Německý Fraunhofer ISE zkoumal tepelné účinky a čisté energetické zisky 3,2 kW vozidlového integrovaného fotovoltaického (VIPV) systému instalovaného na nákladním voze s chlazeným nákladním skladem. Zjistilo se, že s bateriovým úložištěm by systém mohl v některých případech potenciálně pokrýt veškeré energetické potřeby chladicí jednotky po celý rok.
Německý Fraunhoferův institut pro solární energetické systémy ISE (Fraunhofer ISE) zkoumal tepelný efekt a čisté energetické zisky 3,2 kW automobilového integrovaného fotovoltaického (VIPV) systému v chladicím kamionu s nákladním úložným boxem. A zjistil, že generovaná solární energie snadno kompenzuje dodatečnou spotřebu energie způsobenou samotným fotovoltaickým systémem. A tak vyrovnává celkovou roční spotřebu chladiče vozidla.
,,Ačkoli se očekává nárůst energetické náročnosti chladicí jednotky, bylo poněkud překvapivé vidět, jak snadno solární energie kompenzuje tento nárůst. A zůstává tak extrémně příznivá, pokud jde o energetickou bilanci,“ uvedl autor výzkumu Luis Eduardo Alanis.
Posouzení energetické bilance
Ve studii ,,Tepelný efekt modulů VIPV v chladírenských vozech“, publikované v Solar energy materials and solar cells, provedl výzkumný tým svou analýzu. A to na základě očekávání, že systém VIPV zvýší energetickou náročnost chladicí jednotky. A že protivítr bude mít chladicí efekt na FV pole.
Tým modeloval několik scénářů, aby mohl informovaně posoudit energetickou bilanci. „Byl vytvořen a experimentálně ověřen jednorozměrný model tepelné simulace založený na metodologii odporu a kapacity,“ uvedli akademici.
Model zohledňoval několik parametrů ovlivňujících chladicí zátěž chladicí jednotky nákladního automobilu. Včetně geografického umístění, specifikace materiálů FV modulů, povětrnostních údajů, základní geometrie a nucené konvekce vzduchu způsobeného pohyby vozidla. Zahrnoval údaje o kusovníku (BOM) pro dva návrhy modulů. Jeden s izolačními vrstvami z pěny a překližky pro chlazené aplikace. A jeden s vrstvami pěny a bez překližky pro aplikace v nemražené nákladní dopravě.
Modul VIPV BOM použitý jako základ pro studii se dříve vyvinul a ověřil v dřívějším projektu vedeném Fraunhofer ISE, známém jako Lade-PV.
Model byl použit k předpovědi tepelného chování systému VIPV ve třech městech v Evropě. Jednalo se o Stockholm ve Švédsku, Freiburg v Německu a Sevilla ve Španělsku. Předpovídalo, že pro stacionární případ by se vzduch v chlazeném nákladovém prostoru mohl ve Stockholmu, Freiburgu a Seville ohřát o 0,36 °C, 0,5 °C a 0,67 °C, v průměru za rok, a až o 3,12 °C, 2,98 °C, respektive 2,61 °C jako maximální hodnota.
Tepelný efekt modulů VIPV v chladírenských vozech
Tým také modeloval efekt chlazení FV nucené konvekce při rychlosti větru 50 km/h. Poznamenal, že teplota „solárního článku výrazně klesla“. V případě Freiburgu to znamenalo, že se předpovědělo maximální zvýšení teploty vzduchu o 0,6 °C, na rozdíl od 2,98 °C vypočítaných pro stacionární scénář.
Tým poznamenal, že konvekční tepelné ztráty způsobené pohybem vozidla s integrovaným fotovoltaickým systémem jsou „významné“. A uvedl, že je to „vysoce relevantní“ aspekt. Ten je třeba vzít v úvahu při analýze termodynamiky a potenciálu výnosu takových systémů. To se ukázalo ve dvou scénářích při 2 °C a -18 °C.
Výzkumníci došli k závěru, že ačkoli VIPV přidává do systému teplo, které ovlivňuje spotřebu energie chladicí jednotky, energie získaná z fotovoltaické instalace je „výrazně vyšší než zvýšená potřeba chlazení“. Dodali, že „dostatečné bateriové úložiště“ by mohlo umožnit FV uspokojit energetické potřeby chladicí jednotky po celý rok.
Tým také zdůraznil, že roční výsledky popsané ve studii jsou „pouze referenční“. A „četné další proměnné“ by mohly ovlivnit jak energetickou náročnost chladicí jednotky, tak celkový roční výnos FV systému.
,,Simulační nástroj může jít jen tak daleko, pokud jde o pochopení jevu s tolika proměnnými a jehož modelování je tak složité,“ vysvětlil Alanis. „Bylo by pro nás zajímavé najít ty správné partnery, se kterými bychom to mohli posunout dále. A případně to taky otestovat v terénu v reálných podmínkách. Můžeme také zvážit rozšíření simulačního modelu a zvážení dalších vlivů v budoucnu. Například nakládka a vykládka nákladu.“
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
