Υπόγειος εναλλάκτης θερμότητας για την ψύξη των ηλιακών πάνελ
εναλλάκτης θερμότητας, ψύξη, φωτοβολταϊκά, νέα τεχνολογία
Ισπανοί επιστήμονες κατασκεύασαν ένα σύστημα ψύξης που διαθέτει εναλλάκτη θερμότητας σε ηλιακά πάνελ και εναλλάκτες θερμότητας σχήματος U εγκατεστημένους σε μια γεώτρηση σε βάθος 15 μέτρων. Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι αυτό μειώνει τις θερμοκρασίες του πάνελ έως και 17%, ενώ βελτιώνει την απόδοση κατά περίπου 11%.
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Alcalá στην Ισπανία ανέπτυξαν μια τεχνική ψύξης για ηλιακά πάνελ που χρησιμοποιεί ένα υπόγειο, μονοφασικό κύκλωμα εναλλάκτη θερμότητας κλειστού βρόχου που λειτουργεί ως φυσική ψύκτρα θερμότητας.
« Οι αναλύσεις μας, που έγιναν για διάφορους τύπους οικιακών και εμπορικών εγκαταστάσεων, δείχνουν ότι το σύστημα είναι οικονομικά βιώσιμο με περιόδους απόσβεσης επενδύσεων που κυμαίνονται μεταξύ πέντε και 10 ετών», δήλωσε ο ερευνητής Ignacio Valiente Blanco.
Η τεχνική ψύξης περιλαμβάνει την εφαρμογή ενός εναλλάκτη θερμότητας στην πίσω πλευρά ενός ηλιακού πάνελ για την απομάκρυνση της περίσσειας θερμότητας. Αυτή η θερμότητα μεταφέρεται υπόγεια από ένα ψυκτικό υγρό που ψύχεται από έναν άλλο εναλλάκτη θερμότητας σχήματος U που εισάγεται σε μια γεώτρηση σε βάθος 15 μέτρων, γεμάτο με φυσικό νερό από τον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα.
«Το σύστημα ψύξης χρειάζεται επιπλέον ενέργεια για να ενεργοποιήσει την αντλία του ψυκτικού», εξήγησαν οι ερευνητές. «Καθώς πρόκειται για κλειστό κύκλωμα, η διαφορά δυναμικής ενέργειας μεταξύ του πυθμένα της γεώτρησης και του ηλιακού πάνελ δεν επηρεάζει την κατανάλωση ενέργειας του συστήματος ψύξης».
Οι επιστήμονες δοκίμασαν το σύστημα ψύξης σε μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση εκτός δικτύου, την οποία περιέγραψαν ως αντιπροσωπευτική ενός τυπικού ηλιακού πάρκου με συστήματα παρακολούθησης μονού άξονα. Η συστοιχία αποτελείται από δύο μονάδες 270 W που παρέχονται από την ισπανική Atersa . Διαθέτουν συντελεστή θερμοκρασίας – 0,43% ανά βαθμό Κελσίου.
Ο εναλλάκτης θερμότητας του ηλιακού πάνελ αποτελείται κυρίως από ένα σύνολο έξι πλαστικά παραμορφωμένων, πεπλατυσμένων χάλκινων σωλήνων σχήματος U, με διάμετρο 15 mm ο καθένας. Οι σωλήνες είναι όλοι θερμικά μονωμένοι με αφρό πολυαιθυλενίου και συνδέονται με κοινούς συλλέκτες εισόδου και εξόδου διαμέτρου 18 mm. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε σταθερό ρυθμό ροής ψυκτικού 3 l/min ή 1,8 l/min ανά τετραγωνικό μέτρο ηλιακού πάνελ.
Το πείραμα έδειξε ότι η τεχνολογία ψύξης θα μπορούσε να μειώσει τη θερμοκρασία λειτουργίας της ηλιακής μονάδας μεταξύ 13 C και 17 C. Επίσης βελτίωσε την απόδοση της μονάδας κατά περίπου 11%, πράγμα που σημαίνει ότι κατά τη διάρκεια μιας ολόκληρης ημέρας, το ψυχρό πάνελ θα παρείχε 152 Wh περισσότερες από μη ψυχόμενο αντίστοιχο, σύμφωνα με τη μελέτη.
