Study on the energy efficiency of asymmetrical hybrid Photo-voltaic/ Thermal collectors.

Orfanos, Stylianos

dc.contributor.author	Orfanos, Stylianos	en
dc.date.accessioned	2017-10-31T10:42:53Z
dc.date.available	2017-10-31T10:42:53Z
dc.date.issued	2017-10-31
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45863
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7465
dc.rights	Default License
dc.subject	Υβριδικά Φωτοβολταϊκά/Θερμικά στοιχεία	el
dc.subject	PVsyst	el
dc.subject	Συγκεντρωτικοί συλλέκτες	el
dc.subject	Matlab	el
dc.subject	Collares – Pereira	el
dc.subject	Photovoltaic Thermal Hybrid Solar Collectors	en
dc.subject	Compound Parabolic Concentrators	en
dc.subject	MaReCo	en
dc.subject	CPC PVT	en
dc.subject	Indirect and direct storage	en
dc.title	Study on the energy efficiency of asymmetrical hybrid Photo-voltaic/ Thermal collectors.	en
dc.contributor.department	Section of Thermal Engineering	el
heal.type	masterThesis
heal.secondaryTitle	Μελέτη ενεργειακής απόδοσης ασύμμετρων υβριδικών θερμικών/φωτοβολταϊκών συλλεκτών	el
heal.classification	Renewable energy	en
heal.classification	renewable energy sources	en
heal.classification	collector	el
heal.classificationURI	http://zbw.eu/stw/descriptor/18024-3
heal.classificationURI	http://lod.nal.usda.gov/17335
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-09-29
heal.abstract	Οι ηλιακοί θερμικοί συλλέκτες είναι διατάξεις, οι οποίες απορροφούν ηλιακή ενέργεια και παράγουν θερμική ενέργεια για ανάγκες ζεστού νερού χρήσης (ΖΝΧ). Ωστόσο, η θερμότητα είναι μία μορφή ενέργειας με χαμηλή δυνατότητα εκμετάλλευσής της (χαμηλή εξέργεια). Τα Υβριδικά Φωτοβολταϊκά/Θερμικά στοιχεία (στο εξής PVT - Photovoltaic Thermal hybrid solar collector) αναπτύχθηκαν για να βελτιώσουν εξεργειακά την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας. Τα PVT αποτελούνται από ένα θερμικό συλλέκτη σε συνδυασμό με ένα Φωτοβολταϊκό στοιχείο. Η απαγωγή της θερμότητας από το συλλέκτη, μειώνει τη θερμοκρασία λειτουργίας του Φωτοβολταϊκού στοιχείου και ως εκ τούτου αυξάνει την ηλεκτρική απόδοσή του. Η αποθήκευση της παραγόμενης θερμότητας γίνεται σε ένα δοχείο με ρευστό υψηλής θερμοχωρητικότητας. Στόχος αυτής της εργασίας αποτελεί η μοντελοποίηση μίας συστοιχίας πέντε (5) PVT συλλεκτών και η αξιολόγηση τους ως προς την παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας και της αποθήκευσης της θερμικής ενέργειας. Τα PVT της πειραματικής διάταξης είναι ασύμμετροι συγκεντρωτικοί συλλέκτες οροφής, οι οποίοι είναι γνωστοί ως CPCs (Compound Parabolic Concentrators). Οι συλλέκτες αυτοί είναι βασισμένοι στο σχεδιασμό MaReCo (Maximum Reflector Collector), ο οποίος έχει ως στόχο να μειώσει την απαιτούμενη ποσότητα συλλέκτη με σχεδιασμό χαμηλής συγκέντρωσης. Η εργασία θα αποτελείται από τα παρακάτω μέρη: • Δημιουργία αλγόριθμου για τον υπολογισμό της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στον χώρο των πειραμάτων (Αθήνα). • Υπολογισμός της παραγόμενης θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας. • Μελέτη του ρυθμού αποθήκευσης της παραγόμενης θερμικής ενέργειας για άμεση και έμμεση αποθήκευση. • Σύγκριση των αποτελεσμάτων με αντίστοιχη προσομοίωση σε χώρο υψηλότερου γεωγραφικού πλάτους (Moat – Ηνωμένο Βασίλειο) για την άμεση μορφή αποθήκευσης. • Σύγκριση της απόδοσης στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τα CPC-PVT με την απόδοση της παραγωγής από τυπικά φωτοβολταϊκά στοιχεία. Ο υπολογισμός της απόδοσης των τυπικών φωτοβολταϊκών θα γίνει με τη χρήση του προγράμματος PVsyst. Ο αλγόριθμος για τα παραπάνω μέρη θα δημιουργηθεί με το πρόγραμμα MATLAB και η ρύθμιση των παραμέτρων του αλγορίθμου θα γίνει τόσο με βάση τα δεδομένα της διεθνούς βιβλιογραφίας, αλλά και βάσει των πειραματικών αποτελεσμάτων.	el
heal.abstract	Solar thermal collectors absorb solar energy and produce heat for the needs for hot water. However, heat is a type of energy with low quality (low exergy to energy ratio). Photovoltaic Thermal Hybrid Solar Collectors were developed in order to improve upon the total conversion efficiency of the solar energy. PVTs comprise of a thermal absorber in conjunction with a Photovoltaic module. The heat transfer from the collector, reduces the operational temperature of the Photovoltaic module, therefore increasing the electric efficiency of the system as a whole. Afterwards, the produced heat is stored in a tank of a fluid with high heat capacity. The goal of this thesis is to develop a model for the setup of five (5) PVT collectors and the assessment of the efficiency in the production of heat and electric energy and the storage of the aforementioned heat. The PVTs utilized in this project parabolic collectors for rooftop applications also known as CPCs (Compound Parabolic Concentrators). These collectors are based on the MaReCo (Maximum Reflector Collector) design, which achieves the reduction of the necessary collector material by being a low concentration design. Thesis will be comprised of the following sections: • The development of algorithm for the calculation of incident irradiation on the site of the experiment (Athens). • Calculation of the produced thermal and electrical energy • Study upon the rate of storage of the heat, both for direct and indirect storage setups • Comparison of the results with the corresponding simulation for a site with higher latitude (Moat – United Kingdom) for the direct storage setup • Comparison of the electrical performance ratio from CPC-PVTs with the performance from a typical flat PV module. The calculation of the latter will be done with PVsyst. The algorithm for the aforementioned sections will be programmed in MATLAB and the adjustment of the parameters and starting conditions will be based upon international bibliography and experimental data.	en
heal.advisorName	Koronaki, Irene	en
heal.committeeMemberName	Koronaki, Irene	en
heal.committeeMemberName	Antonopoulos, Kimon	en
heal.committeeMemberName	Rogdakis, Emmanuil	el
heal.academicPublisher	Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	119
heal.fullTextAvailability	true