Vědci v Maroku vymysleli fotovoltaicko-tepelný panel. Ten využívá výměník tepla typu channel-box sestávající z 94 kanálů připojených přímo k FV modulu. Simulovaný design má údajně za následek celkovou účinnost panelu přes 90 % a dobré výsledky z hlediska teplotní nehomogenity.
Skupina vědců vedená Univerzitou Chouaïb Doukkali v Maroku navrhla fotovoltaický-tepelný solární panel založený na výměníku tepla typu channel-box zaměřený na zlepšení konvekční výměny.
Vysvětlili, že navrhovaná konstrukce nabízí tu výhodu, že celý povrch panelu je v přímém kontaktu s tekutinou. Zatímco moduly PVT plechů a trubek nabízejí malou kontaktní plochu mezi plechem a trubkou. „Kromě toho se tento návrh snaží vyřešit problém teplotní nerovnosti, která má dopad na životnost FV panelů,“ dodali.
Navržený výměník tepla obsahuje tři zóny pro vstup chladiva (AZ), výměnu tepla (ZE) a odvod kapaliny (VZ). Jako chladicí kapalinu využívá vodu, která protéká výměníkem tepla a využívá teplo produkované FV modulem. „EZ se skládá z alveolární desky. A ta se skládá z ploché horní stěny v kontaktu se zadní částí FV modulu a spodní stěny,“ upřesnila skupina. ,,Tyto stěny mají tloušťku 0,4 mm. Což usnadňuje optimální přenos tepla mezi FV modulem a cirkulující chladicí kapalinou v kanálech.“
Výměník tepla je rozdělen do dvou zón – hliníkové pevné zóny a fluidní zóny, kde voda proudí uvnitř pevné zóny. PVT panel dále obsahuje fotovoltaický modul, vrstvu Tedlar, dvě průhledné vrstvy ethylvinylacetátu (EVA) a skleněnou krycí desku.
Pomocí softwaru COMSOL provedl výzkumný tým řadu simulací k posouzení výkonu systému na základě slunečního záření a objemového průtoku. Předpokládalo, že je v ustáleném stavu a na povrchu se nehromadí žádný prach. Analýza také vzala v úvahu parametry, jako je teplota solárního článku, výstupní teplota chladicí kapaliny, účinnost a výtěžnost článku. Stejně jako zpětně získaná tepelná energie, tepelná účinnost a celková účinnost.
Fotovoltaický-tepelný solární panel založený na výměníku tepla
„V COMSOL jsou PVT a FV moduly propojeny pomocí fyzikálně řízené sekvence záběru,“ vysvětlili akademici. ,,Tento přístup má za následek progresivní nárůst počtu prvků mřížky na každém limitu. Což umožňuje přesné rozlišení jevů přenosu tepla a proudových polí.“
Simulace ukázaly, že průtok je klíčovým faktorem pro výkon panelu. Přičemž každých 10 l/h zvýšení průtoku tekutiny snižuje teplotu solárního článku o přibližně 0,885 °C. Což má za následek zvýšení energetického výnosu o přibližně 0,798 W, každých 10 l/h zvýšení průtoku tekutiny zvyšuje účinnost článku přibližně o 0,051 %.
Také se zjistilo, že panel PVT dosahuje elektrické, tepelné a celkové účinnosti přibližně 12,11 %, 78,59 % a 90,7 %. „Když se průtok a teplota na vstupu udržují na 180 l/h a 29 °C, celková účinnost systému se zvýší z 83,15 na 90,7 %, protože sluneční záření stoupá z 2 x 102 na 103 W/m2. V důsledku toho při každém zvýšení slunečního záření o 102 W/m2 dochází k 0,94 % zlepšení celkové účinnosti,“ zdůraznili akademici.
Systém se představil v článku „Numerická studie vodního fotovoltaicko-tepelného (PVT) hybridního solárního kolektoru s novým výměníkem tepla.“ Ten se nedávno publikoval v e-Prime – Pokroky v elektrotechnice, elektronice a energetice.
„Navrhovaný PVT-C nabízí dobré výsledky, pokud jde o teplotní nehomogenitu a celkový výkon,“ uzavřeli vědci. „V této souvislosti se vyplatí doporučit realizaci tohoto nového PVT-C, který lze snadno integrovat do budovy a lze jej přizpůsobit tak, aby vyhovoval potřebám vzduchu nebo vody podle ročních období a tepelných požadavků budovy.“
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
