Розробка комбінованої системи із гібридним сонячним колектором та визначення його теплотехнічних характеристик

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.304932

Ключові слова:

система енергопостачання, комбінований геліоколектор, альтернативні джерела енергії, фотоелектричний сонячний колектор

Анотація

Об’єкт дослідження: система із гібридним тепловим фотоелектричним геліоколектором.

Основна проблема, яка вирішувалась, є підвищення ефективності перетворення та використання сонячної енергії шляхом розробки нової конструкції гібридного теплового фотоелектричного сонячного колектора.

Розроблено комп’ютерну модель запропонованої конструкції гібридного теплового фотоелектричного геліоколектора (ГТФГК) та досліджено його теплотехнічні характеристики. Встановлено закономірності зміни температур теплоносія в ГТФГК та тепловому акумуляторі від часу опромінення. Показано, що миттєва теплова потужність геліоколектора становила 540 Вт/м2, а коефіцієнт корисної дії – 0,6. Досліджено зміну миттєвої питомої теплової потужності системи з ГТФГК (до 450 Вт/м2) та її ефективність за накопиченням теплової енергії в акумуляторі (0,5). Високу ефективність ГТФГК можна пояснити оптимальною конструкцією, яка забезпечує одночасне виробництво теплової та електричної енергії, а також балансуванням роботи теплової і фотоелектричної частин. Основною відмінністю розробленої моделі від існуючих аналогів є комплексне врахування взаємодії теплової та фотоелектричної частин в одній установці. Модель дозволяє оптимізувати конструкцію ГТФГК для підвищення його ефективності. Проведене дослідження дозволило розробити нову конструкцію гібридного теплового фотоелектричного сонячного колектора, яка забезпечує високу ефективність перетворення та використання сонячної енергії.

Отримані результати та розроблена модель створюють основу для подальшого вдосконалення ГТФГК та його впровадження в системи енергозабезпечення будівель і технологічних процесів з метою підвищення частки використання сонячної енергії та зменшення споживання викопного палива

Біографії авторів

Йосифович Мисак Степан, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук

Кафедра теплоенергетики, теплових та атомних електричних станцій

Степан Петрович Шаповал, Національний університет «Львівська політехніка»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра теплогазопостачання і вентиляції

Анна Миколаївна Гивлюд, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра екологічної безпеки та природоохоронної діяльності

Посилання

  1. Fedoryshyn, R., Matiko, F., Pistun, Y. (2008). Prospects for improving the accuracy of natural gas accounting and for reducing gas unbalances. AAAM International Vienna. Available at: https://go.gale.com/ps/i.do?p=AONE&u=anon~f6e906bb&id=GALE|A225316212&v=2.1&it=r&sid=googleScholar&asid=05e2cb38
  2. Paris Agreement (2015). United Nations. Available at: https://treaties.un.org/doc/Treaties/2016/02/20160215%2006-03%20PM/Ch_XXVII-7-d.pdf
  3. Stec, M., Grzebyk, M. (2022). Statistical Analysis of the Level of Development of Renewable Energy Sources in the Countries of the European Union. Energies, 15 (21), 8278. https://doi.org/10.3390/en15218278
  4. Vanegas Cantarero, M. M. (2020). Of renewable energy, energy democracy, and sustainable development: A roadmap to accelerate the energy transition in developing countries. Energy Research & Social Science, 70, 101716. https://doi.org/10.1016/j.erss.2020.101716
  5. Wisniewski, G., Golebiowski, M., Gryciuk, K. et al. (2008) kolektory słoneczne. Energia słoneczna w mieszkalnictwie, hotelarstwie i drobnym przemyśle. Warszawa: Medium. Available at: https://www.ibuk.pl/fiszka/2466/kolektory-sloneczne-energia-sloneczna-w-mieszkalnictwie-hotelarstwie-i-drobnym-przemysle.html
  6. Pluta, Z. (2007). Słoneczne instalacje energetyczne. Warszawa: Oficyna Wydaw. Politechniki Warszawskiej. Available at: https://bg.pcz.pl/apiszb/book/38505/Sloneczne-instalacje-energetyczne-Zbyslaw-Pluta
  7. Duffie, J. A., Beckman, W. A. (2013). Solar Engineering of Thermal Processes. John Wiley & Sons, Inc. https://doi.org/10.1002/9781118671603
  8. Obstawski, P., Bakoń, T., Czekalski, D. (2020). Comparison of Solar Collector Testing Methods – Theory and Practice. Processes, 8 (11), 1340. https://doi.org/10.3390/pr8111340
  9. Algarni, S. (2023). Evaluation and optimization of the performance and efficiency of a hybrid flat plate solar collector integrated with phase change material and heat sink. Case Studies in Thermal Engineering, 45, 102892. https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.102892
  10. Kuravi, S., Trahan, J., Goswami, D. Y., Rahman, M. M., Stefanakos, E. K. (2013). Thermal energy storage technologies and systems for concentrating solar power plants. Progress in Energy and Combustion Science, 39 (4), 285–319. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2013.02.001
  11. Hassan, A., Nikbakht, A. M., Fawzia, S., Yarlagada, P. K. D. V., Karim, A. (2023). Transient analysis and techno-economic assessment of thermal energy storage integrated with solar air heater for energy management in drying. Solar Energy, 264, 112043. https://doi.org/10.1016/j.solener.2023.112043
  12. Gautam, A., Saini, R. P. (2020). A review on sensible heat based packed bed solar thermal energy storage system for low temperature applications. Solar Energy, 207, 937–956. https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.07.027
  13. Pona, O. M., Voznyak, O. T. (2014). Efficiency of helio roofing in the gravity system of heat supply. Construction, materials science, mechanical engineering, 76, 231–235. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/smmeect_2014_76_43
  14. Shapoval, S., Zhelykh, V., Venhryn, I., Kozak, K., Krygul, R. (2019). Theoretical and experimental analysis of solar enclosure as part of energy-efficient house. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (8 (98)), 38–45. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.160882
  15. Marushchak, U., Sydor, N., Braichenko, S., Hohol, M. (2023). Effect of Dry–Wet Cycles on Properties of High Strength Fiber-Reinforced Concrete. Proceedings of CEE 2023, 265–272. https://doi.org/10.1007/978-3-031-44955-0_27
  16. Sydor, N., Marushchak, U., Braichenko, S., Rusyn, B. (2020). Development of Component Composition of Engineered Cementitious Composites. Proceedings of EcoComfort 2020, 459–465. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_56
  17. Shapoval, S., Spodyniuk, N., Zhelykh, V., Shepitchak, V., Shapoval, P. (2021). Application of rooftop solar panels with coolant natural circulation. Pollack Periodica, 16 (1), 132–137. https://doi.org/10.1556/606.2020.00218
  18. Kareem, M. W., Habib, K., Pasha, A. A., Irshad, K., Afolabi, L. O., Saha, B. B. (2022). Experimental study of multi-pass solar air thermal collector system assisted with sensible energy-storing matrix. Energy, 245, 123153. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.123153
  19. Francesconi, M., Antonelli, M., Desideri, U. (2023). Assessment of the optical efficiency in solar collectors: Experimental method for a concentrating solar power. Thermal Science and Engineering Progress, 40, 101740. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2023.101740
  20. Govindasamy, D., Kumar, A. (2023). Experimental analysis of solar panel efficiency improvement with composite phase change materials. Renewable Energy, 212, 175–184. https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.05.028
  21. Aitola, K., Gava Sonai, G., Markkanen, M., Jaqueline Kaschuk, J., Hou, X., Miettunen, K., Lund, P. D. (2022). Encapsulation of commercial and emerging solar cells with focus on perovskite solar cells. Solar Energy, 237, 264–283. https://doi.org/10.1016/j.solener.2022.03.060
  22. Guminilovych, R., Shapoval, P., Yatchyshyn, I., Shapoval, S. (2015). Modeling of Chemical Surface Deposition (CSD) of CdS and CdSe Semiconductor Thin Films. Chemistry & Chemical Technology, 9 (3), 287–292. https://doi.org/10.23939/chcht09.03.287
  23. Hamdan, M. A., Abdelhafez, E., Ahmad, R., Aboushi, A. R. (2014). Solar Thermal Hybrid Heating System. Conference: Energy Sustainability and Water Resource Management for Food Security in the Arab Middle East. Beirut. Available at: https://www.researchgate.net/publication/273633383_Solar_Thermal_Hybrid_Heating_System
  24. Abdelhafez, E. A., Hamdan, M. A., Al Aboushi, A. R. (2016). Simulation of Solar Thermal Hybrid Heating System Using Neural Artificial Network. Conference: 8th International Ege Energy Symposium and Exhibition (IEESE-8). Afyonkarahisar. Available at: https://www.researchgate.net/publication/308348965_Simulation_of_Solar_Thermal_Hybrid_Heating_System_Using_Neural_Artificial_Network
  25. Vankovyсh, D., Bota, O., Malovanyy, M., Odusha, M., Tymchuk, I., Sachnyk, I. et al. (2021). Assessment of the Prospects of Application of Sewage Sludge from Lviv Wastewater Treatment Plants for the Purpose of Conducting the Biological Reclamation. Journal of Ecological Engineering, 22 (2), 134–143. https://doi.org/10.12911/22998993/130892
  26. Klein, S. A., Beckman, W. A., Duffie, J. A. (1976). A design procedure for solar heating systems. Solar Energy, 18 (2), 113–127. https://doi.org/10.1016/0038-092x(76)90044-x
Розробка комбінованої системи із гібридним сонячним колектором та визначення його теплотехнічних характеристик

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-06-28

Як цитувати

Степан, Й. М., Шаповал, С. П., & Гивлюд, А. М. (2024). Розробка комбінованої системи із гібридним сонячним колектором та визначення його теплотехнічних характеристик. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8 (129), 45–54. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.304932

Номер

Том 3 № 8 (129) (2024): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Stepan Mysak, Stepan Shapoval, Anna Hyvliud

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.