Analisis prestasi sistem pengumpul fotovoltan-terma dengan sistem penyejuk air

Abstract

Panel fotovoltan (PV) merupakan alat yang digunakan untuk menjana tenaga elektrik melalui penukaran tenaga cahaya matahari kepada tenaga elektrik. Namun, kelemahan panel PV ini adalah kecekapannya akan berkurang dengan peningkatan suhu panel PV. Oleh itu, integrasi panel PV dan sistem terma dalam satu sistem tunggal atau dikenali sebagai sistem fotovoltan terma (PVT) telah dibangunkan bagi mengatasi masalah tersebut. Sistem PVT boleh menghasilkan tenaga elektrik dan tenaga terma secara serentak. Sistem PVT dengan aliran air atau udara sebagai bendalir kerja sering dibangunkan bagi memindahkan tenaga terma berlebihan pada penel PV keluar daripada sistem PVT tersebut. Air panas dan udara panas yang terhasil masing-masing boleh diaplikasikan bagi tujuan kegunaan domestik atau industri pengeringan. Sistem PVT berasaskan air sering digunakan kerana air mempunyai konduksian tenaga terma yang lebih tinggi berbanding udara. Justeru, kajian ini membangunkan sistem PVT dengan sistem penyejuk air (water cooler sistem, WCS) bagi meningkatkan kecekapan tenaga elektrik. Sistem WCS ini terdiri daripada 12 modul termoelectrik penyejuk (TEC) yang bertujuan untuk menurunkan suhu input air di bawah 20 °C sebelum dialirkan ke sistem PVT. Suhu input air yang rendah dapat mengurangkan suhu operasi panel PV dengan lebih cepat berbanding suhu input air yang tinggi. Hal ini kerana, suhu input yang rendah akan meningkatkan kecerunan suhu antara air dan permukaan panel PV, seterusnya kadar pemindahan tenaga terma yang lebih besar berlaku. Objektif utama kajian ini adalah mereka bentuk, membina dan menilai prestasi sistem PVT-WCS. Pengujian WCS dilakukan terlebih dahulu untuk mengoptimumkan pengoperasianya dengan menentukan kadar aliran jisim air yang sesuai bagi pengoperasian WCS. Kadar aliran jisim yang dipilih adalah pada 0.017 kg/s hingga 0.050 kg/s. Seterusnya, sistem PVT-WCS ini dikaji dengan paramater persekitaran yang berbeza iaitu pada keamatan sinaran antara 434 W/m2 hingga 846 W/m2 dan kadar aliran jisim antara 0.017 kg/s hingga 0.05 kg/s. Dapatan kajian bagi sistem PVT-WCS turut dibandingkan dengan sistem PVT lazim. Hasil kajian ini mendapati bahawa sistem PVT-WCS menunjukkan peningkatkan kuasa output sebanyak 22.63% berbanding sistem PV. Manakala kenaikan hanya sekitar 16.54% bagi sistem PVT jika dibandingkan dengan sistem PV. Selain itu, kecekapan tenaga elektrik tertinggi yang dicatatkan adalah sebanyak 16.23 % bagi sistem PVT-WCS berbanding 15.68 % bagi sistem PVT. Seterusnya, sistem PVT-WCS turut merekodkan kecekapan tenaga keseluruhan sebanyak 83.26% berbanding 80.02% yang direkodkan oleh sistem PVT pada keamatan sinaran dan kadar aliran jisim air masing-masing pada 846 W/m2 dan 0.05 kg/s. Secara kesimpulannya, kajian ini telah menyumbangkan kepada pembangunan dalam teknologi sistem PVT, menunjukkan kebolehupayaan mengintegrasikan sistem PVT dengan sistem WCS dalam meningkatkan penjanaan tenaga.