Export
- Export APA
- Export BibTeX
- Export Ris
Publication: การเพิ่มสมรรถนะของระบบผลิตไฟฟ้าและน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์
ด้วยระบบผลิตน้ำเย็นภาคกลางคืน
0
3
Resource Type
Language
tha
File Type
application/pdf
Access Rights
Open Access
Rights
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)
Rights Holder(s)
Maejo University
Suggested Citation
Narongchai Khongwut, ณรงค์ชัย คงวุฒิ การเพิ่มสมรรถนะของระบบผลิตไฟฟ้าและน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์
ด้วยระบบผลิตน้ำเย็นภาคกลางคืน, Performance Enhancement Of Photovoltaic/Thermal Hybrid System With Nocturnal Water Cooling System. สืบค้นจาก: https://hdl.handle.net/20.500.14839/776
Research Projects
Organizational Units
Journal Issue
Author(s)
Creator(s)
Advisor(s)
Other Contributor(s)
Abstract
This research proposes to study the performance of photovoltaic/thermal hybrid system with the nocturnal water cooling system. The testing solar cell module made from 250 Wp poly-crystalline with each panel area 1.627 m2 and 2 modules for the experiment were used under the solar cell module. The cooling water box was installed, which had baffles for controlling the direction of water together with two water storage tanks of 150 L each for comparing the non-cooling solar cell module. For the nocturnal water cooling system, a copper tube of 10 mm diameter with a total area of 2.34 m2 was attached to the cooling water box under the solar cell module.
The thermal performance testing of solar cell module installed with the cooling water box was done according to ASHRAE Standard 93-2003. The results showed that FRUL was equal to 9.5698 W/m2·K and FR(ατ)e was equal to 0.438. After which the solar cell module was connected with water storage tanks in order to find the mass flow rate of the cooling water and the amount of water that provided the best performance of photovoltaic/thermal hybrid system. The results demonstrated the suitable mass flow rate of cooling water was equal to 2 L/min and the suitable amount of water was equal to 140 L which could decrease the average temperature of the solar cell module by about 16.85 oC and produce a hot water temperature of 46.70 oC. The average thermal efficiency of the solar cell module was equal to 35.35%, the average additional electric power was 10.20 W, the average electricity efficiency was 13.56% and the maximum net power of the system was 14.15 MJ/day, respectively. For the performance study of nocturnal water cooling system, the mass flow rate was adjusted at 1, 2, and 3 L/min and, varied the amount of water 100 120 and 140 L to produce cool water during the night from 19:00 P.M. to 06:00 A.M. The results found that the most suitable mass flow rate of water was 1 L/min and the most suitable amount of water was 140 L. The cool water could produce a temperature of 16.50 oC or could decrease the water temperature by 10 oC and the coefficient of performance (COP) of cooling water production was 14.80.
For using cold water from nocturnal cooling for solar module cooling during daytime showed that 9:00 A.M. was a suitable period for solar cell module cooling. Its temperature could decrease average at 19.21 oC and produce a hot water temperature of 41.40 oC. The average thermal efficiency of the solar cell module was 49.98%, the average electric power was equal to 11.30 W and the average electricity efficiency increased to 7.50%, when compared without cooling. The maximum net power of the system was equal to 15.51 MJ/day. In addition, this study could simulate the correlation equation for use in system performance prediction. For economic consideration, the system investment was equal to 18,800.00 Baht while the electricity and hot water that could be produced was the equivalent of 3,887.02 Baht/year, therefore the payback period was 4.84 years and the internal rate of return was equal to 20.35%.
วิทยานิพนธ์นี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษาสมรรถนะของระบบผลิตไฟฟ้าและน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยระบบผลิตน้ำเย็นภาคกลางคืน ในการทดสอบใช้โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ชนิด Poly-crystalline ขนาดพิกัดกำลังไฟฟ้าสูงสุด 250 Wp พื้นที่ 1.627 m2 จำนวน 2 แผง ติดตั้งกล่องน้ำระบายความร้อนที่บริเวณใต้แผงและใช้แผ่นกั้นเพื่อควบคุมทิศทางการไหลของน้ำที่ต่อเข้ากับถังน้ำขนาด 150 L จำนวน 2 ถัง เพื่อเปรียบเทียบกับโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไม่มีการระบายความร้อน สำหรับระบบผลิตน้ำเย็นภาคกลางคืนได้ใช้ท่อทองแดงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 mm ขนาดพื้นที่ 2.34 m2 ต่อเข้ากับกล่องน้ำระบายความร้อนใต้โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ จากการทดสอบสมรรถนะทางความร้อนของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งกล่องน้ำระบายความร้อนตามมาตรฐาน ASHREA STANDARD 93-2003 พบว่ามีค่า FRUL เท่ากับ 9.5698 W/m2·K และ FR(ατ)e มีค่าเท่ากับ 0.438 จากนั้นเมื่อต่อแผงโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับถังเก็บน้ำร้อนเพื่อหาอัตราการไหลเชิงมวลของน้ำระบายความร้อนและปริมาณน้ำในถังเก็บน้ำร้อนที่ให้สมรรถนะของระบบผลิตไฟฟ้าและน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดีที่สุด พบว่า อัตราการไหลเชิงมวลของน้ำระบายความร้อนมีค่าเท่ากับ 2 L/min และปริมาณน้ำในถังเก็บน้ำร้อนเท่ากับ 140 L ส่งผลให้สามารถลดลดอุณหภูมิโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เฉลี่ย 16.85 oC และผลิตน้ำร้อนได้อุณหภูมิ 46.70 oC คิดเป็นค่าเฉลี่ยประสิทธิภาพทางความร้อนของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เท่ากับ 35.18% สามารถผลิตไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเฉลี่ย 10.20 W ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าเฉลี่ย 13.56% และให้พลังงานสุทธิของระบบสูงสุด 14.15 MJ/day ตามลำดับ สำหรับการศึกษาค่าสมรรถนะของระบบผลิตน้ำเย็นภาคกลางคืน โดยปรับอัตราการไหลเชิงมวลของน้ำที่ 1 2 และ 3 L/min และปริมาณน้ำในถัง 100 120 และ 140 L เพื่อผลิตน้ำเย็นในช่วงเวลากลางคืนตั้งแต่เวลา 19:00 – 06:00 น. ผลการทดสอบพบว่าที่อัตราการไหลเชิงมวลของน้ำ 1 L/min และปริมาณน้ำในถัง 140 L ผลิตน้ำเย็นได้ 16.50 oC อุณหภูมิน้ำสามารถลดได้ต่ำสุด 10 oC ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะการผลิตน้ำเย็นเท่ากับ 14.80 สำหรับการศึกษาช่วงเวลาที่เหมาะสมของการใช้น้ำเย็นที่ผลิตได้ในภาคกลางคืนมาระบายความร้อนโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ในเวลากลางวัน พบว่า ณ เวลา 9:00 น.เป็นเวลาที่เหมาะสมในการเริ่มทำงานของชุดระบายความร้อนด้วยน้ำ โดยสามารถลดอุณหภูมิโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เฉลี่ย 19.21 oC และผลิตน้ำร้อนได้อุณหภูมิ 41.40 oC ประสิทธิภาพทางความร้อนของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เฉลี่ย 49.98% สามารถผลิตไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเฉลี่ย 11.30 W ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเฉลี่ย 7.50% เมื่อเทียบกับกรณีไม่มีการระบายความร้อน และพลังงานสุทธิของระบบสูงสุด 15.51 MJ/day อีกทั้งจากการศึกษาสามารถสร้างสมการความสัมพันธ์เพื่อใช้ในการทำนายสมรรถนะของระบบได้ เมื่อพิจารณาความคุ้มค่าทางด้านเศรษฐศาสตร์พบว่าใช้เงินลงทุน 18,800 บาท สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าและน้ำร้อนคิดเป็นเงิน 3,887.02 บาท/ปี ดังนั้นมีระยะเวลาคืนทุน เท่ากับ 4.84 ปี และอัตราผลตอบแทนภายในเท่ากับ 20.35%
วิทยานิพนธ์นี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษาสมรรถนะของระบบผลิตไฟฟ้าและน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยระบบผลิตน้ำเย็นภาคกลางคืน ในการทดสอบใช้โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ชนิด Poly-crystalline ขนาดพิกัดกำลังไฟฟ้าสูงสุด 250 Wp พื้นที่ 1.627 m2 จำนวน 2 แผง ติดตั้งกล่องน้ำระบายความร้อนที่บริเวณใต้แผงและใช้แผ่นกั้นเพื่อควบคุมทิศทางการไหลของน้ำที่ต่อเข้ากับถังน้ำขนาด 150 L จำนวน 2 ถัง เพื่อเปรียบเทียบกับโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไม่มีการระบายความร้อน สำหรับระบบผลิตน้ำเย็นภาคกลางคืนได้ใช้ท่อทองแดงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 mm ขนาดพื้นที่ 2.34 m2 ต่อเข้ากับกล่องน้ำระบายความร้อนใต้โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ จากการทดสอบสมรรถนะทางความร้อนของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งกล่องน้ำระบายความร้อนตามมาตรฐาน ASHREA STANDARD 93-2003 พบว่ามีค่า FRUL เท่ากับ 9.5698 W/m2·K และ FR(ατ)e มีค่าเท่ากับ 0.438 จากนั้นเมื่อต่อแผงโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับถังเก็บน้ำร้อนเพื่อหาอัตราการไหลเชิงมวลของน้ำระบายความร้อนและปริมาณน้ำในถังเก็บน้ำร้อนที่ให้สมรรถนะของระบบผลิตไฟฟ้าและน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดีที่สุด พบว่า อัตราการไหลเชิงมวลของน้ำระบายความร้อนมีค่าเท่ากับ 2 L/min และปริมาณน้ำในถังเก็บน้ำร้อนเท่ากับ 140 L ส่งผลให้สามารถลดลดอุณหภูมิโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เฉลี่ย 16.85 oC และผลิตน้ำร้อนได้อุณหภูมิ 46.70 oC คิดเป็นค่าเฉลี่ยประสิทธิภาพทางความร้อนของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เท่ากับ 35.18% สามารถผลิตไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเฉลี่ย 10.20 W ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าเฉลี่ย 13.56% และให้พลังงานสุทธิของระบบสูงสุด 14.15 MJ/day ตามลำดับ สำหรับการศึกษาค่าสมรรถนะของระบบผลิตน้ำเย็นภาคกลางคืน โดยปรับอัตราการไหลเชิงมวลของน้ำที่ 1 2 และ 3 L/min และปริมาณน้ำในถัง 100 120 และ 140 L เพื่อผลิตน้ำเย็นในช่วงเวลากลางคืนตั้งแต่เวลา 19:00 – 06:00 น. ผลการทดสอบพบว่าที่อัตราการไหลเชิงมวลของน้ำ 1 L/min และปริมาณน้ำในถัง 140 L ผลิตน้ำเย็นได้ 16.50 oC อุณหภูมิน้ำสามารถลดได้ต่ำสุด 10 oC ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะการผลิตน้ำเย็นเท่ากับ 14.80 สำหรับการศึกษาช่วงเวลาที่เหมาะสมของการใช้น้ำเย็นที่ผลิตได้ในภาคกลางคืนมาระบายความร้อนโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ในเวลากลางวัน พบว่า ณ เวลา 9:00 น.เป็นเวลาที่เหมาะสมในการเริ่มทำงานของชุดระบายความร้อนด้วยน้ำ โดยสามารถลดอุณหภูมิโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เฉลี่ย 19.21 oC และผลิตน้ำร้อนได้อุณหภูมิ 41.40 oC ประสิทธิภาพทางความร้อนของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เฉลี่ย 49.98% สามารถผลิตไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเฉลี่ย 11.30 W ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเฉลี่ย 7.50% เมื่อเทียบกับกรณีไม่มีการระบายความร้อน และพลังงานสุทธิของระบบสูงสุด 15.51 MJ/day อีกทั้งจากการศึกษาสามารถสร้างสมการความสัมพันธ์เพื่อใช้ในการทำนายสมรรถนะของระบบได้ เมื่อพิจารณาความคุ้มค่าทางด้านเศรษฐศาสตร์พบว่าใช้เงินลงทุน 18,800 บาท สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าและน้ำร้อนคิดเป็นเงิน 3,887.02 บาท/ปี ดังนั้นมีระยะเวลาคืนทุน เท่ากับ 4.84 ปี และอัตราผลตอบแทนภายในเท่ากับ 20.35%
Description
Master of Engineering (Master of Engineering (Renewable Energy Engineering))
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมพลังงานทดแทน))
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมพลังงานทดแทน))
Degree Name
Master of Engineering
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Discipline
Renewable Energy Engineering
วิศวกรรมพลังงานทดแทน
วิศวกรรมพลังงานทดแทน
Degree Grantor(s)
มหาวิทยาลัยแม่โจ้