Il pannello solare con efficienza elettrico-termica del 90%

I ricercatori dell’Università Chouaïb Doukkali, in Marocco, hanno compiuto importanti progressi nella tecnologia dell’energia solare, sviluppando un tipo innovativo di pannello solare fotovoltaico-termico (PVT).

Il design creativo migliora l’efficacia e allo stesso tempo risolve i problemi di durata associati ai moduli PVT tradizionali, che sono estremamente sensibili alle temperature. Lo studio è stato pubblicato da ScienceDirect.

Per lo studio, il team ha creato uno scambiatore di calore specifico a canale e a scatola. Questo elemento facilita lo scambio di calore convettivo, assicurando che l’intera superficie del pannello solare sia in contatto diretto con il fluido di raffreddamento

Il pannello solare fotovoltaico-temrico, e la distribuzione dei vari strati (da ScienceDirect)

Questo nuovo pannello PVT è costituito da vari componenti chiave, come un modulo fotovoltaico, uno strato di Tedlar, due strati trasparenti di etilvinilacetato (o.EVA) e una lastra di copertura in vetro

“In questo lavoro è stata progettata una nuova configurazione di scambiatore di calore in alluminio, composta da 94 canali e fissata direttamente al modulo fotovoltaico”, spiegano i ricercatori.

Schema pannello alveolare

Affrontare il problema della dispersione del calore

Questo progetto cerca di affrontare efficacemente il problema della dispersione del calore sui pannelli solari, una sfida frequente che contribuisce al deterioramento e alla minore durata dei pannelli FVT convenzionali.

“Questa proposta cerca di risolvere il problema della disribuzione della temperatura, che influisce sulla durata dei pannelli fotovoltaici”, hanno aggiunto i ricercatori.

Lo scambiatore di calore, fondamentale per la funzionalità del pannello, è suddiviso in una zona solida in alluminio e in un’altra sezione in cui scorre l’acqua come mezzo di raffreddamento.

Inoltre, lo scambiatore di calore è ulteriormente suddiviso in tre parti: ingresso del refrigerante (AZ), scambio di calore (ZE) ed evacuazione del fluido (VZ).

Risultati della simulazione e miglioramenti delle prestazioni

Le simulazioni condotte con il software COMSOL hanno dato risultati incoraggianti, indicando che il pannello può raggiungere un’efficienza elettrica del 12,11%, un’efficienza termica del 78,59% e un’impressionante efficienza complessiva del 90,7%.

Le simulazioni evidenziano l’impatto significativo della portata del fluido di raffreddamento sulle prestazioni del pannello.

Gli esperimenti hanno indicato che per ogni aumento di 10 L/h della portata, la temperatura della cella solare diminuisce di 33,59°F. Questa diminuzione della temperatura porta a un aumento della potenza in uscita di 0,798 W e a un miglioramento dell’efficienza della cella dello 0,051%.

La zona di scambio termico del pannello è costituita da una piastra alveolare con una parete superiore piatta di 0,4 mm di spessore a contatto con il modulo fotovoltaico e una parete inferiore di 0,4 mm di spessore.

“Facilita il trasferimento ottimale del calore tra il modulo fotovoltaico e il fluido di raffreddamento circolante all’interno dei canali”, hanno sottolineato i ricercatori. “Il PVT-C proposto offre buoni risultati in termini di disomogeneità di temperatura e prestazioni complessive,”, hanno concluso.

Un futuro promettente per l’energia sostenibile

La sua perfetta integrazione nelle strutture edilizie e l’adattabilità a fornire riscaldamento dell’aria o dell’acqua ne fanno un’aggiunta versatile alla progettazione di edifici sostenibili.

Questa innovazione nella tecnologia dei pannelli solari mostra un potenziale promettente per le soluzioni energetiche sostenibili.

Il miglioramento dell’efficienza e della durata di questo nuovo pannello PVT, ottenuto grazie a un design innovativo e a test meticolosi, potrebbe rivoluzionare il panorama dell’energia solare.