The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.23
no.2
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pp.157-162
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2023
Among the failures of photovoltaic power generation facilities, failures caused by surges account for 20% of the total failure rate, and energy emissions of tens to hundreds [A] during power generation and electrical damage to inverters and connection boards lead to electrical safety accidents. In particular, in the case of lightning, an abnormal voltage is induced in an electric circuit to destroy insulation, and the current flowing at this time causes a fire and acts as a factor that accelerates the deterioration of parts. Due to this action, the problem of electrical safety of solar power generation devices spreading from outside the city center to the inside of the city center such as houses, apartments, and government offices is emerging. Since lightning strikes cause both field-based and conducted electrical interference, this effect increases with increasing cable length or conductor loops. In addition, surge damages not only solar modules, inverters and monitoring devices, but also building facilities, which can eventually cause operational shutdown due to fire of the photovoltaic power generation system and consequent financial loss. Therefore, in this paper, a lightning protection system for solar power generation devices is studied for the purpose of reducing property damage and human casualties due to the increase in fire and electrical safety accidents caused by lightning strikes in photovoltaic power generation systems.
Many photovoltaic(PV) systems are being developed and installed. For a PV developer, simulations are required before the experimental testing. However, most simulation tools do not offer data libraries for PV systems, so that some Institutes who try to use such software will be in difficulty. In this paper, simulations of performance and stability have been carried out using the software PSPICE. In this paper, the modelling of solar cell arrays, photovoltaic modules, PV generators, batteries and drive systems is carried out based on mathematical equivalence circuits and available data, and the models are converted into a data library for PSPICE that is user friendly. System variations can be modeled by simple parameter variation. To verify the accuracy of the simulation library, various models were run and compared to known systems.
BIPV is applied to buildings in various forms. However, there are some aspects of consideration in applying PV systems in buildings, such as attaching methods, PV electrical efficiency, appearance and so on. BIPV can be installed on curtain wall spandrel as finishing material, which may combine with insulation. The thermal characteristic of spandrel with BIPV has rarely been studied; the temperature of air space between PV module and insulation layer affects both the electrical behavior of PV module and the energy load in a building. This paper aims to analyse the temperature variation of the layers in BIPV spandrels. In this paper, the temperature of layers, including the air space and PV module, was measured for three different type of BIPV applications on spandrel. The results show that the temperature of air layer for the spandrel with G/G(2) type BIPV module on October was the highest among other months.
An energy modeling analysis method currently has been considered as a new approach for energy policy research, because the importance of renewable energy use has been emphasized more and more. This study used RETScreen model as a clean energy decision making methodology for adaptation to climate change and elimination of various pollutions. This modeling method includes five step standard analysis; energy model, cost analysis, GHG analysis, financial analysis, and sensitivity & risk analysis and it also assesses both conventional and modern energy sources and technologies. This methodology for the photovoltaic(PV) energy modeling is used to evaluate the energy production, financial performance and GHG emissions reduction of photovoltaic projects. In addition, the PV application systems are classified into three basic applications; On-grid system, Off-grid system and water pumping system. This study assesses the renewable energy techno-economic modeling method with the feasibility analysis result of 10 MW PV power plant in Abu Dhabi in United Arab Emirates. Furthermore this study stresses the importance of renewable energy model research by applying to domestic PV power plant which is now in preparation.
Renewable energy hybrid systems look into the process of choosing the finest arrangement of components and their sizing with suitable operation approach to deliver effective, consistent and cost effective energy source. This paper presents hybrid renewable energy system (HRES) solar photovoltaic, downdraft biomass gasifier, and fuel cell based generation system. HRES electrical power to supply the electrical load demand of academic research building sited in $23^{\circ}12^{\prime}N$ latitude and $77^{\circ}24^{\prime}E$ longitude, India. Fuzzy logic programming discover the most effective capital and replacement value on components of HRES. The cause regarding fuzzy logic rule usage on HOMER pro (Hybrid optimization model for multiple energy resources) software program finds the optimum performance of HRES. HRES is designed as well as simulated to average energy demand 56.52 kWh/day with a peak energy demand 4.4 kW. The results shows the fuel cell and battery bank are the most significant modules of the HRES to meet load demand at late night and early morning hours. The total power generation of HRES is 23,794 kWh/year to the supply of the load demand is 20,631 kWh/year with 0% capacity shortage.
Jeong, Chan Ho;Lee, Jin Woon;Jang, Yong-Jun;Kim, Jooheon;Ryou, Hong Sun;Lee, Seong Hyuk
Journal of ILASS-Korea
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v.18
no.4
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pp.209-214
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2013
The present study aims to determine the optimized shape for the maximum electric energy production of building integrated photovoltaic system (BIPV) noise barrier through numerical analysis. The shape of BIPV noise barrier is one of the important factors in determining angle difference between direction vector of the sun and normal vector of the sound barrier surface. This study simulated numerically the flow and thermal fields for different angles in the range from $90^{\circ}$ to $180^{\circ}$, and from the results, the amount of isolation onto noise barrier surface was estimated along the angle between ground and top side of noise barrier. The commercial CFD code (Fluent V. 13.0) was used for calculation. It was found that the maximum amount of insolation per unit area was 19.6 MJ for $105^{\circ}$ case during a day in summer and was estimated 12.4 MJ in $150^{\circ}$ case during a day in winter. The results of the summer and winter cases showed the different tendency and this result would be useful in determining the appropriate shape of noise barrier which can be mounted under various circumstances.
Manufactures of multi-crystalline silicon ingots by means of the directional solidification system (DSS) is important to the solar photovoltaic (PV) cell industry. The quality of the ingots, including the grain size and morphology, is highly related to the shape of the crystal-melt interface during the crystal growth process. We performed numerical simulations to analyze the thermo-fluid field and the shape of the crystal-melt interface both for steady conditions and transient processes. The steady simulations are first validated and then applied to improve the hot zone design in the furnace. The numerical results reveal that, an additional guiding plate weakens the strength of vortex and improves the desired profile of the crystal-melt interface. Based on the steady solutions at an early stage, detailed transient processes of crystal growth can be simulated. Accuracy of the results is supported by comparing the evolutions of crystal heights with the experimental measurements. The excellent agreements demonstrate the applicability of the present numerical methods in simulating a practical and complex system of directional solidification system.
This study is to perform economic analysis of a PVT-GSHP (Photovoltaic Thermal-Ground Source Heat Pump) system compared to the conventional system which consists of a boiler and a chiller. This research has simulated, developed and analyzed four systems for application in a residential and an office building which was based on the hourly EPI (Energy Performance Index, $kWh/m^2yr$). Case 1 includes a boiler and a chiller to meet heating and cooling demands for a house. Case 2 is the same conventional system as Case 1 for a office. Case 3 is simple summation of Case 1 and 2. And Case 4 is utilizing a PVT-GSHP to meet the combined loads of the house and office. The economic evaluation study was based on IEA ECBCS Annex 54 subtasks C economic assessment methods. This study indicated that PVT-GSHP system can save a building's energy up to 53.9%. Also the SPB (Simple Payback) of the PVT-GSHP system with 0%, 50% initial incentive was 14.5, 6.7 year respectively.
This paper proposes a novel hybrid maximum power point tracking (MPPT) algorithm combining a Whale Optimization Algorithm (WOA) and the conventional Perturb & Observation (P&O) to track/extract the highest amount of power from a solar photovoltaic (SPV) system working under partial shading conditions (PSCs). The proposed hybrid algorithm is based on a WOA which predicts the initial global peak (GP) and is followed by P&O in the final stage to achieve a quicker convergence to a GP. Thus, this hybrid algorithm overcomes the computational burden encountered in a standalone WOA, grey wolf optimization (GWO) and hybrid GWO reported in the literature. The conventional algorithm searches for the maximum power point (MPP) in the predicted region by the WOA. The proposed MPPT technique is modelled and simulated using MATLAB/Simulink for simulating an environment to check its effectiveness in accurately tracking the MPP during the GP region. This hybrid algorithm is compared with a standalone WOA, GWO and hybrid GWO. From the simulating results, it is shown that the proposed algorithm offers high tracking performance and that it increases the output power level of a SPV system under partial shading. The algorithm also verified experimentally on various PSCs.
This study sets the solar power system installed and applied to the vertical side wall among the photovoltaic systems in the building as the scope of the research. The theoretical background was considered through literature research as a research method, and the current status, trends and characteristics of solar generator design installed and applied to domestic and foreign vertical side walls were then investigated and analyzed cases. As a result, the importance and necessity of photovoltaic generators, potential for power generation and growth were identified, and positive factors and directions were found for improving aestheticity. Based on this point, we would like to propose expected effects that can be applied to photovoltaic system design installed and applied to vertical side walls in the future, and confirm the direction and significance of the improvement of aesthetic quality of the proposal for development of thin film solar cell design technology using green facade design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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