Испанские ученые построили систему охлаждения с теплообменниками на солнечных панелях и U-образными теплообменниками, установленными в скважине на глубине 15 метров. Исследователи утверждают, что это снижает температуру панелей до 17%, одновременно улучшая производительность примерно на 11%.
Исследователи из Университета Алькали в Испании разработали технику охлаждения для солнечных модулей, которая использует подземный однофазный контур теплообменника с замкнутым контуром, который действует как естественный радиатор.
«Наши анализы, проведенные для различных типов жилых и коммерческих установок, показывают, что система является экономически жизнеспособной с периодами амортизации инвестиций, которые колеблются от пяти до десяти лет», — сказал исследователь Игнасио Валиенте Бланко журналу pv.
Технология охлаждения предусматривает применение теплообменника на задней стороне солнечной панели для удаления избыточного тепла. Это тепло передается под землю теплоносителем, который охлаждается другим U-образным теплообменником, введенным в скважину на глубине 15 метров, наполненную природной водой из подземного водоносного слоя.
«Системе охлаждения нужна дополнительная энергия, чтобы активировать насос охлаждающей жидкости», — пояснили исследователи. «Поскольку это замкнутый контур, разница потенциальной энергии между дном скважины и солнечной панелью не влияет на энергопотребление системы охлаждения».
Ученые проверили систему охлаждения на автономной фотоэлектрической установке, которую они описали как типичную солнечную ферму с одноосевой системой отслеживания. Массив состоит из двух модулей мощностью 270 Вт, поставленных испанской компанией Atersa. Они имеют температурный коэффициент — 0,43% на градус Цельсия.
Теплообменник солнечной панели в основном состоит из набора из шести пластически деформированных, уплощенных U-образных медных труб, каждая из которых имеет диаметр 15 мм. Все трубы термически изолированы пенополиэтиленом и подключены к общим входным и выходным коллекторам диаметром 18 мм.
Исследовательская группа использовала постоянную скорость потока теплоносителя 3 л/мин или 1,8 л/мин на квадратный метр солнечной панели.
Эксперимент показал, что технология охлаждения может снизить рабочую температуру солнечного модуля на 13-17 C. Это также улучшило производительность модуля примерно на 11%, что означает, что в течение всего дня охлажденная панель будет обеспечивать на 152 Вт-ч больше, чем ее неохлажденный аналог, согласно исследованию.
Ученые представили систему охлаждения в «Повышении эффективности фотоэлектрических солнечных модулей путем охлаждения с помощью подземного теплообменника», которая недавно была опубликована в Journal of Solar Energy Engineering.
«С необходимыми инвестициями систему вполне можно использовать в обычных установках», — сказал Вальенте Бланко.