Μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο Kyushu της Ιαπωνίας ανέπτυξε μια νέα τεχνική που βασίζεται στην ψύξη εξάτμισης για τη μείωση των θερμοκρασιών λειτουργίας των φωτοβολταϊκών πάνελ.
Το DPEC είναι μια τεχνική μεταφοράς θερμότητας και μάζας που έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για εξοικονόμηση ενέργειας σε αρκετούς βιομηχανικούς τομείς μέχρι σήμερα. Αυτή η τεχνική είναι ένας από τους πιο αποτελεσματικούς και ενεργειακά αποδοτικούς τρόπους για την ψύξη του ζεστού αέρα. Έχει υψηλότερη απόδοση ψύξης από την παραδοσιακή ψύξη με εξάτμιση και μπορεί να φτάσει τη θερμοκρασία του σημείου δρόσου, που είναι το σημείο θερμοκρασίας στο οποίο ο αέρας δεν μπορεί να συγκρατήσει περισσότερους υδρατμούς και είναι πάντα χαμηλότερη ή ίδια με τη θερμοκρασία του αέρα.
Τα συστήματα DPEC είναι συνήθως σχεδιασμένα για να παρέχουν αέρα σε ένα υγρό κανάλι ως αέρας εργασίας. Αυτό ενισχύει τη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας και μάζας στο υγρό κανάλι, λόγω της χαμηλότερης θερμοκρασίας του εισερχόμενου αέρα εργασίας. «Ο αέρας εξαγωγής στο σύστημα DPEC μπορεί να φτάσει σε κορεσμό, ενώ ο αέρας τροφοδοσίας στο ξηρό κανάλι μπορεί να φτάσει τη θερμοκρασία του σημείου δρόσου του», εξήγησαν οι ερευνητές. «Το προτεινόμενο σύστημα αποτελείται από έναν ξεχωριστό εξατμιστικό ψύκτη σημείου δρόσου που παρέχει τον σχεδόν κορεσμένο αέρα στα κανάλια υγρού αέρα που είναι προσαρτημένα στο πίσω μέρος των φωτοβολταϊκών πάνελ».
Το προτεινόμενο σύστημα αποτελείται από δύο υγρά κανάλια, ένα που βρίσκεται στο ίδιο το σύστημα DPEC και ένα άλλο τοποθετημένο στο πίσω μέρος του φωτοβολταϊκού πίνακα. Το σύστημα DPEC παρέχει σχεδόν κορεσμένο ψυχρό αέρα στο υγρό κανάλι που είναι προσαρτημένο στο πίσω μέρος του φωτοβολταϊκού πίνακα όπου λαμβάνει χώρα περαιτέρω ψύξη με εξάτμιση για να διασφαλιστεί το μέγιστο αποτέλεσμα ψύξης.
Οι ακαδημαϊκοί ισχυρίζονται ότι το σύστημα DPEC είναι σε θέση να μειώσει σημαντικά τη θερμοκρασία λειτουργίας του ηλιακού πάνελ, ιδιαίτερα στην είσοδο αέρα του πάνελ. «Παρατηρείται μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των στρωμάτων στην είσοδο του πίνακα, λόγω του ψυχρού αέρα που παρέχεται από τη μονάδα DPEC», είπαν. "Καθώς ο αέρας ρέει κατά μήκος του καναλιού, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ κάθε στρώματος μειώνεται μέσω μεταφοράς θερμότητας."
Εξήγησαν επίσης ότι η διαδικασία εξάτμισης νερού που προκαλείται από τη συνεχή μεταφορά θερμότητας από το ξηρό κανάλι στο υγρό κανάλι που είναι ενσωματωμένο στο σύστημα DPEC και στο υγρό κανάλι που τοποθετείται στον πίνακα οδήγησε σε αύξηση της υγρασίας του αέρα.
Το σύστημα δοκιμάστηκε για 10 εκτάρια ημέρας και η ομάδα διαπίστωσε ότι το σύστημα DPEC καταναλώνει 0,0736 kg νερού, ενώ το δεύτερο υγρό κανάλι στο πίσω μέρος του φωτοβολταϊκού πίνακα καταναλώνει 0,7157 kg, με τη συνολική κατανάλωση νερού να είναι περίπου 0,7893 kg.
Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι το ύψος του καναλιού έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση του συστήματος. «Η αύξηση του ύψους του καναλιού επιτρέπει σε μεγαλύτερη ποσότητα ακόρεστου αέρα να εισέλθει στο φωτοβολταϊκό πάνελ, κάτι που προωθεί τη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας και μάζας για τον έλεγχο του πίνακα σε χαμηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας και έτσι βελτιώνει την απόδοση των ηλιακών κυψελών», τόνισε.
Οι ερευνητές συνέκριναν την απόδοση μιας ηλιακής μονάδας που ψύχεται με τη νέα τεχνική με αυτή ενός μη ψυχόμενου πάνελ και πάνελ που ψύχονται με άμεση ψύξη με εξάτμιση και συστήματα αισθητής ψύξης που βασίζονται σε DPEC. Διαπίστωσαν ότι, σε όλες τις περιπτώσεις, το προτεινόμενο σύστημα πέτυχε καλύτερη απόδοση ψύξης και διατήρησε υψηλότερη απόδοση της μονάδας.
«Το μικρότερο μήκος καναλιού και το μεγαλύτερο ύψος καναλιού βελτιώνουν την απόδοση ψύξης και αποδίδουν υψηλότερη απόδοση για το φωτοβολταϊκό πάνελ», τόνισαν. «Από την άλλη πλευρά, η υψηλότερη ταχύτητα εισόδου αέρα και ο λόγος αέρα εργασίας είναι ευνοϊκές».
