Sistem de management termic cu celule solare
Dezvoltarea și utilizarea noilor tehnologii au accelerat procesul de exploatare excesivă a resurselor naturale. Utilizarea excesivă a resurselor naturale a agravat problemele de mediu, cum ar fi efectul de seră și epuizarea stratului de ozon, nu numai că afectează mediul de viață al generațiilor viitoare, dar provoacă și o scădere bruscă a resurselor disponibile, împiedicând serios inovarea și dezvoltarea tehnologiei industriale. În ultimii ani, celulele solare se dezvoltă rapid către o densitate ridicată a fluxului de căldură și o performanță ridicată, creșterea temperaturii celulelor solare în condiții de intensitate ridicată a luminii și curent ridicat duce la o scădere a performanței fotoelectrice și la scurtarea duratei de viață. Este necesar un sistem eficient de management termic pentru a asigura siguranța și stabilitatea bateriei.
În prezent, eficiența de conversie în laborator a celulelor solare concentrate a ajuns la 47,1%, în timp ce popularele celule de siliciu monocristalin de pe piață au o eficiență de conversie de doar 26,7%. Factori precum tipul de modul, pierderile electrice și mediul de lucru au constrâns întotdeauna îmbunătățirea eficienței sistemului de generare a energiei fotovoltaice. Printre acestea, efectul temperaturii este factorul cheie care afectează performanța celulelor fotovoltaice. Puterea de ieșire și eficiența de conversie a energiei a sistemului scad foarte mult odată cu creșterea temperaturii de lucru a celulelor fotovoltaice. Statisticile cercetării arată că pentru fiecare creștere cu 1 grad a temperaturii de lucru a celulelor solare, eficiența conversiei scade cu 0,4%~0,5%. Deși efectul temperaturii diferitelor tipuri de celule solare variază, acesta poate încă împiedica dezvoltarea tehnologiei celulelor solare și a materialelor pentru îmbunătățirea eficienței.
Cercetările privind răcirea celulelor solare sunt o serie de soluții dezvoltate de cercetători pentru a aborda intensitatea neuniformă a luminii și densitatea mare a fluxului de căldură care duc la temperatura neuniformă a bateriei, supraîncălzirea locală și creșterea temperaturii medii pe măsură ce raportul de concentrație crește. Odată cu îmbunătățirea tehnologiei de disipare a căldurii și a cererii, tehnologia de gestionare termică a celulelor solare este împărțită în răcire tradițională (răcire cu aer, răcire cu lichid) și tehnologii noi de răcire, cum ar fi răcirea cu microcanal, răcirea cu impact cu jet și răcirea materialului cu schimbare de fază.
Tehnologia de răcire cu aer reduce temperatura de lucru a celulelor solare, permițând aerului să curgă prin modulul de răcire prin convecție naturală sau forțată. Cuce și colab. instalați radiatoare din aluminiu pe spatele celulelor solare, ceea ce poate crește puterea de ieșire a celulelor cu 13%. Temperatura celulelor solare este redusă cu 5,4% și, respectiv, 11% în condiții de convecție cu autoîncălzire și convecție forțată, iar puterea de ieșire este crescută cu 8% și respectiv 16%, Bayrak și colab. obţinută prin măsurători exterioare, că răcirea cu aripioare poate controla bateria în intervalul de temperatură permis.
Răcirea cu lichid se referă la transferul în timp util al căldurii generate de celulele solare către lumea exterioară prin fluide lichide de lucru. Zilli şi colab. au folosit sisteme de duze răcite cu apă la niveluri ridicate de iradiere, rezultând o creștere relativă a puterii și eficienței celulelor de siliciu policristalin cu 12,26% și 12,17%. Metoda optimă de răcire este răcirea simultană a suprafețelor din față și din spate ale celulelor, iar eficiența de conversie și puterea de ieșire a celulelor solare pot fi îmbunătățite la 40,572% și, respectiv, 20,083W. În comparație cu răcirea cu aer, răcirea cu lichid are o capacitate puternică de transfer de căldură, are un efect semnificativ asupra îmbunătățirii performanței celulelor solare.
În prezent, tehnologia conductelor de căldură este implicată în schemele de răcire ale controlului termic aerospațial, cipurilor de computer și server și dispozitivelor electronice de mare putere. Ca un nou tip de metodă de răcire, tehnologia conductelor termice i se acordă treptat atenție în domeniul aplicațiilor de răcire a celulelor solare. Conform diferitelor principii de funcționare, conductele de căldură pot fi împărțite în trei tipuri: conducte de căldură gravitaționale, conducte de căldură în buclă și conducte de căldură pulsatorie. Aplicațiile de răcire sunt complexe și diverse, iar structura conductelor de căldură nu este, de asemenea, consecventă, are caracteristicile capacității de transfer de căldură și uniformitatea puternică a temperaturii.
Celulele solare se dezvoltă rapid către o densitate mare a fluxului de căldură și performanță, punând mari provocări pentru sistemele lor de management termic. Comparând și analizând tehnologiile tradiționale de răcire (răcire cu aer, răcire cu lichid) și noile tehnologii de răcire (răcire cu microcanale, răcire cu impact cu jet etc.), se poate constata că noile tehnologii de răcire pot îmbunătăți eficient eficiența termoelectrică a bateriilor prin îmbunătățirea transferului de căldură. , crescând zona de disipare a căldurii și crescând debitul fluidului de lucru. Cu toate acestea, echipamentul este complex, costul este mai mare decât tehnologiile tradiționale de răcire
Cuplarea reciprocă dintre tehnologiile de răcire, cum ar fi răcirea cu aer, răcirea cu lichid, microcanale și conductele de căldură poate îmbunătăți și mai mult eficiența de disipare a căldurii a celulelor solare și este, de asemenea, direcția de dezvoltare a sistemelor avansate de management termic.
