Revolucionario sistema hidrónico promete extender la vida útil de paneles solares en regiones áridas hasta en un 8.2%

Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un innovador sistema de enfriamiento hidrónico en circuito cerrado para módulos fotovoltaicos (PV), diseñado especialmente para regiones cálidas y áridas. Este sistema promete operar de manera continua las 24 horas y extender la vida útil de los paneles solares hasta en un 8.2%.

Científicos de la Universidad de Nottingham en el Reino Unido y la Universidad Jiaotong del Suroeste en China son los responsables de este avance. Según el Dr. Qiliang Wang, autor principal del estudio, el sistema podría ofrecer un rendimiento económico favorable, y se planea realizar un análisis económico detallado en futuros escenarios específicos.

El sistema se compone de un módulo fotovoltaico con una eficiencia del 15%, un tanque de agua con capacidad de 150 litros, tuberías de agua y una bomba de circulación. Una placa absorbente se coloca en la parte trasera del panel, con tubos de cobre soldados a esta placa. El tanque de agua forma un circuito cerrado completo con la bomba y el módulo PV, conectados mediante tuberías de agua.

Durante el día, el agua circula a través de la superficie trasera del panel PV, enfriándolo eficazmente. Por la noche, el sistema libera el calor acumulado de vuelta al panel, mejorando su temperatura nocturna y reduciendo las fluctuaciones térmicas entre el día y la noche. Este proceso no solo mejora la eficiencia del panel, sino que también prolonga su vida útil.

El diseño del sistema fue modelado utilizando el software Comsol, basado en las condiciones de la ciudad de Basora en Irak. Se instalaron dos colectores de cobre en el panel y ocho tubos de agua para el flujo interno, con el objetivo de enfriar y calentar el panel según sea necesario.

Los investigadores decidieron no incluir una capa de aislamiento en el tanque de agua y las tuberías, permitiendo así la liberación de energía térmica al ambiente y evitando que el agua alcance temperaturas excesivamente altas que podrían afectar negativamente la eficiencia del PV. Esta ausencia de aislamiento también facilita una mejor disipación del calor durante la noche.

Las pruebas comparativas con un sistema PV sin enfriamiento mostraron que el sistema enfriado podría extender la vida útil del panel de 18 a 24 años, al mantener una temperatura operativa promedio 10 grados Celsius más baja. Además, el sistema generó un 6.7% más de energía en diciembre y un 2.5% más en junio en comparación con el sistema de referencia.

Se realizaron pruebas adicionales con diferentes configuraciones, evaluando el tamaño y forma del tanque, el nivel de aislamiento, el número de tubos y la tasa de flujo de agua. Los resultados indicaron que un volumen de tanque superior a 150 litros no ofrecía mejoras significativas en el rendimiento. Sin embargo, aumentar el número de tubos de 5 a 12 incrementó la producción de energía entre un 1.17% y un 1.36%.

El estudio, titulado «A hydronic closed-loop photovoltaic cooling system designed for hot and arid regions: Performance evaluation and degradation rate/ lifetime analysis,» fue publicado en la revista Applied Energy. Los investigadores concluyeron que este sistema de enfriamiento en circuito cerrado ofrece una solución sostenible y rentable para mejorar el rendimiento de los paneles fotovoltaicos.

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Fuente: https://www.pv-magazine.com/2024/08/06/hydronic-closed-loop-cooling-system-for-photovoltaic-modules/