Виетнамски изследователи разработиха нискобюджетна пасивна система за охлаждане на фотоволтаични модули, базирана на хартия с хидрогелно покритие, която комбинира воден поток и интерфейсно изпарение за намаляване на работните температури.
Тестовете на открито показват намаление на температурата до 14°C и повишаване на ефективността до 16,8%. Стабилна работа се постига както при използване на сладка вода, така и на естествена морска вода.
Подходът на виетнамския екип позволява конвективен пренос на топлина през течаща вода, докато латентната топлина се разсейва чрез интерфейсно изпарение. Системата е тествана при реални външни условия спрямо референтен модул без охлаждане.
„Новото в нашето изследване е разработката на проста и нискобюджетна стратегия за пасивно охлаждане, базирана на хартия с хидрогелно покритие,“ каза водещият автор Вантан Нгуен.
„За разлика от конвенционалните хидрогелни системи, нашият дизайн използва тънка, пореста структура, която минимизира термичното съпротивление, като същевременно поддържа ефективен транспорт на вода. Това позволява ефективно охлаждане при реални външни условия, включително стабилна работа дори с естествена морска вода“, допълни той.
Системата е оценена първо в експеримент на закрито, използвайки епоксидни поликристални слънчеви панели с размери 5,5×6,0 см. Мокрите хартии са прикрепени към панелите, покривайки приблизително две трети от повърхността.
Останалите краища на хартията са потопени в два резервоара за вода, създавайки транспорт на вода от горния към долния резервоар през хартията. Експериментите са проведени под изкуствено осветление, с използване както на дестилирана вода, така и на естествена морска вода.
За експериментите на открито, два идентични панела са монтирани на покрива на сграда в Хошимин. Единият панел с размери 5,5×6,0 см е оставен неохлаждан, докато другият е с хидрогелно покрита хартия.
Покритата площ е с размери 4,0×5,5 см, съответстващи на вътрешната конфигурация. И двата панела са монтирани под ъгъл на наклон 25° спрямо хоризонталната равнина, обърнати на юг, и всеки е свързан с резистор 35 Ω.
Тестовете показват, че системата понижава температурата на фотоволтаичния панел със 7°C при условия на спокоен въздух и с 14°C при скорост на вятъра 1 m/s. Тези намаления се превръщат в относително повишаване на електрическата ефективност съответно от 12,8% и 16,8%.
Хидрогелно покритата хартия също показва и дългосрочна стабилност при тестване с естествена морска вода както във вътрешна, така и във външна среда.
„Едно от най-изненадващите открития беше отличното представяне при реални външни условия“, каза Нгуен. „Постигнахме намаление на температурата с до 14°C, което доведе до подобрение на относителната ефективност с 16,8% и приблизително 14,6% увеличение на производството на енергия без никакъв външен енергиен вход”.
Системата също така работ стабилно с морска вода, предотвратявайки натрупването на сол, като същевременно позволява концентрацията на морска вода, допълни Нгуен.
В експеримента са участвали изследователи от виетнамския университет Ван Ланг, университета Нго Куен, Виетнамския институт за тропически технологии и опазване на околната среда, виетнамския немски университет, университета Донг Тап и университета Феникаа.
В момента изследователите работят по мащабирането на системата, за да подобрят дългосрочната ѝ издръжливост за реална употреба.
„Бъдещите изследвания ще се фокусират върху оптимизиране на материалите за различни климатични условия, подобряване на защитата от корозия и интегриране на този подход в мащабни слънчеви системи. Целта ни също така е да проучим допълнително комбинацията от производство на енергия и пречистване на вода в една платформа“, поясни Нгуен.
