מודל חדש! כל מפעל PV צריך
Jan 17, 2023
חוקרים מאוניברסיטת פורטלנד סטייט, אוניברסיטת יוטה והמעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (NREL) אומרים שהם גילו דרך חדשה לשפר את היעילות של פרויקטים סולאריים על ידי שיפור הקירור הטבעי, אשר מושגת באמצעות הגיאומטריה הקיימת של המפעל.
החוקרים גילו שתחנות כוח סולאריות עם רכיבים מרווחים בצורה אופטימלית בכיוון הנכון יכולות לקרר את עצמן באמצעות הרוח שמסביב באמצעות הסעה. המחקר מצא שהגדלת גובה התאים הסולאריים כמו גם הגדלת מרווח השורות של המודול יכול להגדיל את הספק הפלט ב-2-3 אחוזים.
בניגוד למה שנהוג לחשוב, יותר מדי אור שמש או חום יכולים להפחית את היעילות של ייצור חשמל פוטו-וולטאי. הפוטו-וולטאים פועלים ביעילות רבה יותר כאשר הם פועלים בטמפרטורות נמוכות יותר.
המתאם הזה בין גיאומטריה ליעילות הוא צעד גדול לקראת חיזוי קירור הסעה המבוסס על ההסדר הייחודי הגלום בתחנות כוח סולאריות", אמרה שרה סמית מאוניברסיטת פורטלנד סטייט, מחברת המאמר ...... זה סולל את הדרך ל- התעשייה להמציא מודלים מדויקים יותר לחיזוי ייצור ועלויות אנרגיה."
הצוות מצא שיעילות התאים הסולאריים יורדת בכ-0.5 אחוזים כאשר טמפרטורת הפעולה עולה במעלה אחת. לדוגמא. הפסדי אנרגיה יהיו 12 אחוזים במפעל PV טיפוסי, שבו טמפרטורת הפעולה של המודולים גבוהה בכמעט 25 מעלות מטמפרטורת הסביבה.
שיטות קירור מודרניות מאלצות רוח או מים ליצור אינטראקציה עם פני השטח של המודולים הסולאריים, בעוד ששיטות אחרות משתמשות בחומרים ספציפיים שפחות רגישים מבחינה תרמית, אך טכניקות אלו דורשות משאבים משמעותיים לפעולה.
זה דורש אמצעי קירור יעילים וללא תקלות עבור תחנות כוח סולאריות.
כל מפעל דורש דגם קירור אחר
הצוות שיפר את המודל לחישוב כמה אנרגיה תייצר מערכת סולארית מסוימת בהתבסס על גורמים כמו חומר, תנאי סביבה וטמפרטורת המודול.
זה מושג על ידי תשומת לב מיוחדת לגיאומטריה של המפעל הסולארי, או כמה מקום פנוי בין הרכיבים.
ההנחה של הצוות היא שההערכה המדויקת ביותר של יעילות ההסעה והייצור של מערכת סולארית חייבת לקחת בחשבון את המפעל בכללותו ואת כל הווריאציות האפשריות בתצורה.
סמית אמר, "משמעות הדבר היא שזרימת האוויר להסרת החום תנוע באופן שונה בהתאם לסידור של כל מפעל סולארי, ובסופו של דבר תשנה את היעילות של סילוק החום מפני השטח של המודולים."
כדי לאשר את המודל שלהם, החוקרים ערכו ניסויים במנהרות רוח וסימולציות ברזולוציה גבוהה, ואספו נתונים סביבתיים מהעולם האמיתי.
לאחר מכן נערכה חקירה של הקשר בין חימום וקירור PV ושינויים בגובה המודול, מרווח השורות, הזווית וכוח הרוח.
מוקדם יותר, NREL חשף כי ריווח בין שורות של מודולים סולאריים יכול לעזור לשמור על טמפרטורות המודולים, אשר בדרך כלל עולות כאשר מודולים סולאריים נחשפים לאור שמש ישיר לפרקי זמן ארוכים, מה שמוביל להפחתה ביעילות המודול.
בנובמבר 2022, צוות חוקרים מאוניברסיטת אלקלה בספרד טען כי הפחתת הטמפרטורה של מודולים סולאריים ב-20ºC יכולה להוביל לשיפור יעילות המערכת נטו של כ-14 אחוזים.
