Η ανακάλυψη ερευνητών από τη Μ. Ανατολή συμβάλλει στην αυξημένη απόδοση (pv-magazine.com)
Ερευνητές από τη Μέση Ανατολή (Σαουδική Αραβία και Ιράκ) έχουν προσομοιώσει μια νέα φωτοβολταϊκή θερμική μονάδα που περιλαμβάνει μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια πάνω από το στρώμα απορρόφησης, κωνική ελικοειδή ταινία στον σωλήνα ψύξης και ένα φερρορευστό που ελέγχεται από ένα μαγνητικό πεδίο.
Βάσει δημοσιεύματος του pv-magazine.com, αυτές οι τεχνολογίες φέρεται να συνέβαλαν στην αυξημένη απόδοση των φωτοβολταϊκών και θερμική απόδοση κατά 2,12% και 23,34% αντίστοιχα.
Μετατροπή θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια
Συγκεκριμένα, η νέα μέθοδος χρησιμοποιεί μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια (TEG), κωνική ελικοειδή ταινία στον σωλήνα ψύξης και ένα φερρορευστό. Η μονάδα προσομοιώθηκε αριθμητικά χρησιμοποιώντας το λογισμικό Ansys Fluent.
H TEG μπορεί να μετατρέψει τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω του «φαινομένου Seebeck» το οποίο συμβαίνει όταν μια διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ δύο διαφορετικών ημιαγωγών παράγει μια διαφορά τάσης μεταξύ δύο ουσιών.
Οι συσκευές χρησιμοποιούνται συνήθως για βιομηχανικές εφαρμογές για τη μετατροπή της περίσσειας θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Ωστόσο, το υψηλό κόστος και η περιορισμένη απόδοσή τους έχουν μέχρι στιγμής περιορίσει την υιοθέτησή τους σε ευρύτερη κλίμακα.
Η διάφορά με τα φωτοβολταϊκά
Σε αντίθεση με τη συμβατική χρήση μονάδων TEG με φωτοβολταϊκά οι οποίες τοποθετούνται στο πίσω μέρος του πάνελ, αυτή η έρευνα προτείνει να τοποθετηθούν πάνω από το στρώμα απορρόφησης.
Ο σωλήνας ψύξης (τοποθετημένος στο πίσω μέρος της μονάδας PVT), είναι εξοπλισμένος με κωνική ταινία για την αύξηση της πρόσκρουσης του πίδακα. Πρόκειται για ένα πεδίο με μείγμα νερού (H2O) και μαγνητίτη (Fe3O4), τόσο για τη μεταφορά θερμότητας όσο και για τη μαγνητική του απόκριση.
«Η καινοτομία της παρούσας μελέτης έγκειται στον ολοκληρωμένο συνδυασμό πολλαπλών καινοτόμων επιδόσεων, καθεμία από τις οποίες ασχολείται με συγκεκριμένες πτυχές της βελτιστοποίησης των φωτοβολταϊκών μονάδων.
Αυτή η πολυδιάστατη προσέγγιση διαφοροποιεί τη μελέτη μας από την υπάρχουσα βιβλιογραφία, γεμίζοντας κενά στην τρέχουσα κατανόηση των προηγμένων τεχνολογιών φωτοβολταϊκών», δήλωσαν οι ερευνητές.
Διακυμάνσεις στην απόδοση των φωτοβολταϊκών
Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι οι τιμές της φωτοβολταϊκής απόδοσης, της απόδοσης TEG και της θερμικής απόδοσης αυξήθηκαν κατά περίπου 2,12%, 74,29% και 23,34% αντίστοιχα, με την αύξηση της ταχύτητας εισόδου.
Ωστόσο, η αύξηση του Ha οδηγεί σε μείωση της θερμοκρασίας του φωτοβολταϊκού πάνελ και σε αύξηση της ομοιομορφίας της θερμοκρασίας του φωτοβολταϊκού πάνελ κατά περίπου 5,56%.
Η ανάλυση έδειξε επίσης ότι η αύξηση της απαγωγής σκόνης μειώνει την απόδοση των φωτοβολταϊκών κατά 26,93%, την απόδοση TEG κατά 17,45% και τη θερμική απόδοση κατά 9,78%.
«Επιπλέον, με αύξηση του Ha, οι τιμές της απόδοσης TEG και της θερμικής απόδοσης δείχνουν μείωση περίπου 8,21% και 2,91% απουσία σκόνης. Η μείωση του πάχους του οριακού στρώματος με την αύξηση της ταχύτητας εισόδου συμβάλλει στη βελτίωση του ρυθμού ψύξης», πρόσθεσε η ομάδα.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν επίσης ότι ο συνδυασμός των 4 διαφορετικών τεχνικών ψύξης παρουσιάζει μια παραδειγματική αλλαγή στην αναζήτηση βελτίωσης της απόδοσης των φωτοβολταϊκών μονάδων.
«Σε επερχόμενη έρευνα, η εφαρμογή ενός φασματικού φίλτρου φερρορευστού θα μπορούσε να διερευνηθεί περαιτέρω. Επιπλέον, η χρήση πορωδών μέσων για την αύξηση του ρυθμού ψύξης εντός της ζώνης του σωλήνα παρουσιάζει μια άλλη οδό για έρευνα», κατέληξαν.
Μετέχοντες στη μελέτη
Ο νέος σχεδιασμός του πάνελ PVT περιγράφηκε στο άρθρο «Improving PVT Module Efficiency with Helical Tape and Magnetic Cooling Under Dust Deposition», που δημοσιεύτηκε στο Case Studies in Thermal Engineering.
Στη μελέτη συνέβαλαν ερευνητές από το Northern Border University της Σαουδικής Αραβίας, το University of Ha’il, το Princess Nourah bint Abdulrahman University, το King Abdulaziz University, το Prince Sattam bin Abdul-Aziz University, καθώς και από το Warith Al-Anbiyaa University και το Al Safwa University College του Ιράκ.
www.worldenergynews.gr
