بررسي عددي سيستم مديريت حرارتي تركيبي و ارتقاء عملكرد پنل فتوولتائيك در يك خودرو الكتريكي خورشيديار

كارشناسي ارشد

مروزه انواع روش‌هاي مديريت حرارتي سيستم فتوولتائيك مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته است. روش‌هاي مذكور را مي‌‌‌‌‌توان به پنج دسته كلي: خنك كاري با استفاده از جريان هوا، خنك كاري با استفاده از جريان مايع، خنك كاري با استفاده از لوله حرارتي، خنك كاري با استفاده از مواد تغيير فاز دهنده و خنك كاري با استفاده از ماژول ترموالكتريك تقسيم بندي نمود. جهت برطرف كردن ضعف روش هاي خنك كاري، از روش تركيبي كه مبتني بر استفاده همزمان دو يا چند روش خنك كاري است، استفاده مي شود. در اين پژوهش ما اثر هندسه كانال هوا، سرعت جريان هوا، نوع مواد تغيير فاز دهنده، نحوه تركيب آن با پنل فوتوولتائيك و استفاده از كامپوزيتي متشكل از ماده تغيير فاز دهنده و فوم فلزي متخلخل را، در يك سيستم خنك كاري تركيبي مبتني بر سيال هوا و مواد تغيير فاز دهنده مورد بررسي قرار داديم. هندسه اي كه مورد بررسي قرارگرفته است، شامل لايه هاي پنل فوتوولتائيك در بالا و تركيب هاي مختلف كانال و مواد تغيير فاز دهنده در پايين آن مي باشد. پنل بر روي سقف خودرو دنا شبيه سازي شده است. خودرو با سرعت 2.941 m/s و 7.352 m/s حركن مي كند و سيال هوا به ترتيب با سرعت 2 m/s و 5 m/s وارد كانال مي شود. در اين پژوهش 47 مدل توسط نرم افزار فلوئنت و كامسول به صورت سه بعدي شبيه سازي شده است. مدل هاي شبيه سازي شده، از پنل در سطح بالا، كانال هوا و ماده تغييرفازدهنده در زير پنل تشكيل شده اند. نمودارهاي بيشترين اختلاف دما، دماي پنل و نمودار ذوب و انجماد ماده تغييرفازدهنده در حالت¬هاي مختلف با هم مقايسه شدند. براساس مشاهدات در پنل با بخش تغييرفازدهنده كمتر، دماي نهايي كاهش مي يابد، اما ميزان توزيع دما از حالت يكنواخت و ايده آل فاصله مي گيرد. همچنين در حالت مخالف، پنل با بخش تغييرفازدهنده بيشتر در بازه¬هاي زماني اوليه توزيع دماي بسيار مناسب تري را ارائه مي دهد، ولي پس از ذوب كامل ماده تغييرفازدهنده دما نهايي بسيار افزايش مي يابد، كه علت آن ضعيف شدن سيستم خنك كننده مي باشد. به علت عدم پيوستگي ماده تغييرفازدهنده در بازه هاي اوليه شبيه سازي ما شاهد قلّه در نمودار بيشترين اختلاف دما هستيم؛ كه با پيوسته كردن ماده تغييرفازدهنده، مي توان اين مشكل را حل نمود. در بخش نهايي، از ماژول ترموالكتريكي كه در بين پنل خوشيدي و كانال قرار گرفته است، استفاده كرديم. در نتايج مشاهده كرديم كه با استفاده از ترموالكتريك، تا 2% دماي نهايي پنل را مي توان كاهش داد. با توجه به هزينه¬هاي ترموالكتريك، با تكنولوژي فعلي از لحاظ اقتصادي اين سيستم به صرفه نمي باشد.

209956

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي خودرو

غلامرضا مولايي منش