Розроблення гібридного теплового фотоелектричного геліоколектора та аналіз його ефективності

Abstract

UA: Статтю присвячено дослідженню ефективності гібридних теплових фотоелектричних геліоко-лекторів (ГТФГК), які поєднують функції теплових геліоколекторів і фотоелектричних панелей. Основною метою є розроблення конструктивних і технологічних рішень для максимально ефективного використання сонячної енергії. Досліджено вплив кута нахилу ГТФГК, питомої масової витрати теплоносія та азимуталь-ного кута відхилення на теплову й електричну ефективність системи. Проведено експериментальні вимі-рювання залежності ефективності від інтенсивності сонячного випромінювання. Виявлено, що правильний вибір параметрів дозволяє підвищити продуктивність запропонованої конструкції геліосистеми. Отримані результати підтверджують перспективність ГТФГК у сфері відновлюваної енергетики, сприяючи зниженню споживання викопного палива та екологічній стабільності. /// EN: This paper investigates the efficiency of hybrid thermal photovoltaic solar collectors (HTPSC), which integrate the functions of thermal solar collectors and photovoltaic panels to maximize the conversion of solar energy into thermal and electrical forms. The study aims to develop optimal design and technological solutions that enhance energy absorption and minimize thermal losses. Experimental research focuses on evaluating the impact of key operational parameters, including the tilt angle of the HTPSC, the specific mass flow rate of the heat transfer fluid, and the azimuthal deviation angle, on the system’s thermal and electrical performance.The study analyzes the influence of solar radiation intensity on the efficiency of HTPSC, measuring variations in thermal and electrical energy conversion under different conditions. The results show that adjusting the tilt angle and optimizing the heat transfer process significantly improve energy utilization. Additionally, the integration of advanced heat exchange materials and solar concentrators has been tested to enhance overall system performance. The findings indicate that solar radiation intensity is a dominant factor affecting both thermal and electrical efficiency, while the azimuthal deviation of the collector normal to the local meridian significantly influences energy conversion rates.Experimental data demonstrate that increasing the azimuthal deviation angle improves energy efficiency, whereas changes in the specific mass flow rate have a negligible effect. The study also confirms that hybrid solar collectors can effectively reduce dependency on fossil fuels and greenhouse gas emissions by increasing the share of renewable energy sources in modern energy systems. The results contribute to the advancement of solar energy applications, supporting the integration of high-efficiency hybrid systems in sustainable energy infrastructure.By implementing optimized HTPSC configurations, energy systems can achieve greater adaptability to seasonal variations in solar radiation, ensuring stable power and heat generation. These findings reinforce the strategic importance of hybrid solar collector development in the transition toward eco-friendly and energy-efficient technologies, offering practical solutions for modern energy-efficient buildings and sustainable energy management.