Investigadores de la Universidad de Dschang, en Camerún, han probado los módulos solares de tres fabricantes chinos -Trina Solar, Canadian Solar y Felicity Solar- en colectores fotovoltaicos-térmicos de agua.
En la configuración del sistema propuesto, el calor producido por el panel fotovoltaico se recupera a través de un intercambiador de calor de bobina helicoidal aislado térmicamente y se utiliza para calentar el agua. Se construyó un sistema orientado al sur con un ángulo de inclinación de seis grados con módulos solares monocristalinos de Canadian Solar (305W), Trinasolar (305W) y Felicity Solar (250W).
La instalación también utiliza una válvula de solenoide para permitir la recirculación del agua cuando la temperatura por debajo del módulo fotovoltaico aumenta considerablemente. “La temperatura debajo de los módulos y del sistema, se gestiona mediante un microcontrolador que conmuta las diferentes interfaces y dos mandos que permiten el ajuste de diferentes rangos de temperatura”, explicaron los científicos, señalando que la válvula solenoide se enciende y el agua fría circula por el serpentín, pasando por un colector de agua cuando la temperatura del módulo supera los 59 grados centígrados. El intercambiador de calor situado debajo del panel se aisló térmicamente con espuma de poliuretano y una lámina de aluminio detrás del aislamiento.
El sistema se probó en el segundo nivel del edificio de la empresa local Solaring, en las condiciones climáticas de la ciudad de Bafoussam, en la región occidental de Camerún. Se utilizaron sensores de temperatura para medir las distintas temperaturas del sistema híbrido, así como la temperatura del agua a la salida del intercambiador. Los sensores de corriente y tensión se utilizaron para evaluar el rendimiento de los módulos fotovoltaicos. Las mediciones se realizaron durante cuatro días a intervalos de cinco minutos.
Los científicos descubrieron que el sistema FV/T con los módulos de Canadian Solar obtuvo la mejor eficiencia global, con un 57,59%. Con una irradiación media de 877W/m2, estos módulos alcanzaron una eficiencia media de conversión de energía del 16,8%, una eficiencia eléctrica fotovoltaica térmica del agua media del 18,89%, un crecimiento del 12,3% en el rendimiento energético, una eficiencia térmica fotovoltaica térmica del agua media del 38,7% y una temperatura media del agua caliente de 41 grados Celsius.
A modo de comparación, el módulo de Trina alcanzó una eficiencia media de conversión de energía del 16,0%, una eficiencia eléctrica fotovoltaica térmica del agua del 18,42%, un crecimiento del 11,8% en el rendimiento energético, una eficiencia térmica fotovoltaica térmica del agua del 39,1% y una temperatura media del agua caliente de 41,5 grados Celsius.
El panel de Felicity Solar obtuvo el peor rendimiento, con una eficiencia media de conversión de energía del 15,8%, una eficiencia eléctrica fotovoltaica térmica del agua del 17,02%, un crecimiento del 11,0% en el rendimiento energético, una eficiencia térmica fotovoltaica térmica del agua del 38,7% y una temperatura media del agua caliente de 41 grados Celsius.
“Este enfoque nos permitió recuperar parte de la potencia eléctrica de los módulos que se pierde en forma de calor, al tiempo que determinamos la cantidad de agua caliente que puede producir un módulo fotovoltaico”, concluyen los científicos. “El prototipo [que se] realizó y experimentó también nos permitió constatar que los rendimientos eléctricos de los sistemas de agua FV/T también varían según el tipo y la marca del módulo solar elegido”.
Los resultados de las pruebas pueden consultarse en el artículo “Experimental study on the electrical and thermal characteristics of a hybrid photovoltaic/thermal water solar collector model using photovoltaic solar modules of different brands” (Estudio experimental de las características eléctricas y térmicas de un modelo híbrido de colector solar de agua fotovoltaico/térmico que utiliza módulos solares fotovoltaicos de diferentes marcas), publicado recientemente en Energy Conversion and Management: X.
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