تصنیع نظام تتبع شمسی وعاکس لیناسب الخلایا الکهروضوئیة تحت الظروف المصریة

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 مدرس الهندسة الزراعیة- قسم الهندسة الزراعیة- کلیة الزراعة- جامعة کفرالشیخ- مصر.

2 أستاذ الهندسة الزراعیة المتفرغ- قسم الهندسة الزراعیة- کلیة الزراعة- جامعة کفرالشیخ- مصر.

3 باحث مساعد - معهد بحوث الهندسة الزراعیة – مرکز البحوث الزراعیة – مصر.

المستخلص

تمتلک مصر وضع ممیز للطاقة الشمسیة علی مدار العام نظرا لوقوعها فی المناطق شبة الاستوائیة. تم تصمیم نظام تتبع او توجیه وعاکس للشمس بقسم الهندسة الزراعیة، کلیة الزراعة، جامعة کفرالشیخ. وتم تنفیذ التجارب بمرکز میکنة الأرز بمیت الدیبة ، محافظة کفرالشیخ خلال صیف 2010 وشتاء 2011 لاختبار وتقیم النموذج.  ولذلک کانت الأهداف الرئیسیة لهذه الدراسة تصمیم نظام تتبع او توجیه للخلایا الضوئیة افقیا وراسیا مع اتجاه الشمس وعاکس شمسی للخلایا تحت ظروف تشغیل مختلفة. وقد تم دراسة تأثیر العوامل الاتیة:- 1- درجة حرارة الخلایا صیفا" وشتاء" 2- الاشعاع الشمسی الیومی 3- زاویة میل الخلایا (⁰0،⁰20،⁰30) صیفا و(⁰0،⁰30،⁰50) شتاء". 4- توجیه الخلایا الضوئیة (اتجاه الجنوب طوال الیوم) و(تتبع الشمس من الشرق الی الغرب) 5-استخدام العاکس الشمسی فی فصل الشتاء. وأشارت النتائج إلی ما یلی:-

انخفاض کل من القدرة الناتجة من الخلایا الضوئیة والکفاءة بزیادة درجة الحرارة وثبات الاشعاع الشمسی.
بزیادة الاشعاع الشمسی من 200 الی 911.39 وات/م2 یزداد کل من القدرة الناتجة والکفاءة بنسبة 77.18 و 7.91% علی التوالی عند درجة حرارة 30 درجة سیلیزیوس.
تحقق افضل أداء للخلایا الکهروضوئیة عند تتبع الشمس من الشرق للغرب بزاویة میل ⁰20 فی الصیف ،⁰50 فی فصل الشتاء تحت ظروف التجربة.
کانت قیم الاشعاع الشمسی الیومی والقدرة الناتجة وکفاءة الخلایا الکهروضوئیة (683.22  وات/م2, 98.18 وات ,9.69 %) فی فصل الصیف  و(518.85 وات/م2 , 87.73 وات, 11.67%) فی فصل الشتاء علی التوالی.
کان معدل الاستفادة من الاشعاع الشمسی والقدرة من الخلایا الکهروضوئیة نتیجة تتبع الشمس اکبر منها فی حالة تغیر زوایا میل الخلایا. وأیضا معدل الاستفادة من الاشعاع الشمسی اکبر من معدل الاستفادة من القدرة الناتجة من الخلایا الضوئیة.
تحسن أداء الخلایا الکهروضوئیة باستخدام العاکس الشمسی.

الموضوعات الرئيسية


Ahmed, G. E. and H. M. S. Hussein (2001). Comparative study of PV module with and without a tilted plane reflector. Energy conversion and management. 42: 1327-1333.
Belhadj, M.; T. Benouaz and S. Bekkouche (2016). Modeling of Automatic Reflectors for PV panel Attached to Commercial PV/T Module. International Journal of Applied Engineering Research. 11(23): 11309-11314.‏
Bentaher, H.; H. Kaich; N. Ayadi; M. B. Hmouda; A. Maalej and U. Lemmer (2014). A simple tracking system to monitor solar PV panels. Energy conversion and management.78: 872-875.‏
Dong, R. (2009). Optimizing Reflection and Orientation for Bifacial Photovoltaic Modules. Thesis, department mechanical engineering, Ohio State University.
El-Sayed, A. S.; S. M. Radwan; A. A. Hassanain and S. M. Mosalhi  (2005). Weather effects on performance of solar module for water pumping. Misr Journal of agricultural engineering. 22(3): 874-898.
Faiman, D.; D. Berman;  D. Bukobza; S. Kabalo; I. Karki; B. Medwed; V. Melnichak; E. Held and H. Oldenkamp  (2003). A 1-year, side-by-side comparision of: static; 1-axis tracking; and V-through mirror assisted grid connected PV modules in a desert environment.  3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, pp. 2190-2193.
Ghoneim, A. A. (2006). Design optimization of photovoltaic  powered water pumping systems. Energy Conversion and Management 47:1449–1463.
Hamza, A. A. and A. Z. Taha (1995). Performance of submersible PV solar pumping systems under conditions in the Sudan. Renewable energy. 6(5): 491-495.‏
Harrison, J. (2001). Investigation of Reflective Materials for the Solar Cooker," Solar Energy Web Site, Florida Solar Energy Center.
Helwa, N. H.; A. B. G. Bahgat; A. M. R. El-Shafee and E. T. El- Shenawy (2000). Computation of the Solar Energy Captured by Different Solar Tracking Systems. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 22: 35 – 44.
Hussein, H. M. S.; G. E. Ahmed and H. H. El-Ghetany (2004). Performance evaluation of photovoltaic modules at different tilt angles and orientations. Energy conversion and management. 45: 2441-2452.
Karimov, K. S.; M. A. Saqib; P. Akhter; M. M. Ahmed; J. A. Chattha and S. A. Yousadzai (2004). A simple photo-voltaic tracking system. Solar energy materials and solar cells. 87: 49-59.
Kulkarni, S.; S. Tonapi; P. Larochelle and K. Mitra (2007). Effect of tracking flat reflector using novel auxiliary drive mechanism on the performance of stationary photovoltaic module. ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. November 11.
Li, M.; X. Ji; G. Li; S. Wei; Y. Li and F. Shi (2011). Performance study of solar cell arrays based on a trough concentrating photovoltaic/thermal system. Applied Energy. 88(9):3218-3227.‏
Meah, K.; S. Fletcher and S. Ula (2008). Solar photovoltaic water pumping for remote locations. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 12: 472–487.
Naik, V. and N. Gaonkar (2016). An Automatic Single Axis Solar Tracking System Using Atmega16microcontroller. International Journal of Energy, Environment and Economics. 24(1): 21-27.
Rekioua, D.; A. Y. Achour and  T. Rekioua (2013). Tracking power photovoltaic system with sliding mode control strategy. Energy Procedia. 36: 219-230.‏
Ronnelid,  M.; B. Karlson; P. Krohn and  J. Wennerberg (2000). Booster Reflectors for PV Modules in Sweden. Progress in Photovoltaics. 8(3): 279-291.
Tonapi, S. S. and  P. M. Larochelle (2006). Design of a mirror positioning system to enhance the performance of a PV array.  Florida Conference on Recent Advances in Robotics, pp.1-6.
Vilela, O. C.; N. Fraidenraich and C. Tiba (2003). Photovoltaic pumping systems driven by tracking collectors. Experiments and simulation. Solar Energy. 74(1):45 –52.