kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-2(14)-39kaz44-1214Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАНОЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА В ГИБРИДНЫХ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРАХLABORATORY STAND FOR STUDYING THE EFFECTIVENESS OF USING NANOFLUIDS TO INTENSIFY HEAT TRANSFER IN HYBRID SOLAR COLLECTORShttps://orcid.org/0009-0006-6068-3941АдылкановаА. Ж.AdylkanovaA. Zh.

Айнур Жарылкасыновна Адылканова – докторант ОП Техническая физика

 071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А 

Ainur Zharylkasynovna Adylkanova – PhD student in Technical Physics

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka street, 20 A 

aiko6a8383@mail.ruАкишовЖ. К.AkishovZh. K.

Жандос Қайрбекұлы Акишов – магистрант ОП Теплоэнергетика 

 071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А 

Zhandos Kairbekuly Akishov – Master's student in Heat Power Engineering 

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka street, 20 A 

zhandosakishov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0364-4632БектемисовА. А.BektemissovA. A.

Ануар Алмасбекович Бектемисов – докторант ОП Техническая физика 

 071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А 

Anuar Almasbekovich Bektemissov – PhD student in Technical Physics

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka street, 20 A 

anuar.bektemissov@icloud.comhttps://orcid.org/0009-0008-9111-1975УмыржанТ. Н.UmyrzhanT. N.

Темірлан Нұрланұлы Умыржан – старший преподаватель кафедры «Техническая физика и теплоэнергетика» 

 071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А 

Temirlan Nurlanuly Umyrzhan – senior lecturer of the department of «Technical Physics and Heat Power Engineering»

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka street, 20 A 

timirlan-95@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1983-6508КасымовА. Б.KassymovA. B.

Аскар Багдатович Касымов – PhD, и.о ассоциированного профессора кафедры «Техническая физика и теплоэнергетика» 

 071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А 

Askar Bagdatovich Kassymov – PhD, acting associate professor of the department of «Technical Physics and Heat Power Engineering»

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka street, 20 A 

kassymov.asb@gmail.comУниверситет имени Шакарима города Семей КазахстанShakarim University of SemeyKazakhstan20242906202412(14)320324Copyright © Адылканова А.Ж., Акишов Ж.К., Бектемисов А.А., Умыржан Т.Н., Касымов А.Б., 20242024Адылканова А.Ж., Акишов Ж.К., Бектемисов А.А., Умыржан Т.Н., Касымов А.Б.Adylkanova A.Z., Akishov Z.K., Bektemissov A.A., Umyrzhan T.N., Kassymov A.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1214

В статье рассмотрены вопросы исследования теплообмена в гибридных солнечных коллекторах с помощью разработанного лабораторного стенда. Вопрос эффективности солнечной энергетики является весьма важным в свете современной концепции углеродной нейтральности. Одной из наиболее перспективных технологий солнечной энергетики является использование гибридных солнечных коллекторов, где наряду с электрической энергией вырабатывается и тепловая энергия. Теплота, отводимая от поверхности солнечной панели, позволяет поддерживать высокий уровень ее эффективности, а отведенное тепло используется потребителем. Одним из наиболее действенных методов интенсификации теплообмена в гибридных солнечных коллекторах является использование наножидкостей в качестве теплоносителя. Наножидкости являются новым типом теплоносителей с повышенной теплопроводностью, состоящие из базовой жидкости и наночастиц. Наиболее часто используемыми и экономически целесообразными являются наножидкости с добавлением оксидов металлов. Разработанный лабораторный стенд позволит имитировать солнечное излучение и исследовать вольт-амперную характеристику солнечной панели при различных уровнях освещения. Использование различных видов наножидкостей позволит определить наиболее эффективные режимы работы гибридного солнечного коллектора. Анализ тепловой и электрической эффективности позволит получить более полную картину выработки при эксплуатации гибридных солнечных коллекторов в различных режимах с использованием разных типов наножидкостей.

The article discusses the issues of studying heat transfer in hybrid solar collectors using a developed laboratory stand. The issue of solar energy efficiency is very important in light of the modern concept of carbon neutrality. One of the most promising solar energy technologies is the use of hybrid solar collectors, where, along with electrical energy, thermal energy is also generated. The heat removed from the surface of the solar panel allows to maintain a high level of its efficiency, and the heat removed is used by the consumer. One of the most effective methods for intensifying heat transfer in hybrid solar collectors is the use of nanofluids as a coolant. Nanofluids are a new type of coolant with increased thermal conductivity, consisting of a base fluid and nanoparticles. The most commonly used and economically feasible are nanofluids with the addition of metal oxides. The developed laboratory stand will allow simulating solar radiation and studying the currentvoltage characteristics of the solar panel at different lighting levels. The use of different types of nanofluids will allow to determine the most efficient operating modes of a hybrid solar collector. Analysis of thermal and electrical efficiency will provide a more complete picture of production when hybrid solar collectors operate in various modes using different types of nanofluids.

гибридный солнечный коллектортеплообменнаножидкостьлабораторный стендэнергоэффективностьhybrid solar collectorheat transfernanofluidlaboratory standenergy efficiencyThis research is funded by the Science Committee of the Ministry of Science and Higher Education of the Republic of Kazakhstan (grant no. AP19678220).ReferencesDzhumamukhambetov N.G. Development of renewable energy in Kazakhstan / N.G. Dzhumamukhambetov, V.A. Yashkov // Publisher agency: Proceedings of the 4th International Scientific Conference «Scientific Research and Experimental Development» (September 28-29, 2023). – London, England, 2023. – 202 p.Dzhumamukhambetov N.G. Development of renewable energy in Kazakhstan / N.G. Dzhumamukhambetov, V.A. Yashkov // Publisher agency: Proceedings of the 4th International Scientific Conference «Scientific Research and Experimental Development» (September 28-29, 2023). – London, England, 2023. – 202 p.Schultz H.S. Design, greenhouse emissions, and environmental payback of a Photovoltaic Solar Energy System / H.S. Schultz, M. Carvalho // Energies. – 2022. – Т. 15, № 16. – P. 6098.Schultz H.S. Design, greenhouse emissions, and environmental payback of a Photovoltaic Solar Energy System / H.S. Schultz, M. Carvalho // Energies. – 2022. – Т. 15, № 16. – P. 6098.Sharif A. A step towards sustainable development: role of green energy and environmental innovation / A. Sharif, U. Mehmood, S. Tiwari // Environment, Development and Sustainability. – 2024. – V. 26, № 4. – P. 9603-9624.Sharif A. A step towards sustainable development: role of green energy and environmental innovation / A. Sharif, U. Mehmood, S. Tiwari // Environment, Development and Sustainability. – 2024. – V. 26, № 4. – P. 9603-9624.Role of solar energy in reducing ecological footprints: An empirical analysis / A. Sharif et al // Journal of Cleaner Production. – 2021. – V. 292. – P. 126028.Role of solar energy in reducing ecological footprints: An empirical analysis / A. Sharif et al // Journal of Cleaner Production. – 2021. – V. 292. – P. 126028.Investigation of the effect temperature on photovoltaic (PV) panel output performance / A.R. Amelia et al // Int. J. Adv. Sci. Eng. Inf. Technol. – 2016. – V. 6, № 5. – P. 682-688.Investigation of the effect temperature on photovoltaic (PV) panel output performance / A.R. Amelia et al // Int. J. Adv. Sci. Eng. Inf. Technol. – 2016. – V. 6, № 5. – P. 682-688.Peng Z. Cooled solar PV panels for output energy efficiency optimisation / Z. Peng, M.R. Herfatmanesh, Y. Liu // Energy conversion and management. – 2017. – V. 150. – P. 949-955.Peng Z. Cooled solar PV panels for output energy efficiency optimisation / Z. Peng, M.R. Herfatmanesh, Y. Liu // Energy conversion and management. – 2017. – V. 150. – P. 949-955.Siecker J. A review of solar photovoltaic systems cooling technologies / J. Siecker, K. Kusakana, B.P. Numbi // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2017. – V. 79. – P. 192-203.Siecker J. A review of solar photovoltaic systems cooling technologies / J. Siecker, K. Kusakana, B.P. Numbi // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2017. – V. 79. – P. 192-203.Advances in PV and PVT cooling technologies: A review / A.K. Hamzat et al // Sustainable Energy Technologies and Assessments. – 2021. – V. 47. – P. 101360.Advances in PV and PVT cooling technologies: A review / A.K. Hamzat et al // Sustainable Energy Technologies and Assessments. – 2021. – V. 47. – P. 101360.Nasrin R. Water/MWCNT nanofluid based cooling system of PVT: Experimental and numerical research / R. Nasrin, N.A. Rahim, H. Fayaz // Renewable energy. – 2018. – V. 121. – P. 286-300.Nasrin R. Water/MWCNT nanofluid based cooling system of PVT: Experimental and numerical research / R. Nasrin, N.A. Rahim, H. Fayaz // Renewable energy. – 2018. – V. 121. – P. 286-300.Experimental investigations on unglazed photovoltaic-thermal (PVT) system using water and nanofluid cooling medium / G.S. Menon et al // Renewable Energy. – 2022. – V. 188. – P. 986-996.Experimental investigations on unglazed photovoltaic-thermal (PVT) system using water and nanofluid cooling medium / G.S. Menon et al // Renewable Energy. – 2022. – V. 188. – P. 986-996.Mahmood Alsalame H.A. Performance Evaluation of a Photovoltaic Thermal (PVT) system using nanofluids / H.A. Mahmood Alsalame, J.H. Lee, G.H. Lee // Energies. – 2021. – V. 14, № 2. – P. 301.Mahmood Alsalame H.A. Performance Evaluation of a Photovoltaic Thermal (PVT) system using nanofluids / H.A. Mahmood Alsalame, J.H. Lee, G.H. Lee // Energies. – 2021. – V. 14, № 2. – P. 301.Intensification of heat transfer in hybrid solar collectors by using nanofluids as a coolant / A. Kassymov et al //Scientific journal «Reports of the Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan». – 2023. – V. 348, № 4. – P. 69-79.Intensification of heat transfer in hybrid solar collectors by using nanofluids as a coolant / A. Kassymov et al //Scientific journal «Reports of the Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan». – 2023. – V. 348, № 4. – P. 69-79.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.