Gli scienziati spagnoli hanno costruito un sistema di raffreddamento con scambiatori di calore a pannelli solari e uno scambiatore di calore a forma di U installato in un pozzo profondo 15 metri.I ricercatori affermano che ciò riduce la temperatura del pannello fino al 17%, migliorando le prestazioni di circa l'11%.
I ricercatori dell’Università di Alcalá in Spagna hanno sviluppato una tecnologia di raffreddamento dei moduli solari che utilizza uno scambiatore di calore monofase sotterraneo a circuito chiuso come dissipatore di calore naturale.
Il ricercatore Ignacio Valiente Blanco ha dichiarato alla rivista pv: “La nostra analisi di diversi tipi di proprietà residenziali e commerciali mostra che il sistema è economicamente fattibile con un periodo di recupero dell’investimento compreso tra 5 e 10 anni”.
Il metodo di raffreddamento prevede l'utilizzo di uno scambiatore di calore sul retro del pannello solare per rimuovere il calore in eccesso.Questo calore viene ceduto al terreno con l'ausilio di un liquido refrigerante che viene raffreddato da un altro scambiatore di calore a forma di U, che viene introdotto in un pozzo profondo 15 metri riempito con acqua naturale proveniente da una falda acquifera sotterranea.
"Il sistema di raffreddamento richiede energia aggiuntiva per attivare la pompa del liquido di raffreddamento", hanno spiegato i ricercatori.“Poiché si tratta di un circuito chiuso, la differenza di potenziale tra il fondo del pozzo e il pannello solare non influisce sul consumo energetico del sistema di raffreddamento”.
Gli scienziati hanno testato il sistema di raffreddamento su un impianto fotovoltaico autonomo, che hanno descritto come un tipico parco solare con un sistema di inseguimento a asse singolo.L'array è composto da due moduli da 270 W forniti da Atersa, Spagna.Il loro coefficiente di temperatura è -0,43% per grado Celsius.
Lo scambiatore di calore per il pannello solare è costituito principalmente da sei tubi di rame piatti a forma di U deformati plasticamente con un diametro di 15 mm ciascuno.I tubi sono isolati con polietilene espanso e collegati ad un comune collettore di ingresso e uscita del diametro di 18 mm.Il gruppo di ricerca ha utilizzato un flusso di refrigerante costante di 3 l/min, o 1,8 l/min per metro quadrato di pannelli solari.
Gli esperimenti hanno dimostrato che la tecnologia di raffreddamento può ridurre la temperatura operativa dei moduli solari di 13-17 gradi Celsius.Migliora inoltre le prestazioni dei componenti di circa l'11%, il che significa che un pannello raffreddato fornirà 152 Wh di potenza durante il giorno.Secondo la ricerca, una controparte non raffreddata.
Gli scienziati descrivono il sistema di raffreddamento nel documento “Improving the Efficiency of Solar PV Modules by Cooling an Underground Heat Exchanger”, recentemente pubblicato sul Journal of Solar Energy Engineering.
"Con l'investimento necessario, il sistema è ideale per le installazioni convenzionali", afferma Valiente Blanco.
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