Přenos tepla v zařízeních využívajících solární energii - Hylas, Martin (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2024)
Fotovoltaické panely jsou efektivním zařízením pro přeměnu sluneční energie, pokud jsou vystaveny vysoké intenzitě slunečního záření, s níž se však pojí vysoká teplota okolního prostředí. Vysoká provozní teplota fotovoltaického panelu má negativní vliv na účinnost a životnost zařízení. První část práce představuje současný stav poznání v oblasti aktivních a pasivních metod chlazení fotovoltaických panelů. Hlavními měřítky pro hodnocení efektivnosti chladících systémů je míra ochlazení a navýšení výkonu fotovoltaického modulu. Z rešerše vyplývá, že podpůrnými systémy je možné docílit výrazného omezení teplotních vlivů, ale na základě dosavadní experimentální činnosti není jednotný pohled na aplikovatelnost chladících zařízení v praxi. Investiční a provozní náklady jsou významnou bariérou k využití těchto systémů pro širokou veřejnost. Možným řešením, jak efektivně vyrábět elektrickou energii a utilizovat jinak mařené teplo, je propojení funkcí fotovoltaických panelů a solárních termálních kolektorů do hybridních fotovoltaicko-tepelných kolektorů. Nedílnou součástí těchto zařízení je trubkový distribuční systém. Z konstrukčního hlediska se jedná o jednoduché systémy, přirozeně podléhající nerovnoměrné distribuci pracovního média, což má za následek pokles účinnosti celého zařízení. V druhé části práce je ověřena funkčnost analytických modelů k predikci distribuce pracovního média v distribučním systému typu K. Z výsledků porovnání predikovaných dat s experimentálně naměřenými hodnotami vyplývá, že predikční schopnost analytických modelů je silně závislá na metodice stanovení hodnoty hydraulického odporu (místních ztrát).

Photovoltaic panels are an efficient device for converting solar energy when exposed to high solar radiation intensity, which is, however, associated with a high ambient temperature. The high operating temperature of a photovoltaic panel has a negative effect on the efficiency and lifetime of the device. The first part of this thesis presents the current state of the art in the field of active and passive cooling methods for photovoltaic panels. The main metrics for evaluating the effectiveness of cooling systems are the cooling rate and the power gain of the photovoltaic module. The research shows that significant reduction of temperature effects can be achieved by support systems, but based on the experimental work to date there is no unified view on the applicability of the cooling devices in practice. Investment and operating costs are a significant barrier to the use of these systems by the general public. A possible solution to efficiently generate electricity and utilise otherwise wasted heat is to combine the functions of photovoltaic panels and solar thermal collectors into hybrid photovoltaic-thermal collectors. The tubular distribution system is an integral part of these installations. From a design point of view, these are simple systems, naturally subject to uneven distribution of the working medium, which results in a decrease in the efficiency of the entire device. In the second part of the thesis, the functionality of analytical models to predict the distribution of the working medium in a K-type distribution system is verified. The results of the comparison of predicted data with experimentally measured values show that the predictive ability of the analytical models is strongly dependent on the method of determining the value of hydraulic resistance (local losses).
Heat transfer in solar energy equipment
Keywords: fotovoltaický panel; systém chlazení; solární termální kolektor; experimentální data; analytický model; distribuce toku; nerovnoměrnost; photovoltaic panel; cooling system; solar thermal collector; experimental data; analytical model; flow distribution; non-uniformity