T E L KO M NI K A ,  V o l. 1 4 ,  N o. 3 S ept em ber   20 1 6 ,  pp.   80 7 ~ 8 14   I S S N :  1 693 - 6 930 ac c r edi t ed  A   b D IK T I,  D e c r e e  N o 58/ D I K T I / K ep/ 2013   D O I :   10. 12928/ T E LK O M N I K A . v 1 4 i 3 . 4056      80 7       R ec ei v ed   A p r il   2 6 ,  20 1 6 ;  R ev i s ed  J un e 9 ,  20 1 6 ;  A c c e pt ed  J u ne  2 3 ,  201 6   S en sit i v i t y   A n al y s i s an d  Co m p a r iso n   b et w een  25 kW   P ar ab o lic Dish  S y s t em         M o h d  R u d d i n   A b  G h a n i * 1 ,  L i aw  G eo k P   h e n g 2 C h in  K im  G a n 3 ,  T o l e  S u ti k n o 4   1 ,2 ,3 F ac u lt y  o f  E l e c t r i c a l  E ng i ne r i ng,  U n i v er s i t i  T ek n i k a l  M al ay s i a M el ak a  ( U T e M ) ,     76100 ,  D ur i an  T ungg al ,  M el ak a,  M al ay s i a.   4 D epar t m ent   of  E l ec t r i c a l  E n gi neer i n g,  F ac u l t y  of  I ndu s t r i a l  T ec hn ol o gy ,  U ni v er s i t as  A hm ad  D ahl an  ( U A D ) ,   J l n P r of .  D r .  S o epo m o,   J a nt ur an,  Y ogy ak ar t a  55 1 64,  I ndo ne s i   * C or r es po ndi ng a ut hor ,  em ai l :   dpdr u d di n@ u t em . edu . m y       A b st r act   Di s h - S t i r l i n g c on c en t r at i ng s o l ar  pow er  s y s t em s  i s  an ef f i c i ent  and r e l i ab l e s o ur c e of  r en ew abl e   ener g y .  I n t hi s   pap er ,  t he  pr o pos e d m odel   s how e d t he  i de a of   P a r ab o l ic  D is h   ( P D )  s y s t em s  w i t h c ont r o l   s y s t em   m odel   w h i c v ar y   t he   am ount   of   w or k i ng  ga s   i t h S t i r l i ng  e ngi n e.   T h c o nt r o l   s y s t em s   w er e   des i gne u s i n M at l ab  / S i m ul i n k   2 012 a.   B as e o t he   de v el o ped   l i near i z ed  m ode l ,   a i m pr o v e d   t em per at ur e c o nt r o l l er  w i t h t r ans i ent   dr oop  c h ar ac t er i s t i c  a nd M ean P r es s ur e C on t r ol  ( M P C )  has  be e n   pr opo s ed.   T hi s   t em per at ur e   c ont r o l l er   w a s   ef f ec t i v i n   r educ i ng  t h t em per a t ur e   and  i m pr ov i n g   per f or m an c of  t he P D  s y s t e m .  T he  ov er al l  per f or m anc e o f  t he  s y s t em  i m pr ov ed m or e t h an 7 8%  i out p ut   pow er  a nd  ener gy .  B es i de s ,   t he  s y s t em  i m pr o v ed  i n  t er m  of   s en s i t i v i t y  c om par ed w i t h  t he  P D  s y s t em   w i t hout  c om pens at ed .  I n a ddi t i on,  t her m a l  l os s es  d ec r e as e d t o  97. 6% w hi c i s   di r e c t l y   hav e  s i gn i f i c a n t   i m pr ov em ent   f or   t he   out put   ef f i c i e nc y   t t h s y s t em .   T h a n al y s i s   s how s   t hat   t h P D   s y s t em   i s   f ea s i b l i n   t er m  of  t e c hn i c a l  bu t  no t  ec on om i c al l y  f eas i bl e i n t he  M al ay s i a en v i r o nm ent .     Ke y w o rd s p ar abo l i c  di s (P D ) s t i r l i ng  c o nc e nt r at i ng  s o l a r  pow er ,   c on t r ol  s y s t em s ,  l i n ear i z ed m odel ,   t r ans i ent  dr oo c har a c t er is t ic ,   m ean pr e s s ur e c ont r o l   (M PC )     C o p y r i g h t   ©   20 16 U n i ver si t a s A h mad  D ah l an .  A l l  r i g h t s r eser ved .       1 .  I n tr o d u c ti o n   T he pr i m ar y  c o nt r ol   obj ec t i v w i t h i n t h e p o w er  c on v e r s i on un i t  of  a di s h - s t i rl i n g  (D S s y s t em  i s  t m ai nt ai n t h e heat er  t em per at ur e w i t hi n a s af e oper at i n g r egi o n.   T he t em per at ur e   s houl d be  k ept  as  hi gh  as  pos s i bl e t o  m ax i m i z e t h e t h er m al  ef f i c i enc y  of  t h e S t i r l i ng e ngi ne,   but   s houl al s not   ex c ee t h e   t her m al   r at i ng  of   t he  heat er   m at er i al .   T he  t em per at ur i s   c ont r ol l ed   b y   v ar y i n t he  w or k i ng  gas   pr es s ur e,   ac hi e v e b y   ad di n or   r em ov i ng  w or k i ng  gas   t o/ f r om   t he   eng i ne.   C han gi n t he  pr es s ur of   t he  S t i r l i ng  en gi n w or k i ng  gas   c hanges   t he  q uant i t y   of   m as s   f l ow  t hr o ugh  t h e h eat er ,  t her eb y  c h ang i n g t he  am ount   of  hea t  r em ov ed  f r o m  t he  he at er   as   s ho w i n F i gur e   1   [1 ] .           F i gur e 1 .  D i s h S t i r l i n g E ng i ne c ont r o l  s y s t em  di agr am   [ 1]       2 R e s e a r c h  M e th o d       T hi s  c hapt er  pr es e nt s  t he   m et hodol o g y   of  t hi s  r es ear c h w or k .   T he m et hodol o g y   f oc us es   on t h e d ev el o pm ent  of  P r es s ur e and T em per at ur e C o n t r ol   S y st e m s.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             I SSN :  1 6 9 3 - 6 930   T E L KO M NI K A     V o l.   1 4 ,  N o 3 S ept em ber   201 6   :   8 07     81 4   808   2. 1 .   P r essu r e C o n t r o l   S ys t em   ( PSC )   A   ph y s i c al   l a y out   of   t he  P C S   and  i nt er c on nec t i on  w i t t he  S t i r l i ng  e ngi ne  ar i l l us t r at ed  i n F i gur 2 .   T he m odel e d P C S  f ol l o w s  t h e s y s t em s  des c r i bed  i n [ 2 - 6 ].    T he P C S  c o ns i s t s  of  t w w or k i ng gas  s t or ag e t ank s ;  nam el y ,  t h e h i gh  pr es s ur e s t or age  t ank   and  t he  l o w   pr es s ur s t or age  t ank .   T w c ont r ol   v al v es   c onnec t   t he  h i gh  a nd   l o w   pr es s ur s t or age  t ank s   t t he  S t i r l i n e ngi ne,   k now as   t he   s u ppl y   v a l v and   d um v al v e .   I f   an   i nc r e as i n t he  eng i ne  w or k i ng gas  pr es s ur e i s ,  t he s upp l y   v al v e op ens  and  gas  f l o w s  f r o m  t he hi gh   pr es s ur s t or age  t ank   t o t he c om m anded  eng i ne ,   i n c r eas i ng t h t ot al   m as s   ( k g)   of   w or k i ng  gas   i ns i de   t he   en gi ne.   C on v er s el y ,   d ec r eas i t he  eng i n pr es s ur r es u l t s   f r om   openi ng   t he   dum v al v e,   and  gas   f l o w s   f r o m   t he  engi ne  t t h l o w   pr es s ur s t or ag t ank .   T he  c om pr es s or   pum ps  t he w or k i ng gas  b ac k  t o t he hi gh pr es s ur s t or age t a nk   f r o m  t he l ow  pr es s ur e t ank ,   ens ur i n g a n ad equ at e s u pp l y   of  hi g h pr es s ur w or k i ng gas  at   al l  t i m es  [ 7] .     F or  t he  s i m ul at i o n a nd m od el i ng  i n  t h i s  t h es i s ,  i t  i s   as s um ed t hat   an  ade quat e am ount  of   gas  i s  a l w a y s   av ai l a bl e f or   c ont r ol   pur pos es .   S o l en oi v a l v es  ar e us ed  f or  t he s up pl y  an d dum p   v a l v es  [ 8]  and [ 9] ,   w her e m odu l at i on   t ec hni ques  c an b e us ed t o r egu l at e t he f l o w   of  gas  t hr ough  t he  v a l v e [ 1 0] .     B ec aus e t he  S t i r l i ng e ng i ne  i s  a c l os ed s y s t em ,  t he s uppl y  a nd d um p v al v e s  ar c l os ed   i n a s t ead y  s t at e.   O n l y   w he n a c hange i n oper at i ng po i nt  oc c ur s  does  one of  t hes e v al v es  open s uc as   t he  c as w h en  t h i r r ad i anc i nc r eas es ,   w h er t he  s u pp l y   v a l v w i l l   o pen  t i nc r e as e   t he pr es s ur e.   T he s ol e noi d v a l v es  ar e as s um ed t o be pu l s e - w i dt h m odul at ed  ( P W M)  v al v es ,   w her e t he  v al v es  ar e t ur ne on and of f  s uc c es s i v el y ,  del i v er i ng m as s  i n d i s c r et e pac k et s  [ 11]   and [ 12] .      T he  m odul at i on f r eque nc i e s  of  s ol enoi v a l v es  r ang e  f r o m  20 H z  t 80 H z ,  a n d t he  m a s s   f l ow  r at e i s  pr o por t i ona l  t o t h e a v er a ged s p o ol  p os i t i on [ 13] ,   w her e t he  “ s pool  i s  t h e   m agnet i c  pi ec e of  t h e s ol en oi v al v e t hat  r eac t s   t o  t he   v o l t ag e a pp l i e d t o t h e s o l en oi d c oi l s ,  an ei t h er  op ens  or  c l os es  t he  v a l v e.  T he s ol e no i v a l v es   ar e m odel ed  as  a f i r s t  or de r  s y s t em ,  gi v en   b y  [ 1]  a nd [ 2] :       ( ) ( ) = 1 +                                                                                                                                                 ( 1)       W h er e gA SV   i s  t he m as s  f l ow   i t he s o l e noi v a l v e ( k g/ s ) ,  C  i s  t he c om m anded m as s  f l ow  r at e,  s   i s   t he   L apl ac t r ans f or m   v ar i ab l e,   an K v   a nd  T v   ar e   t he   ga i n   an t i m c ons t an t   of   t he   v al v e ,   r es pec t i v el y .     T he  pr es s ur of   t he  s t or age  t ank s   a r a s s u m ed  t be  c ons t ant ,   a n d,   ac c or di n t [ 2] ,  t h e m as s   f l ow  t hr o ugh  t he o pe v a l v e c an  be  ap pr ox i m at ed b y :     gA = px 2 4                                                                                                                                                      ( 2)     W h er ρ   i s  t he  gas  d ens i t y   ( k g/ m 3) ,  D p   i s  t h e p i pe  di a m et er  ( m ) ,  and x  i s  g i v en  b y   [ 1]  an d [ 2] .     x = 2 (  )                                                                                                                                               ( 3)     W h er ps t   i s   t he  h i g pr es s ur s t or age  t ank   pr es s ur ( P a) ,     f   i s   t he  f r i c t i on  f ac t o r ,   and  i s   t h l en gt h  of  t he  p i pe  ( m ) .   T hu s ,  as s um i ng t he  m i ni m u m   w or k i ng gas   pr es s ur e f or  p,  t he  m as s  f l ow   r at e l i m i t  i s  a f unc t i on of  t he  pi p e di m ens i ons .  T he pr es s ur e of  t he hi gh pr es s u r e gas  s t or age  t ank  and t he  pi pe  di m ens i o ns   c onnec t i ng  t h e g as  s t or age  t ank  t o t he  eng i n e p l a y  a m aj or  par t  i n   t he c on t r ol  s y s t em  per f or m anc e [ 1 ]  an d [ 2 ] .     2. 2 .   T e m p e r a tu r e  C o n tr o l   S y s te m   T he t e m per at ur e c ont r o l  s y s t em   m eas ur es  t e m per at ur e of  t he heat er   t o c om par e w i t h   t he r ef er enc e t em per at ur e,  t hu s ,  pr oduc es  o ut p ut s  of  m ean pr es s ur e t o t he pr es s ur e c ont r ol   s y s t em  ( P C S ) .  I t he  s am w a y ,   t he  P C S  m eas ur es  t he  pr es s ur i n t he  S t i r l i n g en gi ne,   and   m a k e s  an adj us t m ent  t o t he v al v e p os i t i ons ,  t o m at c h t he m ean pr es s ur e w i t h t he m eas ur ed  pr es s ur e [ 1]  an [ 2 ] .  T he pr es s ur e c om m anded b y   t h t em per at ur e c ont r o l  s y s t em  ( T C S )  f ol l o w s   a pat t er n as   i l l us t r at ed  i n T abl e 1.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI K A     I S S N :  1 693 - 6 930       S e n si t i vi t A n al y s i s  an d C o mpar i s o n b et w e en  25 k W  P ar abo l i c  D i s h…   ( Mohd  R ud di A b G han i )   809       F i gur e 2 .    P r es s ur C o nt r ol  S y s t em  C onnec t i o n t S t ir l in g   E n gi ne  [ 1]       3 R e su l t s an d  D i scu s si o n     3. 1 .   S e n s i ti v i ty  C o m p a r i s o n  S tu d y   I or d er   t o   v al i dat t he  s i m ul at i o r es u l t s   i t h i s   s t ud y ,   t he   r es ul t s   w er c om par e w i t r es ul t  f r om   T he S ol ar  D i s h - S t i r l i n S y s t em  Mod el  [ 14]  b as ed  on  per f or m anc e f or  f i v e m ai c o m ponent s ,  t h e heat er  t em per at ur e,  t her m al  l os s es ,  s t i r l i ng e ngi ne gr os s  po w er   out put ,   net   out p ut  p o w er ,  en er g y ,  c a pac i t y  f ac t or  a nd  LC O E .   N ev er t he l es s ,  t h e c o nc ent r at or ,  r ec e i v er   par am et er s  as  w el l  as  t he  dai l y  s o l ar  i r r ad i a nc e,  us ed  i n t h i s  s t ud y  ( 2 5 k W   P D  s y s t em   m odel   w i t h c om pens at or  s y s t em )  and 25 k W  P D   s y s t em   m odel  w i t hou t  c om pens at or  s y s t em  w er s i m i l ar .  T her ef or e,  t he c om par i s on of  t he r es ul t  bet w een t hi s  m odel l i ng  w i t T he S ol ar  D i s h - S t i r l i n g s y s t em  Mode l   i s  ne c es s ar y .     3 . 2 .   H eat e r  T em p er at u r e   H i gh  t em per at ur e ac h i e v e d at   a f oc al  p oi n t  i s   i s s ue d as  a  heat  s our c e f or  a  S t i r l i n eng i ne.   T he  S t i r l i ng  en gi n e   i s   c apa bl of   op er at i ng  at   hi g ef f i c i enc y   and   r el eas e s   no  em i s s i on,   m a k i ng i t  hi g hl y  c om pat i bl e w i t h t he s o l ar  t her m al  p o w er  t ec hn ol og y .  U nf or t un at el y ,  t he of t en   r andom   and  unc ont r o l l a bl nat ur es   of   s ol ar   i r r adi a nc pos s es s   c hal l en ge  i t he   c ont r ol   of   t he  P D   s y s t em .   T her ef or e,   t he   P D   s y s t em   oper at es   m os t   of t en  i c ont r o l l ed  t em per at ur r eg i on  i or der  t o m ax i m i z t he  ef f i c i enc y   of  t he S t i r l i n g en gi ne.     B es i d es  t ha t ,  c ont r o l l i n g t h e am ount  of  heat   i n t he h e at er / r ec ei v er   i s  c r it ic a l f o r  a  S t ir lin g   eng i ne.  T he t em per at ur e   of  t he  heat er  s ho ul d b m ai nt ai ne as  hi gh  as  p o s s i bl e,  f or  hi gh  ef c i enc y ,   w hi l no t   ex c ee di n t he  t her m al   l i m i t s   of   t h heat er   m at er i al .   T he  t em per at ur of   t he  heat er  i s  pr ev en t ed f r o m  e x c eedi n g 100 0K  t o pr e v en t  dam age t o t he heat er  m a t er i a l  and t h ef f i c i enc y  of  t he  out p ut  p er f or m anc e.   F i gur e 3 s ho w s  t he c om par i s on b et w e en he at er  t em per at ur e w i t h an d w i t h out  t he   c o m pens at or .  H e at er  t em per at ur w i t ho ut  c om pens at or  w as  o v er  t h e r ang e of  t hr es hol d an t hi s  w ou l d dam age t he h ea t er   m at er i al ,  a nd  w o ul d a l s o pr oduc e m an y   l os s es ,  t h us ,  c aus i ng l o w   out p ut   po w er  an ener g y .   A c c or di n g t o t he r es ul t s ,  t he  heat er  t em per at ur e   w i t h c om pens at or   w as  abl e t o c ont r o l  t h e he at er  t em per at ur e i n t he r a nge of  t hr es ho l w hi c h i s   i be t w ee n of   1000 K  b y  v ar y i ng t h w or k i ng gas  pr es s ur e w h i c h i s  ef f ec t i v el y  c han gi ng t h e heat  ex c ha nge   r at e be t w ee n t he  S t i r l i n g e n gi n e an d h eat er .     3 . 3 .   T h e r m a l  L o s s e s  a n d   S r i r l i n g  E n g i n e  G r o s s  P o w e r  O u tp u t   S ol ar  i r r a di a t i o n us e i n  t hi s  s t u d y   w as   do w n l o a ded f r om  Met eon or m  S of t w ar e.   Met e onor m  s o f t w ar e h as  a s ol ar  r adi a t i o n de v i at i on f or  20  y e ar s ,  w h i c h i s  f r o m   y ear  19 86 t o   y e ar   200 9.   Mea n w h i l e,   b y   us i ng  Met eon or m ,   t he  s ol a r   i r r adi at i on  dat a   f or   an y   l o c at i ons   c a b do w n l oa di ng  eas i l y   b y   us i n t h c oor di n at e   of   t he   l oc at i o n.   I t hi s   s t ud y ,   t he  c h o i c of   l oc at i on   w as   G eor g T o w w hi c i s   t he   p l ac e   w i t t he   hi gher   D N I   v a l ue   c om par ed  t o   ot h er   pl ac es   [ 1 4] .   T he r eas on i s  t h at  t he h i g h er  t he s o l ar  i r r a di anc e,  t he  hi g her   t h t em per at ur e pr o duc ed,  and t he  hi g her  t h e ef f i c i enc y   of  S t i r l i ng e ngi ne  as   w el l .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             I SSN :  1 6 9 3 - 6 930   T E L KO M NI K A     V o l.   1 4 ,  N o 3 S ept em ber   201 6   :   8 07     81 4   810   T abl e 1 .   T he  P r es s ur e C o m m anded  b y t h e  T C S   [1 - 3]       W h en t he  i r r adi anc e i s  t oo  l o w  a nd m eas ur ed  heat er   t e m per at ur e oc c ur s   a t   bel ow   t he  s et  poi nt   T S E T  of   t he t e m per at ur e,  t he  m e an pr es s ur e s t ay s   at  i t s  i dl e poi nt .  I t hi s   c ondi t i on,  t he hea t er   t e m per at ur e v ar i es  w i t h i r r a di anc e.       T he t e m per at ur e i n c r eas e s   m or e  t han T S ET ,  w hen   t he i r r adi anc e i s  hi gh enough,  t he m ean pr es s ur e   f r o m  t he T C S  i nc r ea s es  t o r egul at e an i nc r eas i ng  t e m per at ur e on t he heat er .  I n t hi s  c ondi t i on,  t he   r ec ei v er  t e m per at ur e i s   t o be  c ont r ol l ed .  T he   t e m per at ur Δ T MAX   s how s   t hat   t h am ount   of   t he   heat er  t e m per at ur c an be i n c r eas ed abov e t he  t e m per at ur e s et  poi n t  and ar e s t i l l  r egul at ed by  t he   PC S.     T e m per at ur i nc r eas e s   i t he  r ec ei v er   dur i ng  t he  hi gh i r r adi anc e.  T he hea t  abs or b e d by  t he engi ne  i nc r eas e s  by   s uppl y i ng w or k i ng gas   f r o m  hi gh   pr es s ur e s t or age t an k  t o t he engi ne,   s i m ul t aneous l y   i nc r eas i ng  t he P s et  and openi ng t he s ol enoi d   s uppl y  v al v e.  H ow ev er ,  a dec r eas e i n i r r adi anc e   t hen  dec r eas t he  t e m per at ur e,   t hus   t he  w or k i ng  ga s  has  t o r e m ov f r o m   t he en gi ne t hr ough t he  s ol enoi d du m p  v al v e.       W h en  t e m per at ur of   t he  heat er   ex c eeds   T SET   ΔT MAX ,   m ax i m u m   pr e s s ur o c c ur s   i ns i de  t he  engi ne  and,   t her ef or e.   I s   unabl t be  i nc r eas ed   f ur t her   t o   r egul at t he  t e m per at u r of   t he  heat er .   T he t e m per at ur e o f  t he  r ec ei v er  i s  pr ev ent ed f r o m   ex c eedi ng t he   r ange  of  t hr es hol d t o pr ev ent   dam age t t he r ec ei v er   m at er i al .  H ow ev e r ,  t m a i nt ai t he heat er  t e m per a t ur e w i t hi n a nar r o w   r ange t he pr es s ur e i s  bei ng  v ar i ed.  T he  m ax i m u m   al l ow abl e engi ne pr es s ur e P m ax  i s  pr a c t i c al l y  hi gh   enough  t hat   t he  heat er   c an  be  m a i nt ai ned  at   s a f t e m per at ur e ev en  dur i ng hi gh  i r r adi anc e.       F r o m  a t her m od y nam i c  poi nt   of  v i e w ,  t he S t i r l i n g   c y c l e ef f i c i enc y   i nc r eas es   w i t h a i nc r eas i n m ax i m u m  t e m p er at ur e.   B ut  t he  pl a nt  ef f i c i e nc y  an d ou t put   dec r eas at  hi g her  he at er   gas   t em per at ur e.   I t   i s   bec a us of   i nc r eas e h eat   t r ans f er   l os s es   m ai nl y   r a di a t i o l os s es   at   h i gh  t em per at ur e.   T her ef or e,   t he  t her m al   l os s es   ar di r ec t l y   pr opor t i on al   t he at er   t e m per at ur and   net  o ut p ut  p o w er   i s  i n v er s e l y   pr o por t i ona l  t o t h er m al  l o s s es .   P ma x   P mi n   T s e t   T m a x   P* m e a n     R ec ei v er  t ube    t em per at ur e   P mi n   T s e t   T m a x   P* m e a n     R ec ei v er  t ube    t em per at ur e   P mi n   T s e t   T m a x   P* m e a n   R ec ei v er  t ube    t em per at ur e   I d le   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI K A     I S S N :  1 693 - 6 930       S e n si t i vi t A n al y s i s  an d C o mpar i s o n b et w e en  25 k W  P ar abo l i c  D i s h…   ( Mohd  R ud di A b G han i )   811       F i gur e 3 .   T he  C om par i s on  bet w e en H eat er  T e m per at u r e w i t h  an W i t hout  t he  C o m pens at or       A s   t he  25  k W   P D   s y s t em   m odel   w i t c om pens at or   s y s t em ,   t her ef or e,   t he  t ot a l   t her m al   l os s es  obt ai ned  f or  t hi s  m ode l   w er e l o w  c om par ed t o t h e 2 5 k W  P D  s y s t em  m odel   w i t hout   c o m pens at or   s y s t em   w hi c h   w as   447 496 W   and  88156 7 W   r es pec t i v e l y   w her eas   t he  t ot a l   S t i r l i ng  eng i ne  gr os s  out put  po w er   hi g h c om p ar ed t t he  25  k W  P D  s y s t em  m odel   w i t ho ut  c om pens at or   s y s t em  w hi c h   w er e  18 013   W   and 112 09 r es p ec t i v e l y .   T her ef or e,  t he  S t i r l i n g e ng i ne gr os s  o ut p ut   po w er   i nc r eas e ar o und   6 1% ,   a nd  t he  t her m al   l os s e s   dec r eas ed  ar oun 9 7. 8%   af t er   i ns t a l l i n t he t em per at ur e c o nt r ol  s y s t em .  A c c or di ng t o t h e F i g ur e 4 a nd 5,   t he t her m al  l os s es  s how   a   v er y   s i g ni f i c ant   dec r e as a nd  i nc r eas i n   S t r i l i ng   en gi ne  gr os s   out p ut   po w er   af t e r   i ns t a l l i ng   t h c ont r ol   s y s t em .   T he  t e m per at ur w as   c ont r o l l ed  b y   v ar y i n t he  w or k i ng  gas   pr es s ur i ns i de   t h eng i ne.   T i nc r eas t he  pr es s ur e,  t he h i g pr es s ur s t or age t a nk  w as   ab l t o s upp l y   g as   i nt t he  e ng i ne.   H e at er   s ur f ac t em per at ur i nc r eas ed  w h en  h i gh   i r r ad i a nc ex i s t ed,   t her ef or h i gh   pr es s ur e s t or ag e t ank  s upp l i e d t he  w or k i ng g as  t o  t h eng i n e  t o  r egu l at e t he  t em per at ur e  of  t h heat er .  H enc e,  i nc r eas i n g t he p o w er  o ut p ut  of  t he  s y s t em .           F i gur e 4 .   T he  C om par i s on  b et w e en T her m al  Los s es   w it h   a nd W i t hout   t he C om pens at or   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             I SSN :  1 6 9 3 - 6 930   T E L KO M NI K A     V o l.   1 4 ,  N o 3 S ept em ber   201 6   :   8 07     81 4   812       F i gur e 5 .   T he  C om par i s on  b et w e en G r os s  P o w er   S t ir li n g   E ng i ne   w it h   a nd W i t hout   t he  C om pens at or       3 . 4 .   A n n u a l  O u tp u t P o w e r ,   A n n u a l  E n e r g y  a n d  L C O E   F i gur e 6 a nd 7 s ho w  t he  annu al  o ut pu t  po w er  an d ener g y   obt ai ned f r o m  25  k W   P D   s y s t em   m odel l i ng  w i t h c o m pens at or  and  t he  2 5 k W  P D  s y s t em   m odel l i n w i t h c om pens at or   r es pec t i v el y .   A s  t he  2 5 k W   P D   s y s t em   m odel   w i t c om pens at or  s y s t em ,  t her ef or e,   t he  t o t al   annu al   out p ut   po w er   an e ner g y   o bt ai ned  f or   t h i s   m odel   w er e   hi g c om par ed  t t h 25  k W   P D   s y s t em   m odel  w i t h out  c om pens at o r  s y s t em  w hi c w er e 1 552 8 W ,  8732 W ,  and 1492 3k W h ,  8383k W h   r es p ec t i v el y .   T her ef or e,   t he   out pu t   po w er   an ener g y   i nc r eas ed  ar o und  78%   af t er   i ns t al l i ng  t he  t em per at ur e c ont r o l  s y s t em .           F i gur e 6 .   T he  C om par i s on bet w e en  Y e ar l y  N et  P o w er  O ut put   w i t h an w i t ho ut  t he   C om pens at or       A par t   f r om   t he  s ol ar   i r r ad i a nc e,   t hi s   s t ud y   has   s ho w t hat   t he  des i g s uc as   t he  m ea n   pr es s ur e c ont r ol   w i t h pr op or t i on al  c ont r ol l er  des i gn w as  t he s i gn i f i c ant  c r i t er i a  t hat  af f ec t  t he   out p ut  of  P D  s y s t em .     H o w e v er ,  t he   s ens i t i v i t y  an al y s i s   of   LC O E  w h i c h h as   b een c ar r i ed  out  t o  s t ud y  t he  ef f ec t   of  unc er t ai nt i es  i n t he  i n p ut  p ar am et er s  s uc h as  c a pi t a l  c os t ,  O   &  M  c os t ,  c apac i t y  f ac t or ,   di s c ount   r at e   an P D   s y s t e m   l i f t i m on  t he  LC O E   s ho w e dec r eas e   of   45%   of   LC O E   af t er   i m pl em ent i ng t em per at ur e  c ont r ol  s y s t em .  T abl e 2  s ho w s  t he s e ns i t i v i t y  an al y s i s  of  LC O E ,   c apac i t y  f ac t or ,  an d e ner g y  per f or m anc e bet w een  P D   s y s t em  w i t and   w i t ho ut  c o m pens at or .     1 0 1 2   8 5 9   9 3 2   7 8 5   8 1 8   4 9 2   6 4 4   6 0 5   5 3 4   5 9 7   7 0 8   7 4 6   2 1 9 0   1 6 2 8   1 6 5 7   1 3 3 1   1 4 7 1   8 0 6   1 0 6 6   1 0 2 3   8 1 5   9 9 5   1 0 8 8   1 4 5 8   0   5 0 0   1 0 0 0   1 5 0 0   2 0 0 0   2 5 0 0   N e t O u tp u P o w e r (W a tt)   M o n th     Y e a r l y   ne t   po w e r  o ut put   St i r l i ng  e ng i ne  w i t ho ut  c o m pe ns a t o r ( k W h)      Y e a r l y   ne t   po w e r   o ut put   St i r l i ng  e ng i ne  w i t h c o m pe ns a t o r ( W a t t )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI K A     I S S N :  1 693 - 6 930       S e n si t i vi t A n al y s i s  an d C o mpar i s o n b et w e en  25 k W  P ar abo l i c  D i s h…   ( Mohd  R ud di A b G han i )   813       F i gur e 7 .   T he  C om par i s on B et w een Y e ar l y   E ner g y   w it h   a n d W i t hout   t he C om pens at or       I n  s e n s it iv it y  a n a l y s is ,   it   i s   al s i m por t ant  t pr e di c t  t h t r end  of   LC O E   w i t c ha n ge  i i np ut  par am et er s .  T he LC O E  i nc r eas ed  w i t h a n i nc r eas e i n c ap i t a l  c os t ,  O  & M c os t  and d i s c ount   r at e.   T he  ef f ec t   o f   c api t al   c os t   and  d i s c ount   r a t o L C O E   w as   m or t han  t he  O   &   c os t .   T he   LC O E  de c r eas ed   w i t an  i n c r eas e i n  c apac i t y  f ac t or   an d t he  P D  s y s t em  l i f e.   A t   l o w er  P D  s y s t em   c apac i t y  f ac t or ,  t he  LC O E   w as  v er y  h i gh  due t o l o w e r  annu al  p o w er  g ener at i on  and t he r at dec r eas ed  i n L C O E   w as  l e s s  c os t l y   t ha n t he r at e of  i n c r eas e i P D  l i f e and c a pa c i t y  f ac t or .  T he  LC O E  d epe nd ed m ai nl y  o n  t he c a pi t al  c os t ,  c a pac i t y  f ac t or  and  di s c o unt  r at e.          T abl e 2 .  S e n s it i v it y  A nal y s i s  of  LC O E ,   C a pac i t y  F ac t or ,  and   E n er g y  P er f or m anc bet w e en P D   S y s t em   w i t h and  w i t hou t   C om pens at or   C ri t e ri a   B ef or e i m pl e m ent   t e m per at ur e c o nt r ol   s y s t e m   A f t er   i m pl e m ent  t e m per a t ur e c on t r ol   s y s t e m   T ot al  E ner gy   8383 k W h   14923 k W h   C apac i t y  F a c t or   3. 83%   6. 774%   L CO E   R M  36. 0393   R M  20. 2499       4 .  C o n c l u s i o n   D is h - S t ir l in g   ( D S )   s ol ar - t h er m al   gener at i on  s y s t em   i s   t y p of   r ene w a bl e ner g y   t ec hno l og y .  S t i r l i ng  e ngi ne   i s  c apa bl e of  o per at i ng  at  h i gh  ef f i c i enc y   and  r e l eas es   no em i s s i ons .   U nf or t unat e l y ,   t he  of t en  r an dom   and  unc ont r o l l a bl nat ur of   s ol ar   i r r adi a nc m a k es   t he  c o n t r o of  t he  heat er  t em per at ur e an d o ut p ut  ef f i c i enc y  of   t he  P ar a bo l i c  D i s h s y s t e m  i s  t he m os t   c hal l eng i n g.  H enc e,  a pr o p er  appr opr i at e c ont r o l  s y s t em  des i gn an d oper at i o ns  of  t he s y s t e m   ar e c al l ed  f or .   T he  pur pos of   t h i s   r es e ar c i s   t d es i g c ont r o l   s y s t em   t m ai nt ai t h heat er   t em per at ur e w i t h i a s af e oper at i ng r e gi o n f or  r educ ed  l os s es  t o i m pr ov e t h e ou t p ut  ef f i c i enc y  of   t he s y s t em .   T he t em per at ur e s hou l d be k ept  as  hi gh as  pos s i b l e t o m ax i m i z e t h e t her m al   ef f i c i enc y  of  t h S t i r l i ng  e ngi ne,  but  s ho ul d  n ot   al s o  ex c eed  t h e t h er m al  r at i n g  of  t he  he at er   m at er i al .   T he t em per at ur e i s  c ont r ol l ed  b y  v ar y i ng  t he  w or k i ng gas   pr es s ur e,  ac h i e v ed  b y   add i ng or  r em ov i n w or k i ng gas  t o/ f r om  t he engi n e.   I n s i m ul at i o n s t udi es ,  t he  des i g n of  t he  c ont r ol  s y s t em  t o t he s y s t e m   w as   m odel l ed b y  Mat l a b S i m ul i nk   [ 14] .   I t   i s   es s ent i al   t k now   t he  ef f i c i enc y   of   t he  c ont r o l   s y s t em   t t he  P D   s y s t em ,   s ens i t i v i t y   c o m par i s on bet w ee n c om pens at ed and  w i t ho ut   c o m pens at ed s y s t em ,  per f or m anc e and   f eas i bi l i t y   an al y s i s   of  C S P   es pec i a l l y   f or   P D  s y s t em  i t he M al a y s i a en v i r onm ent .   A na l y z e   t he   per f or m anc and  t he  f eas i bi l i t y   i t er m   of   c os t ,   benef i t s   as   w el l   as   t h t ec h ni c a l   and  ec o nom i c   f eas i bi l i t y  of  P D   de v e l opm ent  i n Ma l a y s i a.   F r o m   t hi s   pap er ,   i t   c an  be  s ai t h at   t h 25  k W   P D   s y s t em   i t he  M a l a y s i e nv i r onm ent   i s  t ec hn i c al l y  f eas i b l e,  b ut  not  ec on om i c al l y  f e as i b l e.  T he s i m ul at i o n r es u l t s  ha v e s h o w n  t h w a y s  t hat  P D  s y s t em  s uc c es s f ul l y   ac hi ev es  i t s  per f or m anc e.  A m pl e r es our c es  e x i s t  i n  M al a y s i 971   824   895   754   786   473   619   581   513   573   680   716   2102   1563   1591   1277   1412   774   1023   998   782   955   1045   1400   0   1000   2000   3000   E ne r gy  O ut p ut ( kW h)   M ont h     Y e a r l y   e ne r gy    S t i r l i ng  e ng i ne   w i t hout  c om pe ns a t or ( kW h)     Y e a r l y   e ne r gy   out put    S t i r l i ng  e ng i ne   w i t h c om pe ns a t or ( kW h)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             I SSN :  1 6 9 3 - 6 930   T E L KO M NI K A     V o l.   1 4 ,  N o 3 S ept em ber   201 6   :   8 07     81 4   814   f or  s ol ar  app l i c at i ons .  I par t i c u l ar ,  t h e h i gh  l e v e l s  of  s ol ar  r es our c e t hr ou g hout  t he e nt i r c ount r y  m ak e i t  w el l  s ui t e f or  P D  s y s t em  or  ot her  C S P  t ec hn ol o gi es .   H o w e v er ,   t he c ons t r ai nt s   f or   P D   s y s t em   i t he   Ma l a y s i en v i r o nm ent   m ai nl y   c om f r o m   t he  m et eor ol og i c al   f ac t or s   s uc as   r ai n ,   c l oud,   hum i di t y   t hat   af f ec t   t he  D N I .   H i gh   l e v e l   of   r ai n,   c l o udi nes s   and   h um i di t y   as s oc i at ed  w i t h t r opi c al  s et t i ngs   w i l l  m a k e t he r es our c es  f or  c onc ent r at i ng s o l ar  p o w er  ge ner a l l y   l es s   t ha ade quat and   af f ec t   t he   p o w er   out p ut   and   t he  a nn ual   e ner g y ,   ex c ept   onl y   f or   c er t a i t i m es  of  t he  y ear .  B es i des ,  t hes l i m i t at i ons  c an  be  o v er c om e t hr ough  i nno v at i o ns  as   w e l l   as   ongo i n g r es ear c on  P D  s y s t em ,  es pec i al l y   i n t he M al a y s i a t r op i c al  en v i r onm ent .            A c k n o w l e d g e m e n ts   T he aut hor s  w ou l d l i k e t o gr at ef ul l y  ac k now l ed ge t h e f und i ng s up por t  pr o v i ded  b y  U T eM   and t he  Mi ni s t r y   of  E duc a t i on M al a y s i a  und er  t he  r es ear c h gr ant  N o:   F R G S / 2/ 201 3/ T K 02/ F K E / 0 1/ F 001 67.       R ef er en ces   [1   H ow ar d   D F ,  H ar l ey  R G ,  Li ang J ,  V enay aga m o or t hy  G K .   E f f ec t s  of  v ar i ab l e s o l ar  i r r a di a nc e on t h e   r eac t i v e   pow er   c om pe ns at i on   f or   l ar ge  s ol ar   f ar m .   I n   B ul k   P ow er   S y s t em   D y nam i c s   an C ont r o l   (i R EP) - VI I I  i R EP Sy m p o s i u m .   2010:  1 - 8.   [2   Li   Y.  D i s h - S t i r l i ng  s o l ar   pow er  pl ant s :   m ode l i n g,  a nal y s i s ,  and  c o nt r o l  of  r ec ei v er  T e m per a t ur e .   S us t a i nab l e E n er g y ,  I E E E  T r a ns a c t i o ns   on 2 014;   5( 2) 398 - 407.   [3   P ow el l   MA ,   R a w l i ns on   K .   P er f or m anc e m app i ng o f  t he S T M 4 - 120  k i nem at i c  S t i r l i ng en gi n e us i ng  a   s t at i s t i c a l  des i gn o f  ex per i m en t s  m et hod .   S and i a N at i ona l  La bs .   A l b uqu er que ,  N M ,  U ni t ed S t at es .   N o SAN D -- 92 - 2869C ,   CO NF - 930 804 - 6.  199 2   [4   SAI C  (Sc i e n c e  Ap p l i c a t i on s  I n t er nat i ona l  C or por at i o n) .   F a c e t  D ev el opm e nt  f or  a F a c et e S t r et c h ed - Me m br ane D i s h b y S A I C .  A l bu quer qu e,  N M :  S andi a  N at i ona l  Labor at or i es .   R epor t  nu m b er :   S A ND9 1 - 7008 .   199 1.   [5   P heng  LG ,   A f f and i   R ,   A G hani   M R ,   G an  C K ,   J ano  Z ,   S ut i k no  T .   A   r ev i ew   of   P ar abol i c   D i s h - S t i r l ing  E ngi ne S y s t em   bas ed on  c on c ent r at i n g s o l ar  p ow er .   T E LK O M N I K A  ( T el ec om m uni c at i o n  C om put i n g   E l ec t r oni c s  and  C o nt r o l ) .  2 01 4;   12 ( 4) :  114 2 - 11 52.   [6   G ünt her   M ,  S hahbaz f ar   R ,  F end   T ,   H am dan M .  S ol ar  D i s h  T ec hnol ogy .   S c h l ai c h B er ger m ann u n d   Pa rt n e r:   Eu r o   D is h   S t i r l i ng S y s t em  D e s c r i pt i on.   A  new   d ec e nt r al i z ed S ol ar  P ow er  T e c hn ol o g y .     [7   Ke c k   T ,   S c hi e,  W .   E nv i r oD i s and E ur oD i s h S y s t em  an d S t a t us .   In   P r oc eedi ng s  of  I S E S  S ol ar   W o r l d   C ongr es s .   2003 .   [8   Lov egr ov e   K , S te i n   W C o nc en t r at i ng  s ol ar  pow er  t e c hnol o gy :  pr i nc i pl e s ,   dev el o p m ent s  a nd   appl i c at i on s E ls e v ie r .   20 12.     [9   Bre h m  P .  C onc ent r a t i ng  S ol ar  P ow er  S y s t em s  D i s I nn ov at i on.   V P ,  B us i ne s s  D ev e l opm ent   &   G ov er nm ent  R el at i on s .   2 009.   [1 0   K anef f   S .   T he  W h i t C l i f f s   P r o j ec t   O v er v i ew   f or   t he  p er i o 1 979 89 .   N S W   O f f i c of   E ner g y .   S y dne y ,   Au s t ra l i a .   199 1.   [1 1   Lov egr ov e K ,  Bu rg es s   G ,   P y e J .  A   new  500 m  2  par abol o i da l  d i s h  s ol ar  c o nc e nt r at or .   S ol ar   E ner gy .   20 11;   85 (4 ) 620 - 626.   [1 2   B u c k  R,  He l l e r  P ,  K o c h  H.   R ec ei v er  de v el opm ent  f or  a D i s h - B r a yt o n  s yst e m .  A m er i c an  S oc i et y   o f   M ec hani c a l  E ng i ne er s .   N ew  Y or k ,  N Y  ( U ni t ed S t at e s ) .   No :   CO NF - 960311 7 1 996.   [1 3   R os nan i   A .   M odel i ng,   S i m ul at i on  and  F e as i bi l i t y   S t udy   of   t h P ar abol i c   D i s S y s t e m   unde r   M al ay s i a   E nv i r onm e nt .   P hD  T hes i s .   U n iv er s i t i  T ek ni k al  M al ay s i a M el a k a;   2 016.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.