title: Design and preliminary evaluation of a hybrid photovoltaic/thermal system using Phase Change Materials (PVPCM-T)
title: Σχεδιασμός και προκαταρκτική αξιολόγηση υβριδικού φωτοβολταϊκού/θερμικού συστήματος με αξιοποίηση υλικών αλλαγής φάσης (PVPCM-T)
Creators: name: Παππα Μαρια-Ρικα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2024

description: Investigations demonstrate that excessive operating temperatures of photovoltaic (PV) modules diminish their efficiency and operational lifespan. To counter this, embedding Phase Change Materials (PCM) into PV systems can help in reducing the operating temperatures and elevating overall performance. This study examines a combination of Photovoltaic/Thermal technology with phase Change Materials system meticulously designed with copper pipes arranged in a serpentine configuration, submerged in RT42 paraffin wax, and utilizing circulating water to optimize heat dissipation. The system was meticulously modeled and simulated within the ANSYS Fluent environment, employing data gathered under the elevated thermal conditions characteristic of Chania, Crete. The investigation included three instances: the PCM at 50°C did not achieve complete melting, with water temperatures settling at 40°C; at 55°C, it melted after 6.22 hours, producing water at 45°C; and at 64.5°C, the PCM melted in 3.3 hours, maintaining low PV temperatures for more than 3.3 hours and generating water at 50°C. The findings indicate that the integration of PCM within the system significantly enhances both electrical and thermal efficiency, effectively postponing the escalation of PV module temperatures during peak solar irradiance periods. The system’s capability to simultaneously generate electricity and produce hot water exemplifies its versatility, particularly in regions characterized by high solar exposure. Prospective enhancements may encompass real-time electrical monitoring, comprehensive life cycle assessments, and the incorporation of environmentally sustainable materials. In summary, the PV-PCM-T system presents a pragmatic approach Created to enhance the efficiency and electricity production of PV modules in areas with strong sunlight, by optimizing their performance and energy generation.
description: Η έρευνα δείχνει ότι η υψηλή θερμοκρασία λειτουργίας ενός φωτοβολταϊκού συστήματος θα οδηγήσει σε προφανή μείωση της απόδοσης και της διάρκειας ζωής του. Επίσης, η έρευνα δείχνει ότι ένα σύστημα PV-PCM είναι αποτελεσματικό στη μείωση της θερμοκρασίας του συστήματος. Παρά το γεγονός ότι έχουν διεξαχθεί μελέτες για συστήματα φωτοβολταϊκών με υλικό αλλαγής φάσης (PV-PCM), υπάρχει χώρος για περαιτέρω μελέτη και βελτίωση. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία, μελετάται ένα σύστημα PV-PCM-T. Στο σύστημα PV-PCM έχει προστεθεί μια διάταξη χάλκινων σωλήνων, εμβαπτισμένων στο PCM (παραφίνη RT42), η οποία περιέχει νερό, με στόχο τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας του φωτοβολταϊκού. Αρχικά, το σύστημα σχεδιάστηκε και μοντελοποιήθηκε στο ANSYS και στη συνέχεια κατασκευάστηκε και μελετήθηκε υπό θερμές συνθήκες στα Χανιά, Κρήτη. Το σύστημα PV-PCM-Thermal, συγκρίθηκε με ένα συμβατικό φωτοβολταϊκό υπο τις ίδιες συνθήκες και παρατηρήθηκε ότι η φωτοβολταϊκή/θερμική τεχνολογία θα μπορούσε να γίνει μια σημαντική λύση για την παροχή συστημάτων υψηλότερης ηλεκτρικής και θερμικής απόδοσης.