Reducir la temperatura del módulo fotovoltaico con cera de abejas y parafina
Investigadores de la Universidad Técnica del Norte y la Universidad AlNoor en Irak han investigado la capacidad de los materiales de cambio de fase (PCM) para enfriar paneles fotovoltaicos en temperaturas extremadamente altas.
Los PCM son sustancias que pueden absorber y liberar energía térmica durante las transiciones de fase. Los PCM utilizados en este estudio fueron cera de abejas natural, cera de parafina y una combinación de ambas. Absorben calor al pasar de sólido a líquido y lo liberan al volver a transformarse.
"Este estudio tiene como objetivo evaluar el efecto de la integración de materiales de cambio de fase con paneles solares y enfriamiento pasivo bajo la influencia de las condiciones climáticas iraquíes, que se caracterizan por su calor", dijeron los académicos de la Universidad Técnica del Norte . "Comparamos el rendimiento en estas condiciones en términos de eficiencia eléctrica, temperatura del panel y salida eléctrica a través de trabajos experimentales".
Para su entorno experimental, los científicos colocaron cuatro paneles de 50 W con células policristalinas en un tejado de la ciudad de Hawija, al norte de Irak. Un panel se mantuvo en su estado original como referencia, mientras que los otros tres tenían cavidades en la parte posterior para contener los diferentes PCM. Luego se llenó la cavidad de cinco litros con las distintas ceras, dejando un 10% de espacio vacío para la solidificación.
El grupo tomó las mediciones un día de julio de 2022 con una temperatura ambiente de 43,5 C y valores de radiación solar que oscilaban entre 300 y 956 W/m2. En este equipo se instalaron diferentes instrumentos de medición para medir la temperatura, la producción de electricidad y la eficiencia del panel.
El análisis mostró que el panel sin PCM tenía temperaturas que oscilaban entre 38,65 y 69,4 C, con una temperatura diaria promedio de 54,7 C. Por el contrario, el módulo fotovoltaico con parafina alcanzó un promedio de 54,21 C, y el panel que dependía de cera de abejas tuvo un promedio de 51,66. C. El panel con ambos materiales, por su parte, alcanzó una media de 53,62 C.
Los tres PV de PCM actuaron de manera similar, teniendo temperaturas más bajas que el PV de referencia hasta entre las 2:00 pm y las 3:00 pm, cuando la cera se derritió. Posteriormente, al no poder absorber más calor, la cera se congeló, emitiendo calor y por tanto elevando la temperatura del panel a niveles superiores a la configuración de referencia.
“En cuanto a la generación eléctrica, la producción eléctrica promedio diaria fue de 28, 28,5, 31 y 28,7 vatios para la placa de referencia, parafina, cera de abejas y mezcla fotovoltaica”, agregó el grupo académico. “La eficiencia eléctrica de la cera de abejas mejoró un 1% en comparación con la plataforma de referencia. En cuanto a los otros dos tipos, la mejora fue muy leve”.
El grupo de investigación compartió sus resultados en el estudio " Estudio comparativo de diferentes materiales de cambio de fase sobre el rendimiento térmico de las células fotovoltaicas en las condiciones climáticas de Irak ", publicado en Energy Reports.
Fuente:
pv magazine