Nowy model! Każda instalacja fotowoltaiczna potrzebuje

Naukowcy z Portland State University, University of Utah i National Renewable Energy Laboratory (NREL) twierdzą, że odkryli nowy sposób na poprawę wydajności projektów fotowoltaicznych poprzez poprawę naturalnego chłodzenia, które osiąga się dzięki wykorzystaniu istniejącej geometrii elektrowni.

Naukowcy odkryli, że elektrownie słoneczne z optymalnie rozmieszczonymi komponentami we właściwym kierunku mogą chłodzić się za pomocą otaczającego wiatru poprzez konwekcję. Badanie wykazało, że zwiększenie wysokości ogniw słonecznych oraz rozstawienie rzędów modułów może zwiększyć moc wyjściową o 2-3 procent .

Wbrew powszechnemu przekonaniu zbyt duża ilość światła słonecznego lub ciepła może obniżyć efektywność wytwarzania energii z fotowoltaiki. Fotowoltaika działa wydajniej, gdy pracuje w niższych temperaturach.

Ta korelacja między geometrią a wydajnością jest dużym krokiem w kierunku przewidywania chłodzenia konwekcyjnego w oparciu o unikalny układ właściwy dla elektrowni słonecznych” – powiedziała Sarah Smith z Portland State University, autorka artykułu… To toruje drogę do przemysłowi opracować dokładniejsze modele przewidywania produkcji energii i kosztów”.

Zespół odkrył, że wydajność ogniw słonecznych spada o około 0,5 procent, gdy temperatura robocza wzrasta o 1 stopień . Jako przykład. Straty energii stanowiłyby 12 procent w typowej elektrowni fotowoltaicznej, w której temperatura pracy modułów jest prawie o 25 stopni wyższa niż temperatura otoczenia.

Nowoczesne metody chłodzenia wymuszają interakcję wiatru lub wody z powierzchnią modułów słonecznych, podczas gdy inne metody wykorzystują określone materiały, które są mniej wrażliwe na ciepło, ale te techniki wymagają znacznych zasobów do działania.

Wymaga to skutecznych i bezproblemowych środków chłodzenia dla elektrowni słonecznych.

Każda instalacja wymaga innego modelu chłodzenia

Zespół udoskonalił model do obliczania, ile energii wygeneruje dany układ słoneczny na podstawie takich czynników, jak materiał, warunki środowiskowe i temperatura modułu.

Osiąga się to poprzez zwrócenie szczególnej uwagi na geometrię elektrowni słonecznej lub ilość dostępnej przestrzeni między komponentami.

Zespół zakłada, że ​​najdokładniejsze oszacowanie wydajności konwekcji i produkcji systemu słonecznego musi uwzględniać całą elektrownię i wszystkie możliwe warianty konfiguracji.

Smith powiedział: „Oznacza to, że przepływ powietrza usuwającego ciepło będzie również poruszał się inaczej w zależności od rozmieszczenia każdej elektrowni słonecznej, ostatecznie zmieniając efektywność usuwania ciepła z powierzchni modułów”.

Aby potwierdzić swój model, naukowcy przeprowadzili eksperymenty w tunelu aerodynamicznym i symulacje w wysokiej rozdzielczości oraz zebrali rzeczywiste dane środowiskowe.

Następnie zbadano związek między ogrzewaniem i chłodzeniem fotowoltaicznym a zmianami wysokości modułów, rozstawem rzędów, kątem i siłą wiatru.

Wcześniej NREL ujawnił, że rozmieszczenie rzędów modułów fotowoltaicznych może pomóc w utrzymaniu temperatury modułów, która zwykle wzrasta, gdy moduły fotowoltaiczne są wystawione na bezpośrednie działanie promieni słonecznych przez długi czas, co prowadzi do zmniejszenia wydajności modułów.

W listopadzie 2022 roku zespół naukowców z Uniwersytetu w Alcala w Hiszpanii twierdził, że obniżenie temperatury modułów fotowoltaicznych o 20ºC może doprowadzić do poprawy wydajności netto systemu o około 14 proc.