عملكرد كلكتور فتوولتاييك حرارتي داراي متمركزكننده جهت سيستم توليد سرمايش، گرمايش و توان يك واحد صنعتي

Performance of Concentrating Photovoltaic-Thermal Solar Collectors for Cooling, Heating, and Power Generation System of an Industrial Complex

انرژي مورداستفاده جهت تأمين سرمايش و گرمايش بخش قابل‌توجهي از انرژي مصرفي واحد صنعتي را شامل مي‌شود. هدف اصلي در اين مقاله بررسي عملكرد يك سيستم توليد سه‌گانه خورشيدي جهت تأمين انرژي موردنياز سيستم تهويه مطبوع يك واحد صنعتي است. سيستم پيشنهادي شامل يك چيلر جذبي ليتيوم برومايد آب دو اثره، پمپ حرارتي و كلكتورهاي فتوولتاييك حرارتي داراي متمركزكننده است. چيلر جذبي با ظرفيت و ضريب عملكرد اسمي به ترتيب 100 تن تبريد و 3/1 و پمپ حرارتي با ظرفيت 30 تن تبريد جهت پاسخگويي به نياز سرمايشي ساختمان استفاده شده‌اند. سيستم خورشيدي شامل متمركزكننده خورشيدي فرنل خطي، جاذب فتوولتاييك حرارتي داراي سلول سه‌لايه است. تحليل براي مجموعه واقع در جنوب غربي تهران صورت پذيرفته است. شبيه‌سازي پوياي سيستم با استفاده از نرم‌افزار ترنسيس و اي‌اي‌اس انجام‌گرفته است. در راستاي مقايسه عملكرد كلكتور پيشنهادي، كلكتورهاي فتوولتاييك حرارتي بدون متمركزكننده و حرارتي داراي متمركزكننده داراي سطح پوشش يكسان مورد بررسي قرار گرفته‌اند. انرژي تحويل شده كلكتور پيشنهادي به ترتيب 64 و 28 درصد بيشتر از كلكتورهاي فتوولتاييك حرارتي بدون متمركزكننده و حرارتي داراي متمركزكننده است. تركيب ساختار پيشنهادي در مقايسه با ساختاري كه در آن از انرژي خورشيدي استفاده نمي‌شود به كاهش 62 درصدي مصرف انرژي مي‌انجامد. استفاده از پمپ حرارتي در اين ساختار موجب كاهش 58 درصدي انرژي مصرفي در مقايسه با عدم استفاده از آن مي‌گردد. توليد انرژي الكتريكي توسط كلكتور پيشنهادي در سال 101/06 مگاوات ساعت است. سيستم پيشنهادي نياز به گرمايش پشتيبان 264/07 مگاوات ساعت در سال براي رفع تمامي نياز‌هاي تهويه مطبوع مجتمع دارد.

The energy used to provide cooling and heating is a significant part of the energy consumption of an industrial complex. This paper aims to evaluate the performance of a trigeneration solar-powered system to supply the air conditioning system of an industrial complex energy requirement. The proposed design includes a double-effect lithium bromide water absorption chiller, a heat pump, and concentrating photovoltaic-thermal solar collectors (CPVT). Absorption chillers with nominal capacity and coefficient of performance of 100 TR and 1.3, respectively, and a heat pump with a capacity of 30 TR have been used to meet the cooling demands. The solar system consists of linear Fresnel solar concentrators and triple-junction solar cells. The analysis has been conducted for the complex located southwest of Tehran, Iran. Dynamic system simulation is performed using TRNSYS and EES software. To compare the performance of the proposed collector, photovoltaic-thermal collectors without concentrators (PVT) and Thermal collectors with concentrators (CT) with the same coating surface have been investigated. The energy delivered by the proposed collector is 64% and 28% higher, respectively than the PVT and the CT collectors. Compared to a structure without solar energy utilization unit, the proposed design reduces energy consumption by 62%. Employment of the heat pump in this method reduces energy consumption by 58% compared system without it. The proposed collector electrical energy production in a year is 101.10 MWh. The proposed system needs 264.07 MWh of backup heating a year to meet all the complex air conditioning needs.