Hvordan fjernelse af hotspots fra hybride solpaneler forbedrer den elektriske og termiske energiproduktion

En ny model, der demonstrerer, hvordan solpaneler mere effektivt kunne udnytte både elektrisk og termisk energi ved at løse problemet med hotspots på solceller, er blevet udviklet som en del af en international undersøgelse, der involverer Londons Kingston University.

Solenergi udgør en vigtig del af Storbritanniens køreplan for vedvarende energi, efter nylige forpligtelser omkring reduktion af globale emissioner for at tackle klimaændringer. Regeringen sigter mod at nå netto nul i 2050 med nye hybridteknologier, der gør solenergi i stigende grad kommercielt levedygtig.

Udover fotovoltaiske solpanelsystemer, der omdanner sollys direkte til elektricitet, kan spildvarme også opsamles som termisk energi gennem disse hybridsystemer til brug i varmtvandsapplikationer eller til at drive kølesystemer såsom aircondition. Dette kan have en væsentlig rolle at spille for at reducere emissioner, især i varme lande.

I et nyt papir offentliggjort i Journal of Energy Conversion and Management , forskere fra Kingston University, University of Exeter, Indian Institute of Technology Madras og Academy of Scientific and Innovative Research, Indien, modellerede effektiviteten af ​​et hybrid, solcelle termisk system, der bruger et ekstra spejl til at forbedre ydeevnen.

For at skabe høje nok temperaturer til at være nyttige i fotovoltaiske termiske systemer, skal sollys koncentreres eller fokuseres ved hjælp af sammensatte parabolske koncentratorer - buede, parabolformede spejle placeret på hver side af solpanelerne. Mængden af ​​sollys, der rammer panelerne, kan dog variere, hvilket skaber hotspots, som markant påvirker det samlede output og kan få solceller til at svigte.

I den nye undersøgelse modellerede forskere ydeevnen af ​​et sådant system, der bruger et ekstra lodret spejl som homogenisator til at fordele det koncentrerede sollys mere jævnt over cellerne. Modellen demonstrerede, hvordan denne tilføjelse forbedrede det elektriske output – hvilket viste en stigning på 12 % i forhold til standard sammensatte parabolkoncentrator – og med en termisk ydeevne, der også steg med mellem en til to procent.

De lovende resultater gav et indblik i, hvordan hybridsystemer kunne hjælpe med at gøre solpaneler mere omkostningseffektive og kommercielt levedygtige til en række anvendelser i fremtiden, sagde Kingston Universitys vedvarende energiekspert Dr. Hasan Baig.

"Målet med disse systemer er at få højkvalitets termisk energi, som kan bruges i en bred vifte af varmtvandsapplikationer og kølesystemer, sammen med høj elektrisk effekt, der kan drive maskiner eller gå direkte ind i husholdninger. Udfordringen, når man optimerer en system til at udnytte begge typer energi, er du typisk kun lavkvalitets termisk energi, som ikke når de krævede temperaturer," sagde han.

Dr. Baig sagde, at forskerholdets model nøjagtigt havde forudsagt den forbedrede ydeevne, der kunne opnås ved mere jævnt at fordele koncentreret sollys, der rammer panelerne med et homogenisatorspejl. Tidligere modeller havde brugt beregninger baseret på gennemsnitlig stråling, som ikke havde taget højde for den indirekte indflydelse, hotspots havde på det samlede output, forklarede han.

"Hvis vi er i stand til at udvinde mere energi ud af solsystemer, samt reducere den nødvendige plads på tagene til paneler, kan det have en reel indflydelse på at reducere husholdningernes emissioner gennem brug af rene energikilder, både i Storbritannien og i lande som Indien, hvor der er stor efterspørgsel efter aircondition- og køleenheder," tilføjede han.