Włókna kokosowe pomogą pasywnie obniżać temperaturę pracy modułów PV

Naukowcy z Malezji przeprowadzili badania, których celem było zastosowanie włókna kokosowego w roli naturalnego radiatora pomagającego obniżyć temperaturę pracy modułu fotowoltaicznego. Wyniki pokazały, że implementacja włókien kokosowych pozwala na zredukowanie temperatury o ponad 20 proc.

Fotowoltaika do działania wymaga słońca. Jednak wraz z docierającymi do powierzchni modułu promieniami wzrasta również temperatura pracy tego elementu, co po przekroczeniu pewnej granicy wpływa negatywnie na jego wydajność.

Utratę wydajności mocy wywołaną nadmierną temperaturą pracy modułu określa tzw. współczynnik temperaturowy mocy Pmax [%/st. C]. Opisuje on, o ile procent spadnie wydajność modułu, kiedy temperatura jego pracy przekroczy 25 st. C. Powszechnie spotykane wartości tego współczynnika mieszczą się w przedziale od -0,25% do -0,5%/st. C. Oznacza to dla najgorszego przypadku, że gdy temperatura pracy modułu latem sięgnie nawet 60 st. C, to wydajność jego pracy spadnie aż o 17,5%.

REKLAMA

Chłodzenie aktywne i pasywne

Zjawisko to nabiera dużego znaczenia w rejonach, gdzie przez większość czasu temperatura jest wysoka. Powoduje to znaczące obniżenie uzysku energii elektrycznej. Aby poradzić sobie z tym problemem, stosuje się m.in. moduły fotowoltaiczne z aktywnym chłodzeniem (ang. photovoltaic thermal system, PVT). Krążąca w nich woda odbiera część energii cieplnej z modułu i tym samym obniża temperaturę jego pracy. Rozwiązanie to jednak nie należy do najprostszych i dodatkowo wymaga dostarczenia energii do pomp obiegowych odpowiadających za ruch płynu.

Naukowcy z Universiti Malaysia Pahang przetestowali zastosowanie w module PV materiału zbudowanego z rdzenia z włókna kokosowego, zamkniętego w arkuszu poliuretanowym. Użyli go jako „naturalnego radiatora” umieszczonego w tylnej części modułu. Odpowiada on za odprowadzanie nadmiernego ciepła bez konieczności dostarczania dodatkowej energii z zewnątrz.

W ramach badań specjaliści porównali efekty chłodzenia, testując opracowane rozwiązanie w zestawieniu z modułem PVT i odnosząc uzyskane wyniki do konwencjonalnego modułu naturalnie chłodzonego przepływającym powietrzem.

REKLAMA

Nawet o 20% niższa temperatura pracy

Konstrukcja „naturalnego radiatora” powodowała, że zawarte we włóknach kokosowych cząsteczki wody pochłaniały generowane przez moduł ciepło, a następnie poprzez perforowaną warstwę z poliuretanu oddawały je na zewnątrz. I tym samym szybciej redukowały temperaturę jego pracy.

Porównując temperatury pracy modułu z dodatkowym „naturalnym radiatorem”, modułu PVT oraz referencyjnego modułu bez dodatkowego systemu chłodzenia, badacze odnotowali kolejno wyniki: 44,6; 47,8 i 57,2 st. C.

Zastosowanie wilgotnego włókna koksowego w roli absorbera ciepła, które następnie było odparowywane do atmosfery, pozwoliło zmniejszyć temperaturę jego pracy o ponad 23 st. C, podczas gdy aktywne chłodzenie wodą obniżyło temperaturę o niecałe 17 st. C.

Naukowcy z Malezji sądzą, że ich rozwiązanie wykorzysujące pasywne chłodzenie z wykorzystaniem biomateriałów może znaleźć zastosowanie z systemach BIPV oraz agrofotowoltaice. Wyniki swoich badań naukowcy przedstawili w artykule opublikowanym w „International Journal of Photoenergypt”.