Jak produkować więcej prądu z fotowoltaiki?
Badacze z uniwersytetu w Iranie wprowadzili modyfikacje paneli fotowoltaicznych, zwiększając w określonych warunkach wydajność modułu o ponad 16 proc.
Naukowcy z irańskiego Uniwersytetu Technologicznego Babol Noshirvani (BNUT) przeprowadzili w warunkach laboratoryjnych badania mające na celu sprawdzenie możliwości zwiększenia koncentracji promieniowania słonecznego na module PV oraz podniesienia efektywności chłodzenia w celu poprawy ogólnej wydajności modułu i zwiększenia produkcji energii elektrycznej. Dla opracowanych wariantów modelowych wykonano symulacje, sprawdzając efektywność poszczególnych rozwiązań.
Trzy modyfikacje fotowoltaiki
W pierwszej kolejności zintegrowano z modułem PV reflektory paraboliczne, których zadaniem było koncentrowanie większej ilości światła słonecznego (zwiększenie natężenia). Jednak koncentracja większej ilości promieniowania słonecznego prowadzi do podwyższenia temperatury roboczej, co może wpłynąć negatywnie na wydajność paneli fotowoltaicznych. Dlatego zastosowano również wyspecjalizowany system chłodzenia do regulowania rozkładu temperatury w warstwie krzemowej.
System zbudowano z żebrowanych kanałów (żebrowanie wspiera rozpraszanie ciepła), wypełnionych parafiną wzbogaconą cząsteczkami SWCNT, której zadaniem jest poprawa właściwości termicznych samej parafiny. W końcu moduł został zintegrowany z generatorem termoelektrycznym, którego zadaniem było przechwytywanie nadmiaru ciepła i przekształcanie go w dodatkowy strumień energii elektrycznej.
Badacze przetestowali kilka scenariuszy, aby sprawdzić współpracę poszczególnych systemów wspomagających pracę modułu fotowoltaicznego oraz ich efektywność. W różnych przypadkach testowano wszystkie systemy jednocześnie lub wybierano je selektywnie. Sprawdzono działanie systemu w warunkach czystych, jak i w momencie wprowadzenia dodatkowego czynnika środowiskowego w postaci pyłu, z uwagi na fakt, że zapylenie jest jednym z głównych czynników odpowiedzialnych za blokowanie transmisji światła przez warstwę szkła PV.
Wydajność zwiększona, ale…
Symulowane wyniki badań wykazały, że przy zastosowaniu systemu chłodzenia sprawność fotowoltaiki poprawiła się o około 16,46 proc. w warunkach czystych (bez zakurzenia). Należy jednak podkreślić, że w przypadku wystąpienia kurzu już po 1 godzinie wydajność uległa redukcji o 46,48 proc. względem początkowej poprawy.
Wyniki swoich badań naukowcy przedstawili w artykule: „Development of a new solar system integrating photovoltaic and thermoelectric modules with paraffin-based nanomaterials”, opublikowanym w czasopiśmie „Scientific Reports”.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
Parafina ma dość wysokie ciepło przemiany fazowej (od 180 J/g do 230 J/g). Roztopienie 1 kilograma parafiny, przy temperaturze na przykład 50 stopni Celsjusza, wymaga takiej ilości ciepła, jaką należałoby doprowadzić do wody, aby podgrzać ją od 20 do 80 stopni Celsjusza. Dlatego często stosuje się ją w magazynach ciepła jako akumulator. W zależności od składu, temperatura topnienia może wynosić już 40st.C. Używanie takiego rodzaju chłodzenia w Iranie ma sens, bo temperatury latem w niektórych częściach kraju potrafią grubo przekraczać 40st.C w cieniu.