Солнечные панели можно не выбрасывать: прозрачная пленка делает их работу лучше (фото)
Исследователи из Гонконга разработали недорогое гидрогелевое покрытие, которое охлаждает зоны перегрева солнечных панелей и увеличивает выходную мощность, улучшая их общую производительность и надежность.
Покрытие должно применяться в зонах перегрева — областях с непропорционально высоким уровнем локального нагрева в отдельной солнечной ячейке или ее части по сравнению с окружающими ячейками. Перегрев является одной из наиболее распространенных проблем в фотоэлектрических станций, пишет interestingengineering.com.
Зоны перегрева могут не только снижать выходную мощность, но и приводить к выходу модуля из строя, долгосрочной деградации и даже к возгоранию. Исследования показывают, что такие зоны являются причиной 22% отказов солнечных модулей всего за 3 года эксплуатации.
Покрытие было разработано в Гонконгском политехническом университете (PolyU).
Решение проблемы перегрева солнечных панелей
По данным исследовательской группы PolyU, применение охлаждающего слоя на основе гидрогеля к солнечным панелям может снизить температуру в зонах перегрева до 16 градусов по Цельсию.
Это снижение привело к увеличению выходной мощности на целых 13% в лабораторных и системных испытаниях. Технология охлаждения с использованием гидрогеля решает проблему перегрева без необходимости модификации существующих схем. Кроме того, это экономически выгодно и удобно в использовании решение, что делает его подходящим для городских условий. На примере Гонконга и Сингапура команда прогнозирует потенциальное ежегодное увеличение выработки электроэнергии на 6,5 и 7% соответственно.
При использовании в кровельных и встроенных в здания фотоэлектрических системах (BIPV) ожидается, что покрытие позволит компенсировать почти половину потерь мощности, обычно вызванных перегревом. Ожидаемые сроки окупаемости весьма короткие — всего 2-5 лет.
Повышение надежности фотоэлектрических систем
Перегрев — распространенная проблема в солнечных установках. Исследования, изучившие более 3,3 млн фотоэлектрических панелей, показали, что 36,5% из них имели тепловые дефекты, при этом средняя температура затронутых модулей превышала 21 градус по Цельсию.
Эти повышенные температуры ускоряют старение материала и потери производительности. Они также подрывают долгосрочную экономическую целесообразность солнечных энергетических систем. Команда объединила природный полимер гидроксиэтилцеллюлозу с волокнистым материалом, называемым листовой хлопковой нитью, в матрице гидрогеля.
Новый материал потенциально может компенсировать примерно 50% потерь электроэнергии, вызванных перегревом в системах BIPV, демонстрируя свой ключевой вклад в развитие технологий солнечной энергии, помочь преодолеть критические проблемы, такие как растрескивание и усадка, которые обычно поражают обычные гидрогели при длительном использовании.
Традиционные гидрогели могут испытывать объемную усадку до 46% после длительного использования, в то время как новинка значительно снижает растрескивание и усадку, ограничивая скорость объемной усадки до 34%.
Теперь команда планирует дальнейшее развитие подхода к испарительному охлаждению на основе гидрогеля для поддержки более широкого внедрения новых фотоэлектрических технологий.
Ранее мы писали, что квантовые батареи смогут работать "вечность". Исследователи из национального научного агентства Австралии CSIRO предложили теоретический подход к питанию квантовых компьютеров с помощью особых батарей.