La eficiencia de los sistemas solares, en particular los paneles fotovoltaicos, generalmente es baja. El aumento de la temperatura de la superficie de los paneles afecta negativamente su rendimiento. Este aumento está asociado con la absorción de la luz solar que se convierte en calor, lo que reduce la potencia de salida, la eficiencia energética, el rendimiento y la vida útil del panel. El uso de técnicas de enfriamiento puede ofrecer una solución potencial para evitar el sobrecalentamiento excesivo de los paneles solares y reducir la temperatura de las células. Este artículo presenta detalles de varios métodos de enfriamiento factibles, incluidas soluciones novedosas y avanzadas para paneles solares, e indica las futuras tendencias de investigación. Se presentan diferentes características y capacidades de cada técnica de enfriamiento para proporcionar una mejor comprensión y pautas valiosas para los investigadores que deseen estudiar, mejorar u optimizar cualquier tipo de técnica de enfriamiento de módulos fotovoltaicos (P.V.).
¿Cuáles son los métodos de enfriamiento para paneles solares?
Investigadores de la Universidad de Benha en Egipto han revisado y analizado todos los métodos de enfriamiento desarrollados hasta la fecha a nivel de investigación para reducir las temperaturas de funcionamiento de los paneles solares.
Su análisis incluyó métodos de enfriamiento pasivo y activo, enfriamiento con PCM y enfriamiento con PCM y otros aditivos, como nanopartículas o metal poroso.
Muchos estudios han realizado una revisión general de los métodos de enfriamiento de las células solares fotovoltaicas, especialmente los primeros tres métodos, dijeron los científicos. por lo tanto, la investigación actual se caracteriza por tratar diferentes técnicas de enfriamiento, centrándose en el cuarto método y resumiendo todas las investigaciones que trataron el enfriamiento de las células solares fotovoltaicas con pcm y metal poroso.
Para la categoría de enfriamiento activo, los investigadores analizaron el enfriamiento forzado por aire y el enfriamiento forzado por agua, así como técnicas que utilizan el agua que circula en paneles fotovoltaico-térmicos para reducir la temperatura del módulo fotovoltaico. Los científicos dijeron que estos métodos son los más costosos pero más efectivos para reducir las temperaturas del módulo fotovoltaico. Aseguraron que el enfriamiento activo garantiza una distribución uniforme de la temperatura mediante el mejoramiento de los diseños de intercambiadores de calor.
La técnica de enfriamiento activo se considera una forma efectiva de mejorar el rendimiento fotovoltaico, pero depende de una fuente de alimentación externa, por lo que la potencia externa se resta de la potencia producida por las células solares fotovoltaicas, lo que reduce la potencia de salida neta producida por las células solares fotovoltaicas, dijeron.
Describieron las tecnologías pasivas como menos costosas que sus contrapartes activas. Dijeron que solo pueden reducir las temperaturas del módulo en un pequeño porcentaje. Estos métodos incluyen enfriamiento natural por aire, enfriamiento natural por agua y tubos de calor.
Se encontró que el enfriamiento por inmersión, los tubos de calor, el enfriamiento natural por aire con aletas, los disipadores de calor y los diseños mejorados de intercambiadores de calor brindaban una temperatura uniforme en la mayoría de las instalaciones fotovoltaicas. se demostró que el enfriamiento con tubos de calor, con su alta capacidad de disipación de flujo de calor, es efectivo para el enfriamiento de paneles solares fotovoltaicos, dijo el grupo de investigación.
Los científicos dijeron que los PCM son efectivos para absorber el exceso de calor de los paneles solares que no se convierte en energía eléctrica.
El calor latente del pcm ayuda a reducir la temperatura del panel, acercándola a 25 °c y manteniéndola casi constante durante las horas pico de sol, dijeron, agregando que la eficiencia del sistema es mayor en verano que en invierno.
El grupo egipcio dijo que, a pesar de varias características prometedoras, todavía se necesitan experimentos avanzados con PCM con aditivos para evaluar la viabilidad de los PCM orgánicos y combinados en el enfriamiento de paneles solares fotovoltaicos. El metal poroso resultó ser menos costoso que las nanopartículas.
Explicaron sus hallazgos en revisión de las técnicas de enfriamiento utilizadas para mejorar la eficiencia de los sistemas de energía fotovoltaica, que fue publicado recientemente en Environmental Science and Pollution Research.
¿Cómo evitar que los paneles solares se sobrecalienten?
Independientemente de los paneles que decidas utilizar, siempre habrá una pérdida de energía debido al calor. Sin embargo, hay varias formas de mitigar los efectos de las altas temperaturas en los paneles solares. Una tecnología básica utilizada por la mayoría de los fabricantes de paneles es el uso de sustratos térmicamente conductores para alojar sus paneles, lo que ayuda a disipar el calor lejos de las capas de vidrio del módulo. Los paneles solares también se suelen montar a unas pulgadas sobre el techo, con espacio de flujo de aire debajo de la unidad real, lo que ayuda a alejar el calor de los módulos.
Los paneles de película delgada son una innovación reciente en el mercado con un coeficiente de temperatura entre -0,20 y -0,2Estos paneles tienen una ventaja distintiva en términos de coeficiente de temperatura en comparación con los paneles fotovoltaicos monocristalinos y policristalinos más tradicionales, que tienen un coeficiente de temperatura típicamente entre -0,26 y -0,50. Sin embargo, tienen una desventaja: generalmente son menos eficientes que sus contrapartes cristalinas.
Un punto importante a recordar sobre los coeficientes de temperatura es que si un panel funciona a temperaturas inferiores a 25 °C, el coeficiente de temperatura será positivo y los paneles solares aumentarán su eficiencia. Esto significa que las mejores condiciones para una producción solar óptima son días fríos y soleados, lo que significa que no es necesario vivir en un clima cálido para beneficiarse de la energía solar. Esta ganancia de eficiencia en clima frío ayuda a compensar las pérdidas durante los meses de verano, especialmente para los propietarios que viven en regiones con ciclos distintos de clima invernal/veraniego.
Por otro lado, si vives en un clima cálido y soleado durante todo el año, es posible que desees invertir en paneles solares de gama alta que tengan un coeficiente de temperatura más bajo. Sunpower, Panasonic y REC fabrican paneles solares con algunos de los coeficientes de temperatura más bajos disponibles en la industria. Si esperas que la temperatura de la superficie de tu techo supere los 25 °C durante una parte significativa del año, considera solicitar presupuestos a instaladores solares que ofrezcan estos paneles de gama alta.