본 논문에서는 건물통합형 태양광 발전 시스템의 전기적 열적 성능을 얻기 위해 하이브리드 PV/T 모듈을 제시한다. 건물 외벽에 부착하는 BIPV 시스템은 태양광 발전 시 온도상승으로 인하여 시스템의 효율이 떨어진다. 이러한 문제점의 해결과 BIPV 시스템의 효율을 향상시키기 위해 수냉방식을 적용시키고 발생된 열은 온수 시스템에 사용된다. 수냉 냉각방식은 전력손실과 물의 온도를 고려한 유량제어 알고리즘을 이용하고 실증연구를 통하여 제시한 하이브리드 PV/T 모듈의 전기적 열적 성능을 확인하여 본 논문의 타당성을 입증한다.
A semitransparent photovoltaic-thermal (PV/T) air collector can produce electricity and heat simultaneously. To maximize the thermal and overall efficiency of the semitransparent PV/T air collector, its availability should be maximum; this can be determined through a Markov analysis. In this paper, a Markov model is developed to select an optimized number of semitransparent PV modules in service with five states and two states by considering two parameters, namely failure rate (λ) and repair rate (μ). Three artificial neural network (ANN) models are developed to obtain the minimum cost, minimum temperature, and maximum thermal efficiency of the semitransparent PV/T air collector by setting its type appropriately and optimizing the number of photovoltaic modules and cost. An attempt is also made to achieve maximum thermal and overall efficiency for the semitransparent PV/T air collector by using ANN after obtaining its minimum temperature and available solar radiation.
For the economic management of photovoltaic power plants, it is necessary to regularly monitor the panels within the plants to detect malfunctions. Thermal infrared image cameras are generally used for monitoring, since malfunctioning panels emit higher temperatures compared to those that are functioning. Recently, technologies that observe photovoltaic arrays by mounting thermal infrared cameras on UAVs (Unmanned Aerial Vehicle) are being developed for the efficient monitoring of large-scale photovoltaic power plants. However, the technologies developed until now have had the shortcomings of having to analyze the images manually to detect malfunctioning panels, which is time-consuming. In this paper, we propose an automatic photovoltaic panel area extraction algorithm for thermal infrared images acquired via a UAV. In the thermal infrared images, panel boundaries are presented as obvious linear features, and the panels are regularly arranged. Therefore, we exaggerate the linear features with a vertical and horizontal filtering algorithm, and apply a modified hierarchical histogram clustering method to extract candidates of panel boundaries. Among the candidates, initial panel areas are extracted by exclusion editing with the results of the photovoltaic array area detection. In this step, thresholding and image morphological algorithms are applied. Finally, panel areas are refined with the geometry of the surrounding panels. The accuracy of the results is evaluated quantitatively by manually digitized data, and a mean completeness of 95.0%, a mean correctness of 96.9%, and mean quality of 92.1 percent are obtained with the proposed algorithm.
The thermal distribution of 2D and 3D p-n photovoltaic diode structures with and without surface texturing has been studied. By analysis of the numerical simulation results of the I-V characteristics and lattice temperature distributions the effect of different texturing structures on the characteristics of silicon p-n photovoltaic devices has been studied systematically. The efficiency of the device having surface texturing shows more than ~2% enhancement compared to the reference devices which did not have texturing. In addition, the effect of the density of the texturing groove has been studied and it has been confirmed that the texturing structure not only improves the light trapping but also plays an important role in the heat radiation.
This paper proposes photovoltaic thermal hybrid module to get the electrical and Thermal performance of building integrated photovoltaic(BIPV) system. BIPV system is decreased the system efficiency because output of PV is decreased by the thermal rising on generating. In order to improve the efficiency of BIPV module, water cooling system is applied and generated thermal is used the warm water system. Water cooling system uses the flux control algorithm considering water temperature and power loss. Electrical and thermal performance of proposed photovoltaic thermal hybrid module is confirmed through the actual experiment and herby proved the valid of this paper.
When a building is planned and designed, the design should be able to minimize the cost during the whole life cycle of the building. This study has begun to analyze LCC about the alternative design which is applicable to renewable energy facility construction. It is reviewed domestic and foreign papers about the trend of LCC technology and it is determined the analytical method to analyze the LCC of renewable energy. Regarding the review of alternatives, it is chosen the three alternatives which are able to designed combing the renewable energy facilities and it is performed the LCC analysis about each alternative. Alternative 1 is Photovoltaic + Solar Thermal + Photovoltaic /Wind Power, Alternative 2 is Geothermal + Photovoltaic, and Alternative 3 is Photovoltaic + Solar Thermal. The LCC analysis is present value method, its analytical period is 40 years and it is applied 3.2% of real discount rate. As a result, it is proved that Alternative 1 and Alternative 3 are not able to collectible the early investment cost during the analytical period and Alternative 2 is analyzed that its pay-back period of early investment cost is about 31 years. As the final outcome of this study on case analysis, it is more advantageous to use the combination of Geothermal and Photovoltaic energy than to use the other combination in LCC aspect.
Purpose: Recently, renewable energy system has been widely used to reduce the energy consumption and CO2 emission of building. A photovoltaic/thermal(PVT) system is a kind of efficient energy uses, which is combined with photovoltaic module and solar thermal collector. PVT system removes heat from PV module by through thermal fluid to raise the performance efficiency of the PV system. However, though PVT system has the merit of the improved efficiency in theoretical approach, there have been few performance analysis for PVT system using the dynamic energy simulation. In this study, in order to establish the optimum design method of this system, simulation was conducted by using individual system modules. Method: For the dynamic simulation, TRNSYS17 was used and local weather data was utilized. Furthermore, the system performance in various installation condition was calculated by case studies. Result: As a result, the amount of electric generation and heat production in each case was found by the simulation. The gap of system performance was also evident according to the installation condition.
The photovoltaic modules are affected by heat. The hotter the PV module, the lower the power output, then the life time will be short. If the cell temperature rises above a certain limit the encapsulating materials can be damaged, and this will degrade the performance of the PV module. This paper presents that the PV module temperature can be estimated by using thermal analysis programs, and demonstrates the thermal characteristics of the PV module.
The electricity conversion-efficiency of solar cell for commercial application is about 6-15%. More than 85% of the incoming solar energy is either reflected or absorbed as heat energy. Consequently, the working temperature of the photovoltaic cells increases considerably after prolonged operations and the cell's efficiency drops significantly. PV/T refers to the integration of a PV module and a solar thermal collector in a single piece of equipment. By cooling the PV module with a fluid steam like air or water, the electricity yield can be improved. At the same time, the heat pick-up by the fluid can be to support space heating or service hot-water systems. In this study, a pulsating heat pipe solar heat collector was combined with single-crystal silicon photovoltaic cell in hybrid energy-generating unit that simultaneously produced low temperature heat and heat and electricity. This experiment was investigating thermal and electrical efficiency for evaluation of a PV/T system.
The Korean government announced various energy policies, such as the to reduce 37% of the business-as-usual (BAU) greenhouse gas emissions by 2030. The policies aim to increase the renewable electricity generation ratio to 20% by 2030. PVT is a hybrid technology, which combines photovoltaic (PV) and solar collectors. It is capable of generating electricity and thermal energy simultaneously. It has a great potential to be used as a renewable and clean solar energy. However, there exists a shortage of space for the installation of PVT systems in Korea. To overcome this, in this paper proposes four types of soundproof wall PVT air channels, which were designed and optimized, based on the CFD (Computation Fluid Dynamic) analysis results. The thermal energy generation for multiple PVT units connected in series and pressure drop sensitivity were analyzed, depending on inlet velocity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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