تمت مناقشة رسالة الماجستير الموسومة” النمذجة والمحاكات للوح الكهروضوئي باستخام المحاكات في برنامح الماتلاب” للطالب احمد محمد عبد مهدي.في قسم هندسة الطاقة بكلية الهندسة/جامعة بغداد . وقد اشرف على إعداد الأطروحة أ.م.د. عماد طالب هاشم .وتألفت لجنة المناقشة من ا.د. ياسين خضير سلمان (رئيسا), أ.م.د. صباح جبر خاجي (عضوا), أ.م.د. نبيل حسن هادي (عضوا).بعد امتحان لجنة المناقشة الطالب في محتويات الأطروحة,قررت اللجنة منح الطالب شهادة الماجستير.
ملخص بحث الطالب هو كالآتي:
ان ظاهرة الاحتباس الحراري والنضوب المؤدي الى ارتفاع تكلفة الوقود الأحفوري يملي علينا استغلال مصادر بديلة للطاقة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية بالاضافة للتعرف على الخواص الداخلية لوحدة التوليد الكهروضوئي (الخلية الشمسية) وهي شرط أساسي للتصميم والقياس لمنضومات التوليد الشمسية للطاقة الكهروضوئية. وهذا هو السبب لتطوير نماذج المحاكاة للوحدات الكهروضوئية لكونها مفيدة للتطبيقات الكهربائية.
هذا النهج يتيح تطوير نظم تحويل جديدة وعالية الأداء لتحقيق التوازن بين مكونات النظام والسماح بتقييم سلوك النظام بأكمله في سيناريوهات مختلفة.
نموذج لدراسة 7 متغيرات قدم في هذه الرسالة بطريقة مبسطة لنمذجة ومحاكاة اللوح الشمسي باستخدام حزمة برامج ماتلاب كما تم استخدام طريقة لتحديد خصائص اللوح الكهروضوئي ودراسة تأثير القيم المختلفة للإشعاع الشمسي عند درجات حرارة مختلفة لمعرفة أداء الخلايا الكهروضوئية.
تأثير الإشعاع ودرجات الحرارة وسرعة الرياح اخذت في الاعتباركعوامل مؤثرة خارجيه وتيار الاشباع ، معامل المثالية ومقاومتي التوالي والتوازي كعوامل مؤثرة داخلية حيث تم دراسة التيارالكهربائي الناتج وخواص القدرة الناتجة للوح الشمسي باستخدام النموذج المقترح.
وجد ان النموذج المقترح يعطي أفضل وادق نتائج لأي تغييرات للاشعاع الشمسي ولمختلف درجات الحرارة بعد مقارنة نتائج المحاكاة مع نتائج القياسات المعملية حيث ان النتائج المستخلصة من نموذج المحاكاة تمت مقارنتها مع النتائج المستخلصة من التجارب العملية.
وقد اظهرت نتائج المقارنة انه عند تغير الاشعاع الشمسي بثبات درجة الحرارة يكون معدل الفروقات طفيف ويمكن اهماله ل V_oc و P_max اما بالنسبة الى I_sc فان معدل الفرق اظهر نسبة عالية نسبيا تصل الى 17% وهذا بسبب ان I_sc يتاثر تاثرا مباشرا بشدة الاشعاع الشمسي وبسبب كفاءة اجهزة قياس شدة الاشعاع الشمسي تبين هذا الفرق.
عند دراسة تاثير درجة الحرارة ومقارنة النتائج اظهرت النتائج المختبرية ان درجة حرارة اللوح الشمسي اعلى من درجة حرارة الجو المحيط باللوح الشمسي بمقدار تقريبا 15 درجة مؤية تقريبا في حين اظهر نموذج المحاكات معدل فرق 26 درجة مؤية تقريبا عند سرعة رياح 1 متر/ثانية .
زيادة درجة الحرارة من 25 – 50 درجة مؤية تظهر تراجع في انتاج P_max بمقدار حوالي 14% ( اي بمعامل حرارة لل P_max = – 0.56 % / درجة مؤية ) بالنسبة لنموذج المحاكات وبمقدار 10%( اي بمعامل حرارة لل P_max = – 0.4 % / درجة مؤية ) للنتائج المختبرية واظهرت نتائج المقارنة الكلية بين النموذجين فارق بسيط لقيمة V_oc بمقدار 1.9 % وهذا يمكن اهماله.
تمت دراسة تاثير تغير العوامل الخارجية على اداء العوامل الداخلية للوح الشمسي باستخدام نموذج السميولنك اما بالنسبة لدراستها مختبريا فهذا صعب لكون ان العوامل الداخلية للوح الشمسي تثبت مصنعيا من قبل المُصَنع ولا يمكن تغييرها لذا قمنا بمقارنة للنتائج المختبرية عند درجتي حرارة 25 و 50 درجة مؤية لمعرفة تاثير زيادة درجة الحرارة على اداء اللوح الشمسي.
النموذج المقترح يمكن أن يكون مفيدا جدا للمهندسين والباحثين والخبراء في مجال الطاقة الشمسية لاستخدامه ببساطة وسرعة ودقة في تصميم المنظومات الشمسية الكهروضوئية.
ملخص بحث الطالب هو كالآتي:
ان ظاهرة الاحتباس الحراري والنضوب المؤدي الى ارتفاع تكلفة الوقود الأحفوري يملي علينا استغلال مصادر بديلة للطاقة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية بالاضافة للتعرف على الخواص الداخلية لوحدة التوليد الكهروضوئي (الخلية الشمسية) وهي شرط أساسي للتصميم والقياس لمنضومات التوليد الشمسية للطاقة الكهروضوئية. وهذا هو السبب لتطوير نماذج المحاكاة للوحدات الكهروضوئية لكونها مفيدة للتطبيقات الكهربائية.
هذا النهج يتيح تطوير نظم تحويل جديدة وعالية الأداء لتحقيق التوازن بين مكونات النظام والسماح بتقييم سلوك النظام بأكمله في سيناريوهات مختلفة.
نموذج لدراسة 7 متغيرات قدم في هذه الرسالة بطريقة مبسطة لنمذجة ومحاكاة اللوح الشمسي باستخدام حزمة برامج ماتلاب كما تم استخدام طريقة لتحديد خصائص اللوح الكهروضوئي ودراسة تأثير القيم المختلفة للإشعاع الشمسي عند درجات حرارة مختلفة لمعرفة أداء الخلايا الكهروضوئية.
تأثير الإشعاع ودرجات الحرارة وسرعة الرياح اخذت في الاعتباركعوامل مؤثرة خارجيه وتيار الاشباع ، معامل المثالية ومقاومتي التوالي والتوازي كعوامل مؤثرة داخلية حيث تم دراسة التيارالكهربائي الناتج وخواص القدرة الناتجة للوح الشمسي باستخدام النموذج المقترح.
وجد ان النموذج المقترح يعطي أفضل وادق نتائج لأي تغييرات للاشعاع الشمسي ولمختلف درجات الحرارة بعد مقارنة نتائج المحاكاة مع نتائج القياسات المعملية حيث ان النتائج المستخلصة من نموذج المحاكاة تمت مقارنتها مع النتائج المستخلصة من التجارب العملية.
وقد اظهرت نتائج المقارنة انه عند تغير الاشعاع الشمسي بثبات درجة الحرارة يكون معدل الفروقات طفيف ويمكن اهماله ل V_oc و P_max اما بالنسبة الى I_sc فان معدل الفرق اظهر نسبة عالية نسبيا تصل الى 17% وهذا بسبب ان I_sc يتاثر تاثرا مباشرا بشدة الاشعاع الشمسي وبسبب كفاءة اجهزة قياس شدة الاشعاع الشمسي تبين هذا الفرق.
عند دراسة تاثير درجة الحرارة ومقارنة النتائج اظهرت النتائج المختبرية ان درجة حرارة اللوح الشمسي اعلى من درجة حرارة الجو المحيط باللوح الشمسي بمقدار تقريبا 15 درجة مؤية تقريبا في حين اظهر نموذج المحاكات معدل فرق 26 درجة مؤية تقريبا عند سرعة رياح 1 متر/ثانية .
زيادة درجة الحرارة من 25 – 50 درجة مؤية تظهر تراجع في انتاج P_max بمقدار حوالي 14% ( اي بمعامل حرارة لل P_max = – 0.56 % / درجة مؤية ) بالنسبة لنموذج المحاكات وبمقدار 10%( اي بمعامل حرارة لل P_max = – 0.4 % / درجة مؤية ) للنتائج المختبرية واظهرت نتائج المقارنة الكلية بين النموذجين فارق بسيط لقيمة V_oc بمقدار 1.9 % وهذا يمكن اهماله.
تمت دراسة تاثير تغير العوامل الخارجية على اداء العوامل الداخلية للوح الشمسي باستخدام نموذج السميولنك اما بالنسبة لدراستها مختبريا فهذا صعب لكون ان العوامل الداخلية للوح الشمسي تثبت مصنعيا من قبل المُصَنع ولا يمكن تغييرها لذا قمنا بمقارنة للنتائج المختبرية عند درجتي حرارة 25 و 50 درجة مؤية لمعرفة تاثير زيادة درجة الحرارة على اداء اللوح الشمسي.
النموذج المقترح يمكن أن يكون مفيدا جدا للمهندسين والباحثين والخبراء في مجال الطاقة الشمسية لاستخدامه ببساطة وسرعة ودقة في تصميم المنظومات الشمسية الكهروضوئية.
