新南威尔士大学研发用于太阳能模块冷却的涡流发生器和玻璃纹理

   电气传播        

工作温度降低10摄氏度可以使太阳能电池板的寿命延长一倍,并且还能提高其性能。新南威尔士大学的研究人员已经完成了一项成功的研究,该研究模拟了能使太阳能电池板有效冷却2-3摄氏度的方法,并在后续进行现场实验研究以验证和扩大这种有效性。


尽管一直暴露在热浪中,但太阳能模块在较低的条件下工作得更好。

新南威尔士大学研发用于太阳能模块冷却的涡流发生器和玻璃纹理

新南威尔士大学的Scientia教授Martin Green,同时也是澳大利亚先进光伏中心的主任解释说,工作温度降低5摄氏度可以使光伏组件在炎热的天气下的性能提高2%;限制光伏组件寿命的退化主要是由热催化的,也可以通过降低其工作温度来缓解,工作温度降低5度预计可以使项目寿命提高50%。


该研究由新南威尔士大学Renate Egan教授领导,部分由澳大利亚可再生能源局(ARENA)资助,并与3M公司和太阳能系统创新者5B公司合作进行,研究结果在3月底发表,并显示在探索降低太阳能电池板温度的新方法中,涡流发生器和玻璃纹理,迄今已被证明是最有效的解决方案。


格林说:"玻璃纹理时一种有趣的方法,因为人们以前也研究过它,但是是从可见光的角度来看的,将更多的阳光捕获到电池和类似的东西。我们是从热的角度来看,纹理可以改善模块的热发射率,也就是说,它可以改善辐射耗散,其增加的表面积也可以改善对流损失。"

新南威尔士大学研发用于太阳能模块冷却的涡流发生器和玻璃纹理


关于涡流发生器这个有趣的话题,他说,让他们在太阳下工作,组件会加热约30摄氏度。这将在组件的前表面和后表面产生气流,当气流沿着后表面变得更热时,它往往会被卡在组件上。


格林说:"这是一个沿背部流动的漂亮层流,你可能希望在赛车中设计这种层流,因为这样赛车与周围空气的互动最小,但这不利于热传递或散热,你希望空气在经过模块时是湍流的。"


涡流发生器,又称小型塑料 "鳍",被添加到太阳能电池板的背面,打破了空气的层流,创造了湍流区域,可以大大增加局部区域的热传导。


数值研究的结果是申请了三项专利,并且在进行潜在的昂贵的物理测试之前,对确定几种方法的可行性极为有用。


格林说,在现实世界中进行测量是相当困难的,因为冷却效果可能是微妙的,但随着工程模拟软件的发展,如本例中使用的COMSOL和Ansys系统,研究人员可以测试和调整设计方法,直到你取得足够大的差异,以保证在实验中投入更多精力。


与5B的互惠关系


5B公司因其快速推出的光伏系统而闻名,该系统被选为太阳电缆公司在北领地埃利奥特附近的澳大利亚-东盟电力连接(AAPL)项目的12,000公顷(10 GW)太阳能光伏计划的一部分,他们已经收集了关于其系统的高度精确的太阳能性能数据,这有助于新南威尔士大学的模拟工作。


5B公司开发了其预装的可移动太阳能系统--适当地称为Maverick--像小型山脉一样延伸到地面上,5B公司不得不回答人们的担忧,即它可能比更高的传统安装的系统运行得更热。


5B公司首席技术官Rhett Evans说,该公司收集了大量的数据,以验证其技术在不同条件下的性能。


作为新南威尔士大学降低现场工作温度和提高产量的模块设计的行业合作伙伴,5B公司向研究人员提供了其数据,而且它还将参与后续的一轮实验性研究。


埃文斯谈到新南威尔士大学的方法时说:"他们首先开发了一些非常好的方法来进行热建模。我们想成为其中的一方,利用它来了解我们如何使我们的特定产品更好地工作。"


3M公司一直是新南威尔士大学光伏和可再生能源工程学院的长期合作伙伴,并参与了该研究的其他两个冷思考:导热胶带,将太阳能电池板上产生的热量引导到框架的冷端;以及比目前应用在太阳能电池板玻璃上的更复杂的涂层。


格林解释说:"我想现在可能100%的模块在顶部玻璃表面都有防反射涂层,但我们正在研究能减少不可用的红外光穿透的涂层。这将改善太阳能电池板转化为能量的可见波长的光的性能,同时改善模块的热性能。"


尽管格林正在努力使在全日照下运行的太阳能电池板的温度降低10摄氏度,但他说,全力以赴实现最大的降低将使研究人员能够磨练出最有效的方法来实现5度的降低,并且可以将其纳入太阳能电池板的制造中。


Egan教授说,对该研究中出现的两种最成功的冷却技术进行的成本分析表明,如果在制造过程中作为附加项目实施,涡流发生器技术可以减少5-8%的平准化发电成本,2-3摄氏度的冷却效益将超过每平方米3-5美元的估计成本。


反过来,玻璃纹理技术可以减少3-15%的平准化电力成本。虽然这种方法的好处因实际的冷却效果而异--估计在1-5摄氏度之间--但其成本非常低,每平方米不到0.3美元。


在将于2022年底结束的实验研究中,格林希望收集与各种光伏组件类型、安装系统和应用相关的数据,包括屋顶太阳能、双面太阳能电池板和5B的Maverick concertina系统。


5B的四个组件合作伙伴--阿特斯太阳能、晶澳太阳能、晶科和隆基--也参与了新南威尔士大学的实验性冷却研究。


格林说他的同事,已故的Stuart Wenham教授,开创了这种财团式的方法,将研究与产业结合起来。


他说:"如果你在一开始就让一些高知名度的制造商参与进来,并且他们喜欢事情的发展方式,那么整个行业就会跟随,因为你有一些关键的参与者在推动这个方向"。


这项研究对太阳能开发商的好处可能意味着很多:人们担心的是每一个百分点,相对于你从现场得到的产出,在大型装置中和在太阳能农场的高产出期,性能上的小收益 可以使项目的成功变得完全不同。


最新评论(0)条评论
不吐不快,我来说两句

还没有人评论哦,抢沙发吧~

相关新闻推荐