Published January 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
An IoT Based on Smart CPV Units Composed of a Hyperbolic Optical Element
- 1. Sidi Mohamed Ben Abdellah University
- 2. Université Moulay Ismail de Meknes
- 3. Kongju National University
Description
The first part of the study refers to the development of a 3D solar concentrator composed of two optical elements; a flat circular Fresnel lens associated with a hyperbolic concentrator. This research is conducted to provide better insight into the concentrator optical performance. The concentrator optical performance system is evaluated for the acceptance angle, achieved concentration, fresnel lens tolerances in secondary element placement, and flux distribution on the secondary optic output. Results show the optical efficiencies of the circular apertures and the square apertures of hyperbole as a function of the heights. We noticed that the circular apertures of hyperbole present high optical efficiency for lengths of 30 to 55mm. Still, beyond this length, the square apertures of the hyperbole exhibit higher optical efficiency. Comparison of these optical elements as secondary optical elements with the elements studied in the previous work (pyramid, compound parabolic concentrator, cone, crossed compound parabolic concentrator). We found that pyramid remains the best secondary optical element for a Fresnel lens as a primary optic. The second part is based on deploying a new cost-effective method using IoT to remotely monitor and assess a photovoltaic plant operation. Using technology to supervise concentrated solar generation can significantly improve plant performance, monitoring, and maintenance. This will make preventive maintenance, defect detection, historical plant analysis, and real-time tracking easier. The follow-up program successfully collected all the data from morning till evening. The mean transmission time is 52.34 seconds, with 30 and 102 seconds the shortest and greatest transmission times.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يشير الجزء الأول من الدراسة إلى تطوير مكثف شمسي ثلاثي الأبعاد يتكون من عنصرين بصريين ؛ عدسة فرينل دائرية مسطحة مرتبطة بمكثف زائدي. يتم إجراء هذا البحث لتوفير رؤية أفضل للأداء البصري المكثف. يتم تقييم نظام الأداء البصري للمكثف لزاوية القبول، والتركيز المحقق، وتحمل عدسة فرينل في وضع العنصر الثانوي، وتوزيع التدفق على الخرج البصري الثانوي. تظهر النتائج الكفاءات البصرية للفتحات الدائرية والفتحات المربعة للمبالغة كدالة للارتفاعات. لاحظنا أن الفتحات الدائرية للمبالغة تقدم كفاءة بصرية عالية لأطوال من 30 إلى 55 مم. ومع ذلك، بعد هذا الطول، تُظهر الفتحات المربعة للمغالاة كفاءة بصرية أعلى. مقارنة هذه العناصر البصرية كعناصر بصرية ثانوية مع العناصر التي تمت دراستها في العمل السابق (الهرم، المكثف المكافئ المركب، المخروط، المكثف المكافئ المركب المتقاطع). وجدنا أن الهرم لا يزال أفضل عنصر بصري ثانوي لعدسة فريسنل كعنصر بصري أساسي. يعتمد الجزء الثاني على نشر طريقة جديدة فعالة من حيث التكلفة باستخدام إنترنت الأشياء لمراقبة وتقييم تشغيل المحطة الكهروضوئية عن بُعد. يمكن أن يؤدي استخدام التكنولوجيا للإشراف على توليد الطاقة الشمسية المركزة إلى تحسين أداء المحطة ومراقبتها وصيانتها بشكل كبير. سيؤدي ذلك إلى تسهيل الصيانة الوقائية واكتشاف العيوب والتحليل التاريخي للمصنع والتتبع في الوقت الفعلي. نجح برنامج المتابعة في جمع جميع البيانات من الصباح حتى المساء. متوسط وقت الإرسال هو 52.34 ثانية، مع 30 و 102 ثانية كأقصر وأكبر أوقات الإرسال.Translated Description (French)
La première partie de l'étude porte sur le développement d'un concentrateur solaire 3D composé de deux éléments optiques ; une lentille de Fresnel circulaire plate associée à un concentrateur hyperbolique. Cette recherche est menée pour mieux comprendre les performances optiques du concentrateur. Le système de performance optique du concentrateur est évalué pour l'angle d'acceptation, la concentration atteinte, les tolérances de lentille de Fresnel dans le placement de l'élément secondaire et la distribution du flux sur la sortie optique secondaire. Les résultats montrent les efficacités optiques des ouvertures circulaires et des ouvertures carrées de l'hyperbole en fonction des hauteurs. Nous avons remarqué que les ouvertures circulaires de l'hyperbole présentent un rendement optique élevé pour des longueurs de 30 à 55 mm. Pourtant, au-delà de cette longueur, les ouvertures carrées de l'hyperbole présentent une efficacité optique plus élevée. Comparaison de ces éléments optiques en tant qu'éléments optiques secondaires avec les éléments étudiés dans les travaux précédents (pyramide, concentrateur parabolique composé, cône, concentrateur parabolique composé croisé). Nous avons constaté que la pyramide reste le meilleur élément optique secondaire pour une lentille de Fresnel en tant qu'optique primaire. La deuxième partie est basée sur le déploiement d'une nouvelle méthode rentable utilisant l'IoT pour surveiller et évaluer à distance le fonctionnement d'une centrale photovoltaïque. L'utilisation de la technologie pour superviser la production d'énergie solaire concentrée peut améliorer considérablement les performances, la surveillance et la maintenance de la centrale. Cela facilitera la maintenance préventive, la détection des défauts, l'analyse historique des installations et le suivi en temps réel. Le programme de suivi a réussi à collecter toutes les données du matin au soir. Le temps de transmission moyen est de 52,34 secondes, les temps de transmission les plus courts et les plus longs étant de 30 et 102 secondes.Translated Description (Spanish)
La primera parte del estudio se refiere al desarrollo de un concentrador solar 3D compuesto por dos elementos ópticos; una lente de Fresnel circular plana asociada a un concentrador hiperbólico. Esta investigación se lleva a cabo para proporcionar una mejor comprensión del rendimiento óptico del concentrador. El sistema de rendimiento óptico del concentrador se evalúa para el ángulo de aceptación, la concentración lograda, las tolerancias de la lente de Fresnel en la colocación del elemento secundario y la distribución del flujo en la salida óptica secundaria. Los resultados muestran las eficiencias ópticas de las aberturas circulares y las aberturas cuadradas de la hipérbole en función de las alturas. Notamos que las aberturas circulares de la hipérbole presentan una alta eficiencia óptica para longitudes de 30 a 55 mm. Aún así, más allá de esta longitud, las aberturas cuadradas de la hipérbole exhiben una mayor eficiencia óptica. Comparación de estos elementos ópticos como elementos ópticos secundarios con los elementos estudiados en el trabajo anterior (pirámide, concentrador parabólico compuesto, cono, concentrador parabólico compuesto cruzado). Descubrimos que la pirámide sigue siendo el mejor elemento óptico secundario para una lente de Fresnel como óptica primaria. La segunda parte se basa en la implementación de un nuevo método rentable que utiliza IoT para monitorear y evaluar de forma remota la operación de una planta fotovoltaica. El uso de la tecnología para supervisar la generación solar concentrada puede mejorar significativamente el rendimiento, el monitoreo y el mantenimiento de la planta. Esto facilitará el mantenimiento preventivo, la detección de defectos, el análisis histórico de la planta y el seguimiento en tiempo real. El programa de seguimiento recopiló con éxito todos los datos desde la mañana hasta la noche. El tiempo medio de transmisión es de 52,34 segundos, siendo 30 y 102 segundos los tiempos de transmisión más cortos y mayores.Files
09808128.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9cf55466b030b0b0b6674f18729a798f
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- إنترنت الأشياء بناءً على وحدات CPV الذكية المكونة من عنصر بصري زائدي
- Translated title (French)
- Un IoT basé sur des unités CPV intelligentes composées d'un élément optique hyperbolique
- Translated title (Spanish)
- Un IoT basado en unidades CPV inteligentes compuestas por un elemento óptico hiperbólico
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4290043347
- DOI
- 10.1109/access.2022.3186694
References
- https://openalex.org/W1055312266
- https://openalex.org/W1566084062
- https://openalex.org/W1910590585
- https://openalex.org/W1987238733
- https://openalex.org/W1992628662
- https://openalex.org/W1994615092
- https://openalex.org/W2007836304
- https://openalex.org/W2016139252
- https://openalex.org/W2019420259
- https://openalex.org/W2022921142
- https://openalex.org/W2051262681
- https://openalex.org/W2052675686
- https://openalex.org/W2058978575
- https://openalex.org/W2061975647
- https://openalex.org/W2062385318
- https://openalex.org/W2073678176
- https://openalex.org/W2079212558
- https://openalex.org/W2085374850
- https://openalex.org/W2086386142
- https://openalex.org/W2086622500
- https://openalex.org/W2087384725
- https://openalex.org/W2088579056
- https://openalex.org/W2292885245
- https://openalex.org/W2328009099
- https://openalex.org/W2375571522
- https://openalex.org/W2476750564
- https://openalex.org/W2554351500
- https://openalex.org/W2597144316
- https://openalex.org/W2736197162
- https://openalex.org/W2751467651
- https://openalex.org/W2751598766
- https://openalex.org/W2752354686
- https://openalex.org/W2765395885
- https://openalex.org/W2808417907
- https://openalex.org/W2819092244
- https://openalex.org/W2884608821
- https://openalex.org/W2907797636
- https://openalex.org/W2923117645
- https://openalex.org/W3007075220
- https://openalex.org/W3092067315
- https://openalex.org/W748555833
- https://openalex.org/W917169205