Uusi malli! Jokainen aurinkosähkölaitos tarvitsee

Portland State Universityn, Utahin yliopiston ja National Renewable Energy Laboratoryn (NREL) tutkijat kertovat löytäneensä uuden tavan parantaa aurinkoprojektien tehokkuutta parantamalla luonnollista jäähdytystä, mikä saavutetaan käyttämällä laitoksen olemassa olevaa geometriaa.

Tutkijat havaitsivat, että aurinkovoimalat, joissa komponentit on sijoitettu optimaalisesti oikeaan suuntaan, voivat jäähdyttää itseään käyttämällä ympäröivää tuulta konvektiolla. Tutkimuksessa havaittiin, että aurinkokennojen korkeuden lisääminen sekä moduulien rivivälin lisääminen voivat lisätä lähtötehoa 2-3 prosenttia.

Vastoin yleistä uskomusta, liian paljon auringonvaloa tai lämpöä voi heikentää aurinkosähkön tuotannon tehokkuutta. Aurinkosähkö toimii tehokkaammin käytettäessä alhaisemmissa lämpötiloissa.

Tämä geometrian ja tehokkuuden välinen korrelaatio on suuri askel kohti konvektiivisen jäähdytyksen ennustamista aurinkovoimaloiden ainutlaatuisen järjestelyn perusteella", sanoi artikkelin kirjoittaja Sarah Smith Portland State Universitystä ...... Tämä tasoittaa tietä teollisuuden kehittämään tarkempia malleja energiantuotannon ja -kustannusten ennustamiseen."

Tiimi havaitsi, että aurinkokennojen hyötysuhde laskee noin 0,5 prosenttia, kun käyttölämpötila nousee 1 asteen. Esimerkiksi. Energiahäviöt olisivat 12 prosenttia tyypillisessä aurinkovoimalaitoksessa, jossa moduulien käyttölämpötila on lähes 25 astetta korkeampi kuin ympäristön lämpötila.

Nykyaikaiset jäähdytysmenetelmät pakottavat tuulen tai veden vuorovaikutukseen aurinkomoduulien pinnan kanssa, kun taas muut menetelmät käyttävät erityisiä materiaaleja, jotka ovat vähemmän lämpöherkkiä, mutta nämä tekniikat vaativat merkittäviä resursseja toimiakseen.

Tämä edellyttää tehokkaita ja ongelmattomia jäähdytystoimenpiteitä aurinkovoimaloissa.

Jokainen laitos vaatii erilaisen jäähdytysmallin

Tiimi on parantanut mallia, jolla lasketaan, kuinka paljon energiaa tietty aurinkojärjestelmä tuottaa, perustuen tekijöihin, kuten materiaaliin, ympäristöolosuhteisiin ja moduulin lämpötilaan.

Tämä saavutetaan kiinnittämällä erityistä huomiota aurinkovoimalan geometriaan tai siihen, kuinka paljon tilaa komponenttien välillä on.

Ryhmän oletuksena on, että tarkimmassa arviossa aurinkojärjestelmän konvektiosta ja tuotantotehokkuudesta tulee ottaa huomioon laitos kokonaisuutena ja kaikki mahdolliset konfiguraatiomuutokset.

Smith sanoi: "Tämä tarkoittaa, että myös lämmönpoistoilmavirta liikkuu eri tavalla kunkin aurinkovoimalan järjestelystä riippuen, mikä lopulta muuttaa lämmönpoiston tehokkuutta moduulien pinnasta."

Mallinsa vahvistamiseksi tutkijat suorittivat tuulitunnelikokeita ja korkearesoluutioisia simulaatioita ja keräsivät todellista ympäristötietoa.

Tämän jälkeen tutkittiin aurinkoenergian lämmityksen ja jäähdytyksen välistä suhdetta sekä moduulin korkeuden, rivivälin, kulman ja tuulen voiman muutoksia.

Aiemmin NREL oli paljastanut, että aurinkomoduulien rivien välittäminen voisi auttaa ylläpitämään moduulien lämpötiloja, jotka tyypillisesti nousevat, kun aurinkomoduulit ovat alttiina suoralle auringonvalolle pitkiä aikoja, mikä heikentää moduulien tehokkuutta.

Marraskuussa 2022 espanjalaisen Alcalan yliopiston tutkijaryhmä väitti, että aurinkomoduulien lämpötilan alentaminen 20 ºC:lla voisi johtaa järjestelmän nettotehokkuuden parantumiseen noin 14 prosenttia.