Yüksek sıcaklıkların güneş panellerinde neden olduğu verim kaybını azaltmaya yönelik yeni bir teknoloji geliştirildi. Suudi Arabistan ve Cezayir'deki araştırmacıların tasarladığı pasif soğutma sistemi, herhangi bir harici enerji kaynağına ihtiyaç duymadan panel sıcaklığını 9 derece düşürdü. Bu sonuç simülasyonlarda elde edildi.
Doğal hava dolaşımına dayalı tasarım
Sistem, fotovoltaik-termal (PVT) kolektör tasarımına dayanıyor. Doğal hava dolaşımından yararlanarak panelleri soğutuyor.
Araştırmacılar, güneş panellerinin arkasına basamaklı bir hava kanalı yerleştirdi. Bu yapı, ısı transferini artırıyor. Panel yüzeyinde oluşan ve ısının uzaklaşmasını sınırlayan sıcak hava tabakasını bozarak ısının daha etkili biçimde dağılmasını sağlıyor.
Sistemde kullanılan delikli V şeklindeki alüminyum kanatçıklar ise ısı transfer yüzeyini genişletiyor. Bu kanatçıklar hava karışımını ve türbülansı da artırıyor.
Fan ve pompa gerekmiyor
Yeni sistemin en dikkat çekici özelliği, çalışmak için fan, pompa ya da harici elektrik kaynağına ihtiyaç duymaması. Hava dolaşımı, sıcaklık farklarının oluşturduğu doğal kaldırma kuvvetleriyle gerçekleşiyor.
Bu yöntemle panelleri soğutmak için ek enerji tüketimi ortadan kalkıyor. Tasarımın bakım ihtiyacını azaltması da hedefleniyor.
Verim değerleri
Simülasyonlarda yeni sistemin termal verimliliği yüzde 31, elektrik verimliliği ise yüzde 14,8 olarak hesaplandı. Karşılaştırma yapılan referans sistemde termal verimlilik yüzde 29,4, elektrik verimliliği yüzde 14,6 seviyesinde kaldı.
Yeni tasarımda en yüksek termal güç çıkışı 400 vat, elektriksel güç çıkışı ise 180 vat olarak belirlendi.
Ekonomik ve çevresel etkiler
Araştırmacılar sistemin ekonomik performansını da değerlendirdi. Analize göre yatırımın geri ödeme süresi açık gökyüzü koşullarında 5,8 yıl, bulutlu havada ise 7,2 yıl olarak hesaplandı. Sistemin enerji geri ödeme süresi ise 0,86 yıl olarak belirlendi.
Çalışmada çevresel etkilere ilişkin tahminlere de yer verildi. On güneş panelinden oluşan bir sistemin yılda yaklaşık 3,2 ton karbondioksit emisyonunu önleyebileceği hesaplandı. Aynı sistemin 25 yıllık kullanım süresinde toplam 80 ton karbondioksit emisyonunun önüne geçebileceği öngörüldü.
Araştırmacılar, su ve elektrik tüketmeden çalışan pasif soğutma tasarımının, güneş panellerinde sıcaklığa bağlı verim kayıplarını azaltmak için bir seçenek olabileceğini ortaya koydu.
