EduSolar: Un laboratorio educativo fotovoltaico/térmico controlado a distancia con simulación de luz diurna integrada
Autores: Korkut, Talha Batuhan; Rachid, Ahmed
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
EduSolar: Un laboratorio educativo fotovoltaico/térmico controlado a distancia con simulación de luz diurna integrada
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía solar
Palabras clave
Estudio
Educativo
Sistema PV/T
Evaluación del rendimiento
Módulos fotovoltaicos
Eficiencia de enfriamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta un sistema fotovoltaico/térmico (PV/T) educativo compacto diseñado para una evaluación exhaustiva del rendimiento bajo condiciones climáticas simuladas. Como una herramienta educativa asequible, el sistema ofrece un valor pedagógico significativo. El sistema PV/T cuenta con dos módulos fotovoltaicos: un módulo térmicamente mejorado y uno estándar. El módulo térmicamente mejorado utiliza agua como refrigerante, que transfiere calor de las celdas PV a un intercambiador de calor operado por un ventilador, recirculando el refrigerante para mantener condiciones óptimas. Una lámpara halógena, colocada entre los módulos, simula la radiación solar para asegurar una generación efectiva de corriente eléctrica. Las capacidades de control remoto del sistema, gestionadas a través del protocolo de Transporte de Telemetría por Cola de Mensajes (MQTT), permiten ajustes en tiempo real del caudal del refrigerante, la eficiencia del intercambiador de calor y el brillo de la lámpara, así como el monitoreo de parámetros eléctricos. Los hallazgos experimentales indican que el módulo PV/T logra un aumento del 7.71% en la producción de energía en comparación con el módulo PV estándar y ofrece una mejora del 17.41% en la eficiencia de enfriamiento en comparación con escenarios sin enfriamiento. Además, los métodos numéricos utilizados en el estudio muestran una desviación máxima del 4.29% respecto a los resultados experimentales, lo cual se considera aceptable. Este estudio presenta un modelo de mejores prácticas para la formación solar, aplicable desde niveles elementales hasta universitarios, y sugiere enfoques innovadores para mejorar la educación en energía solar.
Descripción
Este estudio presenta un sistema fotovoltaico/térmico (PV/T) educativo compacto diseñado para una evaluación exhaustiva del rendimiento bajo condiciones climáticas simuladas. Como una herramienta educativa asequible, el sistema ofrece un valor pedagógico significativo. El sistema PV/T cuenta con dos módulos fotovoltaicos: un módulo térmicamente mejorado y uno estándar. El módulo térmicamente mejorado utiliza agua como refrigerante, que transfiere calor de las celdas PV a un intercambiador de calor operado por un ventilador, recirculando el refrigerante para mantener condiciones óptimas. Una lámpara halógena, colocada entre los módulos, simula la radiación solar para asegurar una generación efectiva de corriente eléctrica. Las capacidades de control remoto del sistema, gestionadas a través del protocolo de Transporte de Telemetría por Cola de Mensajes (MQTT), permiten ajustes en tiempo real del caudal del refrigerante, la eficiencia del intercambiador de calor y el brillo de la lámpara, así como el monitoreo de parámetros eléctricos. Los hallazgos experimentales indican que el módulo PV/T logra un aumento del 7.71% en la producción de energía en comparación con el módulo PV estándar y ofrece una mejora del 17.41% en la eficiencia de enfriamiento en comparación con escenarios sin enfriamiento. Además, los métodos numéricos utilizados en el estudio muestran una desviación máxima del 4.29% respecto a los resultados experimentales, lo cual se considera aceptable. Este estudio presenta un modelo de mejores prácticas para la formación solar, aplicable desde niveles elementales hasta universitarios, y sugiere enfoques innovadores para mejorar la educación en energía solar.