الگوی طراحی پوسته تلفیقی بهینه در تولید برق خورشیدی با بهره‌‏گیری از الگوریتم ژنتیک در اقلیم سرد ایران

Abstract

تأمین انرژی الکتریکی مورد ‏نیاز در ساختمان‏‌های انرژی‌کارا توسط خودِ بنا یکی از راهبردهای توصیه‏ شده در کاهش سهم عمده بخش ساختمان در کل سرانه مصرف انرژی است؛ در این ‌بین سامانه‌های پیل‌خورشیدی یکپارچه با پوسته بنا به دلیل قرارگیری در سطح بیرونی ساختمان موقعیت ممتازی در تولید الکتریسیته دارند اما تغییرات زیاد شدت و جهت تابش نور خورشید در طی فصول و در طول روز باعث کاهش بازده این سامانه‌‏ها می‌‏شود. این پژوهش که بستر مطالعاتی آن اقلیم سرد ایران است، نشان می‌دهد که طراحی الگوریتمیک یک پوسته تلفیقی از ترکیب بازتابنده تخت و پیل‌خورشیدی بر اساس الگوی تابش راهکاری کارآمد درافزایش بازده الکتریکی پوسته به‌ویژه در فصل تابستان است. پژوهش از منظر ماهیت در دسته تحقیقات کمّی از بُعد هدف، کاربردی و از جهت روش در زمره پژوهش‌های توصیفی- شبیه‌‏سازی قرار دارد. در این تحقیق از افزونه گرس‌‏هاپر برای پیاده‌‏سازی الگوی مولد پوسته و از الگوریتم ژنتیک درروند بهینه‏‌سازی استفاده‌شده و روند رسیدن از سؤال به جواب با روش استدلال منطقی انجام‌شده است. در این پژوهش افزایش بازده سامانه پیشنهادی به میزان 87.38 درصد در ابتدای فصل تابستان، 33/63 درصد در شروع فصل بهار و 17.83 درصد در آغاز فصل زمستان با میانگین 46.44 درصد در طول سال محاسبه شد. یافته‌های پژوهش شش مؤلفه اصلی سازنده پوسته تلفیقی را در تعیین بازده آن مؤثر دانست که به ترتیب تأثیر عبارت‌اند از زاویه شیب عرضی بازتابنده‌های طرفینی، زاویه شیب عرضی بازتابنده‌های زیرین، عمق افقی بازتابنده‌های کناری، تعداد تقسیمات پوسته در امتداد قائم، شیب طولی بازتابنده‌های کناری و درنهایت کمترین تأثیر که مربوط به شیب طولی بازتابنده‌های زیرین است؛ به‌طوری‌که درصد تأثیر مهم‌ترین مؤلفه بر افزایش شدت تابش 64.14 درصد و بر افزایش سطح بازتابش 62.21 درصد به دست آمد و برای کم اثرترین مؤلفه بر بازده این مقادیر به ترتیب 15.85 و 15.90 درصد محاسبه گردید.

Keywords

• نمای یکپارچه با پیل‏‌خورشیدی
• پوسته تلفیقی
• بازتابنده تخت
• الگوریتم ژنتیک
• بازده الکتریکی