फोटोवोल्टिक थर्मल हाइब्रिड सौर कलेक्टर: Difference between revisions

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[[File:PVT_Collector_-_Schematic_Cross_Section.svg|thumb|upright=1.36|एंटी-रिफ्लेक्टिव ग्लास<br>2 - एनकैप्सुलेंट (जैसे [[एथिलीन विनाइल एसीटेट]])< br>3 - [[सौर सेल]]<br>4 - एनकैप्सुलेंट (जैसे एथिलीन-विनाइल एसीटेट)<br>5 - बैकशीट (जैसे [[पॉलीविनाइल फ्लोराइड]])<br>6 - ऊष्मा हस्तांतरण (जैसे एल्यूमीनियम, तांबा या [[ पॉलीमर ]])<br>7 - थर्मल इन्सुलेशन (जैसे [[खनिज ऊन]], [[polyurethane]])]][[फोटोवोल्टिक]] थर्मल कलेक्टर, सामान्यतः पीवीटी कलेक्टर के रूप में संक्षिप्त और हाइब्रिड सोलर कलेक्टर, फोटोवोल्टिक थर्मल सोलर कलेक्टर, पीवी/टी कलेक्टर या सोलर [[ सह-उत्पादन ]] प्रणाली के रूप में भी जाने जाते हैं, [[बिजली|विद्युत्]] उत्पादन विधियाँ हैं, जो [[सौर विकिरण]] को प्रयोग करने योग्य [[थर्मल ऊर्जा]] और विद्युत् में परिवर्तित करती हैं। पीवीटी कलेक्टर फोटोवोल्टिक सौर सेलों (अधिकांशतः सौर पैनलों में व्यवस्थित) को जोड़ते हैं, जो [[सौर तापीय कलेक्टर]] के साथ सूर्य के प्रकाश को विद्युत् में परिवर्तित करते हैं, जो अन्यथा अप्रयुक्त अपशिष्ट ऊष्मा को [[पीवी मॉड्यूल]] से ऊष्मा हस्तांतरण तरल पदार्थ में स्थानांतरित करता है। एक ही घटक के अन्दर विद्युत् और ऊष्मा उत्पादन को मिलाकर, ये प्रौद्योगिकियां अकेले सौर फोटोवोल्टिक (पीवी) या सौर तापीय (टी) की तुलना में उच्च समग्र दक्षता तक पहुंच सकती हैं।<ref>{{cite journal|last1=Sreekumar|first1=S.|last2=Shah|first2=N.|last3=Mondol|first3=J.|last4=Hewitt|first4=N.|last5=Chakrabarti|first5=S.|title=Numerical Investigation and Feasibility Study on MXene/Water Nanofluid Based Photovoltaic/thermal System|journal=Cleaner Energy Systems|date=June 2022|volume=103|pages=504–515|doi=10.1016/j.cles.2022.100010|s2cid=249738724 }}</ref><ref name="PVTwrapup">{{cite book |last1=Zenhäusern |first1=Daniel |last2=Bamberger |first2=Evelyn |title=PVT Wrap-Up: Energy Systems with Photovoltaic-Thermal Solar Collectors |date=2017 |publisher=EnergieSchweiz |url=https://www.spf.ch/fileadmin/user_upload/spf/publ/PVT_WrapUp_Final_EN.pdf}}</ref>
[[File:PVT_Collector_-_Schematic_Cross_Section.svg|thumb|upright=1.36|एंटी-रिफ्लेक्टिव ग्लास<br>2 - एनकैप्सुलेंट (जैसे [[एथिलीन विनाइल एसीटेट]])< br>3 - [[सौर सेल]]<br>4 - एनकैप्सुलेंट (जैसे एथिलीन-विनाइल एसीटेट)<br>5 - बैकशीट (जैसे [[पॉलीविनाइल फ्लोराइड]])<br>6 - ऊष्मा हस्तांतरण (जैसे एल्यूमीनियम, तांबा या [[ पॉलीमर | बहुलक]] )<br>7 - थर्मल इन्सुलेशन (जैसे [[खनिज ऊन]], [[polyurethane|पॉलीयुरेथेन]])]][[फोटोवोल्टिक]] थर्मल कलेक्टर, सामान्यतः पीवीटी कलेक्टर के रूप में संक्षिप्त और हाइब्रिड सोलर कलेक्टर, फोटोवोल्टिक थर्मल सोलर कलेक्टर, पीवी/टी कलेक्टर या सोलर [[ सह-उत्पादन ]] प्रणाली के रूप में भी जाने जाते हैं, [[बिजली|विद्युत्]] उत्पादन विधियाँ हैं, जो [[सौर विकिरण]] को प्रयोग करने योग्य [[थर्मल ऊर्जा]] और विद्युत् में परिवर्तित करती हैं। पीवीटी कलेक्टर फोटोवोल्टिक सौर सेलों (अधिकांशतः सौर पैनलों में व्यवस्थित) को जोड़ते हैं, जो [[सौर तापीय कलेक्टर]] के साथ सूर्य के प्रकाश को विद्युत् में परिवर्तित करते हैं, जो अन्यथा अप्रयुक्त अपशिष्ट ऊष्मा को [[पीवी मॉड्यूल]] से ऊष्मा हस्तांतरण तरल पदार्थ में स्थानांतरित करता है। एक ही घटक के अन्दर विद्युत् और ऊष्मा उत्पादन को मिलाकर, ये प्रौद्योगिकियां अकेले सौर फोटोवोल्टिक (पीवी) या सौर तापीय (टी) की तुलना में उच्च समग्र दक्षता तक पहुंच सकती हैं।<ref>{{cite journal|last1=Sreekumar|first1=S.|last2=Shah|first2=N.|last3=Mondol|first3=J.|last4=Hewitt|first4=N.|last5=Chakrabarti|first5=S.|title=Numerical Investigation and Feasibility Study on MXene/Water Nanofluid Based Photovoltaic/thermal System|journal=Cleaner Energy Systems|date=June 2022|volume=103|pages=504–515|doi=10.1016/j.cles.2022.100010|s2cid=249738724 }}</ref><ref name="PVTwrapup">{{cite book |last1=Zenhäusern |first1=Daniel |last2=Bamberger |first2=Evelyn |title=PVT Wrap-Up: Energy Systems with Photovoltaic-Thermal Solar Collectors |date=2017 |publisher=EnergieSchweiz |url=https://www.spf.ch/fileadmin/user_upload/spf/publ/PVT_WrapUp_Final_EN.pdf}}</ref>
1970 के दशक से पीवीटी प्रौद्योगिकियों की एक विविध श्रेणी के विकास में महत्वपूर्ण शोध किया गया है।<ref>{{cite journal | last1 = Chow | first1 = T. T. | year = 2010 | title = A review on photovoltaic/thermal hybrid solar technology | journal = Applied Energy | volume = 87 | issue = 2| pages = 365–379 | doi=10.1016/j.apenergy.2009.06.037| s2cid = 73537464 }}</ref> अलग-अलग पीवीटी कलेक्टर प्रौद्योगिकियां उनके कलेक्टर डिजाइन और ऊष्मा हस्तांतरण द्रव में अत्यधिक भिन्न होती हैं और विभिन्न अनुप्रयोगों को संबोधित करती हैं, जो परिवेश के नीचे कम तापमान ऊष्मा से लेकर 100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर उच्च तापमान ऊष्मा तक होती हैं।<ref name="roadmap">{{cite book |last1=Zondag |first1=H.A. |last2=Bakker |first2=M. |last3=van Helden |first3=W.G.J. |title=पीवीटी रोडमैप - पीवी-थर्मल प्रौद्योगिकी के विकास और बाजार परिचय के लिए एक यूरोपीय गाइड|date=2006}}</ref>
1970 के दशक से पीवीटी प्रौद्योगिकियों की एक विविध श्रेणी के विकास में महत्वपूर्ण शोध किया गया है।<ref>{{cite journal | last1 = Chow | first1 = T. T. | year = 2010 | title = A review on photovoltaic/thermal hybrid solar technology | journal = Applied Energy | volume = 87 | issue = 2| pages = 365–379 | doi=10.1016/j.apenergy.2009.06.037| s2cid = 73537464 }}</ref> अलग-अलग पीवीटी कलेक्टर प्रौद्योगिकियां उनके कलेक्टर डिजाइन और ऊष्मा हस्तांतरण द्रव में अत्यधिक भिन्न होती हैं और विभिन्न अनुप्रयोगों को संबोधित करती हैं, जो परिवेश के नीचे कम तापमान ऊष्मा से लेकर 100 °C से ऊपर उच्च तापमान ऊष्मा तक होती हैं।<ref name="roadmap">{{cite book |last1=Zondag |first1=H.A. |last2=Bakker |first2=M. |last3=van Helden |first3=W.G.J. |title=पीवीटी रोडमैप - पीवी-थर्मल प्रौद्योगिकी के विकास और बाजार परिचय के लिए एक यूरोपीय गाइड|date=2006}}</ref>




== निजी व्यापार ==
== निजी व्यापार ==


पीवीटी संग्राहक मूल रूप से प्रत्यक्ष {{CO2}} उत्सर्जन से मुक्त [[सौर तापीय ऊर्जा]] और विद्युत् उत्पन्न करते हैं और इसलिए   इमारतों और औद्योगिक प्रक्रियाओं को [[नवीकरणीय बिजली|नवीकरणीय विद्युत्]] और नवीकरणीय ऊष्मा की आपूर्ति करने के लिए एक आशाजनक [[हरित प्रौद्योगिकी]] के रूप में माना जाता है।
पीवीटी संग्राहक मूल रूप से प्रत्यक्ष {{CO2}} उत्सर्जन से मुक्त [[सौर तापीय ऊर्जा]] और विद्युत् उत्पन्न करते हैं और इसलिए इमारतों और औद्योगिक प्रक्रियाओं को [[नवीकरणीय बिजली|नवीकरणीय विद्युत्]] और नवीकरणीय ऊष्मा की आपूर्ति करने के लिए एक आशाजनक [[हरित प्रौद्योगिकी]] के रूप में माना जाता है।


ऊष्मा विश्व की सबसे बड़ी ऊर्जा उपभोग है| ऊर्जा का अंतिम उपयोग। 2015 में, इमारतों, औद्योगिक उद्देश्यों और अन्य अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए [[ गर्मी | ऊष्मा]] रिंग का प्रावधान कुल ऊर्जा उपभोग का लगभग 52% (205 EJ) था। इसमें से आधे से अधिक उद्योग में और लगभग 46% भवन निर्माण क्षेत्र में उपयोग किया गया था। जबकि 72% ऊष्मा [[जीवाश्म ईंधन]] के प्रत्यक्ष [[दहन]] द्वारा प्रदान की गई थी, केवल 7% आधुनिक नवीनीकरण जैसे कि सौर तापीय ऊर्जा, [[जैव ईंधन]] या भूतापीय ऊर्जा से थी।<ref name=IEAInsights>{{cite web |last1=Collier |first1=Ute |title=IEA Insights Series 2018: Renewable Heat Policies |url=https://webstore.iea.org/download/direct/1030 |access-date=10 March 2020 |date=2018 |pages=7–8, Figure 1 and 2}}</ref> वेस्ट हीट|150 डिग्री सेल्सियस तक के लो-ग्रेड ऊष्मा मार्केट का अनुमान विश्व भर में अंतिम ऊर्जा मांग का 26.8% है, जो वर्तमान में जीवाश्म ईंधन (गैस, तेल और कोयला), विद्युत् और नवीकरणीय ताप द्वारा पूरा किया जाता है। यह उद्योग की मांग 7.1% (25.5 EJ) का योग है<ref>{{cite book |last1=Philibert |first1=Cedric |title=उद्योग के लिए IEA नवीकरणीय ऊर्जा हरित ऊर्जा से लेकर हरित सामग्री और ईंधन तक|date=2017 |page=12, Figure 3 |url=https://webstore.iea.org/download/direct/1025?fileName=Insights_series_2017_Renewable_Energy_for_Industry.pdf}}</ref> और भवन की मांग 19.7% (49.0 EJ [[आवासीय भवन]] और 13.6 EJ वाणिज्यिक भवन)।<ref>{{cite journal|last1=Ürge-Vorsatz|first1=Diana|author-link=Diana Ürge-Vorsatz|last2=Cabeza|first2=Luisa F.|last3=Serrano|first3=Susana|last4=Barreneche|first4=Camila|last5=Petrichenko|first5=Ksenia|date=January 2015|title=इमारतों में ताप और शीतलन ऊर्जा के रुझान और ड्राइवर|journal=Renewable and Sustainable Energy Reviews|volume=41|pages=85–98|doi=10.1016/j.rser.2014.08.039|doi-access=free}}</ref>
ऊष्मा सबसे बड़ा ऊर्जा अंतिम-उपयोग है।  2015 में, इमारतों, औद्योगिक उद्देश्यों और अन्य अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए [[ गर्मी | हीटिंग]] का प्रावधान कुल ऊर्जा उपभोग का लगभग 52% (205 EJ) था। इसमें से आधे से अधिक उद्योग में और लगभग 46% भवन निर्माण क्षेत्र में उपयोग किया गया था। जबकि 72% ऊष्मा [[जीवाश्म ईंधन]] के प्रत्यक्ष [[दहन]] द्वारा प्रदान की गई थी, केवल 7% आधुनिक नवीनीकरण जैसे कि सौर तापीय ऊर्जा, [[जैव ईंधन]] या भूतापीय ऊर्जा से थी।<ref name=IEAInsights>{{cite web |last1=Collier |first1=Ute |title=IEA Insights Series 2018: Renewable Heat Policies |url=https://webstore.iea.org/download/direct/1030 |access-date=10 March 2020 |date=2018 |pages=7–8, Figure 1 and 2}}</ref> 150 °C तक के निम्न-श्रेणी के ताप व्यापार का अनुमान विश्व भर में अंतिम ऊर्जा मांग का 26.8% है, जो वर्तमान में जीवाश्म ईंधन (गैस, तेल और कोयला), विद्युत् और नवीकरणीय ताप द्वारा पूरा किया जाता है। यह उद्योग की मांग 7.1% (25.5 EJ)<ref>{{cite book |last1=Philibert |first1=Cedric |title=उद्योग के लिए IEA नवीकरणीय ऊर्जा हरित ऊर्जा से लेकर हरित सामग्री और ईंधन तक|date=2017 |page=12, Figure 3 |url=https://webstore.iea.org/download/direct/1025?fileName=Insights_series_2017_Renewable_Energy_for_Industry.pdf}}</ref> और भवन की मांग 19.7% (49.0 EJ [[आवासीय भवन]] और 13.6 EJ वाणिज्यिक भवन) का योग है।<ref>{{cite journal|last1=Ürge-Vorsatz|first1=Diana|author-link=Diana Ürge-Vorsatz|last2=Cabeza|first2=Luisa F.|last3=Serrano|first3=Susana|last4=Barreneche|first4=Camila|last5=Petrichenko|first5=Ksenia|date=January 2015|title=इमारतों में ताप और शीतलन ऊर्जा के रुझान और ड्राइवर|journal=Renewable and Sustainable Energy Reviews|volume=41|pages=85–98|doi=10.1016/j.rser.2014.08.039|doi-access=free}}</ref>


चल रहे [[विद्युतीकरण]] और [[सेक्टर कपलिंग]] के कारण भवनों और उद्योगों में विद्युत् की मांग और बढ़ने की उम्मीद है।<ref>{{cite book |title=IRENA: Global Energy Transformation: A Roadmap to 2050 (2019 Edition). |date=2019 |publisher=International Renewable Energy Agency |location=Abu Dhabi |url=https://www.irena.org/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2019/Apr/IRENA_Global_Energy_Transformation_2019.pdf. |access-date=10 March 2020}}</ref> ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में महत्वपूर्ण कमी के लिए, यह आवश्यक है कि विद्युत् का बड़ा हिस्सा नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से प्राप्त किया जाए, जैसे [[पवन ऊर्जा]], [[सौर ऊर्जा]], [[बायोमास]] और जल शक्ति।
उपयोग किये जा रहे [[विद्युतीकरण]] और [[सेक्टर कपलिंग]] के कारण भवनों और उद्योगों में विद्युत् की मांग और बढ़ने की आशा है।<ref>{{cite book |title=IRENA: Global Energy Transformation: A Roadmap to 2050 (2019 Edition). |date=2019 |publisher=International Renewable Energy Agency |location=Abu Dhabi |url=https://www.irena.org/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2019/Apr/IRENA_Global_Energy_Transformation_2019.pdf. |access-date=10 March 2020}}</ref> ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में महत्वपूर्ण कमी के लिए, यह आवश्यक है कि विद्युत् का बड़ा हिस्सा नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से प्राप्त किया जाए, जैसे [[पवन ऊर्जा]], [[सौर ऊर्जा]], [[बायोमास]] और जल शक्ति।


नवीकरणीय ताप और विद्युत् का व्यापार इसलिए विशाल है, जो निजी संग्राहकों की व्यापार क्षमता को दर्शाता है।
नवीकरणीय ताप और विद्युत् का व्यापार इसलिए विशाल है, जो निजी संग्राहकों की व्यापार क्षमता को दर्शाता है।


रिपोर्ट सोलर ऊष्मा वर्ल्डवाइड<ref>{{cite book |last1=Weiss |first1=Werner |last2=Spörk-Dür |first2=Monika |title=Solar Heat Worldwide 2020 Edition- Global Market Development and Trends in 2019 - Detailed market Figures 2018 |date=2020 |url=https://www.iea-shc.org/Data/Sites/1/publications/Solar-Heat-Worldwide-2020.pdf}}</ref> 2019 में पीवीटी कलेक्टरों के वैश्विक व्यापार का आकलन किया। लेखकों के अनुसार, स्थापित कलेक्टरों का कुल क्षेत्रफल 1.16 मिलियन वर्ग मीटर था। खुले पानी के संग्राहकों का व्यापार हिस्सा सबसे बड़ा (55%) था, इसके बाद वायु संग्राहकों (43%) और कवर किए गए जल संग्राहकों (2%) का स्थान था। सबसे बड़ी स्थापित क्षमता वाला देश [[फ्रांस]] (42%) था, उसके बाद [[दक्षिण कोरिया]] (24%), [[चीन]] (11%) और [[जर्मनी]] (10%) थे।
सूचीबद्ध "सोलर ऊष्मा वर्ल्डवाइड"<ref>{{cite book |last1=Weiss |first1=Werner |last2=Spörk-Dür |first2=Monika |title=Solar Heat Worldwide 2020 Edition- Global Market Development and Trends in 2019 - Detailed market Figures 2018 |date=2020 |url=https://www.iea-shc.org/Data/Sites/1/publications/Solar-Heat-Worldwide-2020.pdf}}</ref> ने 2019 में पीवीटी कलेक्टरों के वैश्विक व्यापार का आकलन किया। लेखकों के अनुसार, स्थापित कलेक्टरों का कुल क्षेत्रफल 1.16 मिलियन वर्ग मीटर था। विवृत पानी के संग्राहकों का व्यापार हिस्सा सबसे बड़ा (55%) था, इसके बाद वायु संग्राहकों (43%) और कवर किए गए जल संग्राहकों (2%) का स्थान था। सबसे बड़ी स्थापित क्षमता वाला देश [[फ्रांस]] (42%) था, उसके बाद [[दक्षिण कोरिया]] (24%), [[चीन]] (11%) और [[जर्मनी]] (10%) थे।


== निजी कलेक्टर प्रौद्योगिकी ==
== निजी कलेक्टर प्रौद्योगिकी ==
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अधिकांश फोटोवोल्टिक सेल (जैसे [[क्रिस्टलीय सिलिकॉन]] आधारित) सेल तापमान में वृद्धि के साथ दक्षता में गिरावट से ग्रस्त हैं। बढ़े हुए सौर सेल का प्रत्येक केल्विन सेल तापमान दक्षता को 0.2 - 0.5% कम कर देता है।<ref name="roadmap" /> इसलिए, पीवी सेलों से ऊष्मा हटाने से उनका तापमान कम हो सकता है और इस प्रकार सेलों की दक्षता बढ़ जाती है। उत्तम पीवी सेल जीवनकाल कम संचालन तापमान का एक और लाभ है।
अधिकांश फोटोवोल्टिक सेल (जैसे [[क्रिस्टलीय सिलिकॉन]] आधारित) सेल तापमान में वृद्धि के साथ दक्षता में गिरावट से ग्रस्त हैं। बढ़े हुए सौर सेल का प्रत्येक केल्विन सेल तापमान दक्षता को 0.2 - 0.5% कम कर देता है।<ref name="roadmap" /> इसलिए, पीवी सेलों से ऊष्मा हटाने से उनका तापमान कम हो सकता है और इस प्रकार सेलों की दक्षता बढ़ जाती है। उत्तम पीवी सेल जीवनकाल कम संचालन तापमान का एक और लाभ है।


यह कुल प्रणाली दक्षता और विश्वसनीयता को अधिकतम करने के लिए एक प्रभावी विधि है, लेकिन थर्मल घटक को शुद्ध [[सौर तापीय]] संग्राहक के साथ प्राप्त करने योग्य की तुलना में कम प्रदर्शन करने का कारण बनता है। कहने का तात्पर्य यह है कि अधिकांश पीवीटी प्रणाली के लिए अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान अधिकतम सेल तापमान (सामान्यतः 100 डिग्री सेल्सियस से नीचे) से कम तक सीमित होता है। फिर भी, सेल दक्षता और प्रणाली डिज़ाइन के आधार पर, विद्युत ऊर्जा की प्रत्येक इकाई के लिए अभी भी दो या दो से अधिक इकाइयाँ उत्पन्न होती हैं।
यह कुल प्रणाली दक्षता और विश्वसनीयता को अधिकतम करने के लिए एक प्रभावी विधि है, लेकिन थर्मल घटक को शुद्ध [[सौर तापीय]] संग्राहक के साथ प्राप्त करने योग्य की तुलना में कम प्रदर्शन करने का कारण बनता है। कहने का तात्पर्य यह है कि अधिकांश पीवीटी प्रणाली के लिए अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान अधिकतम सेल तापमान (सामान्यतः 100 °C से नीचे) से कम तक सीमित होता है। फिर भी, सेल दक्षता और प्रणाली डिज़ाइन के आधार पर, विद्युत ऊर्जा की प्रत्येक इकाई के लिए अभी भी दो या दो से अधिक इकाइयाँ उत्पन्न होती हैं।


=== निजी कलेक्टरों के प्रकार ===
=== निजी कलेक्टरों के प्रकार ===
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ऊष्मा हस्तांतरण द्रव द्वारा वर्गीकरण के अतिरिक्त, ऊष्मा की हानि को कम करने के लिए एक [[माध्यमिक ग्लेज़िंग]] की उपस्थिति और [[केंद्रित सौर ऊर्जा]] के लिए एक उपकरण की उपस्थिति के अनुसार पीवीटी कलेक्टरों को भी वर्गीकृत किया जा सकता है:
ऊष्मा हस्तांतरण द्रव द्वारा वर्गीकरण के अतिरिक्त, ऊष्मा की हानि को कम करने के लिए एक [[माध्यमिक ग्लेज़िंग]] की उपस्थिति और [[केंद्रित सौर ऊर्जा]] के लिए एक उपकरण की उपस्थिति के अनुसार पीवीटी कलेक्टरों को भी वर्गीकृत किया जा सकता है:
* खुला निजी कलेक्टर (डब्लूआईएससी पीवीटी)
* विवृत निजी कलेक्टर (डब्लूआईएससी पीवीटी)
* कवर पीवीटी कलेक्टर
* कवर पीवीटी कलेक्टर
* एकाग्र पीवीटी कलेक्टर (सीपीवीटी)
* एकाग्र पीवीटी कलेक्टर (सीपीवीटी)
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पीवीटी कलेक्टरों का डिजाइन और प्रकार सदैव [[ऑपरेटिंग तापमान]], अनुप्रयोगों और ऊष्मा या विद्युत् उत्पादन को प्राथमिकता देने के लिए एक निश्चित अनुकूलन का तात्पर्य है। उदाहरण के लिए, सोलर थर्मल एनर्जी लो-टेम्परेचर सोलर हीटिंग और कूलिंग प्रणाली पर पीवीटी कलेक्टर को ऑपरेट करने से पीवी मॉड्यूल की तुलना में पीवी सेल्स का कूलिंग प्रभाव होता है और इसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रिक पावर में वृद्धि होती है। चूँकि, कम तापमान पर भी ऊष्मा का उपयोग करना पड़ता है।
पीवीटी कलेक्टरों का डिजाइन और प्रकार सदैव [[ऑपरेटिंग तापमान]], अनुप्रयोगों और ऊष्मा या विद्युत् उत्पादन को प्राथमिकता देने के लिए एक निश्चित अनुकूलन का तात्पर्य है। उदाहरण के लिए, सोलर थर्मल एनर्जी लो-टेम्परेचर सोलर हीटिंग और कूलिंग प्रणाली पर पीवीटी कलेक्टर को ऑपरेट करने से पीवी मॉड्यूल की तुलना में पीवी सेल्स का कूलिंग प्रभाव होता है और इसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रिक पावर में वृद्धि होती है। चूँकि, कम तापमान पर भी ऊष्मा का उपयोग करना पड़ता है।


अधिकांश पीवी मॉड्यूल के लिए अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान अधिकतम प्रमाणित संचालन तापमान (सामान्यतः 85 डिग्री सेल्सियस) से कम तक सीमित है।<ref>{{cite web |title=IEC 61215-1-1:2016 - Terrestrial photovoltaic (PV) modules - Design qualification and type approval - Part 1-1: Special requirements for testing of crystalline silicon photovoltaic (PV) modules |url=https://www.iecee.org/dyn/www/f?p=106:49:0::::FSP_STD_ID:24313}}</ref> फिर भी, सेल दक्षता और प्रणाली डिज़ाइन के आधार पर, विद्युत ऊर्जा की प्रत्येक इकाई के लिए तापीय ऊर्जा की दो या दो से अधिक इकाइयाँ उत्पन्न होती हैं।
अधिकांश पीवी मॉड्यूल के लिए अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान अधिकतम प्रमाणित संचालन तापमान (सामान्यतः 85 °C) से कम तक सीमित है।<ref>{{cite web |title=IEC 61215-1-1:2016 - Terrestrial photovoltaic (PV) modules - Design qualification and type approval - Part 1-1: Special requirements for testing of crystalline silicon photovoltaic (PV) modules |url=https://www.iecee.org/dyn/www/f?p=106:49:0::::FSP_STD_ID:24313}}</ref> फिर भी, सेल दक्षता और प्रणाली डिज़ाइन के आधार पर, विद्युत ऊर्जा की प्रत्येक इकाई के लिए तापीय ऊर्जा की दो या दो से अधिक इकाइयाँ उत्पन्न होती हैं।


=== पीवीटी तरल कलेक्टर ===
=== पीवीटी तरल कलेक्टर ===
मूल [[ पानी की मदद से ठंडा करने वाले उपकरण | पानी की सहायता से वाटर-कूल्ड]] |  डिज़ाइन पीवी मॉड्यूल के पीछे प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से संलग्न पाइपिंग का उपयोग करके द्रव प्रवाह को निर्देशित करने के लिए चैनलों का उपयोग करता है।
मूल [[ पानी की मदद से ठंडा करने वाले उपकरण |वाटर-कूल्ड]] डिज़ाइन पीवी मॉड्यूल के पीछे प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से संलग्न पाइपिंग का उपयोग करके द्रव प्रवाह को निर्देशित करने के लिए चैनलों का उपयोग करता है।


एक मानक द्रव-आधारित प्रणाली में, एक [[शीतलक]], सामान्यतः पानी, [[ग्लाइकोल]] या [[खनिज तेल]], पीवी सेलों के पीछे ऊष्मा हस्तांतरण में परिचालित होता है। पीवी सेलों से ऊष्मा धातु के माध्यम से आयोजित की जाती है और कार्य कर रहे तरल पदार्थ द्वारा अवशोषित होती है (यह मानते हुए कि कार्य कर रहे तरल पदार्थ सेलों के ऑपरेटिंग तापमान से ठंडा है)।
एक मानक द्रव-आधारित प्रणाली में, एक [[शीतलक]], सामान्यतः पानी, [[ग्लाइकोल]] या [[खनिज तेल]], पीवी सेलों के पीछे ऊष्मा हस्तांतरण में परिचालित होता है। पीवी सेलों से ऊष्मा धातु के माध्यम से आयोजित की जाती है और कार्य कर रहे तरल पदार्थ द्वारा अवशोषित होती है (यह मानते हुए कि कार्य कर रहे तरल पदार्थ सेलों के ऑपरेटिंग तापमान से ठंडा है)।
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तापीय ऊर्जा प्रदान करने के लिए गर्म वायु को एचवीएसी प्रणाली के निर्माण में परिचालित किया जाता है। उत्पन्न अतिरिक्त ऊष्मा को सरलता से वातावरण में छोड़ा जा सकता है। पीवीटी एयर कलेक्टर के कुछ संस्करणों को अधिक विद्युत् उत्पन्न करने के लिए पीवी पैनलों को ठंडा करने और आजीवन प्रदर्शन गिरावट पर थर्मल प्रभाव को कम करने में सहायता के लिए संचालित किया जा सकता है।
तापीय ऊर्जा प्रदान करने के लिए गर्म वायु को एचवीएसी प्रणाली के निर्माण में परिचालित किया जाता है। उत्पन्न अतिरिक्त ऊष्मा को सरलता से वातावरण में छोड़ा जा सकता है। पीवीटी एयर कलेक्टर के कुछ संस्करणों को अधिक विद्युत् उत्पन्न करने के लिए पीवी पैनलों को ठंडा करने और आजीवन प्रदर्शन गिरावट पर थर्मल प्रभाव को कम करने में सहायता के लिए संचालित किया जा सकता है।


पीवीटी एयर कलेक्टरों के कई अलग-अलग विन्यास मौजूद हैं, जो [[ अभियांत्रिकी | अभियांत्रिकी]] परिष्कार में भिन्न हैं। पीवीटी एयर कलेक्टर कॉन्फ़िगरेशन एक मूलभूत संलग्न उथले धातु के बक्से से लेकर एक सेवन और अनुकूलित ऊष्मा हस्तांतरण सतहों तक होता है जो प्रक्रिया और परिवेश स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला में समान पैनल ऊष्मा हस्तांतरण प्राप्त करता है।
पीवीटी एयर कलेक्टरों के कई अलग-अलग विन्यास उपलब्ध हैं, जो [[ अभियांत्रिकी | अभियांत्रिकी]] परिष्कार में भिन्न हैं। पीवीटी एयर कलेक्टर कॉन्फ़िगरेशन एक मूलभूत संलग्न उथले धातु के बक्से से लेकर एक सेवन और अनुकूलित ऊष्मा हस्तांतरण सतहों तक होता है जो प्रक्रिया और परिवेश स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला में समान पैनल ऊष्मा हस्तांतरण प्राप्त करता है।


निजी एयर कलेक्टरों को खुला या कवर डिजाइन के रूप में किया जा सकता है।<ref name="PVTwrapup" />
निजी एयर कलेक्टरों को विवृत या कवर डिजाइन के रूप में किया जा सकता है।<ref name="PVTwrapup" />




=== खुला निजी कलेक्टर (डब्लूआईएससी) ===
=== विवृत निजी कलेक्टर (डब्लूआईएससी) ===
बिना ढके हुए पीवीटी संग्राहक, जिन्हें बिना चमकता हुआ या वायु और/या इन्फ्रारेड संवेदनशील पीवीटी संग्राहक (डब्ल्यूआईएससी) के रूप में भी जाना जाता है, सामान्यतः पीवी मॉड्यूल के पीछे एक ऊष्मा हस्तांतरण संरचना के साथ एक पीवी मॉड्यूल होता है। जबकि अधिकांश पीवीटी कलेक्टर प्रीफैब्रिकेटेड इकाइयां हैं, कुछ उत्पादों को ऑफ-द-शेल्फ पीवी मॉड्यूल में रेट्रोफिट करने के लिए ऊष्मा हस्तांतरण्स के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। दोनों ही मामलों में, पीवी सेलों और द्रव के बीच एक उच्च ऊष्मा हस्तांतरण गुणांक के साथ एक अच्छा और लंबे समय तक टिकाऊ थर्मल संपर्क आवश्यक है।<ref>{{cite web |last1=Adam |first1=Mario |last2=Kramer |first2=Korbinian |last3=Fritzsche |first3=Ulrich |last4=Hamberger |first4=Stephan |title=Abschlussbericht PVT-Norm. Förderkennzeichen 01FS12035 -"Verbundprojekt: Standardisierung und Normung von multifunktionalen PVT Solarkollektoren (PVT-Norm)" |url=https://zies.hs-duesseldorf.de/forschung-und-entwicklung/erneuerbare-energien/Projekte_e2/Documents/PVT_Norm.pdf |access-date=20 March 2020}}</ref>
बिना ढके हुए पीवीटी संग्राहक, जिन्हें बिना चमकता हुआ या वायु और/या इन्फ्रारेड संवेदनशील पीवीटी संग्राहक (डब्ल्यूआईएससी) के रूप में भी जाना जाता है, सामान्यतः पीवी मॉड्यूल के पीछे एक ऊष्मा हस्तांतरण संरचना के साथ एक पीवी मॉड्यूल होता है। जबकि अधिकांश पीवीटी कलेक्टर प्रीफैब्रिकेटेड इकाइयां हैं, कुछ उत्पादों को ऑफ-द-शेल्फ पीवी मॉड्यूल में रेट्रोफिट करने के लिए ऊष्मा हस्तांतरण्स के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। दोनों ही मामलों में, पीवी सेलों और द्रव के बीच एक उच्च ऊष्मा हस्तांतरण गुणांक के साथ एक अच्छा और लंबे समय तक टिकाऊ थर्मल संपर्क आवश्यक है।<ref>{{cite web |last1=Adam |first1=Mario |last2=Kramer |first2=Korbinian |last3=Fritzsche |first3=Ulrich |last4=Hamberger |first4=Stephan |title=Abschlussbericht PVT-Norm. Förderkennzeichen 01FS12035 -"Verbundprojekt: Standardisierung und Normung von multifunktionalen PVT Solarkollektoren (PVT-Norm)" |url=https://zies.hs-duesseldorf.de/forschung-und-entwicklung/erneuerbare-energien/Projekte_e2/Documents/PVT_Norm.pdf |access-date=20 March 2020}}</ref>


खुले पीवीटी कलेक्टर के पीछे की ओर गर्म तरल पदार्थ की ऊष्मा की हानि को कम करने के लिए [[थर्मल इन्सुलेशन]] (जैसे खनिज ऊन या फोम) से लैस किया जा सकता है। बिना इंसुलेटेड पीवीटी कलेक्टर परिवेश के तापमान के पास और नीचे के संचालन के लिए लाभदायक होते हैं। विशेष रूप से खुले हुए पीवीटी संग्राहक, परिवेशी वायु में बढ़े हुए ऊष्मा अंतरण के साथ ऊष्मा पम्प के लिए एक उपयुक्त ऊष्मा स्रोत हैं। जब ऊष्मा पम्प के स्रोत में तापमान परिवेश की तुलना में कम होता है, तो बिना धूप के अवधि में भी द्रव को परिवेश के तापमान तक गर्म किया जा सकता है।
विवृत पीवीटी कलेक्टर के पीछे की ओर गर्म तरल पदार्थ की ऊष्मा की हानि को कम करने के लिए [[थर्मल इन्सुलेशन]] (जैसे खनिज ऊन या फोम) से लैस किया जा सकता है। बिना इंसुलेटेड पीवीटी कलेक्टर परिवेश के तापमान के पास और नीचे के संचालन के लिए लाभदायक होते हैं। विशेष रूप से विवृत हुए पीवीटी संग्राहक, परिवेशी वायु में बढ़े हुए ऊष्मा अंतरण के साथ ऊष्मा पम्प के लिए एक उपयुक्त ऊष्मा स्रोत हैं। जब ऊष्मा पम्प के स्रोत में तापमान परिवेश की तुलना में कम होता है, तो बिना धूप के अवधि में भी द्रव को परिवेश के तापमान तक गर्म किया जा सकता है।


तदनुसार, खुले पीवीटी कलेक्टरों को वर्गीकृत किया जा सकता है:
तदनुसार, विवृत पीवीटी कलेक्टरों को वर्गीकृत किया जा सकता है:
* परिवेशी वायु में बढ़े हुए ऊष्मा अंतरण के साथ खुला पीवीटी कलेक्टर
* परिवेशी वायु में बढ़े हुए ऊष्मा अंतरण के साथ विवृत पीवीटी कलेक्टर
* रियर इंसुलेशन के बिना खुला पीवीटी कलेक्टर
* रियर इंसुलेशन के बिना विवृत पीवीटी कलेक्टर
* रियर इंसुलेशन के साथ खुला पीवीटी कलेक्टर
* रियर इंसुलेशन के साथ विवृत पीवीटी कलेक्टर


बिना ढंके पीवीटी कलेक्टरों का उपयोग परिवेश के तापमान पर पीवीटी कलेक्टर के माध्यम से ऊष्मा अपव्यय ऊष्मा द्वारा अक्षय [[एयर कंडीशनिंग]] प्रदान करने के लिए या [[विकिरण गर्मी हस्तांतरण|विकिरण ऊष्मा हस्तांतरण]] शीतलन प्रभाव का उपयोग करके भी किया जाता है। ऐसा करने में, ठंडी वायु या पानी का उपयोग किया जाता है, जिसका उपयोग एचवीएसी अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है।
बिना ढंके पीवीटी कलेक्टरों का उपयोग परिवेश के तापमान पर पीवीटी कलेक्टर के माध्यम से ऊष्मा अपव्यय ऊष्मा द्वारा अक्षय [[एयर कंडीशनिंग]] प्रदान करने के लिए या [[विकिरण गर्मी हस्तांतरण|विकिरण ऊष्मा हस्तांतरण]] शीतलन प्रभाव का उपयोग करके भी किया जाता है। ऐसा करने में, ठंडी वायु या पानी का उपयोग किया जाता है, जिसका उपयोग एचवीएसी अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है।


=== कवर पीवीटी कलेक्टर ===
=== कवर पीवीटी कलेक्टर ===
कवर, या चमकता हुआ पीवीटी कलेक्टर, एक अतिरिक्त ग्लेज़िंग की सुविधा देता है, जो पीवी मॉड्यूल और माध्यमिक ग्लेज़िंग के बीच एक इन्सुलेट वायु परत को घेरता है। यह ऊष्मा की हानि को कम करता है और थर्मल दक्षता को बढ़ाता है। इसके अतिरिक्त, कवर किए गए पीवीटी कलेक्टर पीवी मॉड्यूल या फोटोवोल्टिक थर्मल हाइब्रिड सोलर कलेक्टर अनग्लेज्ड पीवीटी कलेक्टर (डब्ल्यूआईएससी) की तुलना में अत्यधिक अधिक तापमान तक पहुंच सकते हैं। ऑपरेटिंग तापमान अधिकतर कार्य कर रहे तरल पदार्थ के तापमान पर निर्भर करता है। औसत द्रव तापमान स्विमिंग पूल अनुप्रयोगों में 25 डिग्री सेल्सियस से [[सौर शीतलन]] प्रणालियों में 90 डिग्री सेल्सियस के बीच हो सकता है।
कवर, या चमकता हुआ पीवीटी कलेक्टर, एक अतिरिक्त ग्लेज़िंग की सुविधा देता है, जो पीवी मॉड्यूल और माध्यमिक ग्लेज़िंग के बीच एक इन्सुलेट वायु परत को घेरता है। यह ऊष्मा की हानि को कम करता है और थर्मल दक्षता को बढ़ाता है। इसके अतिरिक्त, कवर किए गए पीवीटी कलेक्टर पीवी मॉड्यूल या फोटोवोल्टिक थर्मल हाइब्रिड सोलर कलेक्टर अनग्लेज्ड पीवीटी कलेक्टर (डब्ल्यूआईएससी) की तुलना में अत्यधिक अधिक तापमान तक पहुंच सकते हैं। ऑपरेटिंग तापमान अधिकतर कार्य कर रहे तरल पदार्थ के तापमान पर निर्भर करता है। औसत द्रव तापमान स्विमिंग पूल अनुप्रयोगों में 25 °C से [[सौर शीतलन]] प्रणालियों में 90 °C के बीच हो सकता है।


कवर किए गए पीवीटी कलेक्टर पारंपरिक सोलर थर्मल कलेक्टर, फ्लैट प्लेट कलेक्टर या सोलर थर्मल कलेक्टर, खाली ट्यूब कलेक्टर के रूप और डिजाइन से मिलते जुलते हैं। फिर भी, स्पेक्ट्रल रूप से चयनात्मक अवशोषक [[ऑप्टिकल कोटिंग]] के अतिरिक्त पीवी कोशिकाएं घटना सौर विकिरण को अवशोषित करती हैं और सौर तापीय ऊर्जा के अतिरिक्त विद्युत प्रवाह उत्पन्न करती हैं।
कवर किए गए पीवीटी कलेक्टर पारंपरिक सोलर थर्मल कलेक्टर, फ्लैट प्लेट कलेक्टर या सोलर थर्मल कलेक्टर, खाली ट्यूब कलेक्टर के रूप और डिजाइन से मिलते जुलते हैं। फिर भी, स्पेक्ट्रल रूप से चयनात्मक अवशोषक [[ऑप्टिकल कोटिंग]] के अतिरिक्त पीवी कोशिकाएं घटना सौर विकिरण को अवशोषित करती हैं और सौर तापीय ऊर्जा के अतिरिक्त विद्युत प्रवाह उत्पन्न करती हैं।
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कंसंट्रेटर प्रणाली को अधिकांशतः सूर्य को स्पष्ट रूप से ट्रैक करने और पीवी सेलों को अधिक तापमान की स्थिति को हानि पहुंचाने से बचाने के लिए विश्वसनीय नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता होती है। चूँकि, स्टेशनरी पीवीटी कलेक्टर प्रकार भी हैं जो [[नॉनइमेजिंग ऑप्टिक्स]] का उपयोग करते हैं, जैसे कि नॉनइमेजिंग ऑप्टिक्स या कंपाउंड पैराबोलिक कॉन्सेंट्रेटर '''| कंपाउंड पैराबोलिक कॉन्सेंट्रेटर''' (सीपीसी), और सूर्य को ट्रैक करने की आवश्यकता नहीं है।
कंसंट्रेटर प्रणाली को अधिकांशतः सूर्य को स्पष्ट रूप से ट्रैक करने और पीवी सेलों को अधिक तापमान की स्थिति को हानि पहुंचाने से बचाने के लिए विश्वसनीय नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता होती है। चूँकि, स्टेशनरी पीवीटी कलेक्टर प्रकार भी हैं जो [[नॉनइमेजिंग ऑप्टिक्स]] का उपयोग करते हैं, जैसे कि नॉनइमेजिंग ऑप्टिक्स या कंपाउंड पैराबोलिक कॉन्सेंट्रेटर '''| कंपाउंड पैराबोलिक कॉन्सेंट्रेटर''' (सीपीसी), और सूर्य को ट्रैक करने की आवश्यकता नहीं है।


आदर्श परिस्थितियों में, ऐसी प्रणालियों पर प्रत्यक्ष पड़ने वाली सूर्य की लगभग 75% शक्ति को 160 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर विद्युत् और ऊष्मा के रूप में इकट्ठा किया जा सकता है।<ref>{{cite journal |last1=Helmers |first1=H. |last2=Bett |first2=A.W. |last3=Parisi |first3=J. |last4=Agert |first4=C. |title=फोटोवोल्टिक और थर्मल सिस्टम को केंद्रित करने की मॉडलिंग|journal=Progress in Photovoltaics: Research and Applications |date=2014 |volume=22 |issue=4 |pages=427–439 |doi=10.1002/pip.2287 |s2cid=94094698 |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pip.2287}}</ref> सीपीवीटी इकाइयां, जो [[थर्मल ऊर्जा भंडारण]] और जैविक रैंकिन चक्र जेनरेटर के साथ मिलकर अपने तात्कालिक विद्युत् उत्पादन के 70% तक की मांग पर वसूली प्रदान कर सकती हैं, और इस प्रकार विद्युत भंडारण के प्रकारों के लिए एक अत्यधिक कुशल विकल्प हो सकती हैं जो परंपरागत पीवी प्रणाली के साथ जुड़े हुए हैं।<ref>{{cite web |url=https://www.ecogeneration.com.au/raygen-focuses-its-energies-on-vast-storage-potential/ |title=RyZen अपनी ऊर्जा को विशाल भंडारण क्षमता पर केंद्रित करता है|website=www.ecogeneration.com.au |date=2020-04-23 |access-date=2021-01-28}}</ref><ref>{{cite web |url=https://www.pv-magazine-australia.com/2020/03/20/arena-boosts-funding-for-raygens-solar-hydro-power-plant/ |title=ARENA ने RayGen के "सोलर हाइड्रो" पावर प्लांट के लिए फंडिंग बढ़ा दी है|publisher=PV Magazine |author=Blake Matich |date=2020-03-20 |access-date=2021-01-28}}</ref>
आदर्श परिस्थितियों में, ऐसी प्रणालियों पर प्रत्यक्ष पड़ने वाली सूर्य की लगभग 75% शक्ति को 160 °C तक के तापमान पर विद्युत् और ऊष्मा के रूप में इकट्ठा किया जा सकता है।<ref>{{cite journal |last1=Helmers |first1=H. |last2=Bett |first2=A.W. |last3=Parisi |first3=J. |last4=Agert |first4=C. |title=फोटोवोल्टिक और थर्मल सिस्टम को केंद्रित करने की मॉडलिंग|journal=Progress in Photovoltaics: Research and Applications |date=2014 |volume=22 |issue=4 |pages=427–439 |doi=10.1002/pip.2287 |s2cid=94094698 |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pip.2287}}</ref> सीपीवीटी इकाइयां, जो [[थर्मल ऊर्जा भंडारण]] और जैविक रैंकिन चक्र जेनरेटर के साथ मिलकर अपने तात्कालिक विद्युत् उत्पादन के 70% तक की मांग पर वसूली प्रदान कर सकती हैं, और इस प्रकार विद्युत भंडारण के प्रकारों के लिए एक अत्यधिक कुशल विकल्प हो सकती हैं जो परंपरागत पीवी प्रणाली के साथ जुड़े हुए हैं।<ref>{{cite web |url=https://www.ecogeneration.com.au/raygen-focuses-its-energies-on-vast-storage-potential/ |title=RyZen अपनी ऊर्जा को विशाल भंडारण क्षमता पर केंद्रित करता है|website=www.ecogeneration.com.au |date=2020-04-23 |access-date=2021-01-28}}</ref><ref>{{cite web |url=https://www.pv-magazine-australia.com/2020/03/20/arena-boosts-funding-for-raygens-solar-hydro-power-plant/ |title=ARENA ने RayGen के "सोलर हाइड्रो" पावर प्लांट के लिए फंडिंग बढ़ा दी है|publisher=PV Magazine |author=Blake Matich |date=2020-03-20 |access-date=2021-01-28}}</ref>


उच्च-सांद्रता (अर्थात् एचसीपीवी और एचसीपीवीटी) प्रणालियों की एक सीमा यह है कि वे पारंपरिक [[पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन]] पर अपने दीर्घकालिक लाभ को बनाए रखते हैं। जैसे हल्के बादल, धुंध आदि)। विद्युत् उत्पादन में तीव्रता से गिरावट आई है क्योंकि 1 विकिरण संग्रह प्रकाशिकी के छोटे (अधिकांशतः 1°-2° से कम) स्वीकृति कोण (सौर संकेंद्रक) के बाहर परावर्तित और बिखरा हुआ है, और 2) विशिष्ट घटकों के [[पानी द्वारा विद्युत चुम्बकीय अवशोषण]] सौर स्पेक्ट्रम बहु-जंक्शन फोटोवोल्टिक सेल के अन्दर एक या अधिक श्रृंखला जंक्शनों का कारण बनता है | बहु-जंक्शन सेल अंडर-परफॉर्म करते हैं। ऐसी विद्युत् उत्पादन अनियमितताओं के अल्पकालिक प्रभावों को प्रणाली में इलेक्ट्रिकल और थर्मल स्टोरेज को सम्मिलित करके कुछ सीमा तक कम किया जा सकता है।
उच्च-सांद्रता (अर्थात् एचसीपीवी और एचसीपीवीटी) प्रणालियों की एक सीमा यह है कि वे पारंपरिक [[पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन]] पर अपने दीर्घकालिक लाभ को बनाए रखते हैं। जैसे हल्के बादल, धुंध आदि)। विद्युत् उत्पादन में तीव्रता से गिरावट आई है क्योंकि 1) विकिरण संग्रह प्रकाशिकी के छोटे (अधिकांशतः 1°-2° से कम) स्वीकृति कोण (सौर संकेंद्रक) के बाहर परावर्तित और बिखरा हुआ है, और 2) विशिष्ट घटकों के [[पानी द्वारा विद्युत चुम्बकीय अवशोषण]] सौर स्पेक्ट्रम बहु-जंक्शन फोटोवोल्टिक सेल के अन्दर एक या अधिक श्रृंखला जंक्शनों का कारण बनता है। ऐसी विद्युत् उत्पादन अनियमितताओं के अल्पकालिक प्रभावों को प्रणाली में इलेक्ट्रिकल और थर्मल स्टोरेज को सम्मिलित करके कुछ सीमा तक कम किया जा सकता है।


== पीवीटी अनुप्रयोग ==
== पीवीटी अनुप्रयोग ==
पीवीटी कलेक्टरों और सामान्य सौर तापीय ऊर्जा के अनुप्रयोगों की श्रेणी को उनके [[तापमान]] स्तरों के अनुसार विभाजित किया जा सकता है:<ref>{{cite book |last1=Kalogirou |first1=SA |title=Solar Energy Engineering: Processes and Systems |date=2014 |publisher=Academic Press |edition=Second |doi=10.1016/B978-0-12-374501-9.00014-5 }}</ref>  
पीवीटी कलेक्टरों और सामान्य सौर तापीय ऊर्जा के अनुप्रयोगों की श्रेणी को उनके [[तापमान]] स्तरों के अनुसार विभाजित किया जा सकता है:<ref>{{cite book |last1=Kalogirou |first1=SA |title=Solar Energy Engineering: Processes and Systems |date=2014 |publisher=Academic Press |edition=Second |doi=10.1016/B978-0-12-374501-9.00014-5 }}</ref>  
[[File:PVT collectors and applications.svg|frame|right|ऑपरेटिंग तापमान के अनुसार निजी कलेक्टर प्रौद्योगिकियों और निजी अनुप्रयोगों का मानचित्र]]
[[File:PVT collectors and applications.svg|frame|right|ऑपरेटिंग तापमान के अनुसार निजी कलेक्टर प्रौद्योगिकियों और निजी अनुप्रयोगों का मानचित्र]]
* कम तापमान अनुप्रयोग 50 डिग्री सेल्सियस तक
* कम तापमान अनुप्रयोग 50 °C तक
*मध्यम तापमान अनुप्रयोग 80 डिग्री सेल्सियस तक
*मध्यम तापमान अनुप्रयोग 80 °C तक
* उच्च तापमान अनुप्रयोग 80 डिग्री सेल्सियस से ऊपर
* उच्च तापमान अनुप्रयोग 80 °C से ऊपर


तदनुसार, पीवीटी कलेक्टर प्रौद्योगिकियों को उनके तापमान स्तरों के संबंध में क्लस्टर किया जा सकता है: प्रति तापमान सीमा उपयुक्तता पीवीटी कलेक्टर डिजाइन और प्रौद्योगिकी पर निर्भर करती है। इसलिए, प्रत्येक पीवीटी कलेक्टर प्रौद्योगिकी में अलग-अलग इष्टतम तापमान सीमाएं होती हैं। ऑपरेटिंग तापमान अंततः परिभाषित करता है कि किस प्रकार के पीवीटी कलेक्टर किस अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त हैं।
तदनुसार, पीवीटी कलेक्टर प्रौद्योगिकियों को उनके तापमान स्तरों के संबंध में क्लस्टर किया जा सकता है: प्रति तापमान सीमा उपयुक्तता पीवीटी कलेक्टर डिजाइन और प्रौद्योगिकी पर निर्भर करती है। इसलिए, प्रत्येक पीवीटी कलेक्टर प्रौद्योगिकी में अलग-अलग इष्टतम तापमान सीमाएं होती हैं। ऑपरेटिंग तापमान अंततः परिभाषित करता है कि किस प्रकार के पीवीटी कलेक्टर किस अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त हैं।


कम तापमान वाले अनुप्रयोगों में ऊष्मा पंप प्रणाली और हीटिंग स्विमिंग पूल या 50 डिग्री सेल्सियस तक के स्पा सम्मिलित हैं। ऊष्मा पंप प्रणाली में पीवीटी कलेक्टर या तो कम तापमान वाले ऊष्मा पंप के रूप में कार्य करते हैं, ऊष्मा पंप बाष्पीकरणकर्ता के लिए स्रोत या [[मौसमी तापीय ऊर्जा भंडारण]] के लिए मध्यम तापमान ऊष्मा की आपूर्ति करने के लिए लोड पक्ष पर। इसके अतिरिक्त, [[डाउनहोल हीट एक्सचेंजर|डाउनहोल ऊष्मा हस्तांतरण]] और जियोथर्मल ऊष्मा पंप ग्राउंड ऊष्मा हस्तांतरण का पुनर्जनन संभव है।<ref name="PVTwrapup" /> बढ़े हुए वायु से पानी के ताप विनिमय के साथ खुला पीवीटी संग्राहक भी ऊष्मा पम्प प्रणाली का एकमात्र स्रोत हो सकता है।
कम तापमान वाले अनुप्रयोगों में ऊष्मा पंप प्रणाली और हीटिंग स्विमिंग पूल या 50 °C तक के स्पा सम्मिलित हैं। ऊष्मा पंप प्रणाली में पीवीटी कलेक्टर या तो कम तापमान वाले ऊष्मा पंप के रूप में कार्य करते हैं, ऊष्मा पंप बाष्पीकरणकर्ता के लिए स्रोत या [[मौसमी तापीय ऊर्जा भंडारण]] के लिए मध्यम तापमान ऊष्मा की आपूर्ति करने के लिए लोड पक्ष पर। इसके अतिरिक्त, [[डाउनहोल हीट एक्सचेंजर|डाउनहोल ऊष्मा हस्तांतरण]] और जियोथर्मल ऊष्मा पंप ग्राउंड ऊष्मा हस्तांतरण का पुनर्जनन संभव है।<ref name="PVTwrapup" /> बढ़े हुए वायु से पानी के ताप विनिमय के साथ विवृत पीवीटी संग्राहक भी ऊष्मा पम्प प्रणाली का एकमात्र स्रोत हो सकता है।


डब्लूआईएससी या [[ सौर वायु ताप | सौर वायु ताप]] के साथ उत्पादित ठंड को स्टोर करने की अनुमति देने वाली एक प्रणाली आर्किटेक्चर के संयोजन में भी एयर कंडीशनिंग संभव है।
डब्लूआईएससी या [[ सौर वायु ताप | सौर वायु ताप]] के साथ उत्पादित ठंड को स्टोर करने की अनुमति देने वाली एक प्रणाली आर्किटेक्चर के संयोजन में भी एयर कंडीशनिंग संभव है।


20 डिग्री सेल्सियस से 80 डिग्री सेल्सियस के तापमान वाले भवनों में [[स्पेस हीटर]] और पानी गर्म करने के लिए निम्न और मध्यम तापमान के अनुप्रयोग पाए जाते हैं। विशिष्ट प्रणाली का तापमान घरेलू गर्म पानी के लिए ताप आपूर्ति प्रणाली की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है (जैसे मीठे पानी का केंद्र, [[लीजोनेला]] रोकथाम के लिए तापमान की आवश्यकताएं) और अंतरिक्ष हीटिंग के लिए (जैसे [[ फर्श के भीतर गर्मी | फर्श के अन्दर ऊष्मा]] , [[रेडिएटर (हीटिंग)]])। इसके अतिरिक्त, पीवीटी कलेक्टर सरणी को ऊष्मा की मांग के केवल छोटे [[सौर अंश]] (जैसे गर्म पानी प्री-हीटिंग) को कवर करने के लिए आयामित किया जा सकता है, इस प्रकार पीवीटी कलेक्टर के ऑपरेटिंग तापमान को कम करता है।
20 °C से 80 °C के तापमान वाले भवनों में [[स्पेस हीटर]] और पानी गर्म करने के लिए निम्न और मध्यम तापमान के अनुप्रयोग पाए जाते हैं। विशिष्ट प्रणाली का तापमान घरेलू गर्म पानी के लिए ताप आपूर्ति प्रणाली की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है (जैसे मीठे पानी का केंद्र, [[लीजोनेला]] रोकथाम के लिए तापमान की आवश्यकताएं) और अंतरिक्ष हीटिंग के लिए (जैसे [[ फर्श के भीतर गर्मी | फर्श के अन्दर ऊष्मा]] , [[रेडिएटर (हीटिंग)]])। इसके अतिरिक्त, पीवीटी कलेक्टर सरणी को ऊष्मा की मांग के केवल छोटे [[सौर अंश]] (जैसे गर्म पानी प्री-हीटिंग) को कवर करने के लिए आयामित किया जा सकता है, इस प्रकार पीवीटी कलेक्टर के ऑपरेटिंग तापमान को कम करता है।


सौर तापीय ऊर्जा प्रक्रिया ताप में कम से उच्च तापमान आवश्यकताओं (जैसे सौर जल [[अलवणीकरण]], सौर शीतलन, या केंद्रित पीवीटी कलेक्टरों के साथ केंद्रित सौर ऊर्जा) के साथ औद्योगिक अनुप्रयोगों की एक विविध श्रेणी सम्मिलित है।
सौर तापीय ऊर्जा प्रक्रिया ताप में कम से उच्च तापमान आवश्यकताओं (जैसे सौर जल [[अलवणीकरण]], सौर शीतलन, या केंद्रित पीवीटी कलेक्टरों के साथ केंद्रित सौर ऊर्जा) के साथ औद्योगिक अनुप्रयोगों की एक विविध श्रेणी सम्मिलित है।

Revision as of 14:53, 17 May 2023

एंटी-रिफ्लेक्टिव ग्लास
2 - एनकैप्सुलेंट (जैसे एथिलीन विनाइल एसीटेट)< br>3 - सौर सेल
4 - एनकैप्सुलेंट (जैसे एथिलीन-विनाइल एसीटेट)
5 - बैकशीट (जैसे पॉलीविनाइल फ्लोराइड)
6 - ऊष्मा हस्तांतरण (जैसे एल्यूमीनियम, तांबा या बहुलक )
7 - थर्मल इन्सुलेशन (जैसे खनिज ऊन, पॉलीयुरेथेन)

फोटोवोल्टिक थर्मल कलेक्टर, सामान्यतः पीवीटी कलेक्टर के रूप में संक्षिप्त और हाइब्रिड सोलर कलेक्टर, फोटोवोल्टिक थर्मल सोलर कलेक्टर, पीवी/टी कलेक्टर या सोलर सह-उत्पादन प्रणाली के रूप में भी जाने जाते हैं, विद्युत् उत्पादन विधियाँ हैं, जो सौर विकिरण को प्रयोग करने योग्य थर्मल ऊर्जा और विद्युत् में परिवर्तित करती हैं। पीवीटी कलेक्टर फोटोवोल्टिक सौर सेलों (अधिकांशतः सौर पैनलों में व्यवस्थित) को जोड़ते हैं, जो सौर तापीय कलेक्टर के साथ सूर्य के प्रकाश को विद्युत् में परिवर्तित करते हैं, जो अन्यथा अप्रयुक्त अपशिष्ट ऊष्मा को पीवी मॉड्यूल से ऊष्मा हस्तांतरण तरल पदार्थ में स्थानांतरित करता है। एक ही घटक के अन्दर विद्युत् और ऊष्मा उत्पादन को मिलाकर, ये प्रौद्योगिकियां अकेले सौर फोटोवोल्टिक (पीवी) या सौर तापीय (टी) की तुलना में उच्च समग्र दक्षता तक पहुंच सकती हैं।[1][2]

1970 के दशक से पीवीटी प्रौद्योगिकियों की एक विविध श्रेणी के विकास में महत्वपूर्ण शोध किया गया है।[3] अलग-अलग पीवीटी कलेक्टर प्रौद्योगिकियां उनके कलेक्टर डिजाइन और ऊष्मा हस्तांतरण द्रव में अत्यधिक भिन्न होती हैं और विभिन्न अनुप्रयोगों को संबोधित करती हैं, जो परिवेश के नीचे कम तापमान ऊष्मा से लेकर 100 °C से ऊपर उच्च तापमान ऊष्मा तक होती हैं।[4]


निजी व्यापार

पीवीटी संग्राहक मूल रूप से प्रत्यक्ष CO2 उत्सर्जन से मुक्त सौर तापीय ऊर्जा और विद्युत् उत्पन्न करते हैं और इसलिए इमारतों और औद्योगिक प्रक्रियाओं को नवीकरणीय विद्युत् और नवीकरणीय ऊष्मा की आपूर्ति करने के लिए एक आशाजनक हरित प्रौद्योगिकी के रूप में माना जाता है।

ऊष्मा सबसे बड़ा ऊर्जा अंतिम-उपयोग है। 2015 में, इमारतों, औद्योगिक उद्देश्यों और अन्य अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए हीटिंग का प्रावधान कुल ऊर्जा उपभोग का लगभग 52% (205 EJ) था। इसमें से आधे से अधिक उद्योग में और लगभग 46% भवन निर्माण क्षेत्र में उपयोग किया गया था। जबकि 72% ऊष्मा जीवाश्म ईंधन के प्रत्यक्ष दहन द्वारा प्रदान की गई थी, केवल 7% आधुनिक नवीनीकरण जैसे कि सौर तापीय ऊर्जा, जैव ईंधन या भूतापीय ऊर्जा से थी।[5] 150 °C तक के निम्न-श्रेणी के ताप व्यापार का अनुमान विश्व भर में अंतिम ऊर्जा मांग का 26.8% है, जो वर्तमान में जीवाश्म ईंधन (गैस, तेल और कोयला), विद्युत् और नवीकरणीय ताप द्वारा पूरा किया जाता है। यह उद्योग की मांग 7.1% (25.5 EJ)[6] और भवन की मांग 19.7% (49.0 EJ आवासीय भवन और 13.6 EJ वाणिज्यिक भवन) का योग है।[7]

उपयोग किये जा रहे विद्युतीकरण और सेक्टर कपलिंग के कारण भवनों और उद्योगों में विद्युत् की मांग और बढ़ने की आशा है।[8] ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में महत्वपूर्ण कमी के लिए, यह आवश्यक है कि विद्युत् का बड़ा हिस्सा नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से प्राप्त किया जाए, जैसे पवन ऊर्जा, सौर ऊर्जा, बायोमास और जल शक्ति।

नवीकरणीय ताप और विद्युत् का व्यापार इसलिए विशाल है, जो निजी संग्राहकों की व्यापार क्षमता को दर्शाता है।

सूचीबद्ध "सोलर ऊष्मा वर्ल्डवाइड"[9] ने 2019 में पीवीटी कलेक्टरों के वैश्विक व्यापार का आकलन किया। लेखकों के अनुसार, स्थापित कलेक्टरों का कुल क्षेत्रफल 1.16 मिलियन वर्ग मीटर था। विवृत पानी के संग्राहकों का व्यापार हिस्सा सबसे बड़ा (55%) था, इसके बाद वायु संग्राहकों (43%) और कवर किए गए जल संग्राहकों (2%) का स्थान था। सबसे बड़ी स्थापित क्षमता वाला देश फ्रांस (42%) था, उसके बाद दक्षिण कोरिया (24%), चीन (11%) और जर्मनी (10%) थे।

निजी कलेक्टर प्रौद्योगिकी

पीवीटी कलेक्टर एक ही घटक में सौर विद्युत् और ऊष्मा के उत्पादन को जोड़ते हैं, और इस प्रकार पारंपरिक पीवी मॉड्यूल की तुलना में उच्च समग्र दक्षता और सौर विकिरण का उत्तम उपयोग प्राप्त करते हैं।

एक निजी संग्राहक के सौर स्पेक्ट्रम का उपयोग

फोटोवोल्टिक सेल सामान्यतः 15% और 20% के बीच विद्युत दक्षता तक पहुंचते हैं, जबकि सौर स्पेक्ट्रम का सबसे बड़ा हिस्सा (65% - 70%) ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है, जिससे पीवी मॉड्यूल का तापमान बढ़ जाता है। इसके विपरीत, पीवीटी संग्राहकों को पीवी सेलों से तरल पदार्थ में ऊष्मा स्थानांतरित करने के लिए इंजीनियर किया जाता है, जिससे सेलों को ठंडा किया जाता है और इस प्रकार उनकी दक्षता में संशोधन होता है।[10] इस तरह, यह अतिरिक्त ऊष्मा उपयोगी हो जाती है और इसका उपयोग पानी को गर्म करने के लिए या ताप पंपों के लिए कम तापमान स्रोत के रूप में किया जा सकता है, उदाहरण के लिए। इस प्रकार, निजी संग्राहक सौर स्पेक्ट्रम का उत्तम उपयोग करते हैं।[2]

अधिकांश फोटोवोल्टिक सेल (जैसे क्रिस्टलीय सिलिकॉन आधारित) सेल तापमान में वृद्धि के साथ दक्षता में गिरावट से ग्रस्त हैं। बढ़े हुए सौर सेल का प्रत्येक केल्विन सेल तापमान दक्षता को 0.2 - 0.5% कम कर देता है।[4] इसलिए, पीवी सेलों से ऊष्मा हटाने से उनका तापमान कम हो सकता है और इस प्रकार सेलों की दक्षता बढ़ जाती है। उत्तम पीवी सेल जीवनकाल कम संचालन तापमान का एक और लाभ है।

यह कुल प्रणाली दक्षता और विश्वसनीयता को अधिकतम करने के लिए एक प्रभावी विधि है, लेकिन थर्मल घटक को शुद्ध सौर तापीय संग्राहक के साथ प्राप्त करने योग्य की तुलना में कम प्रदर्शन करने का कारण बनता है। कहने का तात्पर्य यह है कि अधिकांश पीवीटी प्रणाली के लिए अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान अधिकतम सेल तापमान (सामान्यतः 100 °C से नीचे) से कम तक सीमित होता है। फिर भी, सेल दक्षता और प्रणाली डिज़ाइन के आधार पर, विद्युत ऊर्जा की प्रत्येक इकाई के लिए अभी भी दो या दो से अधिक इकाइयाँ उत्पन्न होती हैं।

निजी कलेक्टरों के प्रकार

पीवी सेलों और सौर तापीय संग्राहकों को संयोजित करने के लिए कई तकनीकी संभावनाएँ हैं। कई पीवीटी संग्राहक वाणिज्यिक उत्पादों के रूप में उपलब्ध हैं, जिन्हें उनके मूल डिजाइन और ऊष्मा हस्तांतरण द्रव के अनुसार निम्नलिखित श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

  • निजी लिक्विड कलेक्टर
  • निजी एयर कलेक्टर

ऊष्मा हस्तांतरण द्रव द्वारा वर्गीकरण के अतिरिक्त, ऊष्मा की हानि को कम करने के लिए एक माध्यमिक ग्लेज़िंग की उपस्थिति और केंद्रित सौर ऊर्जा के लिए एक उपकरण की उपस्थिति के अनुसार पीवीटी कलेक्टरों को भी वर्गीकृत किया जा सकता है:

  • विवृत निजी कलेक्टर (डब्लूआईएससी पीवीटी)
  • कवर पीवीटी कलेक्टर
  • एकाग्र पीवीटी कलेक्टर (सीपीवीटी)

इसके अतिरिक्त, पीवीटी कलेक्टरों को उनके डिजाइन के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है, जैसे कि [[पीवी सेल]] तकनीक, ऊष्मा हस्तांतरण तरल पदार्थ का प्रकार, ऊष्मा हस्तांतरण सामग्री और ज्यामिति, द्रव और पीवी मॉड्यूल के बीच संपर्क का प्रकार, ऊष्मा हस्तांतरण का निर्धारण, या भवन का स्तर- एकीकृत फोटोवोल्टिक्स (एकीकृत पीवीटी (बीआईपीवीटी) कलेक्टरों का निर्माण)।[2][11]

पीवीटी कलेक्टरों का डिजाइन और प्रकार सदैव ऑपरेटिंग तापमान, अनुप्रयोगों और ऊष्मा या विद्युत् उत्पादन को प्राथमिकता देने के लिए एक निश्चित अनुकूलन का तात्पर्य है। उदाहरण के लिए, सोलर थर्मल एनर्जी लो-टेम्परेचर सोलर हीटिंग और कूलिंग प्रणाली पर पीवीटी कलेक्टर को ऑपरेट करने से पीवी मॉड्यूल की तुलना में पीवी सेल्स का कूलिंग प्रभाव होता है और इसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रिक पावर में वृद्धि होती है। चूँकि, कम तापमान पर भी ऊष्मा का उपयोग करना पड़ता है।

अधिकांश पीवी मॉड्यूल के लिए अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान अधिकतम प्रमाणित संचालन तापमान (सामान्यतः 85 °C) से कम तक सीमित है।[12] फिर भी, सेल दक्षता और प्रणाली डिज़ाइन के आधार पर, विद्युत ऊर्जा की प्रत्येक इकाई के लिए तापीय ऊर्जा की दो या दो से अधिक इकाइयाँ उत्पन्न होती हैं।

पीवीटी तरल कलेक्टर

मूल वाटर-कूल्ड डिज़ाइन पीवी मॉड्यूल के पीछे प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से संलग्न पाइपिंग का उपयोग करके द्रव प्रवाह को निर्देशित करने के लिए चैनलों का उपयोग करता है।

एक मानक द्रव-आधारित प्रणाली में, एक शीतलक, सामान्यतः पानी, ग्लाइकोल या खनिज तेल, पीवी सेलों के पीछे ऊष्मा हस्तांतरण में परिचालित होता है। पीवी सेलों से ऊष्मा धातु के माध्यम से आयोजित की जाती है और कार्य कर रहे तरल पदार्थ द्वारा अवशोषित होती है (यह मानते हुए कि कार्य कर रहे तरल पदार्थ सेलों के ऑपरेटिंग तापमान से ठंडा है)।

पीवीटी एयर कलेक्टर

मूलभूत एयर-कूल्ड डिज़ाइन फोटोवोल्टिक पैनलों को माउंट करने के लिए या तो खोखले, प्रवाहकीय आवास का उपयोग करता है या पीवी पैनल के पीछे के चेहरे पर वायु का नियंत्रित प्रवाह होता है। पीवीटी एयर कलेक्टर या तो शुद्ध बाहरी वायु में खींचते हैं या एक बंद लूप में ऊष्मा हस्तांतरण माध्यम के रूप में वायु का उपयोग करते हैं।

ऊष्मा को पैनलों से संलग्न स्थान में विकीर्ण किया जाता है, जहाँ वायु या तो ऊष्मा ऊर्जा को पुनः प्राप्त करने के लिए एचवीएसी प्रणाली में परिचालित होती है, या ऊपर उठती है और संरचना के शीर्ष से निकल जाती है। वायु की ऊष्मा हस्तांतरण क्षमता सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले तरल पदार्थों की तुलना में कम है और इसलिए समकक्ष पीवीटी तरल संग्राहक की तुलना में आनुपातिक रूप से उच्च द्रव्यमान प्रवाह दर की आवश्यकता होती है। लाभ यह है कि आवश्यक मूलभूत ढांचे की लागत और जटिलता कम होती है।

तापीय ऊर्जा प्रदान करने के लिए गर्म वायु को एचवीएसी प्रणाली के निर्माण में परिचालित किया जाता है। उत्पन्न अतिरिक्त ऊष्मा को सरलता से वातावरण में छोड़ा जा सकता है। पीवीटी एयर कलेक्टर के कुछ संस्करणों को अधिक विद्युत् उत्पन्न करने के लिए पीवी पैनलों को ठंडा करने और आजीवन प्रदर्शन गिरावट पर थर्मल प्रभाव को कम करने में सहायता के लिए संचालित किया जा सकता है।

पीवीटी एयर कलेक्टरों के कई अलग-अलग विन्यास उपलब्ध हैं, जो अभियांत्रिकी परिष्कार में भिन्न हैं। पीवीटी एयर कलेक्टर कॉन्फ़िगरेशन एक मूलभूत संलग्न उथले धातु के बक्से से लेकर एक सेवन और अनुकूलित ऊष्मा हस्तांतरण सतहों तक होता है जो प्रक्रिया और परिवेश स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला में समान पैनल ऊष्मा हस्तांतरण प्राप्त करता है।

निजी एयर कलेक्टरों को विवृत या कवर डिजाइन के रूप में किया जा सकता है।[2]


विवृत निजी कलेक्टर (डब्लूआईएससी)

बिना ढके हुए पीवीटी संग्राहक, जिन्हें बिना चमकता हुआ या वायु और/या इन्फ्रारेड संवेदनशील पीवीटी संग्राहक (डब्ल्यूआईएससी) के रूप में भी जाना जाता है, सामान्यतः पीवी मॉड्यूल के पीछे एक ऊष्मा हस्तांतरण संरचना के साथ एक पीवी मॉड्यूल होता है। जबकि अधिकांश पीवीटी कलेक्टर प्रीफैब्रिकेटेड इकाइयां हैं, कुछ उत्पादों को ऑफ-द-शेल्फ पीवी मॉड्यूल में रेट्रोफिट करने के लिए ऊष्मा हस्तांतरण्स के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। दोनों ही मामलों में, पीवी सेलों और द्रव के बीच एक उच्च ऊष्मा हस्तांतरण गुणांक के साथ एक अच्छा और लंबे समय तक टिकाऊ थर्मल संपर्क आवश्यक है।[13]

विवृत पीवीटी कलेक्टर के पीछे की ओर गर्म तरल पदार्थ की ऊष्मा की हानि को कम करने के लिए थर्मल इन्सुलेशन (जैसे खनिज ऊन या फोम) से लैस किया जा सकता है। बिना इंसुलेटेड पीवीटी कलेक्टर परिवेश के तापमान के पास और नीचे के संचालन के लिए लाभदायक होते हैं। विशेष रूप से विवृत हुए पीवीटी संग्राहक, परिवेशी वायु में बढ़े हुए ऊष्मा अंतरण के साथ ऊष्मा पम्प के लिए एक उपयुक्त ऊष्मा स्रोत हैं। जब ऊष्मा पम्प के स्रोत में तापमान परिवेश की तुलना में कम होता है, तो बिना धूप के अवधि में भी द्रव को परिवेश के तापमान तक गर्म किया जा सकता है।

तदनुसार, विवृत पीवीटी कलेक्टरों को वर्गीकृत किया जा सकता है:

  • परिवेशी वायु में बढ़े हुए ऊष्मा अंतरण के साथ विवृत पीवीटी कलेक्टर
  • रियर इंसुलेशन के बिना विवृत पीवीटी कलेक्टर
  • रियर इंसुलेशन के साथ विवृत पीवीटी कलेक्टर

बिना ढंके पीवीटी कलेक्टरों का उपयोग परिवेश के तापमान पर पीवीटी कलेक्टर के माध्यम से ऊष्मा अपव्यय ऊष्मा द्वारा अक्षय एयर कंडीशनिंग प्रदान करने के लिए या विकिरण ऊष्मा हस्तांतरण शीतलन प्रभाव का उपयोग करके भी किया जाता है। ऐसा करने में, ठंडी वायु या पानी का उपयोग किया जाता है, जिसका उपयोग एचवीएसी अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है।

कवर पीवीटी कलेक्टर

कवर, या चमकता हुआ पीवीटी कलेक्टर, एक अतिरिक्त ग्लेज़िंग की सुविधा देता है, जो पीवी मॉड्यूल और माध्यमिक ग्लेज़िंग के बीच एक इन्सुलेट वायु परत को घेरता है। यह ऊष्मा की हानि को कम करता है और थर्मल दक्षता को बढ़ाता है। इसके अतिरिक्त, कवर किए गए पीवीटी कलेक्टर पीवी मॉड्यूल या फोटोवोल्टिक थर्मल हाइब्रिड सोलर कलेक्टर अनग्लेज्ड पीवीटी कलेक्टर (डब्ल्यूआईएससी) की तुलना में अत्यधिक अधिक तापमान तक पहुंच सकते हैं। ऑपरेटिंग तापमान अधिकतर कार्य कर रहे तरल पदार्थ के तापमान पर निर्भर करता है। औसत द्रव तापमान स्विमिंग पूल अनुप्रयोगों में 25 °C से सौर शीतलन प्रणालियों में 90 °C के बीच हो सकता है।

कवर किए गए पीवीटी कलेक्टर पारंपरिक सोलर थर्मल कलेक्टर, फ्लैट प्लेट कलेक्टर या सोलर थर्मल कलेक्टर, खाली ट्यूब कलेक्टर के रूप और डिजाइन से मिलते जुलते हैं। फिर भी, स्पेक्ट्रल रूप से चयनात्मक अवशोषक ऑप्टिकल कोटिंग के अतिरिक्त पीवी कोशिकाएं घटना सौर विकिरण को अवशोषित करती हैं और सौर तापीय ऊर्जा के अतिरिक्त विद्युत प्रवाह उत्पन्न करती हैं।

फ्रंट कवर की इन्सुलेट विशेषताएं थर्मल दक्षता में वृद्धि करती हैं और उच्च ऑपरेटिंग तापमान की अनुमति देती हैं। चूँकि, अतिरिक्त ऑप्टिकल इंटरफेस ऑप्टिकल प्रतिबिंब (ऑप्टिक्स) को बढ़ाते हैं और इस प्रकार उत्पन्न विद्युत शक्ति को कम करते हैं। फ्रंट ग्लेज़िंग पर एंटी-रिफ्लेक्टिव कोटिंग्स अतिरिक्त ऑप्टिकल हानि को कम कर सकती हैं।[14]


निजी कंसंट्रेटर (सीपीवीटी)

Main article: केंद्रित फोटोवोल्टिक § केंद्रित फोटोवोल्टिक और थर्मल

आवश्यक पीवी सेलों की मात्रा को कम करने के लिए एक सांद्रक प्रणाली का लाभ है। इसलिए, अधिक बहुमूल्य और कुशल पीवी सेलों का उपयोग करना संभव है, उदाहरण; मल्टी-जंक्शन फोटोवोल्टिक सेल। सूरज की रोशनी की एकाग्रता भी गर्म पीवी-अवशोषक क्षेत्र की मात्रा को कम करती है और इसलिए परिवेश में ऊष्मा की हानि को कम करती है, जो उच्च अनुप्रयोग तापमान के लिए दक्षता में अत्यधिक संशोधन करती है।

कंसंट्रेटर प्रणाली को अधिकांशतः सूर्य को स्पष्ट रूप से ट्रैक करने और पीवी सेलों को अधिक तापमान की स्थिति को हानि पहुंचाने से बचाने के लिए विश्वसनीय नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता होती है। चूँकि, स्टेशनरी पीवीटी कलेक्टर प्रकार भी हैं जो नॉनइमेजिंग ऑप्टिक्स का उपयोग करते हैं, जैसे कि नॉनइमेजिंग ऑप्टिक्स या कंपाउंड पैराबोलिक कॉन्सेंट्रेटर | कंपाउंड पैराबोलिक कॉन्सेंट्रेटर (सीपीसी), और सूर्य को ट्रैक करने की आवश्यकता नहीं है।

आदर्श परिस्थितियों में, ऐसी प्रणालियों पर प्रत्यक्ष पड़ने वाली सूर्य की लगभग 75% शक्ति को 160 °C तक के तापमान पर विद्युत् और ऊष्मा के रूप में इकट्ठा किया जा सकता है।[15] सीपीवीटी इकाइयां, जो थर्मल ऊर्जा भंडारण और जैविक रैंकिन चक्र जेनरेटर के साथ मिलकर अपने तात्कालिक विद्युत् उत्पादन के 70% तक की मांग पर वसूली प्रदान कर सकती हैं, और इस प्रकार विद्युत भंडारण के प्रकारों के लिए एक अत्यधिक कुशल विकल्प हो सकती हैं जो परंपरागत पीवी प्रणाली के साथ जुड़े हुए हैं।[16][17]

उच्च-सांद्रता (अर्थात् एचसीपीवी और एचसीपीवीटी) प्रणालियों की एक सीमा यह है कि वे पारंपरिक पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन पर अपने दीर्घकालिक लाभ को बनाए रखते हैं। जैसे हल्के बादल, धुंध आदि)। विद्युत् उत्पादन में तीव्रता से गिरावट आई है क्योंकि 1) विकिरण संग्रह प्रकाशिकी के छोटे (अधिकांशतः 1°-2° से कम) स्वीकृति कोण (सौर संकेंद्रक) के बाहर परावर्तित और बिखरा हुआ है, और 2) विशिष्ट घटकों के पानी द्वारा विद्युत चुम्बकीय अवशोषण सौर स्पेक्ट्रम बहु-जंक्शन फोटोवोल्टिक सेल के अन्दर एक या अधिक श्रृंखला जंक्शनों का कारण बनता है। ऐसी विद्युत् उत्पादन अनियमितताओं के अल्पकालिक प्रभावों को प्रणाली में इलेक्ट्रिकल और थर्मल स्टोरेज को सम्मिलित करके कुछ सीमा तक कम किया जा सकता है।

पीवीटी अनुप्रयोग

पीवीटी कलेक्टरों और सामान्य सौर तापीय ऊर्जा के अनुप्रयोगों की श्रेणी को उनके तापमान स्तरों के अनुसार विभाजित किया जा सकता है:[18]

ऑपरेटिंग तापमान के अनुसार निजी कलेक्टर प्रौद्योगिकियों और निजी अनुप्रयोगों का मानचित्र
  • कम तापमान अनुप्रयोग 50 °C तक
  • मध्यम तापमान अनुप्रयोग 80 °C तक
  • उच्च तापमान अनुप्रयोग 80 °C से ऊपर

तदनुसार, पीवीटी कलेक्टर प्रौद्योगिकियों को उनके तापमान स्तरों के संबंध में क्लस्टर किया जा सकता है: प्रति तापमान सीमा उपयुक्तता पीवीटी कलेक्टर डिजाइन और प्रौद्योगिकी पर निर्भर करती है। इसलिए, प्रत्येक पीवीटी कलेक्टर प्रौद्योगिकी में अलग-अलग इष्टतम तापमान सीमाएं होती हैं। ऑपरेटिंग तापमान अंततः परिभाषित करता है कि किस प्रकार के पीवीटी कलेक्टर किस अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त हैं।

कम तापमान वाले अनुप्रयोगों में ऊष्मा पंप प्रणाली और हीटिंग स्विमिंग पूल या 50 °C तक के स्पा सम्मिलित हैं। ऊष्मा पंप प्रणाली में पीवीटी कलेक्टर या तो कम तापमान वाले ऊष्मा पंप के रूप में कार्य करते हैं, ऊष्मा पंप बाष्पीकरणकर्ता के लिए स्रोत या मौसमी तापीय ऊर्जा भंडारण के लिए मध्यम तापमान ऊष्मा की आपूर्ति करने के लिए लोड पक्ष पर। इसके अतिरिक्त, डाउनहोल ऊष्मा हस्तांतरण और जियोथर्मल ऊष्मा पंप ग्राउंड ऊष्मा हस्तांतरण का पुनर्जनन संभव है।[2] बढ़े हुए वायु से पानी के ताप विनिमय के साथ विवृत पीवीटी संग्राहक भी ऊष्मा पम्प प्रणाली का एकमात्र स्रोत हो सकता है।

डब्लूआईएससी या सौर वायु ताप के साथ उत्पादित ठंड को स्टोर करने की अनुमति देने वाली एक प्रणाली आर्किटेक्चर के संयोजन में भी एयर कंडीशनिंग संभव है।

20 °C से 80 °C के तापमान वाले भवनों में स्पेस हीटर और पानी गर्म करने के लिए निम्न और मध्यम तापमान के अनुप्रयोग पाए जाते हैं। विशिष्ट प्रणाली का तापमान घरेलू गर्म पानी के लिए ताप आपूर्ति प्रणाली की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है (जैसे मीठे पानी का केंद्र, लीजोनेला रोकथाम के लिए तापमान की आवश्यकताएं) और अंतरिक्ष हीटिंग के लिए (जैसे फर्श के अन्दर ऊष्मा , रेडिएटर (हीटिंग))। इसके अतिरिक्त, पीवीटी कलेक्टर सरणी को ऊष्मा की मांग के केवल छोटे सौर अंश (जैसे गर्म पानी प्री-हीटिंग) को कवर करने के लिए आयामित किया जा सकता है, इस प्रकार पीवीटी कलेक्टर के ऑपरेटिंग तापमान को कम करता है।

सौर तापीय ऊर्जा प्रक्रिया ताप में कम से उच्च तापमान आवश्यकताओं (जैसे सौर जल अलवणीकरण, सौर शीतलन, या केंद्रित पीवीटी कलेक्टरों के साथ केंद्रित सौर ऊर्जा) के साथ औद्योगिक अनुप्रयोगों की एक विविध श्रेणी सम्मिलित है।

ताप-हस्तांतरण तरल पदार्थ के प्रकार के आधार पर, निजी संग्राहक प्रौद्योगिकियां कई अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं:[19]

  • निजी एयर कलेक्टर: स्पेस हीटिंग प्रणाली, कृषि प्रक्रियाएं (जैसे सोलर ड्रायर);
  • निजी तरल कलेक्टर: स्पेस हीटर (घरेलू, औद्योगिक), वॉटर हीटिंग प्रणाली, वॉटर डिसेलिनेशनसोलर एयर कंडीशनिंग, फूड प्रोसेसिंग प्रणाली।

निजी प्रौद्योगिकियां विश्व के ऊर्जा मिश्रण में एक महत्वपूर्ण योगदान दे सकती हैं और इसे नवीकरणीय विद्युत्, नवीकरणीय ताप या सौर वातानुकूलन प्रदान करने वाले अनुप्रयोगों के लिए एक विकल्प के रूप में माना जा सकता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Sreekumar, S.; Shah, N.; Mondol, J.; Hewitt, N.; Chakrabarti, S. (June 2022). "Numerical Investigation and Feasibility Study on MXene/Water Nanofluid Based Photovoltaic/thermal System". Cleaner Energy Systems. 103: 504–515. doi:10.1016/j.cles.2022.100010. S2CID 249738724.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 Zenhäusern, Daniel; Bamberger, Evelyn (2017). PVT Wrap-Up: Energy Systems with Photovoltaic-Thermal Solar Collectors (PDF). EnergieSchweiz.
  3. ↑ Chow, T. T. (2010). "A review on photovoltaic/thermal hybrid solar technology". Applied Energy. 87 (2): 365–379. doi:10.1016/j.apenergy.2009.06.037. S2CID 73537464.
  4. ↑ 4.0 4.1 Zondag, H.A.; Bakker, M.; van Helden, W.G.J. (2006). पीवीटी रोडमैप - पीवी-थर्मल प्रौद्योगिकी के विकास और बाजार परिचय के लिए एक यूरोपीय गाइड.
  5. ↑ Collier, Ute (2018). "IEA Insights Series 2018: Renewable Heat Policies". pp. 7–8, Figure 1 and 2. Retrieved 10 March 2020.
  6. ↑ Philibert, Cedric (2017). उद्योग के लिए IEA नवीकरणीय ऊर्जा हरित ऊर्जा से लेकर हरित सामग्री और ईंधन तक (PDF). p. 12, Figure 3.
  7. ↑ Ürge-Vorsatz, Diana; Cabeza, Luisa F.; Serrano, Susana; Barreneche, Camila; Petrichenko, Ksenia (January 2015). "इमारतों में ताप और शीतलन ऊर्जा के रुझान और ड्राइवर". Renewable and Sustainable Energy Reviews. 41: 85–98. doi:10.1016/j.rser.2014.08.039.
  8. ↑ IRENA: Global Energy Transformation: A Roadmap to 2050 (2019 Edition). Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency. 2019. Retrieved 10 March 2020.
  9. ↑ Weiss, Werner; Spörk-Dür, Monika (2020). Solar Heat Worldwide 2020 Edition- Global Market Development and Trends in 2019 - Detailed market Figures 2018 (PDF).
  10. ↑ Kalogirou, S.A.; Tripanagnostopoulos, Y (2007). "Industrial application of PV/T solar energy systems". Applied Thermal Engineering. 27 (8–9): 1259–1270. doi:10.1016/j.applthermaleng.2006.11.003.
  11. ↑ Brottier, Laetitia (2019). Optimisation biénergie d'un panneau solaire multifonctionnel : du capteur aux installations insitu (phdthesis). Mécanique [physics.med-ph]. Université Paris-Saclay. Retrieved 20 March 2020.
  12. ↑ "IEC 61215-1-1:2016 - Terrestrial photovoltaic (PV) modules - Design qualification and type approval - Part 1-1: Special requirements for testing of crystalline silicon photovoltaic (PV) modules".
  13. ↑ Adam, Mario; Kramer, Korbinian; Fritzsche, Ulrich; Hamberger, Stephan. "Abschlussbericht PVT-Norm. Förderkennzeichen 01FS12035 -"Verbundprojekt: Standardisierung und Normung von multifunktionalen PVT Solarkollektoren (PVT-Norm)"" (PDF). Retrieved 20 March 2020.
  14. ↑ Zondag, H.A. (May 2008). "Flat-plate PV-Thermal collectors and systems: A review" (PDF). Renewable and Sustainable Energy Reviews. 12 (4): 891–959. doi:10.1016/j.rser.2005.12.012.
  15. ↑ Helmers, H.; Bett, A.W.; Parisi, J.; Agert, C. (2014). "फोटोवोल्टिक और थर्मल सिस्टम को केंद्रित करने की मॉडलिंग". Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 22 (4): 427–439. doi:10.1002/pip.2287. S2CID 94094698.
  16. ↑ "RyZen अपनी ऊर्जा को विशाल भंडारण क्षमता पर केंद्रित करता है". www.ecogeneration.com.au. 2020-04-23. Retrieved 2021-01-28.
  17. ↑ Blake Matich (2020-03-20). "ARENA ने RayGen के "सोलर हाइड्रो" पावर प्लांट के लिए फंडिंग बढ़ा दी है". PV Magazine. Retrieved 2021-01-28.
  18. ↑ Kalogirou, SA (2014). Solar Energy Engineering: Processes and Systems (Second ed.). Academic Press. doi:10.1016/B978-0-12-374501-9.00014-5.
  19. ↑ Sathe, Tushar M.; Dhoble, A.S. (September 2017). "फोटोवोल्टिक थर्मल तकनीकों में हाल की प्रगति पर एक समीक्षा". Renewable and Sustainable Energy Reviews. 76: 645–672. doi:10.1016/j.rser.2017.03.075.
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