مدل جدید! هر نیروگاه PV نیاز دارد

محققان دانشگاه ایالتی پورتلند، دانشگاه یوتا و آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر (NREL) می گویند که روش جدیدی را برای بهبود کارایی پروژه های خورشیدی با افزایش خنک سازی طبیعی کشف کرده اند که با استفاده از هندسه موجود نیروگاه به دست می آید.

محققان دریافتند که نیروگاه های خورشیدی با اجزای بهینه در جهت درست می توانند با استفاده از باد اطراف خود را از طریق همرفت خنک کنند. این مطالعه نشان داد که افزایش ارتفاع سلول‌های خورشیدی و همچنین افزایش فاصله ردیف‌های ماژول می‌تواند قدرت خروجی را تا 2-3 درصد افزایش دهد.

برخلاف تصور رایج، نور خورشید یا گرمای بیش از حد می تواند بازده تولید برق فتوولتائیک را کاهش دهد. فتوولتائیک ها هنگام کار در دماهای پایین تر کارآمدتر عمل می کنند.

سارا اسمیت از دانشگاه ایالتی پورتلند، نویسنده مقاله، گفت: این همبستگی بین هندسه و راندمان گام بزرگی به سوی پیش‌بینی سرمایش همرفتی بر اساس آرایش منحصر به فرد ذاتی نیروگاه‌های خورشیدی است. صنعت مدل‌های دقیق‌تری برای پیش‌بینی تولید انرژی و هزینه‌ها ارائه می‌کند."

تیم دریافتند که با افزایش دمای عملیاتی 1 درجه، بازده سلول خورشیدی تقریباً 0.5 درصد کاهش می یابد. به عنوان مثال. تلفات انرژی در یک نیروگاه PV معمولی 12 درصد است، جایی که دمای عملیاتی ماژول ها تقریباً 25 درجه بالاتر از دمای محیط است.

روش‌های خنک‌کننده مدرن باد یا آب را مجبور می‌کنند تا با سطح ماژول‌های خورشیدی تعامل داشته باشند، در حالی که روش‌های دیگر از مواد خاصی استفاده می‌کنند که از نظر حرارتی حساسیت کمتری دارند، اما این تکنیک‌ها به منابع قابل توجهی برای کار کردن نیاز دارند.

این امر مستلزم اقدامات موثر و بدون دردسر خنک کننده برای نیروگاه های خورشیدی است.

هر گیاه به مدل خنک کننده متفاوتی نیاز دارد

این تیم مدل را برای محاسبه مقدار انرژی که یک منظومه خورشیدی خاص بر اساس عواملی مانند مواد، شرایط محیطی و دمای ماژول تولید می کند، بهبود بخشیده است.

این امر با توجه خاص به هندسه نیروگاه خورشیدی یا میزان فضای موجود بین اجزا حاصل می شود.

فرض تیم این است که دقیق ترین تخمین از همرفت و راندمان تولید یک منظومه شمسی باید کل نیروگاه و تمام تغییرات ممکن در پیکربندی را در نظر بگیرد.

اسمیت گفت: "این بدان معناست که جریان هوای حذف گرما نیز بسته به ترتیب هر نیروگاه خورشیدی متفاوت حرکت می کند و در نهایت کارایی حذف گرما از سطح ماژول ها را تغییر می دهد."

برای تایید مدل خود، محققان آزمایش‌های تونل باد و شبیه‌سازی‌های با وضوح بالا را انجام دادند و داده‌های محیطی دنیای واقعی را جمع‌آوری کردند.

این تحقیق با بررسی رابطه بین گرمایش و سرمایش PV و تغییرات در ارتفاع ماژول، فاصله ردیف، زاویه و نیروی باد دنبال شد.

پیش از این، NREL فاش کرده بود که فاصله بین ردیف‌های ماژول‌های خورشیدی می‌تواند به حفظ دمای ماژول‌ها کمک کند، که معمولاً زمانی که ماژول‌های خورشیدی برای مدت طولانی در معرض نور مستقیم خورشید قرار می‌گیرند افزایش می‌یابد و منجر به کاهش کارایی ماژول می‌شود.

در نوامبر 2022، تیمی از محققان دانشگاه آلکالا در اسپانیا ادعا کردند که کاهش دمای ماژول‌های خورشیدی تا 20 درجه سانتی‌گراد می‌تواند منجر به بهبود بازده خالص سیستم حدود 14 درصد شود.