Naukowcy chcą pomóc w likwidacji lub ograniczeniu przeszkody, jaką napotykają systemy fotowoltaiczne w procesie produkcji energii elektrycznej – jest nią przegrzanie modułów z powodu nadmiernego promieniowania słonecznego i wysokich temperatur otoczenia. Takie warunki są charakterystyczne dla krajów, gdzie występują wysokie temperatury np. Grecja. Panele słoneczne pracują najbardziej efektywnie w otoczeniu z optymalną temperaturą. Wysoka temperatura ogniwa słonecznego może doprowadzić do ograniczenia żywotności ogniwa, niższej wydajności konwersji energii, a nawet uszkodzenia ogniwa przy skrajnym stężeniu promieniowania słonecznego

Naukowcy zauważają, że systemy HVAC są instalowane w budynkach mieszkalnych, komercyjnych i przemysłowych. Generowane przez nie chłodne powietrze może posłużyć do  obniżenia temperatury roboczej modułów PV. Okazało się, że temperaturę modułów fotowoltaicznych można faktycznie obniżyć wraz ze wzrostem natężenia przepływu powietrza wywiewanego. Jednak zależy ono od zapotrzebowania na chłodzenie, które raczej występuje w okresie letnim.

Kolejną przeszkodą jest gromadzenie się kurzu w górnej powierzchni instalacji. Jest to problematyczne np. w Zjednoczonych Emiratach Arabskich. Naukowcy zbadali także tą kwestię. W nocy temperatura na obszarach pustynnych jest niższa, co powoduje rosę na powierzchniach systemów słonecznych i zatrzymuje najmniejsze cząsteczki pyłu znajdujące się w powietrzu.

Chłodzenie modułów z pomocą HVAC

Badana metoda chłodzenia modułów słonecznych może być stosowana w systemach fotowoltaicznych w konstrukcjach, które mogą wykorzystywać powietrze wywiewane z systemów HVAC. Chłodzenie uzyskuje się poprzez wymuszoną konwekcję powietrza wprowadzanego do tylnej części modułów.


Grafika: ScienceDirect

Technikę przetestowano na eksperymentalnym module fotowoltaicznym o długości 0,5 m. . Naukowcy przeprowadzili badanie parametryczne, zmieniając obciążenie chłodnicze systemu HVAC od 0 kW do 110 kW. Wysokość kanału wylotowego ustalono na poziomie 0,1 m, a szerokość –  jako 0,5 m. Temperatura otoczenia wynosiła 25 C, a temperatura powietrza wywiewanego – 22 C. Eksperyment wykazał, że wydajność modułu wzrosła z 11 do 18 proc., gdy obciążenie chłodnicze wzrosło z 0 kW do 140 kW.

Naukowcy ostrzegli, że obecna testowana konfiguracja systemu sprzyja gromadzeniu się kurzu na instalacji PV, czego należy unikać, ponieważ może to wpłynąć na wydajność systemu słonecznego. Badacze planują jednak podzielić strumień powietrza wywiewanego na dwie części, z których jedna opływa dolną powierzchnię, a druga górną, aby wyeliminować gromadzenie się kurzu.

Źródło: PV Magazine/Science Direct

Redakcja GLOBEnergia