Ricercatori degli Emirati Arabi Uniti (EAU) hanno sviluppato una nuova tecnica di raffreddamento dei moduli fotovoltaici bifacciali basata su un raffreddatore a nebbia posizionato tra i due lati del pannello. L’esperimento è stato svolto nel clima estremamente caldo degli Emirati Arabi. Ha ottenuto risultati notevoli.
“La novità della nostra ricerca sta nello sviluppo di un nuovo tipo di pannello solare chiamato pannello fotovoltaico bifacciale a sandwich (sbPV)”, ha dichiarato a pv magazine l’autore corrispondente, Zafar Said. “A differenza dei pannelli solari tradizionali, che subiscono perdite di efficienza in condizioni di caldo estremo, il nostro design raffreddato a nebbia mantiene una temperatura più bassa, aumentando significativamente l’efficienza e la produzione di energia”.
Per formare l’sbPV, il team ha preso due pannelli monofacciali monocristallini da 60 W e li ha installati in una configurazione back-to-back. Nel mezzo, è stato modificato un sistema di raffreddamento a nebbia per adattarlo all’installazione: 16 ugelli nebulizzatori sono stati installati dietro il pannello anteriore e 16 dietro quello posteriore. I tubi in PVC convogliano l’acqua da un serbatoio d’acqua utilizzando una pompa, mentre un vassoio di raccolta è stato utilizzato per raccogliere l’acqua usata. La pressione di esercizio è di 0,7 MPa con una portata massima di 8 L/min.
Gli scienziati hanno posizionato degli ugelli nebulizzatori all’interno di un modulo fotovoltaico bifacciale e lo hanno misurato in un clima estremamente caldo. Il modulo è risultato in grado di generare fino al 37% di elettricità in più nelle giornate di sole e fino al 46% in più nelle giornate nuvolose rispetto ai pannelli monofacciali standard.
Il sistema è stato poi installato sul tetto dell’Università di Sharjah, negli Emirati Arabi Uniti, con un angolo di inclinazione fisso e un’altezza di 30 cm dalla superficie. Sulla superficie inferiore è stato applicato un rivestimento di vernice bianca per aumentare la riflessione. Un altro sistema di riferimento monofacciale, anch’esso da 60 W, è stato installato sullo stesso tetto. I sistemi sono stati poi testati in tre scenari: giornate di sole senza nebulizzatore, giornate di sole con nebulizzatore e giornate nuvolose con nebulizzatore.
“Uno dei risultati più significativi è stato il notevole aumento della produzione di energia che abbiamo osservato”, ha dichiarato Said. “In condizioni estremamente calde, tipiche del clima degli Emirati Arabi Uniti, i nostri pannelli bifacciali a sandwich con raffreddamento a nebbia hanno generato fino al 37% di elettricità in più nelle giornate di sole e fino al 46% in più nelle giornate nuvolose rispetto ai pannelli solari standard a un solo lato. Inoltre, le temperature dei pannelli sono state drasticamente ridotte, fino al 34% sul lato anteriore, il che contribuisce in modo significativo al miglioramento delle prestazioni”.
Secondo il team di ricerca, il nuovo sistema ha dimostrato una produzione energetica annuale di 45,34 kWh/m2 in più rispetto ai sistemi monofacciali, corrispondente a un guadagno economico annuale di 5,48 dollari/m2. In particolare, la produzione attesa del pannello sbPV in un anno è stata calcolata in 167,38 kWh/m2, rispetto ai 122,04 kWh/m2 del modulo di riferimento.
“Abbiamo in programma di esplorare ulteriori miglioramenti di questa tecnologia. La ricerca futura si concentrerà sull’incorporazione di pannelli solari di seconda vita nel design del sandwich per migliorare la sostenibilità e ridurre l’impatto ambientale”, ha aggiunto Said, sottolineando che la tecnica proposta è stata brevettata. “Inoltre, studieremo l’ottimizzazione del meccanismo di raffreddamento a nebbia per ridurre ulteriormente il consumo di acqua e di energia, rendendo il sistema ancora più pratico ed ecologico”.
Il sistema è stato presentato in “Maximizing solar photovoltaic efficiency with Mist Cooled sandwich bifacial panels under extreme hot climate conditions”, pubblicato su Energy Conversion and Management. Alla ricerca hanno partecipato scienziati dell’Università degli Emirati Arabi Uniti e dell’Università di Sharjah.
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