Новая модель! Каждая фотоэлектрическая установка нуждается

Исследователи из Портлендского государственного университета, Университета штата Юта и Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) говорят, что открыли новый способ повышения эффективности солнечных проектов за счет усиления естественного охлаждения, что достигается за счет использования существующей геометрии электростанции.

Исследователи обнаружили, что солнечные электростанции с оптимально разнесенными компонентами в правильном направлении могут охлаждать себя, используя окружающий ветер посредством конвекции. Исследование показало, что увеличение высоты солнечных элементов, а также увеличение расстояния между модулями может увеличить выходную мощность на 2-3 процентов.

Вопреки распространенному мнению, слишком много солнечного света или тепла может снизить эффективность производства фотоэлектрической энергии. Фотогальванические элементы работают более эффективно при более низких температурах.

Эта корреляция между геометрией и эффективностью — большой шаг к предсказанию конвективного охлаждения на основе уникального устройства, присущего солнечным электростанциям», — сказала Сара Смит из Портлендского государственного университета, автор статьи. промышленности, чтобы разработать более точные модели для прогнозирования производства энергии и затрат».

Группа обнаружила, что эффективность солнечных элементов снижается примерно на 0,5 процента при повышении рабочей температуры на 1 градус. В качестве примера. Потери энергии составят 12 процентов на типичной фотоэлектрической установке, где рабочая температура модулей почти на 25 градусов выше, чем температура окружающей среды.

Современные методы охлаждения заставляют ветер или воду взаимодействовать с поверхностью солнечных модулей, в то время как в других методах используются специальные материалы, менее чувствительные к температуре, но для работы этих методов требуются значительные ресурсы.

Это требует эффективных и безотказных мер по охлаждению солнечных электростанций.

Каждому заводу требуется своя модель охлаждения

Команда улучшила модель для расчета того, сколько энергии будет генерировать конкретная солнечная система на основе таких факторов, как материал, условия окружающей среды и температура модуля.

Это достигается за счет уделения особого внимания геометрии солнечной установки или количеству свободного пространства между компонентами.

Команда предполагает, что наиболее точная оценка конвекционной и производственной эффективности солнечной системы должна учитывать установку в целом и все возможные варианты конфигурации.

Смит сказал: «Это означает, что воздушный поток для отвода тепла также будет двигаться по-разному в зависимости от расположения каждой солнечной электростанции, что в конечном итоге изменит эффективность отвода тепла с поверхности модулей».

Чтобы подтвердить свою модель, исследователи провели эксперименты в аэродинамической трубе и моделирование с высоким разрешением, а также собрали данные об окружающей среде в реальном мире.

За этим последовало исследование взаимосвязи между фотоэлектрическим нагревом и охлаждением и изменениями высоты модуля, расстояния между рядами, угла и силы ветра.

Ранее NREL показал, что расстояние между рядами солнечных модулей может помочь поддерживать температуру модулей, которая обычно повышается, когда солнечные модули подвергаются воздействию прямых солнечных лучей в течение длительного периода времени, что приводит к снижению эффективности модулей.

В ноябре 2022 года группа исследователей из Университета Алькала в Испании заявила, что снижение температуры солнечных модулей на 20ºC может привести к чистому повышению эффективности системы примерно на 14 процентов.