4.1.2. PhotovoltaicsExergetic evalu

4.1.2. Photovoltaics
Exergetic evaluation of PVs has been performed by some investigators [66,67] in hybrid (PV/thermal) systems as a part of the system. This evaluation is explained in Section 4.1.3 in more detail.
Electrical energy is not affected by ambient conditions and therefore is equivalent in work. If global irradiance is I, energetic efﬁciency of the solar cell is Zscell, the instantaneous electrical exergy is then as follows [66].
Ex_ e ¼ ZscellI ¼ nscellI, (79)
where nscell is the exergetic efﬁciency of the solar cell.

4.1.3. Hybrid (PV/thermal) solar collectors
The exergy efﬁciency of a hybrid solar collector, that generates both electric power and heat, may be calculated as follows [67].
ZconverI þ Ex_ solar

with

nPV=Thermal ¼

Ex_ I

(80)

and

Ex_ solar ¼

Tfluid — T0 Q_
Tfluid

solar

(81)

Ex_ I ¼ 0:95I, (82)
where Zconver is the conversion efﬁciency, I the global irradiance (W/m2), Ex_ solar the exergy of heat (W/m2), Ex_ I the exergy of global irradiance (W/m2), Q_ solar the collected solar heat amount per unit time per panel area (W/m2) and Tﬂuid the supply temperature of collector
ﬂuid (K).
Fujisawa and Tani [66] deﬁned the synthetic exergy of the PV/T collector as the total value of the electrical and thermal exergies as follows:
Ex_ PV=T ¼ Ex_ e þ Ex_ thermal ¼ ðne þ nthermalÞ ¼ nPV=TI (83)

with

and

Ex_ e ¼ neI (84)

.Tf — T0.

Ex_ thermal ¼ Q_ ZCarnot ¼ Q_
f

¼ nthermalI. (85)

Fujisawa and Tani [66] designed and constructed a PV-thermal hybrid collector on their campus. The collector consisted of a liquid heating ﬁat-plate solar collector with mono-Si PV cells on substrate of non-selective aluminum absorber plate, The collector area was
1.3 ~ 0.5 m2. From the annual experimental evaluation based on exergy, Fujisawa and Tani

A. Hepbasli / Renewable and Sustainable Energy Reviews 12 (2008) 593–661 627

concluded that the PV/T collector could produce higher output density than a unit PV module or liquid heating ﬁat-plate solar collector. Using exergetic evaluation, the best performance of available energy was found to be that of the coverless PV/T collector at 80.8 kWh/yr, the second to be the PV module at 72.6 kWh/yr, the third to be the single-covered PV/T collector at 71.5 kWh/yr, and the worst to be the ﬂat-plate collector at 6.0 kW h/yr.
Saitoh et al. [67] performed ﬁeld measurements from November 1998 to October 1999 at a low energy house at Hokkaido University. A system diagram of the experimental equipment is illustrated in Fig. 18 [67]. The power generated was measured by giving the variable load for the maximum power point tracking. Two hybrid solar panels were connected in parallel, while the brine was supplied at constant temperature by a ﬂuid supply system with a circulating pump. The volumetric ﬂow rate per panel was ﬁxed at 1 l/
min. The tilt angle of the panel was 301, which gave the maximum annual global
irradiance. Except for winter, the mean conversion efﬁciency of array and the collector efﬁciency were stable at 8–9% and 25–28%, respectively. The dependency on solar energy was 46.3%. Energy and exergy efﬁciency values of single-junction crystalline silicon PV are illustrated in Table 4 [67]. The exergy efﬁciencies of solar collector, PV and hybrid solar collector were found to be 4.4%, 11.2% and 13.3%, respectively. Solar collector had the lowest value. In terms of energy quality, the hybrid solar collector was very effective [67].

4.2. Wind energy systems

The exergy of ﬂuid currents is entirely due to the kinetic energy of the ﬂuid. The maximum work is extracted from a moving ﬂuid when the velocity is brought to zero relative to the reference state. The kinetic energy of the ﬂuid and its exergy have the same numerical value [14].
1 3
cfluid ¼ 2 rV 0, (86)
where r is the density of the wind and V0 is the wind speed.

Fig. 18. System diagram of experimental equipment drawn by Saitoh et al. [67].

628 A. Hepbasli / Renewable and Sustainable Energy Reviews 12 (2008) 593–661

Table 4
Comparison of energy and exergy efﬁciency values of solar collector, photovoltaic and hybrid collector [67]

Type of efﬁciency Solar collector Photovoltaic Hybrid collector
Energy efficiency (Z, %)
Heat
46.2
—
32.0
Power — 10.7 10.6
Total 46.2 10.7 42.6
Exergy efficiency (e, %)
Heat
4.4
—
2.1
Power — 11.2 11.2
Total 4.4 11.2 13.3

Koroneos et al. [11] presented two diagrams where utilization of the wind’s potential in relation to the wind speed and exergy losses in the different components of a wind turbine (i.e., rotor, gearbox and generator) were included. They concluded as follows: ‘‘According to Betz’s law, wind turbine can take advantage of up to 60% of the power of the wind. Nevertheless, in practice, their efﬁciency is about 40% for quite high wind speeds. The rest of the energy density of the wind not obtainable is exergy loss. This exergy loss appears mainly as heat. It is attributed to the friction between the rotor shaft and the bearings, the heat that the cooling ﬂuid abducts from the gearbox, the heat that the cooling ﬂuid of the generator abducts from it and the thyristors, which assist in smooth starting of the turbine and which lose 1–2% of the energy that passes through them.’’
As for as studies conducted on exergetic assessment of wind energy systems, Sahin et al. [68] developed a new exergy formulation for wind energy, which was more realistic and also accounted for the thermodynamic quantities enthalpy and entropy. The relation developed for the total exergy for wind energy is as follows, while the input and output variables for the system considered are illustrated in Fig. 19 [68].

. T2

P2 Q_ loss.

with

Ex_ ¼ E_ gen þ m_ CpðT2 — T1Þþ m_ Tat Cp ln
1

— R ln
1

Tat

(87)

Q_ loss ¼ m_ CpðTat — TaveÞ, (88)
where E_ gen is the generated electricity (i.e., the total kinetic energy difference), Tat is the atmospheric temperature, P2 is the pressure at the exit of the wind turbine for a wind speed
V2 and P1 is the pressure at the inlet of the wind turbine for a wind speed V1, Q_ loss
represents heat losses of wind turbine and Tave is the mean value of input and output wind chill temperatures.
Sahin et al. [68] reported as follows: ‘‘The exergy analysis of wind energy shows that there are signiﬁcant differences between energy and exergy analysis results. According to one classical wind energy efﬁciency analysis technique, which examines capacity factor, the resultant wind energy efﬁciency is overestimated relative to what it really is. The capacity factor normally refers to the percentage of nominal power that the wind turbine generates. Average differences between energy and exergy efﬁciencies are approximately 40% at low wind speeds and up to approximately 55% at high wind speeds’’.

A. Hepbasli / Renewable and Sustainable Energy Reviews 12 (2008) 593–661 629

Fig. 19. Wind turbine and representative wind energy input and output variables drawn by Sahin et al. [68].

Ozgener and Ozgener [69] performed exergy analysis of a wind turbine system (1.5 kW) located in Solar Energy Institute of Ege University (latitude 38.24N, longitude 27.50E), Izmir, Turkey. They reported that exergy efﬁciency changed between 0% and 48.7% at different wind speeds based on a dead state temperature of 25 1C and a atmospheric
pressure of 101.325 kPa, considering pressure differences between state points. Depending on temperature differences between state points, exergy efﬁciencies were found to be 0–89%.
The exergetic efﬁciency of a turbine is deﬁned as a measure of how well the stream exergy of the ﬂuid is converted into useful turbine work output or inverter work output. By using inverter work output as useful work and applying this to wind turbine, the following relations are obtained [69].
W_ e;io

with

n ¼ Ex_

— Ex_ 2

(89)

Ex_ dest ¼ ðEx_ 1 — Ex_ 2Þ— W_ e, (90)
where W_ e;io is the power at inverter output and Ex_ dest is the exergy destruction, while Ex_ 1
and Ex_ 2 are exergy rates calculated using Eqs. (12) and (13).

4.1.3. Hybrid (PV/thermal) solar collectors
The exergy efﬁciency of a hybrid solar collector, that generates both electric power and heat, may be calculated as follows [67].
ZconverI þ Ex_ solar

with
 
nPV=Thermal ¼
 
Ex_ I
 
(80)

and
 
Ex_ solar ¼
 
Tfluid — T0 Q_
Tfluid

solar

(81)
 
Ex_ I ¼ 0:95I, (82)
where Zconver is the conversion efﬁciency, I the global irradiance (W/m2), Ex_ solar the exergy of heat (W/m2), Ex_ I the exergy of global irradiance (W/m2), Q_ solar the collected solar heat amount per unit time per panel area (W/m2) and Tﬂuid the supply temperature of collector
ﬂuid (K).
Fujisawa and Tani [66] deﬁned the synthetic exergy of the PV/T collector as the total value of the electrical and thermal exergies as follows:
Ex_ PV=T ¼ Ex_ e þ Ex_ thermal ¼ ðne þ nthermalÞ ¼ nPV=TI (83)
 
with

and

Ex_ e ¼ neI (84)

.Tf — T0.
 
Ex_ thermal ¼ Q_ ZCarnot ¼ Q_
f
 
¼ nthermalI. (85)
 
Fujisawa and Tani [66] designed and constructed a PV-thermal hybrid collector on their campus. The collector consisted of a liquid heating ﬁat-plate solar collector with mono-Si PV cells on substrate of non-selective aluminum absorber plate, The collector area was
1.3 ~ 0.5 m2. From the annual experimental evaluation based on exergy, Fujisawa and Tani
 
A. Hepbasli / Renewable and Sustainable Energy Reviews 12 (2008) 593–661 627

concluded that the PV/T collector could produce higher output density than a unit PV module or liquid heating ﬁat-plate solar collector. Using exergetic evaluation, the best performance of available energy was found to be that of the coverless PV/T collector at 80.8 kWh/yr, the second to be the PV module at 72.6 kWh/yr, the third to be the single-covered PV/T collector at 71.5 kWh/yr, and the worst to be the ﬂat-plate collector at 6.0 kW h/yr.
Saitoh et al. [67] performed ﬁeld measurements from November 1998 to October 1999 at a low energy house at Hokkaido University. A system diagram of the experimental equipment is illustrated in Fig. 18 [67]. The power generated was measured by giving the variable load for the maximum power point tracking. Two hybrid solar panels were connected in parallel, while the brine was supplied at constant temperature by a ﬂuid supply system with a circulating pump. The volumetric ﬂow rate per panel was ﬁxed at 1 l/
min. The tilt angle of the panel was 301, which gave the maximum annual global
irradiance. Except for winter, the mean conversion efﬁciency of array and the collector efﬁciency were stable at 8–9% and 25–28%, respectively. The dependency on solar energy was 46.3%. Energy and exergy efﬁciency values of single-junction crystalline silicon PV are illustrated in Table 4 [67]. The exergy efﬁciencies of solar collector, PV and hybrid solar collector were found to be 4.4%, 11.2% and 13.3%, respectively. Solar collector had the lowest value. In terms of energy quality, the hybrid solar collector was very effective [67].

4.2. Wind energy systems

The exergy of ﬂuid currents is entirely due to the kinetic energy of the ﬂuid. The maximum work is extracted from a moving ﬂuid when the velocity is brought to zero relative to the reference state. The kinetic energy of the ﬂuid and its exergy have the same numerical value [14].
1 3
cfluid ¼ 2 rV 0, (86)
where r is the density of the wind and V0 is the wind speed.

Fig. 18. System diagram of experimental equipment drawn by Saitoh et al. [67].
 
628 A. Hepbasli / Renewable and Sustainable Energy Reviews 12 (2008) 593–661

Table 4
Comparison of energy and exergy efﬁciency values of solar collector, photovoltaic and hybrid collector [67]

Type of efﬁciency Solar collector Photovoltaic Hybrid collector
Energy efficiency (Z, %)
Heat 
46.2 
— 
32.0
Power — 10.7 10.6
Total 46.2 10.7 42.6
Exergy efficiency (e, %)
Heat 
4.4 
— 
2.1
Power — 11.2 11.2
Total 4.4 11.2 13.3

Koroneos et al. [11] presented two diagrams where utilization of the wind’s potential in relation to the wind speed and exergy losses in the different components of a wind turbine (i.e., rotor, gearbox and generator) were included. They concluded as follows: ‘‘According to Betz’s law, wind turbine can take advantage of up to 60% of the power of the wind. Nevertheless, in practice, their efﬁciency is about 40% for quite high wind speeds. The rest of the energy density of the wind not obtainable is exergy loss. This exergy loss appears mainly as heat. It is attributed to the friction between the rotor shaft and the bearings, the heat that the cooling ﬂuid abducts from the gearbox, the heat that the cooling ﬂuid of the generator abducts from it and the thyristors, which assist in smooth starting of the turbine and which lose 1–2% of the energy that passes through them.’’
As for as studies conducted on exergetic assessment of wind energy systems, Sahin et al. [68] developed a new exergy formulation for wind energy, which was more realistic and also accounted for the thermodynamic quantities enthalpy and entropy. The relation developed for the total exergy for wind energy is as follows, while the input and output variables for the system considered are illustrated in Fig. 19 [68].
 
. T2
 
P2 Q_ loss.

with
 
Ex_ ¼ E_ gen þ m_ CpðT2 — T1Þþ m_ Tat Cp ln
1
 
— R ln
1

Tat
 
(87)
 
Q_ loss ¼ m_ CpðTat — TaveÞ, (88)
where E_ gen is the generated electricity (i.e., the total kinetic energy difference), Tat is the atmospheric temperature, P2 is the pressure at the exit of the wind turbine for a wind speed
V2 and P1 is the pressure at the inlet of the wind turbine for a wind speed V1, Q_ loss
represents heat losses of wind turbine and Tave is the mean value of input and output wind chill temperatures.
Sahin et al. [68] reported as follows: ‘‘The exergy analysis of wind energy shows that there are signiﬁcant differences between energy and exergy analysis results. According to one classical wind energy efﬁciency analysis technique, which examines capacity factor, the resultant wind energy efﬁciency is overestimated relative to what it really is. The capacity factor normally refers to the percentage of nominal power that the wind turbine generates. Average differences between energy and exergy efﬁciencies are approximately 40% at low wind speeds and up to approximately 55% at high wind speeds’’.
 
A. Hepbasli / Renewable and Sustainable Energy Reviews 12 (2008) 593–661 629

Fig. 19. Wind turbine and representative wind energy input and output variables drawn by Sahin et al. [68].

Ozgener and Ozgener [69] performed exergy analysis of a wind turbine system (1.5 kW) located in Solar Energy Institute of Ege University (latitude 38.24N, longitude 27.50E), Izmir, Turkey. They reported that exergy efﬁciency changed between 0% and 48.7% at different wind speeds based on a dead state temperature of 25 1C and a atmospheric
pressure of 101.325 kPa, considering pressure differences between state points. Depending on temperature differences between state points, exergy efﬁciencies were found to be 0–89%.
The exergetic efﬁciency of a turbine is deﬁned as a measure of how well the stream exergy of the ﬂuid is converted into useful turbine work output or inverter work output. By using inverter work output as useful work and applying this to wind turbine, the following relations are obtained [69].
W_ e;io

with
 
n ¼ Ex_
 
— Ex_ 2
 
(89)
 
Ex_ dest ¼ ðEx_ 1 — Ex_ 2Þ— W_ e, (90)
where W_ e;io is the power at inverter output and Ex_ dest is the exergy destruction, while Ex_ 1
and Ex_ 2 are exergy rates calculated using Eqs. (12) and (13).

0/5000

Từ: -

Sang: -

Kết quả (Việt) 1: [Sao chép]

Sao chép!

4.1.2. quang điệnĐánh giá Exergetic của PVs đã được thực hiện bởi một số nhà điều tra [66,67] trong hệ thống lai (PV/nhiệt) như là một phần của hệ thống. Đánh giá này được giải thích trong phần 4.1.3 chi tiết hơn.Điện năng lượng không bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường xung quanh và do đó là tương đương trong công việc. Nếu toàn cầu irradiance là tôi, tràn đầy năng lượng efﬁciency của các tế bào năng lượng mặt trời là Zscell, exergy điện ngay lập tức là sau đó như sau [66]./ / Đặt e ¼ ZscellI ¼ nscellI, (79)nơi nscell là efﬁciency exergetic của các tế bào năng lượng mặt trời.4.1.3. hybrid (PV/nhiệt) thu gom năng lượng mặt trờiEfﬁciency exergy của một bộ thu năng lượng mặt trời hybrid, mà tạo ra cả hai điện và nhiệt, có thể được tính như sau [67].ZconverI þ / / đặt năng lượng mặt trời với nPV = nhiệt ¼ / / Đặt tôi (80) và / / Đặt năng lượng mặt trời ¼ Tfluid — T0 Q_Tfluid năng lượng mặt trời (81) / / Đặt tôi ¼ 0:95I, (82)nơi Zconver là chuyển đổi efﬁciency, tôi irradiance toàn cầu (W/m2), / / đặt năng lượng mặt trời exergy nhiệt (W/m2), / / đặt tôi exergy toàn cầu irradiance (W/m2), Q_ năng lượng mặt trời nhiệt năng lượng mặt trời thu thập số tiền cho mỗi đơn vị thời gian mỗi bảng điều khiển diện tích (W/m2) và Tﬂuid cung cấp nhiệt độ thuﬂuid (K).Fujisawa và Tani [66] deﬁned exergy tổng hợp của các nhà sưu tập PV/T là Tổng giá trị của điện và nhiệt exergies như sau:/ / Đặt PV = T ¼ / / đặt e þ / / đặt nhiệt ¼ ðne þ nthermalÞ ¼ nPV = TI (83) vớivà / / Đặt e ¼ neI (84). Lực lượng đặc nhiệm — T0. / / Đặt nhiệt ¼ Q_ ZCarnot ¼ Q_f ¼ nthermalI. (85) Fujisawa và Tani [66] thiết kế và xây dựng một nhà sưu tập lai PV-nhiệt của họ trong khuôn viên trường. Các nhà sưu tập bao gồm của một chất lỏng hệ thống sưởi ﬁat-tấm năng lượng mặt trời nhà sưu tập với các tế bào PV mono-Si trên bề mặt của tấm hấp thụ nhôm không chọn lọc, khu vực thu1.3 ~ cách 0.5 m2. Từ việc đánh giá thử nghiệm hàng năm dựa trên exergy, Fujisawa và Tani A. Hepbasli / tái tạo và bền vững năng lượng giá 12 (2008) 593-661 627kết luận rằng các nhà sưu tập PV/T có thể sản xuất mật sản lượng cao hơn so với một mô-đun đơn vị PV hoặc chất lỏng hệ thống sưởi ﬁat-tấm năng lượng mặt trời thu. Sử dụng exergetic đánh giá, hiệu suất tốt nhất của năng lượng có sẵn đã được tìm thấy là của các nhà sưu tập PV/T coverless tại là 80,8 kWh/năm, thứ hai là mô-đun PV tại là 72,6 kWh/năm, thứ ba là đơn bảo hiểm PV/T thu tại 71,5 kWh/năm, và tồi tệ nhất là các nhà sưu tập ﬂat cánh tại 6.0 kW h/năm.Saitoh et al. [67] thực hiện quấn đo lường từ tháng 11 năm 1998 đến tháng 10 năm 1999 tại một ngôi nhà năng lượng thấp tại Đại học Hokkaido. Một sơ đồ hệ thống thiết bị thử nghiệm được minh họa trong hình 18 [67]. Sức mạnh tạo ra đã được đo bằng cách đưa ra tải biến cho sức mạnh tối đa điểm theo dõi. Hai tấm pin mặt trời lai đã được kết nối song song, trong khi nước biển được cung cấp ở nhiệt độ thường xuyên bởi một hệ thống cung cấp ﬂuid với một máy bơm lưu thông. Mức thể tích ﬂow cho một bảng điều khiển là ﬁxed lúc 1 l /min. Góc nghiêng của bảng điều khiển là 301, khiến hàng năm tối đa toàn cầuirradiance. Ngoại trừ mùa đông, efﬁciency có nghĩa là chuyển đổi của mảng và efﬁciency thu được ổn định ở mức 8-9% và 25-28%, tương ứng. Phụ thuộc vào năng lượng mặt trời là 46.3%. Năng lượng và exergy giá trị efﬁciency của silic tinh thể đơn giao lộ PV được minh họa trong bảng 4 [67]. Exergy efﬁciencies của bộ thu năng lượng mặt trời, bộ thu năng lượng mặt trời PV và lai đã được tìm thấy là 4,4%, 11.2% và 13,3%, tương ứng. Bộ thu năng lượng mặt trời có giá trị thấp nhất. Về chất lượng năng lượng, các bộ thu năng lượng mặt trời hybrid là rất hiệu quả [67].4.2. gió năng lượng hệ thốngExergy ﬂuid dòng là hoàn toàn do năng lượng động lực của ﬂuid. Việc tối đa được chiết xuất từ một ﬂuid di chuyển khi vận tốc được đưa về không liên quan đến tiểu bang tài liệu tham khảo. Động năng của ﬂuid và exergy của nó có cùng một giá trị số [14].1 3cfluid ¼ 2 rV 0, (86)đó là mật độ của gió và V0 là tốc độ gió.Hình 18. Hệ thống các sơ đồ thử nghiệm thiết bị rút ra bởi Saitoh et al. [67]. 628 A. Hepbasli / tái tạo và bền vững năng lượng giá 12 (2008) 593-661Bảng 4So sánh các giá trị năng lượng và exergy efﬁciency của năng lượng mặt trời thu, quang điện và lai thu [67]Loại efﬁciency thu năng lượng mặt trời quang điện Hybrid collectorNăng lượng hiệu quả (Z, %)Nhiệt 46.2 — 32.0Sức mạnh — 10,7 10.6Tất cả 46.2 10,7 42.6Hiệu quả Exergy (e, %)Nhiệt 4.4 — 2.1Sức mạnh — 11.2 11.2Tất cả 4.4 11.2 13,3Koroneos et al. [11] trình bày hai sơ đồ mà các sử dụng gió tiềm năng trong quan hệ với gió tốc độ và exergy thiệt hại trong các thành phần khác nhau của một tua bin gió (tức là, cánh quạt, hộp số và máy phát điện) được đính kèm. Họ kết luận như sau: '' theo pháp luật của Betz, tua bin gió có thể tận dụng lợi thế của lên đến 60% sức mạnh của gió. Tuy nhiên, trong thực tế, efﬁciency của họ là khoảng 40% cho tốc độ khá cao gió. Phần còn lại của mật độ năng lượng của gió có thể đạt được không phải là exergy mất. Điều này mất exergy xuất hiện chủ yếu là nhiệt. Nó là do đến ma sát giữa các trục cánh quạt và các vòng bi, nhiệt làm mát ﬂuid cóc từ hộp số, nhiệt ﬂuid làm mát của điện cóc từ nó và linh kiện thyristor, mà hỗ trợ bắt đầu từ mịn của tua-bin và mà mất 1-2% năng lượng mà đi qua chúng. "Đối với khi nghiên cứu thực hiện trên exergetic đánh giá của hệ thống năng lượng gió, Sahin et al. [68] phát triển một công thức exergy mới cho năng lượng gió, đó là thực tế hơn và cũng chiếm số lượng nhiệt enthalpy và dữ liệu ngẫu nhiên. Mối quan hệ phát triển cho tất cả exergy cho năng lượng gió là như sau, trong khi các yếu tố đầu vào và đầu ra cho hệ thống được coi là được minh hoạ trong hình 19 [68]. . T2 P2 Q_ mất. với / / Đặt ¼ E_ gen þ m_ CpðT2 — T1Þþ m_ Tat Cp ln1 -R ln1 Tat (87) Q_ mất ¼ m_ CpðTat-TaveÞ, (88)nơi E_ gen là tạo ra điện (tức là, sự khác biệt tất cả năng lượng động học), Tat là nhiệt độ khí quyển, P2 là áp lực ở lối ra của các tua bin gió cho một tốc độ gióV2 và P1 là áp lực tại các đầu vào của các tua bin gió cho một tốc độ gió V1, Q_ mấtđại diện cho nhiệt thiệt hại của tua bin gió và Tave là giá trị có nghĩa là đầu vào và đầu ra gió lạnh nhiệt độ.Sahin et al. [68] thông báo như sau: '' exergy phân tích năng lượng gió cho thấy rằng không có signiﬁcant sự khác biệt giữa năng lượng và exergy phân tích kết quả. Theo một cổ điển gió năng lượng efﬁciency phân tích kỹ thuật, mà sẽ kiểm tra năng lực yếu tố, kết quả gió năng lượng efﬁciency ước tính cao tương đối so với những gì nó thực sự là. Các yếu tố công suất thường đề cập đến tỷ lệ phần trăm của quyền lực trên danh nghĩa các tua bin gió tạo ra. Trung bình là khác biệt giữa năng lượng và exergy efﬁciencies là khoảng 40% ở tốc độ gió thấp và lên đến khoảng 55% ở tốc độ gió cao ''. A. Hepbasli / tái tạo và bền vững năng lượng giá 12 (2008) 593-661 629Hình 19. Tua bin gió và đại diện gió năng lượng đầu vào và đầu ra biến rút ra bởi Sahin et al. [68].Ozgener và Ozgener [69] thực hiện exergy phân tích của một hệ thống tua bin gió (1.5 kW) ở năng lượng mặt trời năng lượng viện của Ege University (38.24N vĩ độ, kinh độ 27.50E), Izmir, Thổ Nhĩ Kỳ. Họ báo cáo rằng efﬁciency exergy đã thay đổi từ 0% đến 48.7% ở tốc độ gió khác nhau dựa trên một nhiệt độ bang chết của 25 1 c và một khí quyểnáp lực của 101.325 kPa, xem xét áp lực khác biệt giữa nhà nước điểm. Tùy thuộc vào nhiệt độ các khác biệt giữa nhà nước điểm, exergy efﬁciencies đã được tìm thấy là 0-89%.Efﬁciency exergetic của một tuabin là deﬁned như một biện pháp tốt như thế nào exergy dòng của ﬂuid được chuyển thành hữu ích tua bin làm việc ra hoặc biến tần tác phẩm đầu ra. Bằng cách sử dụng biến tần làm việc ra như là hữu ích công việc và áp dụng điều này để tua bin gió, các mối quan hệ sau đây được thu được [69].W_ e; io với n ¼ / / đặt -/ / Đặt 2 (89) / / Đặt dest ¼ ðEx_ 1-/ / đặt 2Þ — W_ e, (90)nơi W_ e; io là sức mạnh lúc đầu ra biến tần và / / đặt dest là sự tàn phá exergy, trong khi / / đặt 1và 2 / / đặt exergy tỷ giá được tính bằng cách sử dụng Eqs. (12) và (13).

đang được dịch, vui lòng đợi..

Kết quả (Việt) 2:[Sao chép]

Sao chép!

4.1.2. Quang điện
đánh giá Exergetic của PV đã được thực hiện bởi một số nhà nghiên [66,67] in hybrid (PV / nhiệt) hệ thống như là một phần của hệ thống. Việc đánh giá này được giải thích trong Phần 4.1.3 chi tiết hơn.
Năng lượng điện không bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường và do đó là tương đương trong công việc. Nếu bức xạ toàn cầu là I, tràn đầy năng lượng ef fi ciency của các tế bào năng lượng mặt trời là Zscell, các exergy điện tức thời là sau đó như sau [66].
Ex_ e ¼ ZscellI ¼ nscellI,
(79), nơi nscell là exergetic ef fi ciency của các tế bào năng lượng mặt trời. 4.1. 3. Hybrid (PV / nhiệt) thu năng lượng mặt trời Các exergy ef fi tính hiệu của một nhà sưu tập năng lượng mặt trời hybrid, mà tạo ra cả điện và nhiệt, có thể được tính như sau [67]. ZconverI þ Ex_ năng lượng mặt trời với NPV = nhiệt ¼ Ex_ tôi (80) và Ex_ năng lượng mặt trời ¼ Tfluid - T0 Q_ Tfluid năng lượng mặt trời (81) Ex_ tôi ¼ 0: 95I, (82), nơi Zconver là ef chuyển đổi fi ciency, tôi các bức xạ toàn cầu (W / m2), Ex_ năng lượng mặt trời các exergy nhiệt (W / m2), Ex_ tôi các exergy của bức xạ toàn cầu (W / m2), năng lượng mặt trời lượng nhiệt mặt trời thu Q_ mỗi đơn vị thời gian cho mỗi khu vực bảng điều khiển (W / m2) và T fl UID nhiệt độ cung cấp của nhà sưu tập fl uid (K). Fujisawa và Tani [66] de fi ned các exergy tổng hợp của PV / T thu là tổng giá trị của các exergies điện và nhiệt như sau: Ex_ PV = T ¼ Ex_ e þ Ex_ nhiệt ¼ DNE þ nthermalÞ ¼ NPV = TI (83) với và Ex_ e ¼ Nei ( 84) .Tf -. T0 Ex_ nhiệt ¼ Q_ ZCarnot ¼ Q_ f ¼ nthermalI. (85) Fujisawa và Tani [66] được thiết kế và xây dựng một nhà sưu tập hybrid PV-nhiệt trong khuôn viên trường của họ. Các nhà sưu tập bao gồm một hệ thống sưởi lỏng fi ở tấm thu năng lượng với các tế bào mono-Si PV trên bề mặt của không chọn lọc tấm nhôm hấp thụ, các khu vực thu là 1,3 ~ 0,5 m2. Từ việc đánh giá thử nghiệm hàng năm dựa trên exergy, Fujisawa và Tani A. Hepbasli / lượng tái tạo và năng lượng bền vững Nhận xét 12 (2008) 593-661 627 kết luận rằng các PV / T thu có thể tạo ra mật độ sản lượng cao hơn so với một mô-đun đơn vị PV hoặc sưởi ấm lỏng fi thu năng lượng mặt trời ở tấm. Sử dụng đánh giá exergetic, hiệu suất tốt nhất của năng lượng có sẵn đã được tìm thấy là của các PV coverless / T thu tại 80,8 kWh / năm, thứ hai là các module PV tại 72,6 kWh / năm, thứ ba là PV đơn bao phủ / T thu tại 71,5 kWh / năm, và điều tồi tệ nhất là fl vào tấm collector ở 6,0 kW h / năm. Saitoh et al. [67] thực hiện phép đo fi lĩnh từ tháng 11 năm 1998 đến tháng 10 năm 1999 tại một ngôi nhà năng lượng thấp tại Đại học Hokkaido. Một sơ đồ hệ thống các thiết bị thí nghiệm được minh họa trong hình. 18 [67]. Sức mạnh tạo ra được đo bằng cách cho sự thay đổi tải cho việc theo dõi quan điểm quyền lực tối đa. Hai tấm pin mặt trời hybrid đã được kết nối song song, trong khi các nước muối được cung cấp ở nhiệt độ ổn định của hệ thống cung cấp uid fl với một bơm tuần hoàn. Các thể tích fl ow tỷ lệ mỗi bảng là fi cố định tại 1 l / min. Góc nghiêng của bảng điều khiển là 301, trong đó cho phép toàn cầu hàng năm tối đa bức xạ. Ngoại trừ mùa đông, trung bình ef chuyển đổi fi ciency của mảng và các nhà sưu tập ef fi ciency ổn định ở mức 8-9% và 25-28%, tương ứng. Sự phụ thuộc vào năng lượng mặt trời là 46,3%. Năng lượng và giá trị exergy ef fi ciency của single-junction PV tinh thể silicon được minh họa trong Bảng 4 [67]. Các exergy ef thiếu sót của bộ thu năng lượng mặt trời, năng lượng mặt trời PV và thu hybrid được phát hiện là 4,4%, 11,2% và 13,3% tương ứng. Thu năng lượng mặt trời có giá trị thấp nhất. Xét về chất lượng năng lượng, năng lượng mặt trời thu lai là rất có hiệu quả [67]. 4.2. Các hệ thống năng lượng gió The exergy của dòng uid fl là hoàn toàn do động năng của các uid fl. Công việc tối đa được chiết xuất từ một fl uid chuyển động khi vận tốc được đưa đến không liên quan đến tình trạng tham khảo. Động năng của uid fl và exergy của nó có cùng một giá trị số [14]. 1 3 cfluid ¼ 2 Đỗ 0, (86) trong đó r là mật độ của gió và V0 là tốc độ gió. Fig. 18. Sơ đồ hệ thống thiết bị thí nghiệm được rút ra bởi Saitoh et al. [67]. 628 A. Hepbasli / lượng tái tạo và năng lượng bền vững Nhận xét 12 (2008) 593-661 Bảng 4 So sánh năng lượng và exergy ef giá trị fi ciency của năng lượng mặt trời thu, quang điện và hybrid thu [67] Loại ef fi ciency mặt trời quang điện thu lai thu năng lượng hiệu quả (Z,%) Đun nóng 46,2 - 32,0 Power - 10,7 10,6 Tổng 46,2 10,7 42,6 Exergy hiệu quả (e,%) Đun nóng 4.4 - 2.1 Power - 11,2 11,2 Tổng số 4,4 11,2 13,3 Koroneos et al. [11] trình bày hai sơ đồ nơi sử dụng tiềm năng của gió trong mối quan hệ với tốc độ gió và lỗ exergy trong các thành phần khác nhau của một tuabin gió (tức là, cánh quạt, hộp số và máy phát điện) được thu nhận. Họ đã kết luận như sau: '' Theo luật Betz của tua bin gió có thể tận dụng lợi thế của lên đến 60% sức mạnh của gió. Tuy nhiên, trong thực tế, tính hiệu ef fi của họ là khoảng 40% đối với tốc độ gió khá cao. Phần còn lại của mật độ năng lượng của gió không thể đạt được là mất exergy. Mất exergy này xuất hiện chủ yếu dưới dạng nhiệt. Đó là do sự ma sát giữa trục rotor và các vòng bi, nhiệt mà các fl uid làm mát bắt cóc từ các hộp số, sức nóng đó làm mát fl uid của máy phát điện bắt cóc từ nó và thyristors, mà hỗ trợ khởi đầu suôn sẻ của tuabin và mà mất 1-2% năng lượng đi qua chúng. '' Như cho là nghiên cứu tiến hành đánh giá exergetic của các hệ thống năng lượng gió, Sahin et al. [68] đã phát triển một công thức exergy mới cho năng lượng gió, đó là thực tế hơn và cũng chiếm số lượng enthalpy và entropy nhiệt động lực học. Các mối quan hệ phát triển cho tổng exergy cho năng lượng gió là như sau, trong khi các biến đầu vào và đầu ra cho hệ thống được coi là được minh họa trong hình. 19 [68]. T2. P2 Q_ mất. Với Ex_ ¼ E_ gen þ m_ CpðT2 - T1Þþ m_ Tat Cp ln 1 - R ln 1 Tat (87) Q_ mất ¼ m_ CpðTat - TaveÞ, (88), nơi E_ gen là điện được tạo ra (ví dụ, tổng số chênh lệch năng lượng động học), Tát là nhiệt độ khí quyển, P2 là áp suất ở lối ra của tuabin gió với tốc độ gió V2 và P1 là áp lực ở đầu vào của các tuabin gió với tốc độ gió V1, Q_ mất đại diện cho các tổn thất nhiệt của tuabin gió và Tave là giá trị trung bình của nhiệt độ lạnh vào và đầu ra gió. Sahin et al. [68] đã báo cáo như sau: '' Phân tích exergy năng lượng gió cho thấy có sự khác biệt trọng yếu giữa các kết quả năng lượng và phân tích exergy. Theo một nguồn năng lượng gió ef fi tính hiệu kỹ thuật phân tích cổ điển, trong đó xem xét yếu tố năng lực, năng lượng gió ef fi tính hiệu quả được đánh giá quá cao so với những gì nó thực sự là. Các yếu tố công suất bình thường là phần trăm của công suất danh định rằng các tuabin gió tạo ra. Khác biệt trung bình giữa năng lượng và exergy ef thiếu sót fi là khoảng 40% ở tốc độ gió thấp và lên đến khoảng 55% ở tốc độ gió cao ''. A. Hepbasli / lượng tái tạo và năng lượng bền vững Nhận xét 12 (2008) 593-661 629 Hình. 19. Gió tuabin và đầu vào năng lượng gió đại diện và đầu ra các biến được vẽ bởi Sahin et al. [68]. Ozgener và Ozgener [69] thực hiện phân tích exergy của một hệ thống tua bin gió (1,5 kW) đặt tại Viện Năng lượng mặt trời của Đại học Ege (vĩ độ 38.24N, kinh độ 27.50E), Izmir, Thổ Nhĩ Kỳ. Họ báo cáo rằng exergy ef fi ciency thay đổi giữa 0% và 48,7% ở tốc độ gió khác nhau dựa trên một nhiệt độ trạng thái chết của 25 1C và một không khí áp lực của 101,325 kPa, xem xét sự khác biệt giữa các điểm áp lực nhà nước. Tùy thuộc vào sự khác biệt nhiệt độ giữa các điểm nhà nước, exergy ef thiếu sót fi đã được tìm thấy là 0-89%. Các exergetic ef fi ciency của tuabin là định nghĩa là một biện pháp tốt như thế nào exergy dòng uid fl được chuyển thành sản lượng công việc tuabin hữu ích hoặc biến tần sản lượng công việc . Bằng cách sử dụng biến tần đầu ra công việc hữu ích và áp dụng điều này để tua bin gió, các mối quan hệ sau đây được thu được [69]. W_ e; io với n ¼ Ex_ - Ex_ 2 (89) Ex_ ĐÍCH ¼ ðEx_ 1 - Ex_ 2Þ- W_ e, (90) nơi W_ e; io là sức mạnh ở đầu ra biến tần và Ex_ dest là sự phá hủy exergy, trong khi Ex_ 1 và Ex_ 2 là giá exergy tính toán bằng cách sử dụng phương trình. (12) và (13).

đang được dịch, vui lòng đợi..

Kết quả (Việt) 3:[Sao chép]

Sao chép!

đang được dịch, vui lòng đợi..

Các ngôn ngữ khác

Hỗ trợ công cụ dịch thuật: Albania, Amharic, Anh, Armenia, Azerbaijan, Ba Lan, Ba Tư, Bantu, Basque, Belarus, Bengal, Bosnia, Bulgaria, Bồ Đào Nha, Catalan, Cebuano, Chichewa, Corsi, Creole (Haiti), Croatia, Do Thái, Estonia, Filipino, Frisia, Gael Scotland, Galicia, George, Gujarat, Hausa, Hawaii, Hindi, Hmong, Hungary, Hy Lạp, Hà Lan, Hà Lan (Nam Phi), Hàn, Iceland, Igbo, Ireland, Java, Kannada, Kazakh, Khmer, Kinyarwanda, Klingon, Kurd, Kyrgyz, Latinh, Latvia, Litva, Luxembourg, Lào, Macedonia, Malagasy, Malayalam, Malta, Maori, Marathi, Myanmar, Mã Lai, Mông Cổ, Na Uy, Nepal, Nga, Nhật, Odia (Oriya), Pashto, Pháp, Phát hiện ngôn ngữ, Phần Lan, Punjab, Quốc tế ngữ, Rumani, Samoa, Serbia, Sesotho, Shona, Sindhi, Sinhala, Slovak, Slovenia, Somali, Sunda, Swahili, Séc, Tajik, Tamil, Tatar, Telugu, Thái, Thổ Nhĩ Kỳ, Thụy Điển, Tiếng Indonesia, Tiếng Ý, Trung, Trung (Phồn thể), Turkmen, Tây Ban Nha, Ukraina, Urdu, Uyghur, Uzbek, Việt, Xứ Wales, Yiddish, Yoruba, Zulu, Đan Mạch, Đức, Ả Rập, dịch ngôn ngữ.