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.

REKLAMA

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.

REKLAMA

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”.