехника. 2007. № 4. С. 21—24.
9. Castillo-Aguilella J.E. Non Imaging Applications of Volume Diffractive Optics Department of Electrical and Computer Engineering in the Graduate College the University of Arizona [Электрон. ресурс] http://arizona. openrepository.com/arizona/bitstream/10150/238648/1/ azu_etd_12258_sip1_m.pdf (дата обращения 16.02.2019).
10. Skoplaki E., Palyvos J.A. On the Temperature Dependence of Photovoltaic Module Electrical Performance: a Review of Efficiency/Power Correlations Science Direct // Solar Energy. 2009. V. 83. Iss. 5. Pp. 614—624.
11. Джумаев А.Я. Анализ влияния температуры на рабочий режим фотоэлектрической солнечной станции // Технические науки — от теории к практике: Сборник статей по материалам XLVI Междунар. науч.- практ. конф. Новосибирск: СибАК, 2015. № 5 (42). С. 33—40.
12. Йе Вин, Виссарионов В.И. Исследование влияния температуры характеристики фотоэлектрических преобразователей // Научно-техническое творчество молодежи — путь к обществу, основанному на знаниях: Материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. М., 2012. С. 486—488.
13. Iurevych O., Gubin S., Dudeck M. Combined Receiver of Solar Radiation with Holographic Planar Concentrator // Electrical Eng. Research. 2013. V. 1. Iss. 2. Pp. 35—41.
14. Виссарионов В.И., Дерюгина Г.В., Кузнецова В.А, Малинин Н.К. Солнечная энергетика. М.: Издат. дом МЭИ, 2008.
15. Гулямов Г., Шарибаев Н.Ю. Влияние температуры на ширину запрещенной зоны полупроводника // Физическая инженерия поверхности. 2011. Т. 9. № 1. С. 40—43.
16. Dietrich B., Balkowski M. RWE Bau-Handbuch. 13 Ausgabe. Frankfurt-Berlin-Heidelberg: VWEW Energieverlag GmbH, 2004.
--
Для цитирования: Шохзода Б.Т., Тягунов М.Г. Оценка влияния рабочей температуры поверхности солнечного модуля с голографическим концентратором на эффективность его работы // Вестник МЭИ. 2019. № 4. С. 50—59. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-50-59.
#
1. Malyugin S.A. Povyshenie Effektivnosti Ispol'zovaniya Solnechnoy Energii v Avtonomnyh Sistemah Energosnabzheniya. Nauka YUrGU: Materialy 66 Nauch. Konf. Chelyabinsk: Izdat. tsentr YUUrGU, 2014: 1348—1353. (in Russian).
2. Pat. 2012115231/28 RF. Solnechnaya fotoelektricheskaya batareya. Vissarionov V.I., Bavin M.R. Byul. izobret. 2012;19. (in Russian).
3. Pat. 09/322.781 USA. Device for Concentrating Optical Radiation.
4. Bavin M.R. Razrabotka i Issledovanie Prelomlyayushchih Fotoelektricheskih Ustanovok: Avtoref. Dis. … Kand. Tekhn. Nauk. M.: NIU «MEI», 2014. (in Russian).
5. Strebkov D.S., Tver'yanovich E.V. Kontsentratory Solnechnogo Izlucheniya M.: GNU VIESKH, 2007. (in Russian).
6. Sayegh M.A. e. a. Heat Pump Placement, Connection and Operational Modes in European District Heating. Energy and Buildings. 2018;166:122—144.
7. MathWorks Simscape [Elektron. Resurs] https:// www.mathworks.com/products/simscape.html (Data Obrashcheniya 16.02.2019).
8. Muminov R.A., Tursunov M.N., Tukfatullin O.F. Vliyanie Temperatury na Vol'tampernye Harakteristiki Fotoelektricheskih Batarey na Baze Monokristallicheskogo Kremniya. Geliotekhnika. 2007;4:21—24. (in Russian).
9. Castillo-Aguilella J.E. Non Imaging Applications of Volume Diffractive Optics Department of Electrical and Computer Engineering in the Graduate College the University of Arizona [Elektron. Resurs] http://arizona. openrepository.com/arizona/bitstream/10150/238648/1/azu_ etd_12258_sip1_m.pdf (Data Obrashcheniya 16.02.2019).
10. Skoplaki E., Palyvos J.A. On the Temperature Dependence of Photovoltaic Module Electrical Performance: a Review of Efficiency/Power Correlations Science Direct. Solar Energy. 2009;83;5:614—624.
11. Dzhumaev A.Ya. Analiz Vliyaniya Temperatury na Rabochiy Rezhim Fotoelektricheskoy Solnechnoy Stantsii. Tekhnicheskie Nauki — ot Teorii k Praktike: Sbornik Statey po Materialam XLVI Mezhdunar. Nauch.- prakt. Konf. Novosibirsk: SibAK, 2015;5 (42):33—40. (in Russian).
12. Ye Vin, Vissarionov V.I. Issledovanie Vliyaniya Temperatury Harakteristiki Fotoelektricheskih Preobrazovateley. Nauchno-tekhnicheskoe Tvorchestvo Molodezhi — Put' k Obshchestvu, Osnovannomu na Znaniyah: Materialy IV Mezhdunar. Nauch.-pakt. Konf. M., 2012: 486—488. (in Russian).
13. Iurevych O., Gubin S., Dudeck M. Combined Receiver of Solar Radiation with Holographic Planar Concentrator. Electrical Eng. Research. 2013;1;2:35—41.
14. Vissarionov V.I., Deryugina G.V., Kuznetsova V.A, Malinin N.K. Solnechnaya Energetika. M.: Izdat. Dom MEI, 2008. (in Russian).
15. Gulyamov G., Sharibaev N.Yu. Vliyanie Temperatury na Shirinu Zapreshchennoy Zony Poluprovodnika. Fizicheskaya Inzheneriya Poverhnosti. 2011;9;1:40—43. (in Russian).
16. Dietrich B., Balkowski M. RWE Bau-Handbuch. 13 Ausgabe. Frankfurt-Berlin-Heidelberg: VWEW Energieverlag GmbH, 2004.
--
For citation: Shokhzoda B.T., Tyagunov M.G. The Influence of the Operating Surface Temperature of the Solar Module Equipped with a Holographic Concentrator on Its Performance. Bulletin of MPEI. 2019;4:50—59. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-4-50-59.
Downloads
Published
2019-03-16
Issue
Section
Renewable Energy Installations (05.14.08)
