Алюминиевые ребра в сравнении с оксидной наножидкостью для охлаждения фотоэлектрических модулей
купить аккумулятор Challenger T105
Индийские ученые сравнили алюминиевые ребра с охлаждением фотоэлектрических модулей с помощью наножидкости на основе CuO и воды. Они обнаружили, что наножидкость снижает среднюю температуру панели и увеличивает общую выходную мощность. Однако с учетом энергопотребления насоса пассивные алюминиевые ребра обеспечивают сопоставимую электрическую эффективность без дополнительных затрат энергии.
Экспериментальная установка
Исследовательская группа из Технологического университета Вишвешвараи в Индии провела экспериментальное сравнение двух подходов к охлаждению фотоэлектрических модулей — с помощью алюминиевых ребер и наножидкости на основе оксида меди (CuO) и воды — при идентичных условиях эксплуатации.
«В этой работе для сравнительного экспериментального исследования были использованы две идентичные фотоэлектрические панели: одна охлаждалась с помощью алюминиевых ребер, а другая — с помощью наножидкости на основе оксида (CuO)», — сообщили ученые. «Целью экспериментального исследования была оценка эффективности двух подходов к управлению тепловым режимом — пассивного и активного охлаждения — применительно к фотоэлектрическим панелям, а также изучение влияния каждого подхода на температуру панели и выходную электрическую мощность».
Исследователи оценили системы по температуре модулей и электрическим характеристикам. Они протестировали две одинаковые поликристаллические фотоэлектрические панели мощностью 100 Вт, каждая площадью 0,67 м². Напряжение холостого хода каждого модуля составляло 21,9 В, напряжение в точке максимальной мощности — 18,1 В, ток короткого замыкания — 6,05 А, а ток в точке максимальной мощности — 5,76 А.
Первый модуль был оснащен активной системой охлаждения с замкнутым контуром, в которой циркулировала наножидкость на основе воды и оксида меди с содержанием 3 % по массе со скоростью 2 л/мин с помощью погружного насоса постоянного тока 12 В, 0,5 А. Наножидкость содержала 30 г коммерчески доступных частиц CuO, диспергированных в дистиллированной воде. К задней части модуля была прикреплена медная пластина размером 0,76 м × 0,58 м и толщиной 1 мм. К пластине змеевидным образом была приварена медная трубка диаметром 9,5 мм общей длиной 8,53 м, образующая теплосборник. Затем нагретый наножидкость проходил через спиральный медный теплообменник.
Во втором модуле использовалась пассивная система охлаждения, состоящая из восьми продольных алюминиевых ребер, равномерно прикрепленных к его задней поверхности с помощью теплопроводной пасты и клея. Шесть ребер имели длину 0,92 м, а два — 0,80 м. Все ребра были шириной 0,06 м и толщиной 1 мм. Согласно данным, теплопроводность алюминия составляет 237 Вт/мК. Ребра были расположены на расстоянии 45 мм друг от друга, образуя семь каналов для воздушного потока, которые рассеивали тепло за счет естественной конвекции без использования насосов, циркулирующих жидкостей, движущихся компонентов или дополнительного электропитания.
Обе системы были протестированы на открытом воздухе в Калабураги, на севере штата Карнатака, Индия. В городе жаркий полузасушливый климат с высокими температурами окружающей среды, интенсивным солнечным излучением и долгими солнечными днями. Эксперимент проводился в солнечный день 23 декабря 2025 года. Обе панели были установлены на открытом, незатенённом участке, куда в течение дня попадал солнечный свет. Идентичные модули были установлены под углом 18 градусов и ориентированы на юго-восток.
Пиковая интенсивность излучения наблюдалась в период с 12:00 до 15:00, достигнув 705,4 Вт/м² в 13:00, а затем снизившись до 383,6 Вт/м² в 16:00.
«Фотоэлектрическая панель с наножидкостным охлаждением на основе CuO работала при средней температуре 32,5 °C, что ниже показателя 44,7 °C, зафиксированного для фотоэлектрической панели с алюминиевыми ребрами», — сообщили исследователи. Таким образом, панель с наножидкостным охлаждением на основе CuO показала более высокую среднюю выходную мощность — 91 Вт по сравнению с 85 Вт у панели с алюминиевыми ребрами. Аналогичным образом фотоэлектрические панели с алюминиевыми ребрами и наножидкостным охлаждением на основе CuO продемонстрировали средний электрический КПД 23,6% и 25,1% соответственно.”
Однако с учетом вспомогательной мощности, потребляемой циркуляционным насосом на 12 В, чистый электрический КПД активной системы охлаждения с наножидкостью на основе оксида меди был сопоставим с КПД пассивной панели с алюминиевыми ребрами.
«В жарком и сухом климате Калабураги метод охлаждения с пассивными алюминиевыми ребрами показал высокую эффективность терморегулирования без использования вспомогательной мощности, что делает его простым, экономичным и энергоэффективным решением для охлаждения фотоэлектрических систем», — заключили исследователи.
Результаты исследования были представлены в статье «Экспериментальное исследование фотоэлектрической панели с использованием наножидкости на основе оксида меди и технологии охлаждения алюминиевыми ребрами в жарком и сухом климате Калабураги», опубликованной в журнале Solar Energy Advances.