Ερευνητές στο Χονγκ Κονγκ ανέπτυξαν μια οικονομική επίστρωση υδρογέλης που ψύχει τα θερμά σημεία των ηλιακών πάνελ και αυξάνει την ισχύ εξόδου, βελτιώνοντας έτσι τη συνολική απόδοση και αξιοπιστία τους.
Τα πλεονεκτήματα της επίστρωσης
Η επίστρωση στοχεύει σε θερμά σημεία, περιοχές με υψηλή δυσανάλογα εντοπισμένη θέρμανση σε ένα μόνο ηλιακό στοιχείο ή σε μέρος ενός στοιχείου σε σύγκριση με τα περιβάλλοντα στοιχεία. Προκαλούμενα από μερική σκίαση, αποτελούν ένα από τα πιο επίμονα προβλήματα στα φωτοβολταϊκά (Φ/Β) συστήματα.
Τα θερμά σημεία όχι μόνο μπορούν να μειώσουν την ισχύ εξόδου, αλλά μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε αστοχία των μονάδων, μακροπρόθεσμη υποβάθμιση, ακόμη και πυρκαγιά. Μελέτες δείχνουν ότι τα θερμά σημεία προκαλούν το 22% των βλαβών των φωτοβολταϊκών μονάδων μέσα σε μόλις τρία χρόνια λειτουργίας.
Η επίστρωση κατασκευάστηκε από τον Yan Jerry, PhD, καθηγητή ενέργειας και κτιρίων στο Πολυτεχνείο του Χονγκ Κονγκ (PolyU), και τον Liu Junwei, PhD, βοηθό έρευνας στο Τμήμα Περιβάλλοντος Κτιρίων και Ενεργειακής Μηχανικής.
Χειρισμός ηλιακών θερμών σημείων
Η εφαρμογή του στρώματος ψύξης με βάση την υδρογέλη σε ηλιακούς συλλέκτες μπορεί να μειώσει τις θερμοκρασίες των θερμών σημείων έως και 16 βαθμούς Κελσίου, σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα του PolyU.
Αυτή η μείωση μεταφράστηκε σε αύξηση της ισχύος εξόδου έως και 13% σε εργαστηριακές και συστημικές δοκιμές. Ο Yan τόνισε ότι η τεχνολογία ψύξης υδρογέλης αντιμετωπίζει το πρόβλημα των θερμών σημείων χωρίς την ανάγκη τροποποίησης των υπαρχόντων σχεδίων κυκλωμάτων.
Είναι επιπλέον οικονομικά αποδοτικό και φιλικό προς το χρήστη, γεγονός που το καθιστά κατάλληλο για αστικές περιοχές. «Λαμβάνοντας ως μελέτες περίπτωσης το Χονγκ Κονγκ και τη Σιγκαπούρη, η ομάδα μας αναμένει πιθανές ετήσιες αυξήσεις στην παραγωγή ενέργειας κατά 6,5% και 7,0% αντίστοιχα», είπε.
Όταν χρησιμοποιείται σε συστήματα φωτοβολταϊκών (BIPV) στέγης και κτιρίων, η επίστρωση αναμένεται να ανακτήσει σχεδόν το ήμισυ των απωλειών ισχύος που συνήθως προκαλούνται από θερμά σημεία. «Οι εκτιμώμενες περίοδοι αποπληρωμής είναι αξιοσημείωτα σύντομες, μόλις 4,5 χρόνια και 3,2 χρόνια», δήλωσε ο Yan.
Βελτίωση της αξιοπιστίας των φωτοβολταϊκών
Τα θερμά σημεία αποτελούν ένα κοινό πρόβλημα στις ηλιακές εγκαταστάσεις. Μελέτες που εξέτασαν περισσότερα από 3,3 εκατομμύρια φωτοβολταϊκά πάνελ διαπίστωσαν ότι το 36,5% παρουσίασε θερμικά ελαττώματα, με τις επηρεαζόμενες μονάδες να παρουσιάζουν μέσες αυξήσεις θερμοκρασίας που υπερβαίνουν τους 21 βαθμούς Κελσίου.
Αυτές οι αυξημένες θερμοκρασίες επιταχύνουν τη γήρανση των υλικών και τις απώλειες απόδοσης. Υπονομεύουν επίσης τα μακροπρόθεσμα οικονομικά των συστημάτων ηλιακής ενέργειας. Η ομάδα συνδύασε το φυσικό πολυμερές υδροξυαιθυλοκυτταρίνη με ένα ινώδες υλικό που ονομάζεται φυλλώδες νήμα βαμβακιού μέσα στη μήτρα υδρογέλης.
«Σε παγκόσμια κλίμακα, αυτή η καινοτομία έχει τη δυνατότητα να αντισταθμίσει περίπου το 50% των απωλειών παραγωγής ενέργειας που προκαλούνται από τα θερμά σημεία στα συστήματα BIPV, αποδεικνύοντας την καθοριστική της συμβολή στην πρόοδο της τεχνολογίας ηλιακής ενέργειας», δήλωσε ο Yan.
Η ομάδα πίσω από την επίστρωση υδρογέλης.
Σύμφωνα με τον Liu, αυτός ο σχεδιασμός βοηθά στην αντιμετώπιση κρίσιμων προβλημάτων όπως η ρωγμή και η συρρίκνωση, τα οποία συνήθως επηρεάζουν τις συμβατικές υδρογέλες κατά τη διάρκεια παρατεταμένης χρήσης.
«Οι παραδοσιακές υδρογέλες μπορούν να παρουσιάσουν ογκομετρική συρρίκνωση έως και 46% μετά από εκτεταμένη χρήση, ενώ η καινοτομία μας μειώνει σημαντικά τις ρωγμές και τη συρρίκνωση, περιορίζοντας τον ογκομετρικό ρυθμό συρρίκνωσης στο 34%», κατέληξε ο Liu σε δελτίο τύπου.
Η ομάδα σχεδιάζει τώρα να αναπτύξει περαιτέρω την προσέγγιση ψύξης με εξάτμιση που βασίζεται στην υδρογέλη, για να υποστηρίξει την ευρύτερη υιοθέτηση αναδυόμενων τεχνολογιών φωτοβολταϊκών.
www.worldenergynews.gr
