title: Βελτιστοποίηση θερμικής συμπεριφοράς και ενεργειακής απόδοσης φωτοβολταϊκού πλαισίου με τη χρήση υλικών αλλαγής φάσης 
title: Optimization of the thermal behavior and energy efficiency of photovoltaic panel with the use of phase change materials
Creators: name: Διαλυνα Ευαγγελια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2019

description: Η θερμοκρασία λειτουργίας του φωτοβολταϊκού πλαισίου είναι ένας από τους κυριότερους παράγοντες που καθορίζουν τη παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια. Η αύξηση της θερμοκρασίας μειώνει την ενεργειακή απόδοση του φωτοβολταϊκού, κρίνεται λοιπόν σημαντική η εύρεση μεθόδων ελέγχου της θερμοκρασίας που αναπτύσσεται στην επιφάνεια του. 
 Στη παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η παθητική ψύξη φωτοβολταϊκών πλαισίων με τη χρήση υλικών αλλαγής φάσης. Ειδικότερα, εξετάστηκε η θερμική συμπεριφορά και η ενεργειακή απόδοση τεσσάρων όμοιων φωτοβολταϊκών πλαισίων. Στην οπίσθια επιφάνεια των τριών φωτοβολταϊκών  ενσωματώθηκαν ειδικά δοχεία, τα οποία πληρώθηκαν με υλικά αλλαγής φάσης, ενώ το τέταρτο φωτοβολταϊκό αποτέλεσε το πλαίσιο αναφοράς. Τα μελετώμενα φωτοβολταϊκά είχαν ονομαστική ισχύ 10W και σε κάθε ένα ενσωματώθηκε διαφορετικό υλικό αλλαγής φάσης. Τα υλικά αλλαγής φάσης, τα οποία διερευνήθηκαν ήταν τα PCM RT 27, PCM RT 31 και PCM RT 35 HC της Rubitherm, με θερμοκρασία τήξης  27°Ϲ, 31°Ϲ και 35°Ϲ, αντίστοιχα. 
 Τα φωτοβολταϊκά  μελετήθηκαν σε πραγματικές περιβαλλοντικές συνθήκες για χρονικό διάστημα έξι μηνών (Φεβρουάριος 2019 - Ιούλιος 2019). Συνολικά, διεξήχθησαν πενήντα ημερήσιες μετρήσεις, κατά τις οποίες καταγράφηκαν δεδομένα τάσης και έντασης ρεύματος, πυκνότητας ηλιακής ισχύος, θερμοκρασίες λειτουργίας οπίσθιας και εμπρόσθιας επιφάνειας των πλαισίων. Με κατάλληλη επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων προσδιορίστηκε η ημερήσια ενεργειακή παραγωγή και η μέση απόδοση των φωτοβολταϊκών  κάθε εξεταζόμενης μέρας. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε σύγκριση των θερμοκρασιών λειτουργίας και της ενεργειακής απόδοσης μεταξύ του φωτοβολταϊκού πλαισίου αναφοράς και  των φωτοβολταϊκών  που είχαν ενσωματωθεί τα υλικά αλλαγής φάσης. Τα αποτελέσματα τα οποία προέκυψαν, έδειξαν ότι το φωτοβολταϊκό πλαίσιο με το PCM RT 27, είχε τη βέλτιστη ενεργειακή συμπεριφορά, παρουσιάζοντας αύξηση κατά μέσο όρο 2.5% στην ενεργειακή του παραγωγή σε σχέση με το πλαίσιο αναφοράς. Η αντίστοιχη αύξηση που επιτεύχθηκε για το φωτοβολταϊκό  με το PCM RT 31 ήταν 1.2%, ενώ το πλαίσιο με το PCM RT 35 δε σημείωσε βελτίωση και το 64% των πειραματικών μετρήσεων είχε τη μικρότερη ενεργειακή παραγωγή. 

description: The operating temperature of the photovoltaic panel is one of the most crucial factors that determine the amount of produced electricity. An increase of the temperature reduces the electric output of the panel, so it is significant to develop methods of controlling the temperature of the surface.
 The aim of this particular thesis was to study the passive cooling of photovoltaic panels using phase change materials. In particular, the thermal behavior and the electrical efficiency of four identical panels were examined. Special containers were installed on the rear and of three of the panels and were filled with phase change materials, whereas the fourth panel was used as a reference photovoltaic panel. All studied panels had a nominal wattage of 10W and on each on, a different phase change material was attached. The materials that were studied were PCM RT 27, PCM RT 31, PCM RT 35 HC of Rubitherm, with melting points of 27°Ϲ, 31°Ϲ and 35°Ϲ respectively.
  The photovoltaic panels were studied in real environmental conditions for six months (February 2019 – July 2019). In total, 50 daily measurements were conducted in which voltage, amperage, density of solar power, rear and frontal surface temperature was recorded. With appropriate processing of the experimental data, the daily power production and the average daily efficiency of the panels was calculated. Next, the operating temperature and the energy efficiency of the reference panel were compared with the ones of the three panels with phase change materials. The results indicated that the photovoltaic panel with PCM RT 27, had the optimal energy behavior, showing an increase of 0.34% on average at its efficiency compared to the reference photovoltaic panel. The respective increase for the PCM RT 31 panel was 0.12%, while the PCM RT 35 did not achieve an increase and had the worst efficiency in 64% of the experimental tests