Vědci z Maďarska navrhli postavit fotovoltaické (solární) stromy se značnou vzdáleností mezi panely. Navrhovaná konstrukce ve tvaru slunečnice údajně snižuje ztráty stíněním mezi panely a zároveň zlepšuje chlazení a odvod tepla.
Skupina vědců z Maďarské univerzity zemědělství a přírodních věd navrhla prototyp fotovoltaického stromu, který údajně nabízí optimální rovnováhu mezi výrobou energie a tepelným managementem.
Klíčovou vlastností systému je větší vzdálenost mezi moduly ve srovnání s konvenčními konstrukcemi navrženého prototypu. Tento přístup má snížit ztráty stíněním mezi panely a zároveň zlepšit chlazení a odvod tepla.
Prototyp má celkový průměr 660 mm a spoléhá na solární moduly založené na článcích od Shenzhen Xiangxinrui Solar Energy Co., Ltd. Čína. Každý panel má velikost 180 mm x 60 mm x 3 mm a účinnost 22 %. Solární strom se také opírá o stonek o výšce 1 800 mm a plochý dřevěný plech rozdělený do patnácti větví.
Za účelem ověření navrhovaného návrhu vědci porovnali jeho výkon s výkonem plochého fotovoltaického systému se stejnými charakteristikami. ,,Solární strom i plochý modul byly integrovány a nakonfigurovány ve stejném elektrickém obvodu, který obsahoval šest paralelně zapojených prstenců,“ vysvětlili vědci. „Každý kruh se skládal ze tří modulů zapojených do série, což vedlo k celkem osmnácti fotovoltaickým modulům.“
Nový design prototypu nabízí nižší ztráty stíněním
Jak solární strom, tak plochý FV systém byly testovány s jižní orientací a úhly naklonění 20, 30 a 45 stupňů.
Testy odhalily, že při úhlu 45 stupňů zaznamenal solární strom maximální teplotu 49,8 °C a plochý systém měl 38,05 °C. Výsledkem bylo, že konfigurace solárního stromu poskytla maximální výkon 14,54 W, zatímco plochý systém produkoval 11,8 W.
Při konfiguraci úhlu náklonu 30 stupňů dosáhl plochý systém teploty 51,3 °C a solární strom dosáhl 40,75 °C. Ten dosáhl maximálního výkonu 13,84 W ve srovnání s 11,05 W u plochého systému. S úhlem náklonu 20 stupňů dosáhl solární strom maximální teploty 33,95 °C a plochý systém 43,86 °C. První produkoval 14,05 W a druhý 11,4 W.
Návrhy a analýzy systémů
„Empirické výsledky naznačují, že teplota plochého FV modulu převyšuje teplotu solárního stromu o více než 10 °C, kvůli méně účinnému přenosu tepla konvekcí,“ uvedli akademici s tím, že teploty země zastíněné solárním stromem se snížily o 3– 7 °C ve srovnání s nezastíněnou zemí. ,,Účinnost zde navržené konfigurace fotovoltaického modulu zaznamenala nárůst o 16–23 % ve srovnání s plochým modulem.“
Výzkumníci také zjistili, že solární strom nabízí snížení půdní stopy o 96 % ve srovnání s konvenčními fotovoltaickými systémy.
,,Zkoumání půdorysu odhalilo, že slunečnicový fotovoltaický modul poskytl 85 % úsporu půdy v porovnání s plochým fotovoltaickým modulem,“ uvedli. ,,Prostor pod solárním fotovoltaickým stromem lze využít pro parkování a zemědělské účely.“
Jejich zjištění se prezentovala ve studii „Slunečnicový solární strom vs. plochý fotovoltaický modul: Komplexní analýza výkonu, účinnosti a úspor půdy v městské fotovoltaické integraci“. Ta se publikovala v Results in Engineering.
Výzkumníci z Korea Maritime Institute nedávno navrhli využití solárních stromů k výstavbě fotovoltaických elektráren v horských lesních oblastech v Jižní Koreji, kde je nedostatek půdy. Definovali nový koncept jako lesní-fotovoltaický a vysvětlili, že má udržovat aktivity absorpce uhlíku pod solárními stromy a produkovat energii na horní části lesní půdy.
Jiní vědci z Amity University, Noida, v indickém státě Uttar Pradesh, nedávno vyvinuli čtyři různé návrhy solárních fotovoltaických stromů. Ty údajně vyžadují méně fyzického prostoru než běžné fotovoltaické systémy v městském prostředí.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
