III. Kết quả thực nghiệm ngoài trời:
5.Tương quan so sánh giữa nhiệt độ trung bình bề mặt của tấm PV ở
làm việc khác nhau:
Để so sánh hiệu suất sinh điện trong điều kiện vận hành thực tế của các tấm pin, tổng lượng bức xạ tới trên diện tích bề mặt tấm pin và tổng lượng điện năng sinh ra của tấm pin được tính theo Bảng 4.1 và qua đó suy ra giá trị hiệu suất trung bình của các mẫu pin.
Bảng 4.1: Bảng tính hiệu suất của pin ở các mẫu khác nhau
Mẫu Pin
Pin + Nước Pin + PCM
Pin + PCM + Nước
Phịng thí nghiệm. Mặc dù như đã giải thích ở trên, giá trị nhiệt độ làm việc của tấm pin và do đó hiệu suất sinh điện của các tấm pin có chịu ảnh hưởng của gió, nhiệt độ mơi trường và sự biến động của bức xạ mặt trời giữa các ngày thực nghiệm, nhưng tác giả đã sàng lọc trong những dữ liệu thí nghiệm có điều kiện ngồi trời gần như giống nhau (nhiệt độ môi trường dao động quanh khoảng 35 – 36oC, tốc độ gió thấp hơn 0,1 m/s (những ngày trời nắng oi và lặng gió), bức xạ tương đối ổn định ở mức gần 900W/m2, bỏ qua một số thời điểm bị mây che khuất).
Xét trong khoảng thời gian 2 giờ (khoảng thời gian mà PAL-33 từ trạng thái rắn chuyển pha hoàn toàn sang lỏng và tiếp tục gia tăng nhiệt độ) nhờ giải pháp hỗ trợ ổn định nhiệt bằng PCM kết hợp với nước, hiệu suất sinh điện đạt mức 11.21%, cao hơn khoảng 3,07% so với hiệu suất có thể đạt được của tấm pin nguyên bản. Khoảng chênh này sẽ tăng lên nếu lượng PCM sử dụng đủ nhiều trong toàn bộ thời gian làm việc trong ngày của tấm PV. Hình 4.11 thể hiện biểu đồ so sánh tương quan giữa các giá trị hiệu suất trung bình đạt được ở các mẫu pin.
H iệ u su ất 12.00% 10.00% 8.00% 6.00% 4.00% 2.00% 0.00%
Pin Pin + Nước Pin + PCM Pin + PCM + Nước
Kết quả thực nghiệm cũng cho thấy phương án làm mát bằng PCM kết hợp với nước cho khả năng duy trì nhiệt độ của tấm ở giá trị gần nhiệt độ môi trường lâu hơn cả. Do các điều kiện thí nghiệm ngồi trời ở các ngày khác nhau có sự khác biệt về (i) sự biến thiên của cường độ bức xạ mặt trời, (ii) nhiệt độ mơi trường, (iii) tốc độ gió làm ảnh hưởng tới mức độ tản nhiệt ra môi trường nên mặc dù ở cùng cường độ bức xạ như nhau, giá trị nhiệt độ thực tế bề mặt tấm PV vẫn có thể biến thiên khơng hồn tồn thuần túy theo quy luật tỷ lệ thuận với cường độ bức xạ. Để giảm thiểu mức độ ảnh hưởng của các tham số nêu trên, tác giả đã tiến hành thí nghiệm trong nhiều ngày ở giai đoạn thời tiết nắng nóng ổn định nhất có thể, sau đó sàng lọc những ngày có điều kiện ngồi trời tương đồng nhất để thực hiện so sánh. Tuy nhiên, sự tác động đồng thời của nhiều biến số mơi trường gây khó khăn cho sự so sánh để làm bật hiệu quả ổn định nhiệt độ chỉ do riêng PCM đem lại một cách trực quan trên các đồ thị. Do đó, kết quả hiệu suất sinh điện được sử dụng để phản ánh hiệu quả của giải pháp thiết kế cải tiến.
Ngồi ra, q trình nghiên cứu chỉ ra được một số kinh nghiệm quan trọng trong việc thiết lập sản phẩm thực tế. Việc đảm bảo sự tiếp xúc nhiệt tốt giữa bề mặt cần làm mát và lớp PCM. Khi PCM được gói trong bao chứa dạng túi mềm, trong quá trình chuyển pha sẽ bị biến dạng và cong võng, hình thành khe hở giữa lớp PCM và bề mặt cần làm mát và do đó khiến cho q trình trao đổi nhiệt bị suy giảm đáng kể. Vì vậy nhất thiết cần có cơ chế hỗ trợ để lớp PCM ln được ép chặt lên bề mặt cần làm mát.
Bảng 4.2 thống kê giá trị hiệu suất thực nghiệm ứng với các mức nhiệt độ làm việc khác nhau trong điều kiện thí nghiệm ngồi trời với giả định rằng nhiệt độ môi trường trung bình là 36oC, mức gió trung bình theo phương ngang khoảng 0,2m/s.
Bảng 4.2: Bảng dữ liệu thực nghiệm giữa hiệu suất của mẫu Pin + PCM + nước theo các giá trị cường độ bức xạ mặt trời khác nhau
Nhiệt độ bề mặt tấm PV (oC) 38 43 48 53 58
8.93 8.31
Dựa trên bảng dữ liệu này, tác giả đã thực hiện phương pháp hồi quy bậc 2 theo các phương trình (4.2) và (4.3), và thu được hàm hồi quy thể hiện quan hệ giữa nhiệt độ tấm pin và hiệu suất sinh điện có dạng:
(T) = 18,21 – 0,15 T