Пассивное охлаждение с пористыми материалами для фотоэлектрических модулей

 

Исследовательская группа из Иорданского университета науки и технологий и Австралийского колледжа Кувейта разработала новую технологию пассивного охлаждения для солнечных модулей. Метод основан на использовании канала с открытым концом, частично заполненного изотропным пористым материалом, с постоянными теплофизическими свойствами, прикрепленным к тыльной стороне панелей.
Пассивное охлаждение солнечных модулей
«Основная цель использования пористого материала – увеличить площадь теплопередачи за счет увеличения взаимодействия твердой и жидкой фаз», – сказал исследователь Али Махмуд Хлефат. «В этом отношении можно использовать любой материал с высокой проводимостью, такой как медь, алюминий или сплав, имея в виду, что повышение эффективности оправдает дополнительные затраты».
Подписывайтесь на наш youtube канал!
 
ЭФИРНЫЕ СЕТЫ
Подборка  эфиров c ЛУЧШИМИ психологами, врачами, остеопатами
на платформе COURSE.ECONET.RU
 
ПОЛУЧИТЬ ДОСТУП
Ученые использовали модель дискретных ординат (DO), которая упрощает моделирование твердой зоны с прилегающими жидкими или твердыми зонами с обеих сторон в качестве полупрозрачной среды. Они выбрали этот метод для моделирования радиационной теплопередачи от солнечного излучения, теплопередачи внутри слоев фотоэлектрической панели и внутри канала.
Пассивное охлаждение с пористыми материалами для фотоэлектрических модулей
С помощью этой модели уравнение переноса излучения (RTE) – пятимерное интегро-дифференциальное уравнение с тремя пространственными и двунаправленными координатами – было преобразовано в уравнение переноса для интенсивности излучения в пространственных координатах.
«Воздух не участвовал в процессе излучения, а все другие материалы, использованные в этом исследовании, были диффузными в сером», – пояснили исследователи. «Серые материалы – это материалы с постоянными оптическими свойствами, то есть излучательная способность и поглощающая способность не зависят от длины волны падающего солнечного излучения».
Подтверждение моделирования было основано на исследовании 2007 года и предполагало, что панель наклонена под углом 45 градусов. Он был выполнен с датой, временем, долготой и широтой Бангкока на фотоэлектрической панели, состоящей из стеклянной крышки, фотоэлектрического слоя, слоя тедлара и  пористого слоя. Модуль подвергался постоянным тепловым колебаниям, и его температура и температура слоя тедлара считались однородными.
«Тип фотоэлектрической панели, принятый в исследовании, представлял собой монокристаллический модуль JKM360M-72 от китайского производителя Jinko с максимальной эффективностью преобразования 18,55% и коэффициентом температурной коррекции f 0,0045 K -1 при стандартных условиях испытаний», – сказал Хлефат.
В ходе анализа учитывался ряд различных факторов, включая коэффициент конвекции, который определяется как отношение естественной конвекции к принудительной. Ученые также изучили число Дарси, которое представляет собой относительный эффект проницаемости среды по сравнению с ее площадью поперечного сечения, а также угол наклона фотоэлектрического модуля. Кроме того, они рассмотрели отношения толщины пористого материала, эффективность преобразования солнечного модуля и внутреннюю излучательную способность основного материала воздуховода по среднему числу Нуссельта. Число Нуссельта – это отношение конвективной теплопередачи к кондуктивной теплопередаче на границе в жидкости.
«Было доказано, что теплопередача с обратной стороны фотоэлектрической панели была значительно увеличена предлагаемой системой», – заявили ученые. «Значительное улучшение теплоотдачи от фотоэлектрической панели было достигнуто благодаря высокой кинетической энергии, которая сочетается с высокими значениями коэффициента конвекции».
Ученые обнаружили, что повышение эффективности было пропорционально соотношению толщин.
«Соотношение пористой толщины (S P / S = 0,7) было рассмотрено в следующем анализе, чтобы найти компромисс между стоимостью материала и улучшением характеристик», – заявили они. «Более того, было изучено несколько случаев для достижения оптимальной конфигурации для отвода тепла от фотоэлектрической панели в окружающую среду».
Ученым удалось повысить эффективность панели на 6,73% с пористым слоем с тремя ребрами, на 9,19% с пористым слоем с пятью ребрами и на 8,34% со всем пористым слоем
Стоимость предлагаемой технологии будет зависеть от количества алюминиевой пены.
«Его стоимость составляет около 1 доллара за кг при минимальном количестве в 10 кг», – заявил Хлефат. «Например, количество алюминиевой пены, необходимое для 10-панельной системы, составит около 14 кг, поэтому стоимость установки пяти пористых блоков на каждую панель составит около 14 долларов США, процентное увеличение выходной электрической мощности составит около 21,75%.»

пассивноеохлаждение

 

Исследовательская группа из Иорданского университета науки и технологий и Австралийского колледжа Кувейта разработала новую технологию пассивного охлаждения для солнечных модулей. Метод основан на использовании канала с открытым концом, частично заполненного изотропным пористым материалом, с постоянными теплофизическими свойствами, прикрепленным к тыльной стороне панелей.

 

«Основная цель использования пористого материала – увеличить площадь теплопередачи за счет увеличения взаимодействия твердой и жидкой фаз», – сказал исследователь Али Махмуд Хлефат. «В этом отношении можно использовать любой материал с высокой проводимостью, такой как медь, алюминий или сплав, имея в виду, что повышение эффективности оправдает дополнительные затраты».

 

Ученые использовали модель дискретных ординат (DO), которая упрощает моделирование твердой зоны с прилегающими жидкими или твердыми зонами с обеих сторон в качестве полупрозрачной среды. Они выбрали этот метод для моделирования радиационной теплопередачи от солнечного излучения, теплопередачи внутри слоев фотоэлектрической панели и внутри канала.

 

С помощью этой модели уравнение переноса излучения (RTE) – пятимерное интегро-дифференциальное уравнение с тремя пространственными и двунаправленными координатами – было преобразовано в уравнение переноса для интенсивности излучения в пространственных координатах.

 

«Воздух не участвовал в процессе излучения, а все другие материалы, использованные в этом исследовании, были диффузными в сером», – пояснили исследователи. «Серые материалы – это материалы с постоянными оптическими свойствами, то есть излучательная способность и поглощающая способность не зависят от длины волны падающего солнечного излучения».

 

Подтверждение моделирования было основано на исследовании 2007 года и предполагало, что панель наклонена под углом 45 градусов. Он был выполнен с датой, временем, долготой и широтой Бангкока на фотоэлектрической панели, состоящей из стеклянной крышки, фотоэлектрического слоя, слоя тедлара и  пористого слоя. Модуль подвергался постоянным тепловым колебаниям, и его температура и температура слоя тедлара считались однородными.

 

«Тип фотоэлектрической панели, принятый в исследовании, представлял собой монокристаллический модуль JKM360M-72 от китайского производителя Jinko с максимальной эффективностью преобразования 18,55% и коэффициентом температурной коррекции f 0,0045 K -1 при стандартных условиях испытаний», – сказал Хлефат.

 

В ходе анализа учитывался ряд различных факторов, включая коэффициент конвекции, который определяется как отношение естественной конвекции к принудительной. Ученые также изучили число Дарси, которое представляет собой относительный эффект проницаемости среды по сравнению с ее площадью поперечного сечения, а также угол наклона фотоэлектрического модуля. Кроме того, они рассмотрели отношения толщины пористого материала, эффективность преобразования солнечного модуля и внутреннюю излучательную способность основного материала воздуховода по среднему числу Нуссельта. Число Нуссельта – это отношение конвективной теплопередачи к кондуктивной теплопередаче на границе в жидкости.

 

«Было доказано, что теплопередача с обратной стороны фотоэлектрической панели была значительно увеличена предлагаемой системой», – заявили ученые. «Значительное улучшение теплоотдачи от фотоэлектрической панели было достигнуто благодаря высокой кинетической энергии, которая сочетается с высокими значениями коэффициента конвекции».

 

Ученые обнаружили, что повышение эффективности было пропорционально соотношению толщин.

 

«Соотношение пористой толщины (S P / S = 0,7) было рассмотрено в следующем анализе, чтобы найти компромисс между стоимостью материала и улучшением характеристик», – заявили они. «Более того, было изучено несколько случаев для достижения оптимальной конфигурации для отвода тепла от фотоэлектрической панели в окружающую среду».

 

Ученым удалось повысить эффективность панели на 6,73% с пористым слоем с тремя ребрами, на 9,19% с пористым слоем с пятью ребрами и на 8,34% со всем пористым слоем

 

Стоимость предлагаемой технологии будет зависеть от количества алюминиевой пены.

 

«Его стоимость составляет около 1 доллара за кг при минимальном количестве в 10 кг», – заявил Хлефат. «Например, количество алюминиевой пены, необходимое для 10-панельной системы, составит около 14 кг, поэтому стоимость установки пяти пористых блоков на каждую панель составит около 14 долларов США, процентное увеличение выходной электрической мощности составит около 21,75%.»

 

 

https://econet.ru/articles/passivnoe-ohlazhdenie-s-poristymi-materialami-dlya-fotoelektricheskih-moduley

 


25.02.2021