Naukowcy z Australii skonstruowali dachówki fotowoltaiczne z chłodzeniem pasywnym. Efekt został osiągnięty poprzez przymocowanie monokrystalicznego ogniwa o efektywności 17% do dachówki z zaprawy domieszkowanej materiałem zmiennofazowym (PCM – phase-change material). Dachówka fotowoltaiczna PCM zapewniała o 4,1% więcej energii niż dachówka PV bez środka chłodzącego zimą i od 2,2% do 4,3% więcej latem!

Dachówka słoneczna zawiera materiały zmiennofazowe (PCM) z funkcją chłodzenia. Naukowcy zbudowali urządzenie, mocując monokrystaliczne ogniwa PV o wymiarach 12,5 × 12,5 mm do dachówek z materiału domieszkowanego PCM.

Jak powstała dachówka?

Aby uniknąć problemów z wyciekami, Naukowcy stworzyli stabilną formę PCM poprzez kapsułkowanie stearynianu metylu (MeSA), który jest często stosowany jako środek przeciwpieniący i składnik odżywczy fermentacji.

Następnie zmieszali PCM z drobnym piaskiem, cementem i wodą, aby stworzyć dachówkę o grubości 11 mm. Ogniwa PV o sprawności 17% zostały przyklejone do dachówki za pomocą kleju epoksydowego, a następnie pokryte kolejną warstwą kleju, przed zainstalowaniem szkła ochronnego.

fotowoltaiczna dachówka

Źródło: Western Sydney University

Porównanie

Wydajność cieplną urządzenia porównano ze zwykłą dachówką bez fotowoltaiki i konwencjonalną dachówką fotowoltaiczną bez pasywnego chłodzenia. Termopary typu T zostały użyte do pomiaru temperatury trzech dachówek zarówno na górze, jak i na dole ich powierzchni, natomiast do pomiaru natężenia promieniowania słonecznego użyto pyranometru Apogee.

Zgodnie z tymi pomiarami i oceną wydajności energetycznej płytki, dachówka fotowoltaiczna PCM dostarczyła w zimie o 4,1% więcej energii niż dachówka PV bez środka chłodzącego. Latem wartość ta wahała się od 2,2% do 4,3%.

Koszty

Naukowcy przeprowadzili również analizę, aby sprawdzić, czy wzrost kosztów spowodowany przez dodanie PCM – szacowany na około 1,2% – będzie rekompensowany przez większe zyski energii. Okazało się, że zwrot z inwestycji w nowo opracowaną dachówkę fotowoltaiczną wyniesie 5,7 lat, w porównaniu do sześciu lat w przypadku konwencjonalnej dachówki fotowoltaicznej.

Jak podsumowali naukowcy, aby zbudować solidny system BIPV, należy przeprowadzić dalsze badania, aby wybrać najlepszy PCM i zoptymalizować jego zawartość oraz rozmiar i grubość dachówek. Pozwoliłoby to jeszcze bardziej zminimalizować koszty i zmaksymalizować wydajność dachówek.

Naukowcy opisali swoje odkrycia w „ Improving performance of solar roof tiles by incorporating phase change material”, opublikowanym niedawno w Solar Energy.

Źródło: pv-magazine

Redakcja GLOBEnergia