Enfriamiento de módulos fotovoltaicos con técnica pasiva basada en un disipador de calor con aletas

Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología Mirpur de Pakistán han desarrollado una técnica para la refrigeración de módulos solares basada en el uso de aletas externas de disipación de calor.

Los científicos han evaluado experimentalmente el rendimiento de la técnica de enfriamiento pasivo propuesta en dos configuraciones diferentes: una utilizando aletas rectangulares aplicadas a la superficie posterior de dos módulos fotovoltaicos monocristalinos de 50 W con un tamaño de 0,76 × 0,55 × 0,04 m, y otra basada en aletas circulares aplicadas a otro panel del mismo tipo.

Los módulos fotovoltaicos se instalaron con un ángulo de inclinación de 33 grados y orientados al sur. Los parámetros de salida de los paneles se registraron utilizando el analizador de módulos solares PROVA-200A de corriente-tensión (IV). La radiación solar se midió a través de un piranómetro y la temperatura de la célula solar se controló con termopares conectados a la parte trasera.

Ambas aletas se integraron por separado en dos láminas de aluminio del mismo grosor, que a su vez se fijaron en la parte trasera de los paneles. Los dos módulos con las aletas circulares tenían cada uno 204 aletas con un diámetro de 0,04 metros y una longitud de 0,04 metros, mientras que los módulos con las aletas rectangulares tenían 14 aletas con un grosor de 0,007 metros, una altura de 0,025 metros y una longitud de 0,72 metros.

El calor máximo en los paneles con las aletas rectangulares se disipó a un ritmo un 155% mayor que el del módulo de referencia y a un 129% mayor que los módulos fotovoltaicos con aletas circulares. El grupo dijo que la tasa de enfriamiento de la superficie trasera de los módulos fue mejorada con ambas configuraciones.

“El rendimiento de los módulos modificados se ha comparado con el de un módulo fotovoltaico de referencia, colocado junto con estos en las mismas condiciones”, explicaron. La configuración con aletas rectangulares mostró los mejores resultados en términos de rechazo de calor. “Esto podría atribuirse a la mayor sección transversal y superficie de las aletas rectangulares”, añadieron.

Con un pico de radiación solar de 960 W por metro cuadrado, la temperatura del módulo de referencia fue de 64 ºC, mientras que la del módulo con aletas rectangulares fue 6 ºC más baja. Por el contrario, el rendimiento de enfriamiento de la solución circular da como resultado una disminución insignificante de la temperatura.

A pesar de su deficiente rendimiento, la segunda solución todavía puede mejorarse mejorando el área de la sección transversal y la superficie de los paneles, y reduciendo al mismo tiempo el espacio entre ellos. De esta manera, podría aumentarse la transferencia de calor de los módulos fotovoltaicos con aletas circulares.

Los investigadores presentaron sus conclusiones en el artículo “Experimental performance analysis of two different passive cooling techniques for solar photovoltaic installations”, recientemente publicado en Journal of Thermal Analysis and Calorimetry.