| รหัสโครงการ : | R000000361 |
| ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) : | ผลกระทบของความเร็วลมที่มีต่อระบบระบายความร้อนแบบรางน้ำสำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ |
| ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) : | Impact of air velocity to gutter cooling system for solar cell |
| คำสำคัญของโครงการ(Keyword) : | ระบายความร้อน, ความเร็วลม, อัตราการไหลน้ำ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ |
| หน่วยงานเจ้าของโครงการ : | คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | โครงการวิจัยเดี่ยว |
| ลักษณะย่อยโครงการวิจัย : | ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย |
| ประเภทโครงการ : | โครงการวิจัยใหม่ |
| สถานะของโครงการ : | propersal |
| งบประมาณที่เสนอขอ : | 37000 |
| งบประมาณทั้งโครงการ : | 37,000.00 บาท |
| วันเริ่มต้นโครงการ : | 01 ตุลาคม 2558 |
| วันสิ้นสุดโครงการ : | 30 กันยายน 2559 |
| ประเภทของโครงการ : | การพัฒนาทดลอง |
| กลุ่มสาขาวิชาการ : | วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี |
| สาขาวิชาการ : | อื่นๆ |
| กลุ่มวิชาการ : | อื่นๆ |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | ไม่ระบุ |
| สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ : | ไม่สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ |
| สร้างความร่วมมือประหว่างประเทศ GMS : | ไม่สร้างความร่วมมือทางการวิจัยระหว่างประเทศ |
| นำไปใช้ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา : | ไม่นำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาณภาพการศึกษา |
| เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต : | ไม่เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต |
| ความสำคัญและที่มาของปัญหา : | ปัจจุบันการนำเซลล์แสงอาทิตย์มาเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นที่นิยมและมีการส่งเสริมการใช้งานจากภาครัฐมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยกำหนดออกมาเป็นนโยบายให้มีผู้ประกอบการด้านพลังงานที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อให้สามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าจากรูปแบบอื่น ความสารมารถในการผลิตตกระไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลัก คือ ความเข้มรังสีแสงอาทิตย์ที่ส่งผลต่อความสามารถในการผลิตกระแสไฟฟ้า และอุณหภูมิโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ที่ส่งผลต่อแรงดันไฟฟ้าที่เซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตได้[1][2][3] โดยทั่วไปเซลล์แสงอาทิตย์ จะกำหนดสภาวะการทำงานที่ 25 ?C 1,000 W/m2 แต่ในสภาพวะการใช้งานจริงความสามารถการผลิตกระไฟฟ้าลดลงเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มมากขึ้นตามเวลาในแต่ละวัน จากการศึกษาการลดอุณหภูมิโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยวิธีการลดอุณหภูมิของนิคมและคณะ(2008)[4]ได้นำเสนอระบบพ่นน้ำและแผ่นครีบระบายความร้อนโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ เธียรวิชญ์ เถาว์หิรัญและวิทยา ยงเจริญ(2012)[5] ได้นำเสนอระบบการถ่ายเทความร้อนจากด้านหลัโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยวิธีบังคับอัตราการไหลน้ำและการไหลตามธรรมชาติ และประภาวิทย์ บุญหล้าและคณะ(2013)[6][7] ได้นำเสนอการลดอุณหภูมิด้วยระบบพ่นน้ำและระบบหยดน้ำบริเวณรับแสงแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งสอดคล้องกับงานวิจัยของ Kaldellis et all.(2014)[8] ที่ทำการศึกษาผลของอุณหภูมิและความเร็วลมที่มีต่อประสิทธิภาพของแผงโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ พบว่าการลดอุณหภูมิโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ส่งผลประสิทธิภาพมากขึ้น
งานวิจัยที่มุ่งเน้นไปที่การศึกษาผลของอุณหภูมิและความเร็วลมที่มีผลต่อการผลิตกระแสไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อจะได้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการลดอุณหภูมิด้วยระบบหล่อเย็นด้วยน้ำตามสภาวะการใช้งานสำหรับอุณหภูมิและความเร็วลมในพื้นที่ที่ใช้งานแผงเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตพลังงาน
|
| จุดเด่นของโครงการ : | - |
| วัตถุประสงค์ของโครงการ : | เพื่อวิเคราะห์ผลของความเร็วลมที่มีต่อระบบระบายความร้อนแบบรางน้ำสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ |
| ขอบเขตของโครงการ : | 1.3.1 ขอบเขตด้านเนื้อหา ประกอบด้วย
1. อัตราความเร็วลม 30, 40 และ 50 เมตรต่อนาที
2. แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 30 วัตต์
3. อัตราการการจ่ายน้ำน้ำเข้าระบบระบายความร้อนบนผิวแผงโซลาร์เซลล์ 0.05, 0.15 และ 0.25 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที
4. อุณหภูมิน้ำระบายความร้อนกำหนดที่ 25 องศาเซลเซียส
5. อุณหภูมิอากาศสิ่งแวดล้อมกำหนดที่ 25 องศาเซลเซียส
1.3.2 ขอบเขตด้านพื้นที่
มหาวิทยาลัยราชภัฎนครสวรรค์ ต.นครสวรรค์ตก อ.เมือง จ.นครสวรรค์
1.3.3 ขอบเขตระยะเวลา
1 ธันวาคม พ.ศ. 2558 ถึง 30 มิถุนายน พ.ศ. 2559 |
| ผลที่คาดว่าจะได้รับ : | 1. ได้แนวทางต่อยอดงานวิจัยและพัฒนาในการลดอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของโซลาร์เซลล์
2. ตัวอย่างหรือกรณีศึกษาสำหรับกระบวนการเรียนการสอนสาขาวิชาวิศวกรรมพลังงาน
|
| การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ : | ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ต่ออุณหภูมิ
แผงโซลาร์เซลล์จะมีตัวแปรที่สำคัญต่อประสิทธิภาพการทำงานอยู่ 2 ประเภทหลักๆ คือ ความเข้มแสงและอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์ ความเข้มแสงธรรมชาตินั้นจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่ากระแสไฟฟ้า (Current) ที่ผลิตได้จากแผงโซลาร์เซลล์และความเข้มแสงธรรมชาติค่าไม่สามารถกำหนดได้ ซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและมุมที่ดวงอาทิตย์กระทำมุมต่อพื้นโลก ส่วนอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์นั้นจะเป็นสัดส่วนผกผันกับค่าแรงดันไฟฟ้า (Volte) ซึ่งโดยเฉลี่ยแล้วทุกๆ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 1 องศาจะส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าลดลง 0.5% ซึ่งโดยปกตินั้นแผงโซลาร์เซลล์มาตรฐานที่ใช้กำหนดประสิทธิภาพจะมีอุณหภูมิอยู่ที่ 25 องศาเซลเซียส โดยกำหนดให้อุณหภูมิแผงโซลาร์เซลล์มีแรงดันไฟฟ้าที่วงจรเปิด (Open Circuit Voltage หรือ VOC) (แปลว่าแรงดันไฟฟ้าดังกล่าวยังไม่ได้ต่อเข้ากับอุปกรณ์ไฟฟ้ามีค่า) อยู่ที่ 21 โวลต์ แต่เมื่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจาก 25 องศาเซลเซียส ไปที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส จะทำให้แรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ลดลง 5% (0.5% X 10 องศาเซลเซียส) นั้นคือ แรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ที่ VOC (Open Circuit Voltage) ลดลง 1.05 โวลต์ ซึ่งจะเหลือค่าแรงดันไฟฟ้าเพียง 19.95 โวลต์ จากปัจจัยดังกล่าวในข้างต้นนั้นทำให้มีผูวิจัยหลายท่านได้ทำการศึกษาผลกระทบของอุณหภูมิที่แผงโซลาร์เซลล์ต่อประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์
K.Sopian และคณะ(1996)ได้ทำการศึกษาประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ต่ออุณหภูมิที่เปลี่ยนไปโดยทำการศึกษาการหล่อเย็นด้วยอากาศ ซึ่งแบ่งรูปแบบการทดสอบออกเป็น 2 รูปแบบ คือ รูปแบบที่ 1. แผงโซลาร์เซลล์มีอากาศหมุนเวียนไหลผ่านไปตามความยาวของแผงเพียงหนึ่งช่องทาง ซึ่งอยู่ที่ด้านหลังของแผงโซลาร์เซลล์และทำมาจากฉนวนกันความร้อนมีรูปทรงเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า โดยที่ทำการยึดหลังไว้ด้านหลังของของแผงโซลาร์เซลล์และมีกระจกคลุมแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งจะมีช่องว่างระหว่างกระจกกับแผงโซลาร์เซลล์ โดยอากาศจะไม่สามารถผ่านเข้าออกได้ รูปแบบที่ 2. แผงโซลาร์เซลล์จะมีช่องเพื่อให้อากาศหมุนเวียนได้ 2 ช่อง ซึ่งจะอยู่ทั้งในช่องด้านหน้าและช่องด้านหลังของแผงโซลาร์เซลล์
Stefan Krauter(1999)ศึกษาการเพิ่มกำลังในการผลิตไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์โดยการปล่อยน้ำไหลผ่านผิวหน้าแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ในการวิจัยรุ่น M 55 จำนวน 2 แผง ขนาดกำลังผลิตกระแสไฟฟ้าเท่ากัน การทดสอบได้กำหนดมุม 23 องศาเหนือ(ตามละติจูดพื้นที่การทดสอบ) และวัดค่าความเข้มแสงในระนาบเดียวกับแสงอาทิตย์ ทำการปล่อยน้ำไหลผ่านผิวหน้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์จากน้ำที่บรรจุไว้ด้านบนเหนือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อัตราการไหล 2 ลิตรต่อนาที ควบคุมด้วยหัวฉีดพ่นน้ำจำนวน 12 หัวฉีด ที่ติดตั้งเหนือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ความหนาของผิวน้ำมีขนาดประมาณ 1 มิลลิเมตร กำหนดให้อัตราการระเหยเป็นไอ 0.016 ลิตรต่อนาทีต่อตารางเมตร ทำการเปรียบเทียบกำลังไฟฟ้าที่ได้เทียบกับแผงที่ไม่มีระบบ ผลการทดสอบพบว่าสามารถผลิตกำลังมากขึ้นร้อยละ 10.3 และสามารถลดอุณหภูมิได้สูงสุด 22 องศาเซลเซียส
นิคม ผึ่งคำ(2551)ศึกษาการลดอุณหภูมิแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตกำลังไฟฟ้า โดยทำการแบ่งการทดสอบการลดอุณหภูมิออกเป็นสองระบบประกอบด้วย 1.ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ 2.ระบบระบายความร้อนด้วยครีบระบายความร้อน ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำได้กำหนดอัตราการไหลเชิงปริมาตร 2.88x10-6 , 3.60x10-6 , 4.24x10-6 และ 5.88x10-6 พบว่าอัตราการไหล 4.24x10-6 ให้ผลการลดอุณหภูมิดีที่สุด สามารถลดอุณหภูมิแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้ 21.05 องศาเซลเซียส ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 0.51% และสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 9.35% ระบบระบายความร้อนด้วยครีบระบายความร้อนสามารถลดอุณหภูมิแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้ 9.10 องศาเซลเซียส ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 0.28% และสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 5.02%
Huan-Liang Tsai และคณะ(2008) ได้นำเสนอการใช้โปรแกรม MATLAB/SIMULINK คำนวณและแสดงผลกระทบของอุณหภูมิที่กระทบต่อกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ โดยทำการประมวลผลที่อุณหภูมิ 0, 25, 50, 75 และ 100 องศาเซลเซียส จากการประมวลผลพบว่า เมื่ออุณหภูมิเพิ่มมากขึ้นส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้าลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มมากขึ้นตามลำดับ
M. Abdulkadir และคณะ(2012)ได้นำเสนอการประมวลผลคำนวณและแสดงผลกระทบของอุณหภูมิที่กระทบต่อกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ โดยทำการประมวลผลที่อุณหภูมิ 25, 50, และ 75องศาเซลเซียส จากการประมวลคำนวณผลพบว่า เมื่ออุณหภูมิเพิ่มมากขึ้นส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้าลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มมากขึ้นตามลำดับ
N. Pandiarajan and Ranganath Muthu(2011) ได้ทำการนำเสนอผลการประมวลผลคำนวณผ่านโปรแกรมคอมพิวเตอร์ MATLAB/SIMULINK เกี่ยวกับผลกระทบของอุณหภูมิต่อเซลล์แสงอาทิตย์ ชนิด 1 ไดโอด โดยทำการศึกษากระแสและแรงดันไฟฟ้า และกำลังและแรงดันไฟฟ้า ได้จำลองขนาดเซลล์แสงอาทิตย์ 36 วัตต์ โดยทำการประมวลผลที่อุณหภูมิ 25, 50 และ 75องศาเซลเซียส จากการประมวลผลพบว่า เมื่ออุณหภูมิเพิ่มมากขึ้นส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้าลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มมากขึ้นตามลำดับ
N. Hamrouni และคณะ(2008)ได้ศึกษาผลกระทบของรังสีแสงอาทิตย์และอุณหภูมิที่มีผลต่อระบบปั๊มที่แปรผันตามค่ากำลังและแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ จากการศึกษาพบว่าค่ารังสีแสงอาทิตย์มีผลแปรผันตรงกับกระแสที่เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตได้ ค่าอุณหภูมิมีผลแปรผันกลับกับค่าแรงดันไฟฟ้าที่เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตได้ จากค่าทั้งสองทำให้เมื่ออุณหภูมิที่แผงเพิ่มมากขึ้นส่งผลให้ปั๊มสร้างอัตราการไหลน้อยลงตามค่าแรงดันที่น้อยลง
|
| ทฤษฎี สมมุติฐาน กรอบแนวความคิด : | ทฤษฎีเซลล์แสงอาทิตย์ ค่าพารามิเตอร์ที่สำคัญที่ใช้อธิบายลักษณะสมบัติเอาต์พุตของเซลล์แสงอาทิตย์มีดังนี้ ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน(Energy Conversion Current) คืออัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าเอาต์พุตสูงสุดต่อพลังงานของแสงที่ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ |
| วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล : | 3.1 การออกแบบวิจัยและเครื่องมือวิจัย
วิธีการวิจัยเก็บผลการววิจัยและเครื่องมือวิจัยประกอบด้วยหัวข้อดังต่อไปนี้
3.1.1 ขอบเขตงานวิจัย
1.) กำหนดค่าความชันของแผงไว้ที่ 18 องศาเทียบกับระนาบพื้น
2.) ความเข้มแสงกำหนดไว้ 1378 W/m2 และโหลดจำลองใช้หลอดไฟฟ้าขนาด 12 V จำนวน 9 หลอด ต่อแบบอนุกรม
3.1.2 ขอบเขตด้านตัวแปรที่ทำการศึกษาประกอบด้วย
1.) อัตราความเร็วลม ทำการวิจัย 0.50 m/s 0.67 m/s และ 0.83 m/s
2.) อัตราการไหลของระบบระบายความร้อนแบบรางน้ำ 5.00 l/min 7.00 l/min และ 10.00 l/min ระบบระบายความร้อนแบบรางน้ำประกอบท่อน้ำที่ทำการเจาะรูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 mm จำนวนทั้งหมด 9 รู ระยะห่างระหว่างรู
3.1.3 ค่าที่ทำการบันทึกผลวิจัยประกอบด้วย
1.) ค่าอุณหภูมิภายนอกห้องจำลอง
2.) ค่าทางไฟฟ้าประกอบด้วยค่าแรงดันไฟฟ้าและค่ากระไฟฟ้าที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตได้
3.) และค่าอุณหภูมิแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขณะหล่อเย็น
3.1.4 เครื่องมือที่ใช้ในการบันทึกค่าประกอบด้วย
1.) ใช้ Thermocouple type K พร้อมบันทึกผ่านอุปกรณ์ data logger เพื่อวัดค่าวัดอุณหภูมิบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์รวมทั้งหมด 3 จุด
2.) Mutimeter ใช้ค่าแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า
3.) Solar Power meter ใช้วัดค่าความเข้มแสง
?
3.2 ขั้นตอนการเก็บผล
1.) ปรับตั้งอัตราความเร็วลมเริ่มที่ 0.50 m/s
2.) ปรับตั้งอัตราการไหลระบบระบายความร้อนแบบรางน้ำเริ่มที่ 5 l/min
3.) บันทึกค่าต่าง ๆ ทุก ๆ 10 นาที เป็นเวลาทั้งหมด 2 ชั่วโมง
4.) เมื่อทำครบแล้ว ทำการปรับตั้งอัตราการไหลน้ำขอระบบระบายความร้อนไปที่ 7 l/min และ 10 l/min ตามลำดับ
5.) ทำจนครบทุกอัตราความเร็วลมและอัตราการไหลของระบบหล่อเย็นด้วยน้ำเงื่อนไขและทำซ้ำทั้งหมดรวม 3 ครั้ง
6.) นำผลที่ได้วิเคราะห์หาผลกระทบที่เกิดจากความเร็วลมที่มีต่อค่าแรงดันและกระแสที่ผลิตได้
รายละเอียดคุณสมบัติของแผงเซลล์ที่ใช้แสดงในตารางที่ 1 และการจัดวางอุปกรณ์ต่าง ๆ จัดวางดังรูปที่ 1 และรูปที่ 2 แสดงตำแหน่งการวัดอุณหภูมิบริเวณส่วนที่รับแสงของแผงเซลล์แสงอสทิตย์ตามลำดับ
|
| คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) : | - |
| จำนวนเข้าชมโครงการ : | 609 ครั้ง |