Cientistas da Universidade King Abdullah de Ciência e Tecnologia da Arábia Saudita desenvolveram uma solução de resfriamento para painéis fotovoltaicos que usa um «harvester» de água atmosférica à base de absorção (AWH).
O dispositivo, que pode ser colocado na parte traseira dos painéis fotovoltaicos comerciais, coleta água atmosférica durante a tarde e à noite. A água coletada é vaporizada e liberada durante o dia usando o calor residual do painel fotovoltaico como fonte de energia. A evaporação da água, por sua vez, remove uma parte significativa do calor do próprio painel e reduz sua temperatura.
Potência da refrigeração
Esta nova solução, de acordo com os pesquisadores, pode ser aplicada em instalações fotovoltaicas de pequena escala e em grandes parques solares.
«Nossos resultados mostram que o AWH pode fornecer uma potência média de refrigeração de 295 W m-2 quando a célula solar é exposta à iluminação 1-Sol, levando a uma diminuição da temperatura> 10 ° C e um aumento da geração de eletricidade das células solares em até 15% em relação à célula solar sem AWH em condições de laboratório «, afirmou o grupo de pesquisa. Testes de campo ao ar livre foram realizados no verão e inverno na Arábia Saudita e foi demonstrado que a potência dos módulos aumentou entre 19% e 13%. O aparelho que coleta a água, o «harvester», consiste em um substrato feito de poliacrilamida reticulada embebida em nanotubos de carbono (PAM) e um absorvedor de vapor de água feito de cloreto de cálcio.
Limpeza
O grupo explicou que o sistema AWH também pode ser modificado para produzir água limpa, integrando a camada de resfriamento de hidrogel em uma câmara de condensação de água com uma superfície expandida de dissipação de calor. «Em um experimento, uma câmara de condensação de alumínio foi fixada logo abaixo da camada de resfriamento AWH (dimensões 5 × 5 × 0,5 cm3), levando a uma temperatura estável da superfície do painel de ~ 50 ° C para o teste”, declarou. Através desta câmara de condensação, o dispositivo também pode ser estendido para produzir água líquida, que pode ser usada para limpar os módulos ou simplesmente como água potável.
Os cientistas acrescentaram que o dispositivo pode ser otimizado ainda mais, melhorando a cinética de absorção-dessorção do vapor de água, o que por sua vez aumentaria sua capacidade de coleta e reduziria a corrosão do material.
O sistema é descrito no estudo “Photovoltaic panel cooling by atmospheric water sorption–evaporation cycle”, published in nature sustainability.
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