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Energy and economic analysis of a point-focus concentrating photovoltaic system when its installation site varies
Frontiers in Energy ( IF 3.1 ) Pub Date : 2020-12-31 , DOI: 10.1007/s11708-020-0717-9
C. Renno , A. Perone

The concentrating photovoltaic (CPV) systems are a promising technology to obtain clean energy. However, these systems are not equally convenient worldwide due to different climatic conditions. The main aim of this paper is to analyze energy and economic performances of a point-focus CPV system for a residential user when its installation site varies. Three locations, Riyadh, Copenhagen, and Palermo, characterized by very different weather conditions are chosen. A model that links the electrical power of a triple-junction (TJ) cell with its temperature and concentrated radiation incident on it is experimentally developed to evaluate the energy performance of the CPV system. A comparison of the three localities for typical winter and summer sunny days indicates that the higher values of the TJ cell temperature are reached in summer, over 70°C at Riyadh, and its electrical power is reduced compared to a winter day. In winter, a TJ cell in Riyadh supplies an electric power of about 20% higher than that in other two cities, while in summer, the maximum power is observed at Copenhagen. On the contrary, the electrical producibility also depends on the sunlight daily hours number during the year. Hence, considering the real distribution of direct normal irradiance (DNI) and the environmental temperature for each locality, a CPV system composed of modules of 90 cells adopted for a residential user is sized. The electric producibility of the CPV system, by varying its module number, is evaluated for different localities together with the optimal number of the modules which is able to maximize the investment profitability.



中文翻译:

点聚焦聚光光伏系统安装地点变化时的能源和经济分析

聚光光伏(CPV)系统是一种获得清洁能源的有前途的技术。但是,由于气候条件的不同,这些系统在全球范围内并不方便。本文的主要目的是当安装地点变化时,针对居民用户分析点聚焦CPV系统的能源和经济性能。选择了三个位置,分别是利雅得,哥本哈根和巴勒莫,它们的天气状况完全不同。通过实验开发了一种模型,该模型将三结(TJ)电池的电功率与其温度和入射在其上的集中辐射联系起来,以评估CPV系统的能源性能。比较三个地区的典型冬季和夏季晴天,可以发现夏季TJ电池温度更高,利雅得(Riyadh)的温度超过70°C,与冬季相比,它的电功率​​降低了。冬季,利雅得的TJ电池提供的电能比其他两个城市的电能高约20%,而夏季,哥本哈根的电能可达到最大。相反,电生产率也取决于一年中日照的每日小时数。因此,考虑到直接法向辐照度(DNI)和每个地区的环境温度的实际分布,确定了由住宅用户采用的由90个单元的模块组成的CPV系统的大小。通过更改其模块号,可以针对不同的地点评估CPV系统的电生产能力,并评估模块的最佳数量,以使投资收益最大化。与冬季相比,它的电力减少了。冬季,利雅得的TJ单元提供的电能比其他两个城市的电能高约20%,而夏季,哥本哈根的电能则达到最大。相反,电生产率也取决于一年中日照的每日小时数。因此,考虑到直接法向辐照度(DNI)和每个地区的环境温度的实际分布,确定了由住宅用户采用的由90个单元的模块组成的CPV系统的大小。通过更改其模块号,可以针对不同的地点评估CPV系统的电生产能力,并评估模块的最佳数量,以使投资收益最大化。与冬季相比,它的电力减少了。冬季,利雅得的TJ电池提供的电能比其他两个城市的电能高约20%,而夏季,哥本哈根的电能可达到最大。相反,电生产率也取决于一年中日照的每日小时数。因此,考虑到直接法向辐照度(DNI)和每个地区的环境温度的实际分布,确定了由住宅用户采用的由90个单元的模块组成的CPV系统的大小。通过更改其模块号,可以针对不同的地点评估CPV系统的电生产能力,并评估模块的最佳数量,以使投资收益最大化。利雅得的TJ电池比其他两个城市的TJ电池提供约20%的电力,而在夏季,哥本哈根的发电量最大。相反,电生产率也取决于一年中日照的每日小时数。因此,考虑到直接法向辐照度(DNI)和每个地区的环境温度的实际分布,确定了由住宅用户采用的由90个单元的模块组成的CPV系统的大小。通过更改其模块号,可以针对不同的地点评估CPV系统的电生产能力,并评估模块的最佳数量,以使投资收益最大化。利雅得的TJ电池比其他两个城市的TJ电池提供约20%的电力,而在夏季,哥本哈根的发电量最大。相反,电生产率也取决于一年中日照的每日小时数。因此,考虑到直接法向辐照度(DNI)和每个地区的环境温度的实际分布,确定了由住宅用户采用的由90个单元的模块组成的CPV系统的大小。通过更改其模块号,可以针对不同的地点评估CPV系统的电生产能力,并评估模块的最佳数量,以使投资收益最大化。电气生产能力还取决于一年中的日照小时数。因此,考虑到直接法向辐照度(DNI)和每个地区的环境温度的实际分布,确定了由住宅用户采用的由90个单元的模块组成的CPV系统的大小。通过更改其模块号,可以针对不同的地点评估CPV系统的电生产能力,并评估模块的最佳数量,以使投资收益最大化。电气生产能力还取决于一年中的日照小时数。因此,考虑到直接法向辐照度(DNI)和每个地区的环境温度的实际分布,确定了由住宅用户采用的由90个单元的模块组成的CPV系统的大小。通过更改其模块号,可以针对不同的地点评估CPV系统的电生产能力,并评估模块的最佳数量,以使投资收益最大化。

更新日期:2021-01-04
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