Слънчевите панели с двойна функция категорично надминават производителността на фотоволтаиците (фото: CC0 Public Domain)
Изследователи доказаха, че фотоволтаично-термалните (PVT) системи предлагат по-голяма стабилност на производителността от конвенционалните фотоволтаици, особено в горещ климат. Техните изводи са потвърдени от сравнителни измервания в реални полеви условия.
Изследователска група от Индия експериментално сравни производителността на PV и PVT системи в реални условия и установи, че PVT инсталациите предлагат значителни предимства по отношение на стабилността, особено в горещ климат.
Експериментът
Екипът инсталира и двата типа системи на покрив, като инсталацията включваше PV и PVT модули, пиранометри, термометри и, в PVT системата, гравитационно захранвана охладителна система. Изследователите също така използваха метод за машинно обучение, известен като „Случайна гора“, за да класифицират оперативната ефективност на системите.
„Новостта на настоящата работа се крие в нейния интегриран подход, комбиниращ полеви експерименти в реално време, класификация на ефективността, базирана на машинно обучение, и подробно сравнение на термоелектрическата производителност между PV и PVT системи, използващи перовскитни модули“, казаха изследователите.
„За разлика от по-ранни проучвания, които се фокусираха предимно върху симулации или изолирани лабораторни експерименти, това проучване беше проведено при динамични реални условия на околната среда, използвайки калибрирани сензори и адаптивен термичен колектор“, поясниха те.
Фотоволтаичната система използваше монокристален силициев модул с максимална мощност 60 W и ефективност 15,2%. Модулът имаше 36 клетки и размери 680 × 540 × 35 мм. PVT системата също използваше 60 W монокристален силициев модул. Термичният му колектор беше медна тръба, вградена в алуминиева абсорбираща плоча, с работен флуид – вода. Той достигна пикова термична ефективност от 43,37%.
Анализът беше проведен в продължение на 10 дни наблюдения през юли 2024 г. Данните, записани по време на облачни или дъждовни периоди, бяха изключени поради непостоянната слънчева радиация. Средните данни за глобалната слънчева радиация са от метеорологичната станция Natal-A304, управлявана от Inmet.
Резултатите
Електрическата мощност на фотоволтаичната система варира от 35,85 W до 49,55 W, с ефективност от 6,62% до 8,43%.
PVT системата е произвела между 36,21 W и 49,54 W електрическа мощност, с електрическа ефективност от 7,25% до 8,67%. Максималната ѝ топлинна ефективност е била 43,37% и е генерирала до 315,6 W топлинна мощност.
Моделът „Случайна гора“ е постигнал 97% точност на прогнозиране при класифицирането на производителността в зони с ниска, средна и висока ефективност.
„Този подход за прогнозно моделиране е експериментално проверен с помощта на почасови данни, което засилва неговата приложимост за наблюдение и контрол в реално време“, казаха учените.
„Проучването демонстрира 291,6% увеличение на топлинната енергия в сравнение с електрическата мощност във PVT системите. Тези резултати показват предимствата на PVT системите в производителността и стабилността, особено в горещи среди“, заключиха изследователите.