Energy, economic, and environmental analysis of converging air-based photovoltaic-thermal (air/PV-T) systems: A yearly benchmarking
Energy, economic, and environmental analysis of converging air-based photovoltaic-thermal (air/PV-T) systems: A yearly benchmarking
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空气光伏热（空气/PV-T）系统的能源、经济和环境分析：年度基准测试
DOI：
10.1016/j.jclepro.2023.139871
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发表时间：
2024
影响因子：
11.1
通讯作者：
Dehghan M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dehghan M
本文对光伏-热（PV-T）系统的两种收敛通道配置进行了数值研究，即不同侧面的进口和出口（案例1）和中间的进口和侧面的出口（案例2）。结果表明，案例1具有几乎均匀且较低的实际气流温度分布（高达7°C），并且适当的收敛比为2:1（入口与出口通道高度），其中PV表面温度比类似的传统集热器低8°C。同时，基于所谓的“每PV表面积的额外能量增益率，E˙A c （W/ m2）”的能量分析表明，空气质量流量的最佳极限为~ 0.1 kg/ m2。对于一个典型的传统发电厂来说，换算系数（PPC f）为0.3-0.4。在此限制下，通过将PV转换为拟议的对应PV- t系统，每单位面积的PV组件可以获得高达500瓦的额外功率，与独立PV（0.037-0.146美元/千瓦时）相比，将PV- t的平准化能源成本（LCOE）降低了一个数量级（0.02-0.054美元/千瓦时）。与传统的pv - t和相应的独立pv相比，这种pv - t显示出10%和150%的二氧化碳净减排量。
Two converging channel configurations of photovoltaic-thermal (PV-T) systems, ie, inlet and outlet at different sides (Case 1) and the inlet at the middle and outlets at the sides (Case 2), are investigated numerically. The results reveal that Case 1 features a nearly uniform and lower temperature distribution (up to 7° C) for practical air flows, and the appropriate convergence ratio is 2: 1 (inlet to outlet channel height) for which the PV surface temperature is lower by 8° C than that of a similar conventional collector. Meanwhile, energy analyses based on the so called ‘rate of extra energy gain per PV surface area, E˙ A c (W/m 2)’show that the air mass-flow rate has an optimal limit of∼ 0.1 kg/m 2. s for a typical conventional power plant conversion factor (PPC f) of 0.3–0.4. At this limit, up to 500 W extra power per unit area of PV module can be gained by changing a PV to its proposed counterpart PV-T system reducing the levelized cost of energy (LCOE) by an order of magnitude for the PV-T (0.02–0.054$/kWh) compared to a standalone PV (0.037–0.146$/kWh). Such PV-Ts show 10% and 150% net CO 2 mitigation in comparison to the conventional PV-Ts and the corresponding standalone PVs.
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