Снимка: Artvin Çoruh University
Изследователи в Турция оптимизираха охлаждането на фотоволтаични панели чрез електроспрей, постигайки максимална мощност с минимално потребление на вода и компактна, енергийно ефективна конфигурация. Проучването идентифицира интензитета на облъчване, дебита, напрежението и разстоянието между дюзите като ключови параметри за постигане на оптимални резултати.
Екип от турския университет „Артвин Чорух“ изследва най-добрите условия за прилагане на технологията електроспрей. Този метод, представен от същите учени в по-ранно проучване, използва високо напрежение, за да пулверизира течността във фини заредени капчици, които ефективно отвеждат топлината от повърхността. Тъй като електрическото поле разбива течността на ултрафини частици, тя се разпространява по-равномерно и изисква значително по-малко ресурс.
„Нашият подход предлага висока ефективност с минимална консумация на вода – използва се до 100 пъти по-малко охлаждаща течност в сравнение с традиционното спрей охлаждане, като същевременно се поддържа отлична термична регулация“, заяви пред списание Пv magazine авторът Фатин Сьонмез. „Системата демонстрира ниска консумация на енергия и проста конфигурация, която не изисква механични помпи или сложни циркулационни системи, което я прави компактна алтернатива.“
Сьонмез обаче подчерта, че необходимостта от източник на високо напрежение увеличава първоначалната сложност и изисква специфични мерки за безопасност, което може да повлияе на разходите за внедряване. „Нашето цялостно изследване определя влияещите променливи и техните идеални стойности за охлаждане на панели чрез електроспрей.“
Изследването се основава на метода на повърхностния отклик (Response Surface Methodology – RSM) – статистически подход, който използва ограничен брой опити за създаване на непрекъснат математически модел. Експериментите са проведени в контролирана лабораторна среда с 500-ватов халогенен симулатор, разположен на 350 мм от панела. Фотоволтаичният модул с мощност 530 W е позициониран под ъгъл 90° спрямо хоризонталата.
Всяка променлива е тествана на три нива:
– Интензитет на радиацията: 800 W/m², 900 W/m² или 1000 W/m²;
– Дебит на охлаждащата течност: 20 ml/h, 60 ml/h или 100 ml/h;
– Електрическо напрежение: 17 kV, 19 kV или 21 kV;
– Разстояние между дюзата и панела: 3 см, 5 см или 7 см.
Анализът определя следните оптимални работни параметри: облъчване от 1000 W/m², дебит от 94,34 ml/h, напрежение 17 kV и разстояние от 5,5 см. При тези условия панелът е достигнал изходна мощност от 657,18 W. Два последващи контролни теста са генерирали мощност от съответно 665,42 W и 672,89 W, потвърждавайки надеждността на модела.
„Установихме, че увеличаването на разстоянието между дюзата и панела влияе положително на мощността само до около 5 см, след което ефектът става неблагоприятен поради спада в напрежението“, обяснява Сьонмез. „Наблюдавахме и точка на насищане при дебита – повишаването му подобрява работата до около 90 ml/h, но след това не оказва допълнително влияние върху абсорбираната топлина.“
Според изследователите най-изненадващият резултат е, че промяната в електрическото напрежение не е повлияла съществено върху крайната изходна мощност. „Планираме да разширим проучването, като изследваме ефективността на електроспрей охлаждането върху индустриални панели в реални външни условия и при променлива слънчева радиация през целия ден“, заключава той.