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태양 열·전기 복합생산 단위 모듈의 실험적 성능비교 연구
이광섭(Kwang Seob Lee),Andrew Putrayudha S.,강은철(Eun Chul Kang),이의준(Euy Joon Lee) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集B Vol.38 No.9
태양 열·전기 복합생산 시스템은 태양광을 이용한 전력생산과 더불어 열에너지를 동시에 생산하는 시스템이다. 본 연구에서는 태양 공기 열 전기 복합생산 단위모듈 실험 장치를 구현하여 실험하고 데이터 분석을 통한 표면온도에 대한 발전 효율증가와 열에너지 생산량을 제시한다. 실험은 기존의 태양광 방식과 공기열 복합생산 방식을 반복 수행하였다. 이 두 실험 데이터를 비교분석을 통하여 기존의 방식 대비 공기열 복합 생산 방식의 단위 표면온도에 대한 발전효율상승을 정량적으로 제시한다. 본 실험에서 공기열 태양 열 전기 복합 생산방식은 기존 태양광 대비 표면온도는 13.52℃ 낮아졌고, 발전효율이 5.09% 상승하였다. 또한 공기열원 순환 시스템의 출입구 온도차이 1℃ 당 15.69Wt 의 열에너지를 생산한다. 따라서 본 논문에서는 실험적 데이터의 비교분석을 통한 결과로 공기열원 태양 열 전기 복합생산 시스템의 0.34%/℃의 단위 표면온도당 발전 효율상승 수치를 제시한다. A solar heat and power hybrid system can simultaneously generate electricity and thermal energy. In this study, several experiments were carried out with a solar heat and power hybrid unit. Then, a method to increase the photovoltaic efficiency and amount of thermal energy was suggested based on a comparative analysis. The experiment was conducted using only the photovoltaic system as a reference case, with the photovoltaic-thermal air system as a hybrid case. A numerical increase in the photovoltaic efficiency per 1°C was suggested based on a comparative data analysis of these two cases. In this experiment, the surface temperature on the air hybrid system was 13.52°C lower than that in the reference case, and the photovoltaic efficiency was increased by 5.09. The amount of thermal energy produced was 15.69 Wt per 1°C difference between the ambient and outlet temperatures. In this paper, therefore, a photovoltaic efficiency increase of 0.34 per 1°C is proposed for the air hybrid system based on the analysis of the experimental data.
태양 열 전기 복합생산 PVT Water and PVT Air 모듈의 실험적 성능비교 연구
이광섭(Kwang-Seob Lee),앤드류(Andrew Putrayudha S.),강은철(Eun-Chul Kang),이의준(Euy-Joon Lee) 대한설비공학회 2014 설비공학 논문집 Vol.26 No.12
The development of photovoltaic-thermal (PVT) technology has been introduced in recent years specifically to increase PV efficiency. One of the characteristics of PV systems is that the electricity generation increases as the solar radiation increases whereas the efficiency decreases because of high surface temperatures. Using a photovoltaic-thermal system, the surface temperature can be decreased by capturing the excess heat and the efficiency can be increased due to these characteristics. In this paper, three cases are introduced : 1) PV_r as the reference case, 2) PVT_a, which uses air as a heat source, and 3) PVT_w, which uses water as a heat source. Experiments were performed, analyzed, and compared to examine the effect of the PVT type on the efficiency of the system. The results showed that ETC(%/℃) efficiency of the PVT cases was increased versus the reference case due to decreasing surface temperature. Total efficiencies, which are electrical efficiency and thermal efficiency, for each PVT are tested and found to be 12.22% for PV_r, 29.50% for PVT_a, and 68.74% for PVT_w.