Który system chłodzenia PV daje największy zysk? Sprawdzono 3 technologie
Międzynarodowy zespół naukowców porównał trzy metody chłodzenia modułów fotowoltaicznych. Badania przeprowadzono w warunkach klimatycznych Libanu. Uwzględniono uzyski energii, oszczędności ekonomiczne oraz redukcję emisji CO2.
Trzy technologie chłodzenia paneli PV pod lupą badaczy
W warunkach wysokiego nasłonecznienia, jakie panują w regionie Bliskiego Wschodu, temperatura modułów PV może znacząco ograniczać ich sprawność. Dlatego międzynarodowy zespół badaczy postanowił sprawdzić skuteczność trzech różnych metod chłodzenia powietrzem. Analizie poddano: system z wymuszoną konwekcją (forced-PV), system ze swobodną konwekcją i płytą żebrowaną (free-finned-PV) oraz rozwiązanie łączące obie te technologie, czyli wymuszoną konwekcję z płytą żebrowaną (forced-finned-PV).
Wszystkie systemy wykorzystują powietrze jako medium odbierające ciepło, lecz różnią się mechanizmem jego przepływu. W przypadku forced-PV powietrze jest wprawiane w ruch za pomocą wentylatorów, co intensyfikuje odbiór ciepła z powierzchni paneli. Free-finned-PV polega na naturalnym przepływie powietrza wspomaganym dodatkowymi żebrami, które zwiększają powierzchnię wymiany ciepła. Natomiast forced-finned-PV łączy oba podejścia: stosuje zarówno aktywne chłodzenie wentylatorami, jak i powiększoną powierzchnię wymiany dzięki płytom żebrowanym.
Badanie w dwóch skalach: dom i elektrownia
Analiza przeprowadzona została w dwóch scenariuszach – dla gospodarstwa domowego wyposażonego w 10 paneli oraz dla naziemnej elektrowni słonecznej z 2127 modułami. W obu przypadkach zastosowano monokrystaliczne panele o mocy maksymalnej 470 W i wymiarach 2182 mm na 1029 mm. Wszystkie wyniki zostały przedstawione z zastosowaniem współczynnika R, który skaluje dane do rzeczywistego zużycia energii w zależności od zastosowania systemu PV.
Zysk energetyczny zależny od technologii chłodzenia
Z danych uzyskanych przez badaczy wynika, że najwyższy wzrost efektywności energetycznej zapewnia system forced-finned-PV. Mediana wzrostu sprawności tego rozwiązania osiągnęła 18,31%. Dla systemu free-finned-PV wyniosła 14,4%, a dla forced-PV – 11,48%.
Dla gospodarstwa domowego największą ilość energii wyprodukował system z wymuszoną konwekcją i płytą żebrowaną – około 6829,10 kWh pomnożone przez współczynnik R. System ze swobodnym przepływem powietrza i płytą żebrowaną osiągnął 6603,40×R kWh, a system z samą wymuszoną konwekcją – 6434,85×R kWh. W przypadku elektrowni fotowoltaicznej również najlepsze wyniki uzyskał system z wentylatorami i żebrami, generując 1 452 549,70×R kWh. Dla systemu z samymi żebrami produkcja wyniosła 1 404 544,80×R kWh, a dla systemu z samymi wentylatorami – 1 368 694,50×R kWh. Współczynnik R pozwala dostosować te wartości do rzeczywistego zużycia energii w konkretnym zastosowaniu.
Analiza ekonomiczna wskazuje na wyraźne różnice w oszczędnościach
Chłodzenie paneli powietrzem przełożyło się także na realne oszczędności finansowe. W przypadku domowej instalacji fotowoltaicznej największe roczne oszczędności – wynoszące 2936,51 dolarów razy współczynnik R – zapewnił system z wentylatorami i żebrami. Nieco mniejsze oszczędności uzyskano przy systemie z samymi żebrami (2839,46×R dolarów) oraz przy systemie z samymi wentylatorami (2766,98×R dolarów). W przypadku dużej elektrowni PV wartości te były znacznie wyższe: odpowiednio 624 596×R dolarów, 603 954×R dolarów i 588 538×R dolarów.
Zestawienie okresu zwrotu inwestycji pokazało, że najkrótszy czas osiągnięto dla systemu z samą wymuszoną konwekcją – 1,18 roku. Dla free-finned-PV okres zwrotu wynosił 1,32 roku, a dla forced-finned-PV – 1,41 roku.
Wnioski płynące z badania
Wyniki badania wyraźnie pokazują, że najskuteczniejszą metodą chłodzenia powietrzem modułów fotowoltaicznych jest system forced-finned-PV. Oferuje on najwyższe zyski energetyczne, największe oszczędności oraz największy potencjał ograniczenia emisji CO2. Mimo że wiąże się z nieco dłuższym okresem zwrotu, jego zalety mogą mieć istotne znaczenie zwłaszcza w regionach o wysokiej temperaturze otoczenia, takich jak Liban.
Zobacz również:- Jak zoptymalizować ustawienie paneli PV w górach? Szwajcarscy naukowcy badają wpływ śniegu i refleksów świetlnych
- Fotowoltaika na zielonych dachach: Nowe badania naukowców z Lublany ujawniają nowe zależności
- Naukowcy znaleźli sposób na eliminację PFAS z baterii
Obserwuj
Może Cię również zainteresować
Green Gas Poland 2026 – najważniejsze wydarzenie branży biogazu i biometanu
Green Gas Poland 2026, organizowane przez Unię Producentów i Pracodawców Przemysłu Biogazowego i Biometanowego (UPEBBI), to najbardziej prestiżowa doroczna konferencja sektora biogazu i biometanu w Polsce. W 2026 roku wydarzenie odbędzie się w dwóch odsłonach – wiosennej i jesiennej – gromadząc liderów rynku, samorządowców, inwestorów oraz ekspertów branżowych.
Nowoczesna hurtownia fotowoltaiczna Jelonek.store – kompleksowe zaplecze dla branży OZE
Rynek odnawialnych źródeł energii w Polsce rozwija się w bardzo dynamicznym tempie. Rosnące zainteresowanie fotowoltaiką oraz magazynowaniem energii sprawia, że instalatorzy i firmy wykonawcze coraz częściej poszukują partnerów, którzy są w stanie zapewnić nie tylko wysokiej jakości komponenty, ale również ich realną dostępność, szybkie terminy realizacji oraz wsparcie techniczne.
Energa Operator wdraża FDIR – szybsza reakcja na awarie i krótsze przerwy w dostawie prądu
Energa Operator uruchomiła w pełni automatyczny system FDIR w gdańskim oddziale, skracając czas przywracania zasilania do zaledwie 2 minut i 29 sekund. To pierwsze tak kompleksowe wdrożenie tej technologii w Polsce.
Awaria połączenia elektroenergetycznego Polska-Szwecja – system pozostaje stabilny
Połączenie energetyczne między Polską a Szwecją zostało tymczasowo wyłączone z powodu usterki. Polskie Sieci Elektroenergetyczne zapewniają, że system działa stabilnie i spełnia wszystkie kryteria bezpieczeństwa.
ORLEN i KOWR łączą siły na rzecz rozwoju biogazu i biometanu w Polsce
Grupa ORLEN oraz Krajowy Ośrodek Wsparcia Rolnictwa rozpoczynają strategiczną współpracę, której celem jest rozwój instalacji biogazowych i biometanowych. Inicjatywa ma przyspieszyć dekarbonizację transportu i zwiększyć udział odnawialnych gazów w polskiej energetyce.
Nowa ustawa ochroni beneficjentów programu Czyste Powietrze przed skutkami nierzetelnych wykonawców
Ministerstwo Klimatu i Środowiska przygotowało projekt ustawy mający wesprzeć osoby poszkodowane przez nieuczciwych wykonawców w programie Czyste Powietrze. Nowe przepisy przewidują zawieszenie dochodzenia zwrotu zaliczek oraz wsparcie w odzyskiwaniu należności od firm objętych postępowaniami karnymi.
Komentarze