TECHNO-ECONOMIC ASSESSMENT OF THE APPLICATION OF THIN FILM SOLAR PV IN COMMERCIAL BUILDINGS

TECHNO-ECONOMIC ASSESSMENT OF THE APPLICATION OF THIN FILM SOLAR PV IN COMMERCIAL BUILDINGS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Final Turky-Master thesis Febraury 9.pdf
Restricted to Repository staff only until 9 February 2023.

Download (24MB)

Arabic Abstract

تعد الخلايا الكهروضوئية الشمسية ذات الأغشية الرقيقة (PV) من بين تقنيات الطاقة النظيفة الحديثة. بالإضافة إلى ذلك، فهي تتمتع بالعديد من المزايا التي تسهل تكاملها مع غلاف المبنى وبالتالي تساهم في تحسين أداء المباني من حيث الطاقة والأداء البيئي. يهدف هذا البحث إلى التحقيق التقني والاقتصادي في تطبيق هذه التقنية على واجهات المباني التجارية في المملكة العربية السعودية. في هذا البحث، تمت مناقشة العديد من محاور تطبيق الأغشية الكهروضوئية الرقيقة على واجهات المباني التجارية، والتي تغطي مؤشرات الأداء الفنية والاقتصادية الرئيسية. يتضمن نهج البحث بناء النمذجة والمحاكاة الكهروضوئية، ومسح لأصحاب المصلحة الرئيسيين، وتطبيق التعلم الآلي. وفيما يتعلق بأداء الخلايا فقد تم الأخذ في الاعتبار عدة سيناريوهات منها ارتفاع المبنى وعرضه والمسافة من الأبنية المجاورة. أظهرت النتائج أن زاوية الارتفاع المناسبة يجب ألا تزيد عن 64 درجة، وذلك لتحقيق 90٪ أو أكثر من كمية الطاقة المنتجة في حالة عدم وجود عوائق. وفيما يتعلق بعرض المبنى يستنتج أن نسبة العرض 90 درجة مناسبة لإنتاج 90٪ أو أكثر من السعة الأصلية في حالة عدم وجود أي عوائق. يكشف التحليل الاقتصادي عن تكلفة مستوية للكهرباء (LCOE) بما يعادل 0.07 دولار / كيلوواط ساعة. من خلال الدعم المالي، يمكن تحسين الجدوى الاقتصادية بشكل كبير. في حالة تطبيق الحوافز الحكومية بنسبة 30٪، يمكن تخفيض تكلفة الكهرباء إلى 0.04 دولار للكيلوواط. يساعد في تحليل التعلم الآلي على تحسين التنبؤ بأداء الأنظمة الكهروضوئية.

English Abstract

Thin-film solar photovoltaic (PV) cells are among the modern clean energy technologies. In addition, it has many advantages that facilitate its integration with the building envelope and thus contributes to improving buildings’ energy and environmental performance. This research aims to techno-economically investigate the application of this technology on commercial building facades in the Kingdom of Saudi Arabia. In this research, many axes of thin-film PV’s application on commercial building facades are discussed, covering their key technical and economic performance indicators. The research approach involves building modelling and PV simulation, survey of key stakeholders, and application of machine learning. With regard to the performance of the cells, several scenarios have been considered, including the height and width of the building, and the distance from the neighboring buildings. Results show that the appropriate elevation angle should not be more than 64 degrees, in order to achieve 90% or more of the amount of energy produced in the absence of obstacles. With regard to the width of the building, it is concluded that the width ratio of 90 degrees is suitable to produce 90% or more of the original capacity in the absence of any obstacles. Economic analysis reveals a levelized cost of electricity (LCOE) to be equivalent to 0.07 $/kWh. With financial support economic viability can be significantly improved. In case governmental incentives are applied with a percentage of 30%, the LCOE could be reduced to 0.04 dollars per kilowatt. Machine learning analysis helps optimize the performance prediction of PV systems.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Environmental
Architectural
Engineering
Department: College of Design and Built Environment > Architectural Engineering
Committee Advisor: Asif, Muhammad
Committee Members: Kim, Daeung and Alghoul, Mohammad and Alhaji Mohammed, Mohammed
Depositing User: TURKY ALJEHNI (g201708050)
Date Deposited: 13 Feb 2022 06:50
Last Modified: 13 Feb 2022 06:50
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142059