يلبي حاجيات مزرعة معزولة بمنطقة بورقلةPV/Tنظام هجين بالطاقات المتجددة

Abstract

النظام الهجين لتلبية الاحتياجات الطاقوية في منطقة معزولة هو حل يجمع بين مصادر طاقة متعددة منها الطاقة ألشمسية بهدف توفير إمدادات طاقة مستدامة وموثوقة وتقليل من الحاجة إلى شحن الوقود بشكل متكرر إلى المناطق المعزولة. يعتمد هذا النظام على مزايا و كل مصدر طاقة للتعويض عن عيوب المصادر ألأخرى مما يضمن استمرارية الإمداد الكهربائي. قمنا في هذه الدراسة بنمذجة ومحاكاة عددية للخواص الكهربائية للوح شمسي كهروضوئي بعد تهجينه بمبادل حراري يسري داخله ماء للغرض التبريد و تحسين اﻷداء تحت شدة إشعاع شمسي متغيرباختيار يوم شتوي 15 جانفي و يوم صيفي 15 جويلية. تشير النتائج إلى أن شدة الإشعاع الشمسي تصل إلى ذروتها عند 735 W/m² في الشتاء و965 W/m² في الصيف، حيث يتراوح المردود الكهربائي بين 15% و17.8% في الشتاء، ومن 13.7% و17% في الصيف. كما أدى تنفيذ مبادل حراري إلى تحسين كفاءة اللوح عن طريق تبريده، حيث تم تحقيق درجات حرارة مائع خارجة تبلغ 28°C في الشتاء و63°C في الصيف. تمت كذلك دراسة مكونات نظام الطاقة الشمسية و الحاجيات الطاقوية اللازمة لمزرعة بمنطقة معزولة من مدينة ورقلة وكذلك عدد الالواح اللازمة و طريقة الربط حيث تمت دراسة استخدام ألواح شمسية بقدرات 100 واط و250 واط و300 واط مع الحفاظ على نفس الخصائص التقنية. عند استخدام الألواح بقدرة 100 واط، يتطلب النظام حوالي 120 لوحًا لتلبية إجمالي الطلب على الطاقة البالغ 11950 واط. بينما عند استخدام الألواح بقدرة 250 واط، يحتاج النظام إلى حوالي 48 لوحًا، وعند استخدام الألواح بقدرة 300 واط، يتطلب الأمر حوالي 40 لوحًا. هذه الخيارات تعزز من كفاءة النظام وتقلل من تكاليف التركيب والصيانة.

Hybrid System to Meet Energy Needs in an Isolated Area The hybrid system to meet energy needs in an isolated area is a solution that combines multiple energy sources, including solar energy, to provide a sustainable and reliable energy supply. It also reduces the need for frequent fuel deliveries to remote areas. This system relies on the advantages of each energy source to compensate for the disadvantages of others, thus ensuring the continuity of electrical supply. In this study, we analyzed the modeling and numerical simulation of the electrical properties of a photovoltaic solar panel after hybridizing it with a heat exchanger through which water flows for cooling and performance improvement under varying solar irradiation intensity and with the choice of a winter day (January 15) and a summer day (July 15). The results indicate that solar irradiation intensity peaks at 735 W/m² in winter and 965 W/m² in summer, where the electrical yield ranges from 15% to 17.8% in winter, and from 13.7% to 17% in summer. Additionally, the implementation of a heat exchanger improved the panel's efficiency by cooling it, achieving outlet fluid temperatures of 28 °C in winter and 63 °C in summer. We also studied the components of the solar system and the energy requirements necessary for a farm in an isolated area, as well as the number of panels needed and the connection method. We examined the use of solar panels with capacities of 100 W, 250 W, and 300 W while maintaining the same technical characteristics. When using 100 W panels, the system requires about 120 panels to meet a total energy demand of 11950 W. When using 250 W panels, the system needs about 48 panels, and when using 300 W panels, it requires about 40 panels. These options enhance the system's efficiency and reduce installation and maintenance costs.

Le système hybride pour répondre aux besoins énergétiques dans une zone isolée est une solution qui combine plusieurs sources d'énergie, dont l'énergie solaire, afin de fournir un approvisionnement énergétique durable et fiable. Il réduit également le besoin de ravitaillement en carburant de manière répétée dans les zones isolées. Ce système repose sur les avantages de chaque source d'énergie pour compenser les inconvénients des autres, garantissant ainsi la continuité de l'approvisionnement électrique. Dans cette étude, nous avons analysé la modélisation et la simulation numérique des propriétés électriques d'un panneau solaire photovoltaïque après l'avoir hybridé avec un échangeur de chaleur dans lequel circule de l'eau pour le refroidissement et l'amélioration des performances sous une intensité d'irradiation solaire variable avec le choix d’une journée d’hinere (15 janvvier) et une journée d’été (15 juillet). Les résultats indiquent que l'intensité de l'irradiation solaire atteint son maximum à 735 W/m² en hiver et 965 W/m² en été, où le rendement électrique varie entre 15 % et 17,8 % en hiver, et entre 13,7 % et 17 % en été. De plus, la mise en œuvre d'un échangeur de chaleur a permis d'améliorer l'efficacité du panneau en le refroidissant, avec des températures de fluide sortantes atteignant 28 °C en hiver et 63 °C en été. Nous avons également étudié les composants du système solaire et les besoins énergétiques nécessaires pour une ferme dans une zone isolée, ainsi que le nombre de panneaux requis et le mode de connexion. Nous avons étudié l'utilisation de panneaux solaires de capacités 100 W, 250 W et 300 W tout en maintenant les mêmes caractéristiques techniques. Lors de l'utilisation de panneaux de 100 W, le système nécessite environ 120 panneaux pour répondre à une demande totale d'énergie de 11950 W. En utilisant des panneaux de 250 W, le système a besoin d'environ 48 panneaux, et en utilisant des panneaux de 300 W, il faut environ 40 panneaux. Ces options renforcent l'efficacité du système et réduisent les coûts d'installation et de maintenance.