Konwekcyjne podejście do chłodzenia obniża temperaturę układu słonecznego. Grupa naukowców z Portland State University opracowała metodę zwiększania uzysku energii z elektrowni słonecznych o około 5% przy jednoczesnym zmniejszeniu degradacji panelu o ponad 0,3% rocznie.
Ten niezwykły wzrost został opracowany przy użyciu metody chłodzenia konwekcyjnego. Mówiąc prościej, oznacza to, że system słoneczny jest chłodzony z uwzględnieniem kierunku wiatru, prędkości i nachylenia modułu. Ta technika jest pierwszym w swoim rodzaju skalowaniem ulepszeń do poziomu macierzy, co zapewnia optymizm dla przyszłego sukcesu komercyjnego.
W artykule opublikowanym w Nature Research zasugerowano, że proponowana metoda raczej ulepszy, niż porzuci obecne projekty paneli fotowoltaicznych, co jest dobrą wiadomością dla wszystkich w branży. Ten praktyczny element przyjęcia jest ważną zdolnością technologii, pozwalającą na optymalizację na poziomie macierzy, aby uzyskać większą koncentrację podczas rozważania projektu systemu PV.
PODSUMOWANIE BADANIA PORTLAND STATE UNIVERSITY
Chociaż poczyniono postępy w zakresie zwiększania wydajności fotowoltaiki i maksymalizacji wytwarzanej mocy, wyzwania pozostają w zakresie obniżania temperatury pracy paneli fotowoltaicznych. To badanie eksperymentalnie demonstruje możliwe do osiągnięcia ulepszenia wydajności fotowoltaiki słonecznej, jeśli panele fotowoltaiczne są zaprojektowane tak, aby wykorzystywać chłodzenie konwekcyjne. Zaobserwowano 30–45% wzrost konwekcyjnego współczynnika przenikania ciepła, gdy kierunek przepływu dochodzącego przesuwa się o 180° w kierunku tylnej powierzchni paneli fotowoltaicznych. Ten wzrost odpowiada spadkowi temperatury modułu fotowoltaicznego o 5–9 °C. Chociaż zmiana kąta nachylenia paneli słonecznych w celu optymalizacji chłodzenia konwekcyjnego może być niepraktyczna lub niepożądana, to badanie parametryczne podkreśla znaczący wpływ fal, turbulencji i prędkości podpaneli na warunki pracy panelu, poprzez zmianę konwekcyjnego transferu ciepła.
Obecne podejście można uznać za pasywny mechanizm chłodzenia, który prowadzi do wzrostu wydajności konwersji i zmniejsza nieodwracalne uszkodzenia materiałów ogniw fotowoltaicznych. Wzrost łączności zmniejsza redukcję napięcia w obwodzie otwartym, współczynnika wypełnienia i mocy wyjściowej ogniw fotowoltaicznych. W porównaniu z wcześniejszymi badaniami, w których wykorzystano aktywne systemy chłodzenia, obecne podejście jest uważane za obiecującą alternatywę dla społeczności zajmującej się energią słoneczną. Zgodnie z zasadami przemysłu słonecznego, panele słoneczne wytrzymują około 25-30 lat, a współczynniki degradacji poniżej 1% są powszechne w całej branży. Przy naszym podejściu degradacja będzie wynosić poniżej 0,7% rocznie, co oznacza, że panel słoneczny nadal będzie działał z około 85% swojej wydajności.
Znaczenie tych czynników otwiera drogę do przyszłych prac w celu zbadania innych parametrów, które można łatwo zoptymalizować, takich jak odstępy między rzędami paneli, wysokość panelu od podłoża oraz inne struktury lub układy, które poprawiają przepływ przez gospodarstwo. W powiązanych zastosowaniach na macierze montowane na dachu często ma większy negatywny wpływ temperatura, więc pojawiają się pytania dotyczące możliwości wzmocnienia konwekcji poprzez parametry, takie jak wysokość odsunięcia dachu. Ponadto badanie to podkreśla znaczenie kierunku wiatru dla uzysku energii fotowoltaicznej i dostarcza wartości do wykorzystania w systemach modelowania farm fotowoltaicznych, które doprowadzą do ulepszenia istniejących modeli.
Omówione tutaj strategie wzmocnienia konwekcji rozpoczęły rozmowę w reżimie konwekcji wymuszonej. Jednak ważne jest, aby przyszłe badania zbadały ulepszenia, które mogą być możliwe przy użyciu wyłącznie naturalnej konwekcji, ponieważ wiele miejsc słonecznych nie ma dużych prędkości napływających przez większość cieplejszych miesięcy. Chociaż w tym badaniu zbadano konwekcję wymuszoną odpowiednią dla miejsc o większym wietrze, ta sama metodologia może być zastosowana w reżimie konwekcji naturalnej i pokazuje, że niewielkie zmiany na dolnym końcu prędkości napływu mogą przynieść znaczne korzyści w zakresie temperatury. Co więcej, wszelkie zmiany układu o wysokim potencjale będą musiały zostać porównane z dodatkowymi materiałami, gruntami lub kosztami instalacji, a przyszłe prace powinny zbadać wynikające z nich kompromisy.
Źródło: https://www.zerohomebills.com/solar-energy-yields-could-increase-up-to-5/