usefull

1. INTERNATIONAL JOURNAL OF RENEWABLE ENERGY RESEARCH V. N.
Palaskar et al. ,Vol. 4, No. 4, 2014
Received: 09.08.2014 Accepted: 28.10.2014
Study of Oscillatory Flow Heat Exchanger
Used in Hybrid Solar System Attached with
Fixed Reflectors
By
Pipin Azrin
1207113572
Mechanical Engineeering
Faculty Of Engineering
University Of Riau
2015

2. ABSTRAK :
Fotovoltaik hibrida sederhana /Thermal atau PV/T sistem solar water
secara komersil tidak menarik karena kombinasi efisiensi lebih sedikit,
ratio konsentrasi lebih rendah, jangka waktu proses yang panjang.
Pembesaran radiasi solar dipermukaan modul adalah metode yang mudah
dan biaya efektif untuk meningkatkan ratio konsentrasi dan
dikombinasikan PV/T efeisiensi dari solar system hybrid sederhana. Hal ini
dapat diselesaikan dengan pembuatan dan memasang reflektor aluminium
sisi modul pada solar system hibrida. Paper ini menawarkan design dan
kinerja analisis osilasi aliran penukar kalor yang digunakan dalam sistem
hybrid dilengkapi dengan reflektor aluminium. Hasil diteliti seperti, kinerja
efisiensi pada fotovoltaik, thermal dan kombinasi PV/T sistem pada
rentang kondisi operasi yang ditentukan dan ditaksir untuk garis lintang di
mumbai. Radiasi solarnya 929 𝑊/𝑚2
dan kecepatan aliran air 0,042 kg/s.
Sistem hybrid ini telah menghasilkan kombinasi PV/T efesiensi 65,10 %
dengan efisiensi PV 12,50 %. Di rekomendasikan untuk meningkatkan
kinerja dari sistem hibrida dengan reflektor yang telah dibahas dalam paper
ini.
Kata kunci : ratio konsentrasi, jangka waktu proses panjang, kombinasi
PV/T efisiensi, reflektor datar, osilasi aliran penukar kalor

3. 1. Introduction
Modul fotovoltaik meyerap radiasi matahari untuk menghasilkan
listrik, sehinggga meningkatkan temperatur. Pendinginan pada modul
meningkatkan pembangkit tenaga listrik, efesiensi. Secara umum,
modul telah didinginkan dengan mengalirkan air dingin melalui
penukar kalor yang telah terpasang disisi bawah modul. Penukar
kalor ini disebeut sebagai PV, permukaan absorber yang menyerap
panas dari modul yang dipanaskan dan didinginkan pada temperatur
lingkingan. Didalam solar system hybrida, modul PV sederhana dan
unit kolektor thermal dipasang bersama-sama untuk memfasilitasi
konversi reaksi radiasi matahari menjadi energi listrik dan thermal
dari satu sistem.

4. 2. Experimental
2.1 Komersial Pv Modul dengan dudukan.
Tata Bp India membuat modul Pv dengan kapasitas 180 Watt
digunakan untuk percobaan pada Un-cooled dan didinginkan tanpa
modul PV dengan menggunakan reflektor. Panjang modul : 1,587 m,
dan lebar : 0,79 m masing-masing, dengan luas 1,25 𝑚2. Tegangan
rangkaian terbuka 44,8 V dan arus modul pada kondisi STC 5,40
amps. Tegangan maksimum dan arus, 36,60 V dan 4,99 amps.
Efisiensi ditentukan 14,52 %

5. 2.2 Desain PV penukar kalor dan pembuatan
Khusus design penukar kalor sebagai aliran osilasi tersebuat terbuat
dari stainless stell melingkar dan aluminium persegi untuk bagian
tabung.

6. Gambar 1 menunjukkan gambar rinci modul PV dan perakitan penukar
penukar kalor.
Gambar 2 menunjukkan instalasi yang sebenarnya dari osilasi aliran
penukar kalor disisi bawah modul sederhana.

7. 2.3 Desain dan Pembuatan pada Aluminium datar Reflektor
Daya PV tertinggi telah dihasilkan oleh modul PV tergantung pada
iklim setempat, musim tahun, suhu lingkungan, kecepatan angin,
lintang lokasi, kemiringan modul dan intensitas radiasi matahari. Dari
analisa parameter ini konerja modul sangat dipengaruhi oleh intensitas
radiasi matahari. Ketebalan lembar aluminium 0,5 mm digunakan untuk
pembuatan reflektor datar.
Rasio konsentrasi dan Tinggi kemiring reflektor pada reflektor dihitung
menggunakan rumus,dalam tabel 2.
Tabel 2. Hubungan Analisis untuk menghitung rasio konsentrasi dan
tinggi reflektor

8. Dimana: α- sudut penerimaan; ψ-sudut trough; A-lebar celah kolektor;
B- lebar dasar receiver; H- tinggi kemiringan reflektor; Cr- rasio
konsentrasi; n-jumlah pemantulan dan ρ- reflektifitas kolektor.
2.4 Alat pengukur
Dynalab pyranometer digunakan untuk mengukur global dan
menyebarkan radiasi surya di permukaan horisontal. K-jenis termokopel
digunakan untuk mengukur suhu lingkungan dan suhu di atas dan
bawah modul PV selama percobaan.

9. Pada gambar 3 : komplit, perakitan eksperimental dengan semua
komponen.
2.5 Pengamatan Experimental
Tujuan utama dari pekerjaan yang diteliti ini adalah untuk
membandingkan kinerja dari un-cooled modul dan sistem tata surya
hibrida dengan reflektor untuk lintang Mumbai. Karya eksperimental
dilakukan selama bulan Maret-April 2014.

10. 3. Hasil dan pembahasan
3.1. Analisis Kinerja pada Un-cooled PV Modul
Gambar-7 menunjukkan temp operasi maksimum modul yang tercatat
61,20 ˚C selama percobaan pada titik puncak daya PV .

11. Tegangan operasi, dan arus yang dihasilkan oleh modul un-cooled 31,60
Volt dan 4,36 amp pada waktu 12:30 PM. Daya listrik dan efisiensi
didapatkan 137.80 W dan 11,50% dengan rasio performance 76,60%
pada gambar 4 dan 5. Hasil dan analisis un-cooled modul menunjukkan,
Modul bisa menghasilkan daya puncak 137,80 W di temp 61.2˚C suhu
modul dengan menggunakan intensitas radiasi matahari 924 W/m2
seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.

12. 3.2. Analisis Kinerja Air pendingin Modul PV
Pendinginan modul dengan mengekstraksi panas dari sisi bawah oleh
osilasi aliran penukar kalor mengakibatkan kenaikan tegangan rangkaian
terbuka (40,60 Volt) dan tegangan (32,40 Volt) di titik puncak daya pada
pukul 1 PM dibandingkan un-cooled modul. Daya listrik (146,12 W), rasio
kinerja (81,20%), dan efisiensi (13,30%) meningkat, pada gambar 4 dan 5.
Gambar 5 menunjukkan rendahnya efisiensi PV di pagi dan sore hari untuk
kedua kedua kasus cooled dan un-cooled.

13. Ekstrak pembuangan panas dari modul, sistem surya hibrida yang
menghasilkan 572 W daya panas, pada laju alir 0,042 Kg/s. Suhu air
yang tercatat di outlet dari penukar panas adalah 34.25˚C, efisiensi PV /
T efesiensi untuk sistem hybrid 65,3% seperti pada gambar 6. Setelah
memperbaiki penukar panas di sisi bawah modul, temp operasi turun
menjadi 48.70˚C dari 61,20 ˚C pada un-cooled modul pada gambar 7.

14. 3.3. Analisis Kinerja Modul PV Un-cooled dengan
Reflektor datar
Sebagai efek gabungan dari kerja parameter ini, daya fotovoltaik,
dan efisiensi meningkat menjadi 151,10 W dan 14,40% seperti yang
ditunjukkan pada gambar 4, dan 5, dan rasio performance 84%.

15. 3.4. Analisis Kinerja Air pendingin PV Modul Dilengkapi dengan
Reflektor datar permanen
solar system dengan osilasi aliran penukar kalor dan reflektor datar
mengakibatkan kenaikan tegangan rangkaian terbuka (40,60 Volt),
tegangan operasi (35.65Volts) dan arus (4,70 Amps) titik puncak
daya PV pukul 01:00. Power fotovoltaik (167,60 W), rasio kinerja
(93%) dan efisiensi (12,50%) dari sistem hibrida, meningkat pada
gambar 4 dan 5.

16. Memanfaatkan panas buang dari modul, solar system hybrid
menghasilkan 704 W daya panas pada laju alir 0,042 Kg / sec. Suhu air
di outlet penukar kalor 35.75˚ C. Kombinasi PV/ T efisiensi 65,10%
ditemukan untuk sistem hybrid, pada gambar 6. Dengan memperbaiki
penukar kalor pada bagian bawah modul PV dan pemasangan reflektor
datar, suhu operasi turun menjadi 56.70˚C dari 76.25˚C pada un-cooled
modul dilengkapi dengan reflektor seperti pada gambar 7.

17. 4. Kesimpulan
Hasil eksperimental menunjukkan, daya PV dan efisiensi sistem air
hybrid dengan reflektor 21,62% dan 8,70% pada pukul 1:00
dibandingkan dengan modul un-cooled. Rasio kinerja modul cooled
dengan menambahkan reflektor 16,40%. Karena efek pendinginan,
sistem hybrid telah menghasilkan 704 W daya panas dengan efisiensi
52,60%, tercapainya kombinasi efisiensi 65,10%. Hybrid solar
system ini telah memperlihatkan kombinasi efisiensi PV / T 65,10%
Sistem hybrid solar water memanfaatkan 65,10% dari total radiasi
matahari jatuh ke bumi dan dikonversi 52,60% dari panas buang ke
energi panas. Dengan demikian, secara tahunan, sistem hybrid dapat
menghasilkan 1255 KWh dari gabungan energi dan 242 KWh energi
listrik per m2 daerah module. Dengan percobaan ini, dapat
disimpulkan bahwa sistem air surya hibrida dengan reflektor
memiliki pengganti potensial untuk pembangkit tenaga listrik dan
menghasilkan panas air yang digunakan di daerah pedesaan.

18. INTERNATIONAL JOURNAL of RENEWABLE ENERGY RESEARCH V. N. Palaskar et al.,
Vol.5, No.2, 2015
Received: 28.01.2015 Accepted: 25.03.2015
Performance Analysis of a Specially Designed Flow Heat
Exchanger Used in Hybrid Photovoltaic/Thermal Solar System
Abstrak : Modul Photovoltaic surya mengkonversi komponen cahaya
radiasi matahari menjadi daya listrik,sebagian panas yang diserap oleh
modul meningkatkan temp operasi. Suhu modul tinggi mengurangi
efisiensi listrik dari modul sebesar 10 sampai 35%. Pendinginan modul
menggunakan sistem pendingin eksternal disebut sebagai penukar panas
fotovoltaik dapat meningkatkan efisiensi daya listrik tersebut. Sistem
pendingin terpasang di bagian belakang modul menghasilkan daya panas
dalam hal air panas, yang dapat digunakan untuk aplikasi suhu rendah.
Dikombinasikan modul PV dan penukar kalor menghasilkan daya listrik
dan termal sebagai Photovoltaic / termal (PV/T) tata surya hibrida. Sebuah
kinerja aliran penukar panas yang dirancang khusus sebagai aliran spiral
PV absorber dan efeknya pada PV/T hybrid sistem dikaji dalam paper ini.
Hasil eksperimen seperti efisiensi kinerja Photovoltaic, termal dan sistem
PV/T pada rentang kondisi kerja yang dibahas dan dievaluasi untuk garis
lintang Mumbai. Hasil radiasi matahari 892 W/m2 dan laju aliran massa air
0,042 kg/detik melalui penukar kalor menunjukkan perbaikan yang
signifikan dalam kombinasi PV/T efisiensi 68,2% dengan efisiensi PV dari
12,9% dan rasio kinerja 80%.

19. 1. Introduction
Surya Photovoltaic (SPV) modul menggunakan radiasi matahari untuk
menghasilkan listrik meningkatkan temperatur operasi. Pendinginan modul
PV meningkatkan output daya listrik dan efisiensi yang cukup. Modul PV
dapat didinginkan oleh sirkulasi air dingin melalui penukar kalor tetap di
bagian belakang modul PV komersial.
2. Experimental
2.1 Modul PV komersial dengan dudukan
TATA BP modul PV komersial dengan kapasitas 180 watt dengan wilayah
1,25 m2 digunakan untuk melakukan percobaan pada un-cooled PV modul
dan sistem tata surya hibrida. Spesifikasi teknis dari modul STC sebagai
data per pabrikan diberikan pada Table1.

20. 2.2. Desain PV penukar kalor dan pembuatan
Untuk mencapai kombinasi maksimum output PV / T, spiral aliran PV
absorber itu dibuat dengan tabung berongga dari penampang persegi.
Manufaktur dan perakitan tembaga spiral aliran PV permukaan absorber
sederhana dan biaya efektif dibandingkan dengan jenis aliran lainnya dan
materialnya. Dimensi rinci penukar kalor dalam Tabel 2.

21. Gambar 1 menunjukkan gambar rinci modul PV dan perakitan
penukar panas dengan dimensi penting dan fitur yang diperlukan
seperti inlet air, output

22. Dipasang aliran spiral PV absorber permukaan di sisi belakang modul
PV ditunjukkan pada Gambar 2.

23. 2.3. Alat ukur
Tegangan dan arus pada berbagai kondisi pembebanan selama satu hari
diukur dengan menggunakan DC voltmeter dan ammeter masing-masing.
36 Volt dan 180 Watt, arus beban langsung digunakan untuk mengukur
tegangan dan arus beban pada modul PV selama percobaan. Komplit,
perakitan eksperimental dengan semua komponen yang ditunjukkan pada
Gambar 3.

24. 3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Analisis kinerja un-cooled modul PV
Temperatur modul 61.80 ˚C pada Gambar 7. Pada 12:30, tegangan output
dan arus yang dihasilkan oleh un-cooled modul pada daya PV tertinggi
adalah 29,7 Volt dan 4,37 Amps.

25. Untuk daya PV tertinggi, daya listrik dan efisiensi 129,8 W dan 11,70%,
dengan rasio kinerja 72% pada Gambar 4 dan 5. kapasitas pembangkit
tenaga listrik dari modul mengalami penurunan sebesar 0,4% untuk setiap
kenaikan 1 °C suhu modul PV di atas 25 ˚C pada ATC. Gambar 4
menunjukkan modul yang bisa menghasilkan tenaga tertinggi 129,8 W
pada 61,8 ˚C suhu modul pada radiasi matahari dari 893 W / m2.

26. Dengan peningkatan temperatur modul, tegangan rangkaian terbuka
menurun drastis menjadi 38,2 Volt. Suhu di bagian atas dan belakang
PV modul un-cooled (di bawah penukar kalor) yang 61,8 ˚C dan 39 ˚C
pada Gambar 7 dan 8

27. 3.2. Performance analysis of hybrid solar water system
Pendinginan modul dengan penukar kalor spiral meningkatkan tegangan
rangkaian terbuka (40 Volt) dan tegangan beban (31,5 Volt) dengan daya
PV tertinggi modul pukul 12:30 dibandingkan dengan un-cooled modul.
Hal ini juga menyebabkan peningkatan daya fotovoltaik (146.3W), rasio
kinerja (80%) dan efisiensi (12,9%) pada Gambar 4 dan 5. Gambar 5
menunjukkan efisiensi PV rendah di pagi dan sore hari untuk kedua kasus
cooled dan un-cooled.

28. Diamati bahwa PV / T sistem dapat menghasilkan daya dengan kombinasi
efisiensi 68,2% pada Gambar 6. Selama eksperimental, air pendingin terus
bersirkulasi melewati penukar kalor menggunakan pompa listrik pukul
10:00-03:00. Kinerja sistem ditingkatkan secara signifikan dan suhu operasi
dari sistem berkurang jauh. Dengan pemasangan penukar kalor tembaga
spiral permukaan aliran PV absorber dan memasok air pendingin secara
terus menerus, suhu operasi modul turun 50.7˚C yang jauh lebih rendah dari
suhu puncak yang dicapai oleh modul seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 7.

29. Sebuah sistem hybrid autonomous mungkin dikembangkan untuk
aplikasi yang disebutkan di atas untuk daerah pedesaan. Pada kondisi
titik puncak daya PV, penilaian kinerja modul PV sederhana dan tata
surya hybrid pada kondisi ATC untuk garis lintang Mumbai dapat
dilihat pada Tabel 3.

30. 4. Conclusion
Daya fotovoltaik dan efisiensi modul berpendingin air meningkat
10,60% dan 10,30% pada pukul 12:30 dibandingkan dengan un-
cooled modul. Performance rasio modul cooled meningkat sebesar
8%. Sistem hybrid menghasilkan listrik termal dan efisiensi 616 W
dan 55,3%. Dikombinasikan PV / T efisiensi 68,2% pada daya PV
titik tertinggi. Sistem air hybrid solar yang digunakan dalam
pekerjaan ini dimanfaatkan 68,2% dari radiasi matahari yang jatuh
ke bumi menggunakan 55,3% dari limbah panas ke energi panas
meningkatkan efisiensi gabungan dari sistem secara signifikan.
Dengan demikian, secara tahunan, sistem hybrid dapat menghasilkan
1368 KWh kombinasi energi dengan 259 KWh energi listrik untuk
wilayah modul 1,25 m2. Hasil di atas menunjukkan bahwa sistem air
surya hybrid dapat digunakan sebagai alternatif potensial untuk
menghasilkan listrik.