Нова модель! Кожна фотоелектрична установка потребує

Дослідники з Університету штату Портленд, Університету штату Юта та Національної лабораторії відновлюваної енергії (NREL) кажуть, що вони відкрили новий спосіб підвищення ефективності сонячних проектів шляхом посилення природного охолодження, яке досягається за допомогою існуючої геометрії електростанції.

Дослідники виявили, що сонячні електростанції з оптимально розташованими компонентами в правильному напрямку можуть охолоджуватися за допомогою навколишнього вітру через конвекцію. Дослідження показало, що збільшення висоти сонячних батарей, а також збільшення відстані між рядками модулів може збільшити вихідну потужність на 2-3 відсотків.

Всупереч поширеній думці, занадто багато сонячного світла або тепла може знизити ефективність фотоелектричної генерації електроенергії. Фотовольтаїка працює більш ефективно, коли працює при нижчих температурах.

Ця кореляція між геометрією та ефективністю є великим кроком у напрямку прогнозування конвективного охолодження на основі унікальної конструкції, притаманної сонячним електростанціям», – сказала Сара Сміт з Університету штату Портленд, автор статті ...... Це відкриває шлях для промисловості, щоб розробити точніші моделі для прогнозування виробництва та витрат енергії».

Команда виявила, що ефективність сонячних батарей зменшується приблизно на 0,5 відсотка, коли робоча температура підвищується на 1 градус. Як приклад. Втрати енергії становитимуть 12 відсотків у типовій фотоелектричній установці, де робоча температура модулів майже на 25 градусів вища за температуру навколишнього середовища.

Сучасні методи охолодження змушують вітер або воду взаємодіяти з поверхнею сонячних модулів, тоді як інші методи використовують спеціальні матеріали, які менш чутливі до тепла, але ці методи вимагають значних ресурсів для роботи.

Це вимагає ефективних і безпроблемних заходів охолодження сонячних електростанцій.

Для кожної установки потрібна своя модель охолодження

Команда вдосконалила модель для розрахунку кількості енергії, яку генеруватиме конкретна сонячна система, на основі таких факторів, як матеріал, умови навколишнього середовища та температура модуля.

Це досягається за рахунок звернення особливої ​​уваги на геометрію сонячної установки або на те, скільки простору доступно між компонентами.

Команда припускає, що найточніша оцінка конвекції та ефективності виробництва сонячної системи повинна брати до уваги станцію в цілому та всі можливі варіанти конфігурації.

Сміт сказав: «Це означає, що потік повітря для видалення тепла також буде рухатися по-різному залежно від розташування кожної сонячної станції, в кінцевому підсумку змінюючи ефективність відведення тепла з поверхні модулів».

Щоб підтвердити свою модель, дослідники провели експерименти в аеродинамічній трубі та симуляції з високою роздільною здатністю, а також зібрали дані про навколишнє середовище в реальному світі.

Після цього було досліджено зв’язок між фотоелектричним нагріванням і охолодженням і змінами висоти модуля, міжряддя, кута та сили вітру.

Раніше NREL виявив, що розміщення рядів сонячних модулів може допомогти підтримувати температуру модулів, яка зазвичай підвищується, коли сонячні модулі піддаються впливу прямого сонячного світла протягом тривалого часу, що призводить до зниження ефективності модуля.

У листопаді 2022 року група дослідників з Університету Алькала в Іспанії заявила, що зниження температури сонячних модулів на 20ºC може призвести до підвищення ефективності системи приблизно на 14 відсотків.