Novi gel za glađenje mogao bi podignuti efikasnost solarnih modela za 12 posto

Istraživači sa Sveučilišta KAUST u Saudijskoj Arabiji razvili su inovativni hidrogel koji bi mogao značajno povećati učinkovitost fotonaponskih modula, i to bez aktivnih sustava hlađenja. Riječ je o jednostavnom, pasivnom rješenju koje koristi vlagu iz zraka tijekom noći i omogućuje isparavanje tijekom dana, sve s ciljem snižavanja temperature modula, čime se poboljšava njihova energetska učinkovitost.

Nova tehnologija temelji se na kompozitnom materijalu od natrijeva soli poliakrilne kiseline i litijeva klorida, koji se nanosi na stražnju stranu solarnog panela. Znanstvenici su materijale kombinirali u omjeru 2:1, zatim ih ulili u kalup i ostavili da se formiraju u tanki, elastični sloj. Taj precizni omjer omogućuje stabilnost i učinkovitost čak i u ekstremnim klimatskim uvjetima, poput temperature iznad 30 °C i vlažnosti zraka preko 90 posto.

Sustav funkcionira zahvaljujući higroskopskim svojstvima materijala. Litijev klorid snažno privlači vlagu iz okoliša tijekom noći, dok sol je poliakrilne kiseline zadužena za pohranu vode u svojoj strukturi. Tijekom dana, ta se voda postupno isparava, hladeći stražnju stranu solarnog panela bez potrebe za dodatnim održavanjem ili zamjenom sloja. Time se temperatura modula učinkovito snižava, a performanse značajno poboljšavaju.

U laboratorijskim uvjetima postignuti su vrlo ohrabrujući rezultati. Kada je uzorak izložen neprekidnoj solarnoj radijaciji od 1 kW/m2 tijekom tri sata, ostvarena je snaga hlađenja od 373 W/m2. Nakon 12 sati rada, vrijednost se stabilizirala na 187 W/m2. U simuliranim vanjskim uvjetima, prosječna snaga hlađenja bila je 160 W/m2, s vršnim učinkom od 247 W/m2 između 10 i 11 sati ujutro.

Vanjska ispitivanja provedena su na dva kontinenta. U Saudijskoj Arabiji, testiranje je trajalo 21 dan u obalnom gradu Thuwal, gdje je pri 37 °C i relativnoj vlažnosti od 53 posto zabilježena snaga hlađenja od 175 W/m2. Najveći učinak postignut je oko podneva, kada je temperatura modula smanjena za čak 14,1 °C. Zahvaljujući toj razlici, učinkovitost pretvorbe solarne energije povećana je s 13,1 na 14,7 posto, što predstavlja relativno povećanje od 12,2 posto.

U paralelnim testiranjima u Buffalu u SAD-u, potvrđeno je da ovakvo hlađenje ne samo da poboljšava dnevne performanse, već i produljuje životni vijek fotonaponskih modula za više od 200 posto. Materijalni trošak iznosi oko 32 eura po kvadratnom metru, što je, prema autorima studije, znatno manje od većine prethodnih sustava hlađenja temeljenih na hidrogelovima. Istraživanje je objavljeno u časopisu Materials Science & Engineering R, a potpisuju ga znanstvenici iz KAUST-a i Državnog sveučilišta u Buffalu.