Recolectar agua atmosférica para enfriar los paneles fotovoltaicos

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Científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah de Arabia Saudí han desarrollado una solución de refrigeración para paneles fotovoltaicos que utiliza un “cosechador” de agua atmosférica basado en la absorción (AWH).

El dispositivo, que puede colocarse en la parte posterior de los paneles fotovoltaicos comerciales, recoge el agua atmosférica durante la tarde y la noche. El agua recogida se vaporiza y se libera durante el día utilizando el calor residual del panel fotovoltaico como fuente de energía. La evaporación del agua a su vez elimina parte significativa de calor del propio panel y reduce su temperatura.

Potencia de refrigeración

Esta nueva solución, según los investigadores, puede aplicarse tanto a instalaciones fotovoltaicas de pequeña escala como a grandes parques solares.

“Nuestros resultados muestran que la AWH puede proporcionar una potencia media de refrigeración de 295 W m-2 cuando la célula solar se expone a una iluminación de 1-Sol, lo que conduce a una disminución de la temperatura de >10 °C y un aumento de la generación de electricidad de la célula solar de hasta un 15% en relación con la célula solar sin la AWH en condiciones de laboratorio”, declaró el grupo de investigación. Se realizaron pruebas de campo al aire libre en verano e invierno en Arabia Saudí y se demostró que el rendimiento de potencia de los módulos se incrementó entre el 19% y el 13%. El aparato que recolecta el agua, el “cosechador”, consiste en un sustrato hecho de poliacrilamida reticulada embebida en nanotubos de carbono (PAM) y un absorbente de vapor de agua hecho de cloruro de calcio.

Limpieza

El grupo explicó que el sistema AWH también puede modificarse para producir agua limpia integrando la capa de enfriamiento de hidrogel dentro de una cámara de condensación de agua con una superficie de disipación de calor ampliada. “En un experimento, una cámara de condensación de aluminio fue fijada justo debajo de la capa de enfriamiento de AWH (dimensiones 5 × 5 × 0,5 cm3), lo que condujo a una temperatura superficial estable del panel de ~50 °C durante la prueba”, declaró. A través de esta cámara de condensación, el dispositivo también puede extenderse para producir agua líquida, que puede utilizarse para la limpieza de los módulos o simplemente como agua potable.

Los científicos agregaron que el dispositivo puede optimizarse aún más mejorando la cinética de absorción-desorción del vapor de agua, lo que a su vez aumentaría su capacidad de recolección y reduciría la corrosión del material.

El sistema se describe en el estudio “Photovoltaic panel cooling by atmospheric water sorption–evaporation cycle”, published in nature sustainability.