Как охладить солнечные батареи экономическим и эффективным способом

Новый гигроскопический композитный материал для испарительного охлаждения фотоэлектрических модулей разработано

Новый материал поступает из международных исследований, чтобы пассивно охладить солнечные батареи. Работа, возглавляемая Университетом науки и технологии короля Абдуллы (Kaust), разработала инновационный гигроскопический композит — экономический и прост в производстве — с учетом дальнейшего эффективности охлаждения путем испарения (одна из наиболее перспективных стратегий в этой области).

Тестирование под палящимся пустынным солнцем, новый материал показал, что он может снизить среднюю температуру на 9,4 ° C и в то же время увеличивать на 10,2% средней мощности фотоэлектрической панели.

Тепловое повреждение на фотоэлектрической

Избегайте перегрева фотоэлектрических модулей необходимо для получения максимальной производительности от вашей системы. В целом, кристаллические кремниевые устройства, сегодня на рынке, преобразуют 20% солнечной энергии, поглощаемой в среднем в электроэнергию, рассеивая остальные в форме тепла и, таким образом, повышая их температуру выше окружающей среды.

В этом контексте есть точные ограничения для идеальной работы. Фактически, было рассчитано, что для каждой степени повышения температуры выше 25 ° C солнечные батареи теряют около 0,35% эффективности. А с новыми фотоэлектрическими технологиями, основанными на перовските, более чувствительном к тепло, термическая деградация представляет собой еще более широкую проблему.

Почему это происходит? Потому что тепловая энергия влияет на максимальную выходную мощность и на напряжение открытой цепи, которое уменьшается с помощью тепла, в то время как ток короткого замыкания обычно увеличивается.

Другими словами, в самых горячих и самых солнечных климатах, где фотоэлектрические технологии обычно будут делать больше, те же условия окружающей среды могут оказаться проблемой. Сохранение солнечных батарей свежими, напротив, может определить значительную разницу на производительную электроэнергию, а также оказывать влияние на время возврата инвестиций.

Как охладить солнечные батареи?

За прошедшие годы появились несколько стратегий охлаждения для солнечных модулей, способных активно или пассивно противопоставлять тепловое напряжение.

Активное охлаждение использует электрические системы, такие как циркуляция воды или воздуха, для удаления тепла. Хотя это и эффективно, в настоящее время он представляет собой самый дорогой и сложный подход для поддержания.

Вместо этого пассивное охлаждение основано на естественных процессах для рассеивания тепла, подхода, характеризующегося легкостью использования и минимальными потребностями в техническом обслуживании. Пассивные методы являются частью естественной вентиляции, радиационного охлаждения и испарительного охлаждения.

Последнее, в частности, привлекает большое внимание благодаря разработке новых гидрогелевых композитов с исключительными гигроскопическими свойствами. Эти материалы отличаются их способностью поглощать и высвобождать воду, адаптируясь к влажности окружающей среды и изменения температуры, что облегчает поверхностное охлаждение посредством испарения. Их главная проблема? Это комплексы, которые должны быть сделаны и, следовательно, дороги. Именно на этом уровне вставлено новые международные исследования, возглавляемые Каустом.

Новый слой пассивного охлаждения для солнечных батарей

Чтобы пассивно охладить солнечные батареи, команда подготовила гигроскопический композит на основе хлорида лития и полиакрилата натрия, который поглощает влажность воздуха ночью и высвобождает его днем. Преимущество этого рецепта? Poliacolato является экономическим полимером, производимым без использования агрессивных химических веществ или специализированных реагентов, в отличие от других гигроскопических композитов.

Ученые использовали материал, чтобы создать слой испарительного охлаждения часто 10 мм, чтобы применяться на задней поверхности фотоэлектрических модулей.

Во время испытаний в пустыне Саудовской Аравии солнечные элементы с композитным слоем достигли температуры на 9,4 ° C ниже, чем без нового материала. Они также продемонстрировали увеличение мощности, выплачиваемого более чем 12%, и продолжительность жизни более 200%, одновременно снижая производственные затраты на электроэнергию (LCOE) почти на 20%.

В дополнение к Саудовской Аравии, солнечные батареи также были протестированы в некоторых из самых холодных районов континентальной Соединенной Штаты под дождем, чтобы продемонстрировать, как работает пассивная технология охлаждения в любой среде.

Эти результаты открывают новые перспективы для более эффективной и устойчивой солнечной энергии, как подробно описано в статье «Обтекаемое изготовление недорогой гигроскопической композиции для низкого уровня технического испарного охлаждения панелей Soler» на Материаловая и инженерия: R: ОтчетыПолем