Sposoby chłodzenia paneli fotowoltaicznych

W obecnym czasie stosuje się kilka sposobów obniżających temperaturę modułów. Pierwszą ze stosowanych technik jest chłodzenie pasywne. Wyróżnia się wśród nich pasywne chłodzenie powietrzem lub wodą oraz chłodzenie przewodzące. To ostatnie często odbywa się przy użyciu materiałów zmiennofazowych.

Kolejnym rodzajem technologii chłodzących jest wyposażenie modułów PV z tyłu w rurki wypełnione czynnikiem chłodzącym. Taka opcja chłodzenia jest połączeniem zmiany fazy i konwekcji czynnika chłodzącego.

Inna metoda to aktywne chłodzenie. Zalicza się do nich techniki zużywające energię do chłodzenia paneli PV. Pośród znanych technologii chłodzenia mówi się też o systemach wykorzystujących efekt Peltiera – chłodzenie termoelektryczne oraz o chłodzeniu nanopłynami.

Niestety wszystkie wyżej wymienione metody niosą ze sobą, oprócz korzyści w postaci zwiększonej wydajności paneli PV, również negatywne oddziaływanie na instalację. Sprawia to, że w ostatecznym rozrachunku sprawność wzrasta zazwyczaj zaledwie o kilka procent. Stąd rodzi się pytanie, które z tych systemów są najbardziej opłacalne?

Najnowsza metoda chłodzenia modułów PV opracowane przez Francuzów

Nowym pomysłem może pochwalić się francuska firma Sunbooster. Stworzona przez nich technologia wydaje się naprawdę bardzo prosta. Zaproponowane rozwiązanie opiera się na wykorzystaniu opatentowanej rury umiejscowionej na krawędzi paneli. Posiada ona mnóstwo bardzo małych otworów, z których wprost na powierzchnię paneli uwalniana jest zmagazynowana woda deszczowa. W ten sposób na modułach PV tworzy się cienka warstwa wody, która natychmiast obniża ich temperaturę. W skład instalacji wchodzi też czujnik temperatury, odpowiadający za wyzwalanie strumienia wody chłodzącej. System uruchamia się w momencie, gdy temperatura otoczenia modułów osiągnie temperaturę wyższą od 25°C.

Francuski instalator systemów fotowoltaicznych twierdzi, że opracowana metoda chłodzenia bazująca na wodzie pozwoli zwiększyć wytwarzanie energii przez instalację fotowoltaiczną o 8–12% w skali roku.

Technologia, którą można zastosować w systemach fotowoltaicznych i elektrowniach słonecznych budowanych pod różnymi kątami, kosztuje obecnie prawie 250 000 EUR / MW (tj. około 1,1 mln zł/MW). Producent jednak pociesza i szacuje że w ciągu najbliższych dwóch lat koszt tej instalacji powinien zmniejszyć się o ponad połowę.

Jakie kryterium zastosowano w badaniach malezyjczyków?

Naukowcy w nowym sposobie klasyfikacji technik chłodzenia paneli PV postanowili wziąć pod uwagę bardzo ważne aspekty. Są to koszty produkcji energii z fotowoltaiki i wzrost efektywności paneli po dodaniu systemu chłodzenia do instalacji. Jeden z autorów badań podkreśla, że na chwilę obecną porównanie kosztów produkcji systemów chłodzenia oraz mocy wyjściowej wypada stosunkowo słabo.

Czy tańsze techniki chłodzenia są godne uwagi?

Badania nad nowym współczynnikiem efektywności kosztów produkcji stosowanym do oceny technologii chłodzenia modułów PV opublikowano w International Journal of Energy Research. Służy on określeniu, czy dany system chłodzenia jest opłacalnym rozwiązaniem czy też uzyskał ocenę neutralną.

Wniosek – tańsze sposoby chłodzenia paneli fotowoltaicznych mogą być dobrym pomysłem. Taka sytuacja ma miejsce, gdy moc wyjściowa systemu PV z chłodzeniem równa się maksymalnej mocy wyjściowej systemu PV w standardowych warunkach testowych, a koszt produkcji instalacji chłodzącej wynosi zero.

Aby móc poprawnie użyć współczynnika, jakim posłużyli się Malezyjczycy, należy wziąć pod uwagę promieniowanie słoneczne, temperaturę otoczenia i inne. Badacze precyzują standardowe warunki testu jako następujące: promieniowanie słoneczne 1000 W/m², temperaturę ogniwa 25°C i współczynnik AM na poziomie 1,5.

Porównanie metod chłodzenia modułów PV wcale nie takie łatwe

Ta sama grupa badawcza niedawno opublikowała przegląd ocen wydajności i porównania różnych metod utrzymywania niskiej temperatury paneli słonecznych.

Naukowcy zwracają uwagę, że obecnie w badaniach dotyczących oceny różnych metod chłodzenia paneli PV istnieją luki. Ponadto problemem jest brak uniwersalnych standardów testowania.
Trudność sprawia też realistyczne zestawienie sprawności paneli fotowoltaicznych . Wynika to z faktu, że różne technologie PV działają lepiej lub gorzej w różnych warunkach oświetleniowych i klimatycznych. W dodatku parametry systemów chłodzenia PV są stosowane w niejednolitych warunkach pracy.

Oznacza to, że wykorzystanie tego samego typu chłodzenia modułów PV w różnych technologiach, o różnych mocach znamionowych, powinno dać również inną moc wyjściową. Przykładowo, zastosowanie identycznej techniki chłodzenia w różnych typach modułów, ale każdy o mocy nominalnej 350 Wp sprawi, że moc wyjściowa będzie inna dla każdego z nich.

Kwestia dotycząca chłodzenia modułów fotowoltaicznych jest bardzo ważną sprawą i z pewnością nadal spędza sen z powiek branży fotowoltaicznej. Pomimo wielu technik, które można stosować na chwilę obecną nadal wskazany jest rozwój w tej dziedzinie. Dostępne technologie są często mało efektywne oraz drogie.

Oprócz samego rozwoju technologicznego potrzeba też narzędzi, które będą umożliwiały wiarygodne porównanie znanych metod jak i tych nowo powstających. To wszystko ma na celu znalezienie, jak najlepiej dopasowanych systemów chłodzenia do potrzeb i budżetu. Tym samym ma się to przyczynić do zwiększenia produkcji energii elektrycznej z fotowoltaiki i uczynić systemy chłodzące powszechnie stosowaną technologią.

Opracowano na podstawie pv-magazine.com

Redakcja GLOBEnergia