Scienziati spagnoli hanno costruito un sistema di raffreddamento con scambiatori di calore a pannelli solari e uno scambiatore di calore a U installato in un pozzo profondo 15 metri. I ricercatori affermano che questo riduce le temperature dei pannelli fino al 17%, migliorando al contempo le prestazioni di circa l'11%.
I ricercatori dell'Università di Alcalá in Spagna hanno sviluppato una tecnologia di raffreddamento dei moduli solari che utilizza uno scambiatore di calore monofase a circuito chiuso sotterraneo come dissipatore di calore naturale.
Il ricercatore Ignacio Valiente Blanco ha dichiarato alla rivista pv magazine: "La nostra analisi di diverse tipologie di immobili residenziali e commerciali dimostra che il sistema è economicamente sostenibile, con un periodo di ammortamento compreso tra 5 e 10 anni".
Il metodo di raffreddamento prevede l'utilizzo di uno scambiatore di calore sul retro del pannello solare per rimuovere il calore in eccesso. Questo calore viene trasferito al terreno tramite un liquido refrigerante, raffreddato a sua volta da un altro scambiatore di calore a U, immesso in un pozzo profondo 15 metri, riempito con acqua naturale proveniente da una falda acquifera sotterranea.
"Il sistema di raffreddamento richiede energia aggiuntiva per attivare la pompa del refrigerante", hanno spiegato i ricercatori. "Trattandosi di un circuito chiuso, la differenza di potenziale tra il fondo del pozzo e il pannello solare non influisce sul consumo energetico del sistema di raffreddamento."
Gli scienziati hanno testato il sistema di raffreddamento su un impianto fotovoltaico autonomo, descritto come un tipico parco solare con un sistema di inseguimento monoassiale. Il sistema è costituito da due moduli da 270 W forniti da Atersa, Spagna. Il loro coefficiente di temperatura è di -0,43% per grado Celsius.
Lo scambiatore di calore per il pannello solare è costituito principalmente da sei tubi piatti in rame a forma di U, deformati plasticamente, con un diametro di 15 mm ciascuno. I tubi sono isolati con schiuma di polietilene e collegati a un collettore comune di ingresso e uscita con un diametro di 18 mm. Il team di ricerca ha utilizzato un flusso di refrigerante costante di 3 l/min, ovvero 1,8 l/min per metro quadrato di pannelli solari.
Gli esperimenti hanno dimostrato che la tecnologia di raffreddamento può ridurre la temperatura di esercizio dei moduli solari di 13-17 gradi Celsius. Migliora inoltre le prestazioni dei componenti di circa l'11%, il che significa che un pannello raffreddato fornirà 152 Wh di potenza durante il giorno. Secondo la ricerca, una controparte non raffreddata.
Gli scienziati descrivono il sistema di raffreddamento nell'articolo "Migliorare l'efficienza dei moduli fotovoltaici raffreddando uno scambiatore di calore sotterraneo", pubblicato di recente sul Journal of Solar Energy Engineering.
"Con l'investimento necessario, il sistema è ideale per le installazioni convenzionali", afferma Valiente Blanco.
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