Fotovoltaikus rendszerek hozamának 20%-os növelése tükörreflektorokkal

Indiai tudósok egy csoportja 20%-os növekedést igazolt egy fotovoltaikus rendszer nyári energia hozamánál tükörreflektorok felhasználásával. Bár a technológia még távolról sem nevezhető gazdaságosnak, a kutatás megmutatta, hogy magasabb energiatermelés érhető el a modulok hőmérsékletének jelentős módosítása nélkül.

2020. március 19., forrás: mnnsz.hu

India technológiai intézetének (India’s National Institute of Technology), az energiaügyi tervezéssel foglalkozó központ (Centre for Energy and Environmental Engineering) és a Shoolini Egyetem tudósai új modellezési technikát dolgoztak ki a fotovoltaikus rendszerek teljesítményének tükörreflektorokkal történő növelésére. A csoport e modell felhasználásával igazolta, hogy 20% fölötti hozamnövekedés érhető el egy polikristályos modulokból álló fotovoltaikus rendszernél, amelyet India himalájai régiójában, nagy tengerszint feletti magasságban helyeztek el.

A kutatók megjegyezték, hogy a múltban széles körben alkalmazták a tükörreflektorokat a napelem modulok teljesítményének növelésére, és hogy már korábban bebizonyosodott: a szezontól, a telepítés helyszínétől és a reflektor típusától függően 20% és 30% közötti mértékben képesek megnövelni a kimenő teljesítményt. „Számos tanulmány született a reflektor optimális dőlésszögének megállapítására, de csak néhány foglalkozott a hőmérséklet megnövelt teljesítményű napelem panelekre gyakorolt hatásával” – jelezte a csoport.

Megalkotói szerint a javasolt modellt a reflektorok optimális dőlésszögének meghatározásához találták ki, amelynek eredményeként a lehető legtöbb visszavert fény jut napelem panelre napközben, a nyári és a téli hónapokban egyaránt.

A MATLAB-alapú modell értékelésére kísérlet keretében került sor, egy Hamirpur nevű városban található fotovoltaikus rendszeren, ez India nyugat-himalájai régiójában, Himachal Pradesh államban található. A helyszín megválasztása kulcsfontosságú volta kutatás szempontjából, mivel itt megvalósul a jó napsugárzási érték és az alacsony környezeti hőmérséklet kombinációja, amely megszokott a Himalája nyugati régiójának hegyvidéki táján.

A visszavert besugárzás valójában várhatóan megnöveli a modulok hőmérsékletét a reflektorral el nem látott fotovoltaikus rendszerekhez képest. „Azonban mivel a hőmérséklet reflektor miatt bekövetkező emelkedése nem jelentős, a napelem hatékonyságára gyakorolt hatása ebben a kísérletben feltehetően nem számottevő” – állítják a tudósok. „Ebben a kísérletben a napelem panelek hőmérsékletének növekedése nem haladta meg az 59 Celsius fokot a nyári szezonban, napfényes időjárás mellett, de az átlagos növekedés 48 és 50 fok közé esik, amely csupán 0-4 fokkal haladja meg a reflektorral fel nem szerelt napelem panelét.”

Télen az átlagos növekedés 23-25 és 36 Celsius fok közöttinek bizonyult, 0-2 fokkal magasabbnak, mint a reflektorral fel nem szerelt, összehasonlítható rendszer.

Az átlagos javulást úgy mérték, hogy a nap során 30 percenként megállapított értékekből számoltak átlagot délelőtt 9:00 és délután 17:00 óra között. A mérések lehetővé tették a csoport számára annak megállapítását, hogy az áramtermelés növekedésének legfontosabb időszaka délelőtt 9:00 és délután 13:00 óra közé esett, a legalacsonyabb javulást délután 14:00 óra és délután 17:00 óra között regisztrálták.

A nyári hónapok során a reflektorok optimális dőlésszögét 40 fokban állapították meg, míg a hatékonyság átlagos javulása 19,84%-ot tett ki.

A téli szezonban a reflektor optimális dőlésszöge decemberben 10, januárban 15 és februárban 20 fok volt, míg a hatékonyság átlagos javulását 13,23%-nak mérték.

A kutatók szerint a tükörreflektorok használata életképes alternatívát jelenthet olyan régiókban, ahol a földhasználat gondot jelent, bár hangsúlyozták, hogy ennek igazolásához még további kutatásokra lesz szükség. Véleményük szerint nyomon követéses tanulmányokat kellene folytatni meleg és hideg éghajlatú régiókban, egy vagy kéttengelyes napkövetővel és reflektor nyomkövetővel ellátott rendszerekkel.

A kutatás megállapításait a Polikritályos szilíciumból készült napelem modulok teljesítményének javítása tükörreflektorok segítségével nyugat-himalájai éghajlati feltételek között (Performance Enhancement of Multi-crystalline Silicon Photovoltaic modules using Mirror Reflectors under Western Himalayan Climatic Conditions) című, a Renewable Energy (Megújuló energia) című folyóiratban tették közzé.

A tanulmány nem közölt részleteket a bemutatott tükörreflektor technológia költségeire vonatkozóan, és azt sem adták meg, hogy használatával milyen teljes élettartamra vetített költség (Levelised Cost Of Energy, LCOE) érhető el.