lengrekeji(冷熱科技)
太陽(yáng)能光伏板熱管理另一思路是把光伏板產(chǎn)生的熱能變?yōu)橛杏媚茉础?/p>
變?yōu)橛杏媚茉吹募?xì)分方案通常有三類(lèi):一是制備熱空氣或熱水,二是作為熱泵的低溫?zé)嵩矗怯脽犭娦?yīng)發(fā)電。
制備熱水或熱空氣
制備熱水或熱空氣的光伏板也稱(chēng)PV/T板、PV&T板或PVT板,通常在光電轉(zhuǎn)換層下設(shè)置水或空氣流道,水或空氣在冷卻光電轉(zhuǎn)換層的同時(shí)被加熱為熱水或熱空氣。
由于PVT板的主要目的是冷卻光伏板,熱水或空氣溫度不能太高,僅限于制備低溫?zé)崴蚩諝?,或作為熱水或空氣集熱器的預(yù)熱單元。
光伏板-熱泵集成
利用水或空氣冷卻光伏板,冷卻光伏板過(guò)程中被加熱的水或空氣作為熱泵低溫?zé)嵩磥?lái)制備高溫?zé)崴驘峥諝?,光伏板同時(shí)為熱泵提供電能。
溫差發(fā)電
光伏板產(chǎn)生的熱能也可以通過(guò)熱發(fā)電被有效利用,熱發(fā)電的技術(shù)方案有很多,如有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電、熱電效應(yīng)發(fā)電(也稱(chēng)溫差發(fā)電、溫差電池等)等,其中溫差發(fā)電部件相對(duì)簡(jiǎn)單。
溫差發(fā)電是熱電制冷熱泵的逆過(guò)程,目前常用材料為半導(dǎo)體,基本原理如下圖。
溫差發(fā)電片的典型參數(shù)及變工況性能曲線。
溫差發(fā)電過(guò)程的特性方程。
由于此處溫差發(fā)電是以利用冷卻光伏板產(chǎn)生的余熱為背景,熱能溫度通常較低,因此溫差發(fā)電效率可能低于1%。
以1m2光伏板、太陽(yáng)輻照強(qiáng)度800W、光伏板光電轉(zhuǎn)換效率15%為例,冷卻光伏板產(chǎn)生的余熱可約為:
800*(1-0.15)*0.8=578W
按溫差發(fā)電效率0.7%計(jì)算時(shí),發(fā)電功率約:
578*0.007=4.0W
光伏板光電轉(zhuǎn)換發(fā)電功率約:
800*0.15=120W
溫差發(fā)電可提高光伏板總體發(fā)電功率約:
4/120=3.3%
實(shí)際運(yùn)用時(shí)需對(duì)成本、PVT光伏板與溫差發(fā)電集成方式等進(jìn)行綜合分析。
拓展資料
溫差發(fā)電的主要不足是發(fā)電效率偏低,以光伏板冷卻余熱溫度50℃、環(huán)境溫度20℃計(jì)算,卡諾循環(huán)發(fā)電效率約:
1-293/323=9.3%
因此,從熱力學(xué)角度,溫差發(fā)電效率還有很大的提升空間,高性能熱電材料的研究是溫差發(fā)電或熱電制冷領(lǐng)域的主要努力方向。
目前溫差發(fā)電的技術(shù)、部件等與半導(dǎo)體制冷相近,論著、網(wǎng)絡(luò)資源等均很豐富,適用性新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)也很活躍。
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