Performance Study of the Semi-transparent Photovoltaic/Thermal Module

Abstract

The semi-transparent photovoltaic thermal module (SPVT) is the solar module that can generates electricity heat and part of sun light through the module while operating, which is benefitcial for improving of solar utilization per area of the module. This paper presents effect of the natural and force flow patterns to the efficiency and performance of the SPVT module. The 100 W of SPVT module with an area of 0.72 m2 was designed, studied and experimented at Mahasarakham University. The solar module temperature, water temperature, ambient temperature, solar irradiation and electrical parameters were measured in every 15 minutes. The analysis result shows that the water with active flow pattern induces the module temperature lower than in the passive flow pattern. The active flow of water at 0.02 kg/s causes performance ratio, maximum electrical efficiency, thermal efficiency and overall efficiency of SPVT module by 0.91, 12.37%, 49.36% and 62.09% respectively. Moreover, the studied SPVT module provide sufficient illuminance for general area during the day.

แผงผลิตไฟฟ้าและความร้อนร่วมชนิดกึ่งโปร่งแสง (semi-transparent photovoltaic thermal module, SPVT) เป็นแผงที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้า ความร้อน และให้แสงส่องสว่างด้านล่างไปพร้อมกัน เป็นการเพิ่มการประโยชน์ของรังสีอาทิตย์ต่อพื้นที่รับรังสีให้มากขึ้น บทความนี้นำเสนอการศึกษาการไหลเวียนน้ำแบบธรรมชาติ (passive flow) และแบบบังคับ (active flow) ที่ค่าอัตราการไหลต่าง ๆ ในแผง SPVT ว่าส่งผลต่อค่าประสิทธิภาพและสมรรถนะของแผง SPVT อย่างไร ซึ่งทำการออกแบบ สร้าง และทดสอบแผง SPVT ขนาด 100 W พื้นที่ 0.72 m2 ณ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม โดยวัดค่าอุณหภูมิแผง อุณหภูมิน้ำ อุณหภูมิแวดล้อม ค่าความเข้มรังสีอาทิตย์ และค่าคุณลักษณะทางไฟฟ้าต่าง ๆ ทุก 15 นาที ผลการวิเคราะห์การทำงานของของแผง SPVT แสดงให้เห็นว่า รูปแบบการไหลเวียนน้ำแบบบังคับสามารถควบคุมอุณหภูมิแผงได้ต่ำกว่าแบบธรรมชาติ โดยการไหลเวียนน้ำแบบบังคับที่อัตราไหล 0.02 kg/s ให้ค่าสมรรถนะและประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสูงที่สุด เท่ากับ 0.91, 12.73% ตามลำดับ และให้ประสิทธิภาพทางความร้อน และประสิทธิภาพรวมสูงที่สุด เท่ากับ 49.36% และ 62.09% ตามลำดับ นอกจากนี้แผง SPVT ที่ทำการศึกษาให้ค่าความส่องสว่างช่วงกลางวันเพียงพอต่อสำหรับการใช้งานในพื้นที่ทั่วไป