توسط : محققان روشی غیرفعال برای خنکسازی پنلهای خورشیدی توسعه دادهاند که در آن از یک لایه نازک و ثابت آب دریا بر سطح ماژول استفاده میشود. نتایج آزمایشها نشان داد که اگر ضخامت لایه آب زیاد باشد، تولید انرژی بهطور قابلتوجهی کاهش مییابد؛ اما یک لایه نازک به ضخامت ۵ میلیمتر موجب کاهش دمای ماژول و افزایش تولید روزانه انرژی تا ۸.۸۶ درصد میشود.
تیم تحقیقاتی به رهبری مؤسسه نفت و انرژی هند (IIPE) سامانه جدید خنکسازی تبخیری و غیرفعال برای پنلهای خورشیدی طراحی کرده است که در آن یک لایه ثابت آب دریا روی ماژولهای افقی قرار میگیرد.
«اچ. شارون»، نویسنده مقاله که در مجله Unconventional Resources منتشر شده، توضیح داد: «غوطهورسازی کامل یا جزئی ماژولهای خورشیدی در آب برای خنکسازی میتواند باعث افت کیفیت و خوردگی قابها شود و نیاز به محافظت اضافی برای جعبه اتصال ایجاد کند. به همین دلیل، ما روشی پیشنهاد میکنیم که فقط یک لایه آب دریا بهصورت ثابت روی سطح ماژول قرار گیرد، بدون اینکه قاب یا جعبه اتصال در تماس با آب قرار بگیرند. علاوه بر این، گردش آب نیز حذف شده است. این روش ایمن، کمهزینه و کمتأثیرتر بر محیط زیست است.»
این روش خنکسازی بهصورت تجربی و در مقایسه با یک ماژول مرجعِ بدون خنکسازی و همچنین با ضخامتهای مختلف لایه آب دریا مورد آزمایش قرار گرفت.
در این مطالعه، پژوهشگران از یک ماژول پلیکریستال ۱۰ واتی با مساحت ۰.۱۰۵ متر مربع استفاده کردند. چهار نوار شیشهای شفاف، هر کدام به ضخامت ۳ میلیمتر و ارتفاع ۳۰ سانتیمتر، با استفاده از چسب سیلیکونی در امتداد محیط داخلی ماژول نصب شد تا فضایی برای نگهداشتن آب دریا ایجاد شود. شوری آب دریا ۳۰ واحد در هزار (PPT) و میزان pH آن ۸.۰۴ گزارش شد. ضخامت لایه آب دریا در سه حالت ۳۰ میلیمتر، ۵ میلیمتر و ۴ میلیمتر تنظیم شد.
تیم پژوهشی اعلام کرد: «آزمایشها طی چهار روز متوالی در اکتبر ۲۰۲۳، روی بام مؤسسه IIPE در شهر ویساخاپاتنام هند انجام شد. در این مطالعه از هیچ پمپی استفاده نشد و آب دریا تنها یکبار، پیش از شروع هر روز آزمایش، بهصورت دستی روی ماژول خنکشونده ریخته شد. در پایان هر روز، آب باقیمانده روی ماژول تخلیه شد و روز بعد آزمایش با یک نوبت جدید آب دریا از سر گرفته شد. مدت هر آزمایش از ساعت ۱۰ تا ۱۵ بود و تمام دادههای لازم هر ۳۰ دقیقه بهصورت دستی ثبت و برای تحلیل استفاده شد.»
کاهش دمای پنل با آب دریا
در روز اول، آزمایش ماژول با ۳۰ میلیمتر لایه آب دریا انجام شد؛ شدت تابش خورشیدی متوسط ۶۰۲ وات بر مترمربع و دمای محیط ۳۰.۸ درجه سلسیوس بود. در روز دوم، ضخامت لایه آب به ۴ میلیمتر کاهش یافت؛ شدت تابش خورشیدی متوسط ۵۵۵ وات بر متر مربع و دمای محیط ۳۰.۵ درجه سلسیوس ثبت شد. در روزهای سوم و چهارم، ضخامت لایه آب ۵ میلیمتر بود و شدت تابش بهترتیب ۷۸۱ و ۶۳۱ وات برمتر مربع و دماهای محیط ۳۱.۸ و ۳۱.۵ درجه سلسیوس اندازهگیری شد.
نتایج نشان داد که ماژول Cool PV با لایه ضخیم ۳۰ میلیمتری آب دریا بهدلیل کاهش شدید انتقال نور، روزانه ۴۲.۲ درصد انرژی کمتری نسبت به ماژول مرجع تولید کرد. در مقابل، ماژول با لایه ۵ میلیمتری آب دریا توانست حدود ۲.۵۷ تا ۸.۸۶ درصد انرژی روزانه بیشتری نسبت به ماژول مرجع تولید کند.
دانشمندان همچنین دریافتند که دمای عملیاتی روزانه ماژول Cool PV بهترتیب برای ضخامتهای ۴۰ میلیمتر، ۴ میلیمتر و ۵ میلیمتر، حدود ۷.۶، ۸ و ۸–۱۰ درجه سلسیوس پایینتر از ماژول مرجع بوده است. علاوهبراین، رسوب نمک روی ماژول Cool PV با لایه ۴ میلیمتری آب دریا مشاهده شد که ناشی از خشک شدن سریع آب بهدلیل تبخیر شدید و کمک رطوبت نسبی پایین و سرعت باد زیاد بود. در نتیجه، تولید انرژی روزانه این ماژول ۱۲٫۱۴ درصد کاهش نسبت به ماژول مرجع داشت.
این فناوری خنکسازی غیرفعال در مقالهای با عنوان «خنکسازی ماژول فوتوولتاییک با لایه ایستاده آب دریا – مطالعه آزمایشی» منتشر شده است. در این مطالعه، پژوهشگرانی از موسسه نفت و انرژی هند (IIPE)، دانشگاه آندرا هند و دانشگاه خاِئن اسپانیا مشارکت داشتهاند.
پیش از این نیز محققان در مطالعهای، فناوری خنکسازی را با سه نوع آب: آب دریا، آب شهری و آب تصفیه شده آزمایش کردند که در مطلب کاهش دمای پنلهای خورشیدی تا ۸ درجه با یک لایه آب ساکن درباره آن نوشتیم.
