Spanische Wissenschaftler bauten ein Kühlsystem mit Solarpanel-Wärmetauschern und einem U-förmigen Wärmetauscher, der in einem 15 Meter tiefen Brunnen installiert war.Die Forscher behaupten, dass dies die Paneltemperaturen um bis zu 17 Prozent senkt und gleichzeitig die Leistung um etwa 11 Prozent verbessert.
Forscher der Universität Alcalá in Spanien haben eine Solarmodul-Kühltechnologie entwickelt, die einen unterirdischen einphasigen Wärmetauscher mit geschlossenem Kreislauf als natürliche Wärmesenke nutzt.
Forscher Ignacio Valiente Blanco sagte gegenüber pv magazine: „Unsere Analyse verschiedener Arten von Wohn- und Gewerbeimmobilien zeigt, dass das System mit einer Amortisationszeit von 5 bis 10 Jahren wirtschaftlich rentabel ist.“
Bei der Kühlmethode wird ein Wärmetauscher auf der Rückseite des Solarpanels verwendet, um überschüssige Wärme abzuleiten.Diese Wärme wird mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit an den Boden übertragen, die durch einen weiteren U-förmigen Wärmetauscher gekühlt wird, der in einen 15 Meter tiefen Brunnen eingeleitet wird, der mit natürlichem Wasser aus einem unterirdischen Grundwasserleiter gefüllt ist.
„Das Kühlsystem benötigt zusätzliche Energie, um die Kühlmittelpumpe zu aktivieren“, erklärten die Forscher.„Da es sich um einen geschlossenen Kreislauf handelt, hat der Potenzialunterschied zwischen dem Boden des Brunnens und dem Solarpanel keinen Einfluss auf den Stromverbrauch des Kühlsystems.“
Die Wissenschaftler testeten das Kühlsystem an einer eigenständigen Photovoltaikanlage, die sie als typischen Solarpark mit einachsigem Nachführsystem bezeichneten.Das Array besteht aus zwei 270-W-Modulen von Atersa, Spanien.Ihr Temperaturkoeffizient beträgt -0,43 % pro Grad Celsius.
Der Wärmetauscher für das Solarpanel besteht im Wesentlichen aus sechs plastisch verformten flachen U-förmigen Kupferrohren mit einem Durchmesser von jeweils 15 mm.Die Rohre sind mit Polyethylenschaum isoliert und an einen gemeinsamen Ein- und Auslassverteiler mit einem Durchmesser von 18 mm angeschlossen.Das Forschungsteam verwendete einen konstanten Kühlmittelfluss von 3 l/min oder 1,8 l/min pro Quadratmeter Solarpaneele.
Experimente haben gezeigt, dass die Kühltechnologie die Betriebstemperatur von Solarmodulen um 13-17 Grad Celsius senken kann.Außerdem wird die Komponentenleistung um etwa 11 % verbessert, was bedeutet, dass ein gekühltes Panel den ganzen Tag über 152 Wh Strom liefert.Laut Recherche ein ungekühltes Gegenstück.
Die Wissenschaftler beschreiben das Kühlsystem in dem kürzlich im Journal of Solar Energy Engineering veröffentlichten Artikel „Improving the Efficiency of Solar PV Modules by Cooling an Underground Heat Exchanger“.
„Mit der notwendigen Investition ist das System ideal für konventionelle Installationen“, sagt Valiente Blanco.
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