Nueva técnica para enfriar los paneles solares

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Científicos de la Universidad Benha de Egipto han propuesto una técnica de enfriamiento para los paneles fotovoltaicos basada en el uso de agua y una mezcla de óxido de aluminio (Al2O3) y el material con cambio de fase cloruro de calcio hexahidratado (CaCl2H12O6). Los materiales con cambio de fase (PCM) –compuestos que pueden almacenar energía térmica y ayudar a estabilizar la temperatura– pueden absorber o liberar grandes cantidades de calor “latente” cuando pasan por un cambio en su estado físico, como sucede durante el derretimiento y la congelación.

El equipo de investigación de Benha aplicó varias mezclas de sus refrigerantes pasivos a un panel fotovoltaico policristalino de 50 W y comparó el rendimiento durante los meses de verano en El Cairo con el de un panel sin tratar.

El sistema implicaba el uso de una unidad de refrigeración, una bomba de corriente continua, válvulas, un caudalímetro de agua y tuberías de conexión. Se fabricaron canales de aluminio para el agua y la mezcla de Al2O3/PCM. Los canales se colocaron bajo los dos paneles, que se ajustaron al sur y se orientaron a 30 grados de la horizontal.

Técnica

La mezcla de PCM se calentó hasta el punto de fusión para formar un líquido y se le añadieron nanopartículas de Al2O3 en los canales de aluminio. “La dispersión de las partículas en el líquido del PCM se realiza mediante un baño agitador con cuatro concentraciones de masa diferentes”, declaró el grupo.

Los investigadores registraron la corriente y el voltaje del PCM, las temperaturas de la superficie del panel frontal y posterior, las temperaturas de entrada y salida del agua, la irradiación solar, la temperatura ambiente del aire y la velocidad del viento.

“La aplicación del sistema de enfriamiento, ya sea utilizando agua o la mezcla de Al2O3/PCM, proporciona una notable disminución de la temperatura de la célula en comparación con el panel no enfriado”, dijo el equipo egipcio.

Los investigadores dijeron que una mezcla de agua y el líquido de Al2O3/PCM superó el uso de agua sola y el mejor rendimiento se registró con un 75% de agua y un 25% de Al2O3/PCM.

Uso del agua

Aunque el uso de la mezcla de Al2O3/PCM por sí solo no produjo los mejores resultados, eliminar la necesidad de agua para fines de refrigeración podría ser la solución óptima para las instalaciones solares, sugirieron los investigadores.

Los resultados de la investigación se presentan en el documento “Performance enhancement of the photovoltaic cells using Al2O3/PCM mixture and/or water cooling-techniques”, publicado en Renewable Energy y en el sitio web de ScienceDirect.

Recientemente, científicos del Instituto de Ingeniería y Tecnología KPR de la India y del Colegio Nacional de Ingenieros propusieron una técnica similar, utilizando eutécticos CaCl2.6H2O-Fe3Cl2.6H2O como material con cambio de fase.