Voda kao tajno oružje: Jednostavno hlađenje može povećati učinkovitost solarnih panela za gotovo 30 posto

Solarni paneli na prvi pogled djeluju kao tehnologija koja nema puno prostora za dodatna poboljšanja. No nova istraživanja pokazuju da jedan vrlo jednostavan trik može znatno povećati njihovu učinkovitost, posebno u vrućim i sušnim područjima. Znanstvenici iz Alžira razvili su pametni sustav hlađenja koji s pomoću raspršivanja vode može povećati proizvodnju električne energije iz fotonaponskih modula i do gotovo 30 posto.

Problem je zapravo vrlo jednostavan. Solarni paneli gube učinkovitost kada se pregriju, a u pustinjskim i vrlo toplim klimama njihova temperatura često prelazi 50 ili čak 60 stupnjeva Celzija. To smanjuje količinu električne energije koju mogu proizvesti. Istraživači s Kasdi Merbah University odlučili su zato testirati sustav koji bi panele hladio vodom, ali na način koji ne troši previše resursa. Njihovo rješenje temelji se na relativno jednostavnom sustavu upravljanom mikrokontrolerom Arduino. Voda se raspršuje preko površine panela tek kada temperatura prijeđe određeni prag, u ovom slučaju oko 41,5 stupnjeva. Kada temperatura ponovno padne ispod približno 38,5 stupnjeva, sustav se automatski isključuje. Time se postiže hlađenje samo kada je zaista potrebno, što značajno smanjuje potrošnju vode i energije potrebne za rad pumpe.

Eksperiment je proveden u gradu Ouargla u alžirskoj Sahari. Istraživači su postavili dva identična monokristalna solarna panela snage 390 W. Jedan je bio opremljen sustavom za hlađenje, dok je drugi služio kao referentni panel bez hlađenja. Tijekom testiranja temperature zraka kretale su se između 30 i 45 stupnjeva, a paneli su bili izloženi vrlo jakom sunčevom zračenju. Rezultati su bili impresivni. Kada je korišteno kontinuirano hlađenje vodom, snaga panela porasla je s oko 272 W na više od 350 W, dok je temperatura modula pala s gotovo 59 na oko 37 stupnjeva. To je dovelo do povećanja učinkovitosti od čak 28,8 posto. Pametni sustav, koji se uključuje samo kada je potrebno, postigao je nešto manju, ali i dalje vrlo značajnu dobit. Snaga panela povećala se s oko 251 W na 337 W, dok je temperatura modula pala s više od 56 na oko 36 stupnjeva. Iako je učinkovitost hlađenja bila vrlo slična kontinuiranom sustavu, potrošnja vode i energije bila je višestruko manja.

Upravo je to najveća prednost ovog pristupa. Kontinuirano hlađenje trošilo je više od šest puta više vode i zahtijevalo znatno duži rad pumpe. Pametni sustav, s druge strane, omogućuje gotovo isti učinak uz znatno manju potrošnju resursa i niže operativne troškove. Istraživači smatraju da bi ovakvi sustavi mogli biti posebno korisni u pustinjskim područjima gdje se sve više grade velike solarne elektrane. Daljnja istraživanja uključivat će i druge metode hlađenja, poput materijala s promjenom faze ili posebnih tekućina koje još učinkovitije odvode toplinu.

Iako je tehnologija još u fazi istraživanja, rezultati pokazuju da relativno jednostavna rješenja mogu znatno povećati proizvodnju energije iz solarnih panela, posebno tamo gdje visoke temperature trenutačno predstavljaju najveći izazov za solarne elektrane.