Технология охлаждения двух фотоэлектрических модулей с использованием воды и воздуха

Аккумулятор Trojan L16H-AC

Венгерские учёные создали экспериментальную установку, в которой используется поликристаллическая солнечная панель мощностью 60 Вт с 152 отверстиями в раме для воздушного охлаждения, а также трубы из медного сплава с высокой проводимостью и рёбрами, расположенными сзади для водяного охлаждения.

Исследователи из Венгерского университета сельского хозяйства и естественных наук и Университета Куфы в Ираке разработали новую технологию охлаждения двух фотоэлектрических модулей с использованием воды и воздуха.

Для воздушного охлаждения используется перфорированная рама и вентилятор, а для водяного охлаждения — пирамидальные рёбра и змеевидная труба. Команда сконструировала и протестировала экспериментальную установку этой системы.

«Предлагаемая конструкция включает в себя инновационную раму для солнечных панелей со стратегически расположенными отверстиями, что представляет собой особый подход к технологиям охлаждения за счёт улучшения динамики воздушного потока, — заявили они. — Благодаря эффективному управлению и повторному использованию тепловой энергии конструкция значительно улучшает терморегуляцию и общую эффективность системы солнечной энергии».

Экспериментальная установка была основана на поликристаллической солнечной панели мощностью 60 Вт. Для воздушного охлаждения учёные просверлили 152 отверстия по бокам рамы, через которые поступает воздух. На задней стороне панели также было просверлено отверстие для выхода воздуха. К отверстию был прикреплён вентилятор, скорость воздушного потока которого регулировалась на уровне 1,1 м/с. Что касается водяного охлаждения, то на задней части солнечной панели была установлена змеевидная труба с 11 рёбрами между ними.

Исследовательская группа изготовила трубу и рёбра из медного сплава с высокой проводимостью, который, как утверждается, оптимизирует эффективность теплопередачи. Труба и рёбра были прикреплены к поверхности с помощью специального клея с высокой теплопроводностью, чтобы обеспечить прямой контакт и улучшить передачу энергии. Затем к раме панели был прикреплён деревянный лист, чтобы создать воздушный канал, и добавлены два изоляционных листа.

Предполагалось, что горячий воздух на выходе из системы будет использоваться для обогрева дома, а горячая вода на выходе будет накапливаться в резервуаре. Помимо этой новой системы (PV-d), были созданы две другие системы для сжатия: первая включала в себя модуль мощностью 60 Вт без охлаждения (PV-r), а вторая состояла только из панели и воздушного охлаждения (PV-a).

Все буровые установки были размещены в городе Гёдёллё в центральной части Венгрии. Они были установлены на наклонной алюминиевой раме с углом наклона 43◦, ориентированной на юг, с азимутальным углом (-19◦). Данные были получены в течение двух дней подряд в мае 2024 года, когда небо было ясным.

«Система PV-d продемонстрировала более высокую электрическую эффективность, вырабатывая до 42,87 Вт при интенсивности излучения 1018,76 Вт/м2 по сравнению с 30 Вт у системы PV-r, что на 42,4 % больше», — показали результаты. «Система PV-d значительно повысила тепловую эффективность, опередив систему с воздушным охлаждением примерно на 48,5 % при интенсивности излучения 1018,758 Вт/м2».

Кроме того, учёные обнаружили, что в системе PV-d средняя температура снижается примерно на 5,4 °C и 12,5 °C по сравнению с системами PV-a и PV-r соответственно. Она также продемонстрировала среднюю эксергетическую эффективность в 27,7 % по сравнению со средней эффективностью в 16,2 %, наблюдаемой в системе PV-a с воздушным охлаждением, и 6 % в эталонной системе PV-r.

Система была представлена в статье «Оптимизация технологии двойного охлаждения в перфорированных солнечных фотоэлектрических модулях: экспериментальные данные для достижения углеродной нейтральности и устойчивого развития», опубликованной в журнале Energy Conversion and Management: X.