Sistema de Enfriamiento por Pulverización para Módulos Fotovoltaicos: Mediciones Experimentales para la Evaluación de Tendencias de Temperatura y la Viabilidad del Diseño del Sistema
Autores: Benato, Alberto; Stoppato, Anna; De Vanna, Francesco; Schiro, Fabio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Sistema de Enfriamiento por Pulverización para Módulos Fotovoltaicos: Mediciones Experimentales para la Evaluación de Tendencias de Temperatura y la Viabilidad del Diseño del Sistema
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Fotovoltaico
Eficiencia
Temperatura
Sistema de refrigeración
Generación de electricidad
Módulos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
La característica distintiva de la generación de electricidad fotovoltaica (FV) es su sostenibilidad, mientras que su principal debilidad es la baja eficiencia de conversión. A esto se suma la sensibilidad de las celdas FV a las variaciones de temperatura: cuanto mayor es la temperatura de funcionamiento de la celda, menor es la eficiencia. Considerando que los módulos en operación alcanzan una eficiencia de conversión en el rango del 10 al 15%, existe una necesidad urgente de controlar su temperatura para mejorar la generación de electricidad. Con este propósito, los autores desarrollaron un sistema de enfriamiento por pulverización FV capaz de reducir drásticamente la temperatura de funcionamiento de los módulos. Utilizando mediciones experimentales adquiridas a través de un banco de pruebas dedicado y tras una revisión exhaustiva de la literatura, los autores analizan el número, la geometría y la posición de las boquillas, así como la distribución de temperatura del agua y del módulo, la formación de depósitos de cal, la degradación de las propiedades del vidrio frontal, el consumo de agua y la producción de energía del módulo con y sin el sistema de enfriamiento. La campaña experimental muestra que un sistema de enfriamiento equipado con tres boquillas con un ángulo de pulverización de 90 grados, alimentado por agua a 1.5 bar y gestionado en modo ON/OFF (30 s encendido y 180 s apagado), puede mejorar la eficiencia del módulo del 11.18% al 13.27% gracias a una reducción de temperatura de hasta 24 grados Celsius. A pesar de la mejora en la producción de electricidad (de 178.88 W a 212.31 W por módulo individual), en el momento de escribir esto, los costos de equipo e instalación, así como la complejidad de la disposición de la planta, hacen que la inversión no sea elegible para financiamiento, incluso en el caso de instalaciones FV flotantes de 1 MW.
Descripción
La característica distintiva de la generación de electricidad fotovoltaica (FV) es su sostenibilidad, mientras que su principal debilidad es la baja eficiencia de conversión. A esto se suma la sensibilidad de las celdas FV a las variaciones de temperatura: cuanto mayor es la temperatura de funcionamiento de la celda, menor es la eficiencia. Considerando que los módulos en operación alcanzan una eficiencia de conversión en el rango del 10 al 15%, existe una necesidad urgente de controlar su temperatura para mejorar la generación de electricidad. Con este propósito, los autores desarrollaron un sistema de enfriamiento por pulverización FV capaz de reducir drásticamente la temperatura de funcionamiento de los módulos. Utilizando mediciones experimentales adquiridas a través de un banco de pruebas dedicado y tras una revisión exhaustiva de la literatura, los autores analizan el número, la geometría y la posición de las boquillas, así como la distribución de temperatura del agua y del módulo, la formación de depósitos de cal, la degradación de las propiedades del vidrio frontal, el consumo de agua y la producción de energía del módulo con y sin el sistema de enfriamiento. La campaña experimental muestra que un sistema de enfriamiento equipado con tres boquillas con un ángulo de pulverización de 90 grados, alimentado por agua a 1.5 bar y gestionado en modo ON/OFF (30 s encendido y 180 s apagado), puede mejorar la eficiencia del módulo del 11.18% al 13.27% gracias a una reducción de temperatura de hasta 24 grados Celsius. A pesar de la mejora en la producción de electricidad (de 178.88 W a 212.31 W por módulo individual), en el momento de escribir esto, los costos de equipo e instalación, así como la complejidad de la disposición de la planta, hacen que la inversión no sea elegible para financiamiento, incluso en el caso de instalaciones FV flotantes de 1 MW.