Яке охолодження вигідне?

Група вчених з Університету імама Абдулрахмана Бін Фейсала в Саудівській Аравії оцінила ефективність декількох методів охолодження для сонячних електростанцій в умовах суворої спеки країни.

Аналіз дослідників охопив пасивні системи охолодження, засновані на звичайному радіаторі або радіаторі з вбудованими матеріалами зі зміною фаз (PCM, приклад використання — сольові грілки), а також активне охолодження, засноване на теплових трубах, занурених або не занурених в рідину.

Пасивні технології оцінювали в двох різних конфігураціях: 11% -ефективний полікристалічний сонячний модуль потужністю 15 Вт, оснащений шістьма алюмінієвими радіаторами ззаду панелі; та така сама панель, оснащена радіаторами і поміщена в алюмінієвий контейнер, наповнений TPM350, що є матеріалом зі зміною фаз. Останній варіант забезпечує високу теплопровідність, плавиться при 50 градусах Цельсія і забирає значні обсяги тепла. У всіх конфігураціях сонячні панелі були нахилені на 25 градусів та орієнтовані на південь. Вимірювання враховувало вихідну потужність, температуру поверхні модулів та ефективність перетворення потужності.

Активне охолодження розглядалося у двох формах: система, що складається з ряду з чотирьох теплових труб, охолоджуваних проточною водою і розміщених на тильній стороні панелі; і ще одна, що складається з чотирьох теплових труб, занурених у коробку з рідиною, встановленою ззаду сонячної панелі. "Ця технологія цікава для охолодження, оскільки використовує потік рідинного та випарного охолодження в теплових трубах як засіб передачі теплової енергії", - пояснили вчені, маючи на увазі другу систему та зазначивши, що тестували три різні рідини, такі як моторне масло, етиленгліколь та звичайну воду.

Встановлено, що дві пасивні техніки недостатньо ефективні для забезпечення належного охолодження. За допомогою простих радіаторів вдалося знизити робочу температуру модуля в середньому на 10 градусів Цельсія. Техніка, що базується на PCM, змогла гарантувати достатнє охолодження лише протягом перших двох годин. "Коли плавлення було завершено, PCM став неефективним, дозволивши температурі панелі різко піднятися, ставши більшою, ніж температура не охолодженої панелі через власний тепловий опір PCM", - заявила саудівська група, додавши, що PCM з більш високим плавленням використовувати теоретично можливо.

Що стосується активної системи, то найефективнішою була система на основі чотирьох теплових труб, занурених у воду, що змогли знизити температуру панелі на 53%; за ними слідують занурені в етиленгліколь, що призводить до зниження на 48%; і ті, що занурені в моторне масло, які знизили температуру модуля на 25%. Найнижчий відсоток - 21% - отримав ряд з чотирьох теплових труб, що охолоджуються проточною водою. "Нижчі температури панелі та вищі напруги розімкнутого контуру на клемах сонячних панелей були виявлені, якщо панель активно охолоджувалася за допомогою теплових труб, занурених у звичайну воду", - підкреслили вчені. "У цій конфігурації приріст напруги становив 13%, порівняно з конфігурацією неохолодженої панелі."