Celdas solares de perovskita y generador termoeléctrico en un arreglo híbrido alimentando un motor de reluctancia síncrona para un sistema eficiente de bombeo de agua
Autores: Zaky, Alaa A.; Ibrahim, Mohamed N.; Taha, Ibrahim B. M.; Yousif, Bedir; Sergeant, Peter; Hristoforou, Evangelos; Falaras, Polycarpos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Celdas solares de perovskita y generador termoeléctrico en un arreglo híbrido alimentando un motor de reluctancia síncrona para un sistema eficiente de bombeo de agua
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Sistemas de bombeo de agua
Fotovoltaica
Células solares de perovskita
Alta densidad de potencia
Motor de reluctancia síncrona
Sistema de riego
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
En la actualidad, los sistemas de bombeo de agua basados en la energía fotovoltaica como fuente de electricidad han aumentado ampliamente. El costo y la eficiencia del sistema aún requieren mejoras para ampliar su aplicación. Las células solares de perovskita (PSCs) son las más prometedoras de la tercera generación fotovoltaica para reemplazar a las fotovoltaicas basadas en silicio gracias a su alta eficiencia de conversión de energía, alcanzando el 25.8%; ancho de banda ajustable; larga longitud de difusión; baja temperatura de fabricación; y bajo costo. En este trabajo, por primera vez, propusimos un generador termoeléctrico de células solares de perovskita híbridas de alta densidad de potencia (TEG) para alimentar un motor de reluctancia síncrona (SynRM) que impulsa una bomba de agua para su uso en un sistema de riego. Se utilizó una técnica de control para lograr dos funciones. La primera función era impulsar el motor para obtener el máximo par/ampere. La segunda era cosechar la máxima potencia de salida del conjunto de células solares de perovskita en función del algoritmo de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) utilizando el enfoque de perturbación y observación. Por lo tanto, el generador termoeléctrico de células solares de perovskita híbridas propuesto alimenta el motor a través de un inversor sin convertidores CC-CC o baterías. En consecuencia, se evitan los problemas de vida corta y el alto costo de reemplazo. El sistema completo propuesto fue simulado a través del paquete MATLAB. Además, se construyó una infraestructura de laboratorio completa para probar el conjunto de células solares de perovskita híbridas de alta densidad de potencia para el sistema de bombeo de agua propuesto. Los resultados revelaron que al usar el conjunto de células solares de perovskita híbridas de alta densidad de potencia, tanto la potencia de salida del motor como la tasa de flujo de la bomba mejoraron en un 11% y 14%, respectivamente, en comparación con el uso solo del conjunto de células solares de perovskita. Finalmente, tanto la simulación como los resultados experimentales demostraron la alta eficiencia de rendimiento del sistema además de mostrar su complejidad y reducción de costos.
Descripción
En la actualidad, los sistemas de bombeo de agua basados en la energía fotovoltaica como fuente de electricidad han aumentado ampliamente. El costo y la eficiencia del sistema aún requieren mejoras para ampliar su aplicación. Las células solares de perovskita (PSCs) son las más prometedoras de la tercera generación fotovoltaica para reemplazar a las fotovoltaicas basadas en silicio gracias a su alta eficiencia de conversión de energía, alcanzando el 25.8%; ancho de banda ajustable; larga longitud de difusión; baja temperatura de fabricación; y bajo costo. En este trabajo, por primera vez, propusimos un generador termoeléctrico de células solares de perovskita híbridas de alta densidad de potencia (TEG) para alimentar un motor de reluctancia síncrona (SynRM) que impulsa una bomba de agua para su uso en un sistema de riego. Se utilizó una técnica de control para lograr dos funciones. La primera función era impulsar el motor para obtener el máximo par/ampere. La segunda era cosechar la máxima potencia de salida del conjunto de células solares de perovskita en función del algoritmo de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) utilizando el enfoque de perturbación y observación. Por lo tanto, el generador termoeléctrico de células solares de perovskita híbridas propuesto alimenta el motor a través de un inversor sin convertidores CC-CC o baterías. En consecuencia, se evitan los problemas de vida corta y el alto costo de reemplazo. El sistema completo propuesto fue simulado a través del paquete MATLAB. Además, se construyó una infraestructura de laboratorio completa para probar el conjunto de células solares de perovskita híbridas de alta densidad de potencia para el sistema de bombeo de agua propuesto. Los resultados revelaron que al usar el conjunto de células solares de perovskita híbridas de alta densidad de potencia, tanto la potencia de salida del motor como la tasa de flujo de la bomba mejoraron en un 11% y 14%, respectivamente, en comparación con el uso solo del conjunto de células solares de perovskita. Finalmente, tanto la simulación como los resultados experimentales demostraron la alta eficiencia de rendimiento del sistema además de mostrar su complejidad y reducción de costos.