Termoelektryczny system chłodzący podniesie wydajność fotowoltaiki
Chłodzenie nie tylko zwiększa wydajność, ale również łagodzi degradację ogniw fotowoltaicznych. Jedno z obiecujących podejść do tego procesu polega na przymocowaniu chłodnicy termoelektrycznej z tyłu modułu PV.
Efektywne obniżanie temperatury pracy modułów fotowoltaicznych skutecznie przyczynia się do optymalizacji wydajności ich pracy i pomaga wydłużyć ich żywotność. Jest to szczególnie ważne w okresie letnim, kiedy w niektórych regionach świata temperatura powietrza przekracza okresowo nawet 35 st. C, a temperatura pracy rozgrzanego wówczas modułu nierzadko mocno przewyższa temperatury powietrza.
TEC zredukuje temperaturę pracy ogniw
Badacze z Katedry Inżynierii Elektrycznej, Elektronicznej i Komputerowej Central University of Technology w Republice Południowej Afryki przeprowadzili badania mające na celu sprawdzenie skuteczności wykorzystania chłodnicy termoelektrycznej (ang. thermoelectric coolers, TEC) w procesie obniżania temperatury pracy ogniw fotowoltaicznych.
W tym celu zbudowali układ PV-TEC składający się z modułu fotowoltaicznego zintegrowanego z chłodnicą termoelektryczną (TEC), radiatora i systemu przełączającego.
W celu symulacji różnych scenariuszy sformułowano model matematyczny opisujący proces chłodzenia modułów. Symulacje przeprowadzono przy użyciu MATLAB-a (narzędzie do obliczeń matematycznych i wizualizacji danych) i SCIP (narzędzie i biblioteka służące do rozwiązywania problemów optymalizacji kombinatorycznej).
Zasada działania
W wyniku napromieniowywania układu PV-TEC generowany jest ładunek elektryczny (prąd). W procesie część promieniowania, zamiast być przekształcana na prąd, jest w dolnej części modułu PV przekształcana w ciepło (strata), które prowadzi do obniżania wydajności urządzenia. Aby temu zapobiec, zastosowano układ TEC, który odpowiada za odbieranie nadmiernej temperatury (ciepła) za pomocą „chłodnej strony” urządzenia, a następnie jej rozpraszanie za pomocą specjalnego radiatora.
Nad pracą systemu czuwa układ przełączający wchodzący w skład PV-TEC.
Znacząca poprawa wydajności
Zachowanie systemu badano zarówno latem, jak i zimą. Jego działanie porównano z referencyjnym panelem fotowoltaicznych bez TEC i radiatora.
W symulowanych warunkach zimowych temperatura pracy moduły nigdy nie wzrosła powyżej 25 st. C, więc system TEC nie był wykorzystywany. Z kolei latem temperatura rosła i w przypadku modułu referencyjnego badacze odnotowali wartości 36,1 st. C., podczas gdy w przypadku systemu PV-TEC temperatura nie przekraczała 25 st. C. W przypadku PV-TEC uzyskano ilość energii na poziomie 603,60 Wh w porównaniu do 547,65 Wh za pośrednictwem próby odniesienia.
Naukowcy wyliczyli, że zastosowanie TEC i radiatora może zwiększyć wydajność systemu fotowoltaicznego, w szczególności w okresie letnim, nawet o około 9,27 proc. Co więcej, jak twierdzą, odbieranie nadmiernej temperatury z obszaru modułu oprócz tego, że przyczynia się do wyższego uzysku energii elektrycznej, poprawia również żywotność samych paneli. To zaś przekłada się na dłuższy okres eksploatacji całej instalacji.
Analiza progu rentowności, którą przeprowadzili naukowcy z RPA, wykazała, że koszt zaproponowanego przez nich rozwiązania może zwrócić się już po około 6,5 latach użytkowania systemu fotowoltaicznego.
Efekty swoich działań opisali w artykule pt.: „Enhancing photovoltaic operation system efficiency and cost-effectiveness through optimal control of thermoelectric cooling” opublikowanym w magazynie „Solar Energy Materials and Solar Cells”.
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.
Brakło tutaj informacji, ile energii pochłania system chłodzenia i jaki jest dodatkowy koszt takiego chłodzenia. W eksploatacji wyjdzie razem pewno na zero a koszt zakupu droższych paneli z chłodzeniem wydłuży czas zwrotu.
jezeli panele sie nagrzewaja w lecie to uzywajmy je tylko w zimie. Ciekawe czy na farmach pv zlokalizowanych na pustyni wprowadza ten genialny pomysl, ha ha.
Skórka za wyprawkę. Panele termoelektryczne są sakramencko drogie i wyliczony okres zwrotu nakładów uważam za zaniżony. No chyba, że panele te wyraźnie potaniały, czego nie zakładam, bo towar jest niszowy. Do tego skomplikowany montaż z udziałem hydraulików podbija koszty. Tym niemniej wnioski co do efektywności są zasadne. Najwieksza wydajność paneli jest w maju, kiedy dach jest jeszcze nie nagrzany.
Eko szaleństwo.
analityk@ A po co ci tam hydraulik? To nie jest chłodzenie cieczą. Do chłodzenia potrzebne jest napięcie DC. Sposób chłodzenia oparty jest na efekcie Peltiera, dzięki czemu ciepło skupia się po jednej stronie urządzenia, a po jego przeciwnej stronie występuje efektywne chłodzenie
Wystarczy przestudiować polskie prace badawcze i publicznie dostępne w sieci ich wyniki,by rozumieć, że chłodzenie paneli- ma sens.Co więcej – w odróżnieniu od opisywanego artykułem sposobu – polscy racjonaliści obrali metodę bez użycia wkładu energii oraz z zastosowaniem dostępnych w Polsce materiałów. Komentowany anons to pozbawiony konkretów komentarz do czegoś co inni napisali po angielsku, z kolei brak w przekazie informacji o bilansie energetycznym opisywanego rozwiązania powoduje nie tylko, że pisanie było bez sensu,ale że czytelnik stracił czas na czytanie.
O ile metoda semi pasywnego schładzania paneli PV wynika i została wskazana, udokumentowana przez polskich naukowców, o tyle ponieważ rząd PiS przeznaczył miliony złotych na budowę elektrowni do (późniejszego) rozebrania (Ostrołęka 3), o ile przeznaczył miliony że sprzedaży praw do emisji CO2 na partyjniacko bonusujące wydatki poczynione w przetępnym naruszeniem celów na które te pieniądze można było wydać, o tyle rząd PiS nie dał tym naukowcom grantu na badania nad wdrożeniem i zastosowaniem pozyskanych wyników prac badawczych bo przecież to Polska i polscy obywatele (zamiast w y ł ą c z n i e pisowcy nominaci) mogłyby na tym zyskać.Abstrachując od powyższego – z uwagi na fakt, że 97% masy towarowej paneli PV wprowadzanych w polski obszar celny produkowana jest w Chinach, aplikowanie polskich dokonań wymagałoby przez ich układaniem u Odbiorcy instalacji PV najpierw (w jakiejś hali) dołożenia do panela systemu semi pasywnego chłodzenia co wymaga czasu. Obyczaje montażystów są takie by wyjąć potrzebną ilość z kontenera i jak najszybciej zamontować.Czyli interes montażystów – nie idzie w parze z interesem przyszłego użytkownika paneli PV.Gdyby istniało państwo polskie- a istnieje jedynie na papierze – to byłaby ustawa wprowadzająca podatek na panele pozbawione układu chłodzącego, ale tak zachował by się porządny gospodarz, a dzięki podatkowi opłacał by się dodatkowy wydatek na aplikowanie w kraju rodzimego rozwiązania do schładzania paneli.W Polsce- brak porządnego gospodarza.