Vědci vytvořili model pro studium bifaciálních FV tepelných (BPVT) solárních panelů pomocí tryskového nárazu. A vytvořili tak experimentální nastavení, aby to potvrdili. Dosáhly tepelné účinnosti 62,28 %, zatímco elektrická účinnost dosáhla vrcholu 11,22 %.
Mezinárodní výzkumná skupina vedená vědci ze skotské University of Strathclyde provedla energetickou, ekonomickou a environmentální analýzu solárních panelů BPVT využívajících k chlazení proudový náraz. Tým vyvinul numerický model systému a vytvořil experimentální nastavení v reálném životě k jeho ověření. Dosáhly tepelné účinnosti 62,28 %, zatímco elektrická účinnost dosáhla vrcholu 11,22 %.
„Tato studie představuje dvoufunkční tryskové deskové reflektory navržené tak, aby poskytovaly chlazení a zvyšovaly absorpci světla na zadní straně modulu BPV,“ vysvětlila skupina. „Kromě toho může použití bifaciálního modulu zvýšit elektrickou účinnost díky jeho schopnosti zachytit sluneční světlo z přední i zadní strany. Tyto moduly jsou efektivnější při zachycování difúzního záření (rozptýlené sluneční světlo v zatažených dnech). Což jim umožňuje lepší výkon v proměnlivých povětrnostních podmínkách než běžné fotovoltaické moduly.“
Experimentální nastavení v reálném životě
Numerický model týmu se vytvořil v MATLABu s využitím 1-D tepelného toku v ustáleném stavu. Model předpokládá, že obsahuje bifaciální FV panel, izolovanou zadní desku a tryskovou desku, s jedním vzduchovým kanálem mezi tryskovou deskou a FV mezi zadní deskou a tryskou. Vypočítává teploty a účinnost pomocí faktorů, jako je hmotnostní průtok vzduchu, sluneční záření a efekt chlazení tryskových desek.
Pro ověření modelu vytvořil akademický tým experimentální nastavení. Využívá 36-otvorový tryskový deskový reflektor, 12článkový bifaciální FV panel a kanály proudění vzduchu o délce 0,025 metru. Balicí faktor neboli poměr plochy obsazené solárními panely k celkové ploše dostupné pro instalaci se testoval na 0,22, 0,33 a 0,66. Zatímco hmotnostní průtok vzduchu byl v rozsahu 0,014 kg/s až 0,035 kg/s.
„Okolní vzduch nejprve vstupuje do spodního kanálu, než projde otvory tryskového reflektoru a vstoupí do horního kanálu. Spodní část bifaciálního solárního panelu je zasažena vzduchem, který vychází z horního kanálu. Bifaciální solární panel a okolní vzduch si vyměňují teplo,“ uvedla skupina. „V horní části testovací části slouží šest řad po 48 halogenových žárovkách. Z nichž každá slouží jako solární simulátory k napodobení slunečního záření, podle měření kolektorů. Každá lampa má tepelný tok 500 W a měří na délku 118 mm.“
Efekt chlazení tryskových desek
Při porovnání výsledků nastavení a modelu se model ověřil s přesností 94,53 % pro tepelnou účinnost a 98,91 % pro elektrickou účinnost. Skupina vložila různá měření do numerického modelu. A zjistila, že systémy pracují v rozsahu teplot a elektrické účinnosti 304,39 K až 339,54 K a 9,39 % až 11,22 %.
„Naopak, tepelné účinnosti přímo korelují s rychlostí vzduchu a slunečním zářením. Tepelná účinnost systému a výstupní teplota vzduchu se pohybují od 33,86 % do 62,28 % a 302,07 K až 318,75 K,“ dodali vědci. „Kromě toho má teplota FV inverzní vztah k hmotnostnímu průtoku a přímý vztah k slunečnímu záření. Na druhé straně existuje inverzní vazba mezi slunečním zářením a hmotnostním průtokem a elektrickou účinností.“
Výzkumníci také provedli ekonomickou a environmentální analýzu systému. Předpokládali životnost 20 let pro BPVT s osmi hodinami provozu denně.
„Pokud jde o poměr nákladů a přínosů (CBR), variace se pohybují od 0,1363 do 9,3445, s průměrem dva,“ uzavřeli. ,,Navíc použitím BPVT s tryskovým nárazem k výrobě elektřiny namísto fosilních paliv je možné snížit roční emise oxidu uhličitého o přibližně 1,61 tuny a ušetřit 500 Kč ročně.“
Své výsledky prezentovali ve studii „Energeticko-ekonomicko-environmentální analýze bifaciálního fotovoltaického tepelného (BPVT) solárního kolektoru vzduchu s tryskovým dopadem“. Ta se nedávno publikovala v Case Studies in Thermal Engineering.
Výzkumný tým zahrnoval vědce ze skotské University of Strathclyde, malajské Universiti Kebangsaan Malaysia a Universiti Teknologi PETRONAS. Tvořili ji také vědci z ruské South Ural State University, Íránské islámské univerzity Azad a Indonéské národní agentury pro výzkum a inovace, Widyatama University a Universitas Singaperbangsa Karawang.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
