Cientistas da Universidade de Benha, no Egito, propuseram uma técnica de resfriamento para painéis fotovoltaicos com base no uso de água e uma mistura de óxido de alumínio (Al2O3) e o material de mudança de fase hexa-hidrato de cloreto de cálcio (CaCl2H12O6). Os materiais de mudança de fase (PCMs) – compostos que podem armazenar energia térmica e ajudar a estabilizar a temperatura – podem absorver ou liberar grandes quantidades de calor «latente» quando sofrem uma alteração em seu estado físico, como durante a fusão e congelamento.
A equipe de pesquisa de Benha aplicou várias misturas de seus refrigerantes passivos a um painel fotovoltaico policristalino de 50W e comparou o desempenho durante os meses de verão no Cairo ao de um painel não tratado.
O sistema envolveu o uso de uma unidade de refrigeração, uma bomba de corrente contínua, válvulas, um medidor de vazão de água e tubos de conexão. Canais de alumínio foram feitos para a água e a mistura Al2O3 / PCM. Os canais foram colocados sob os dois painéis, que foram ajustados ao sul e orientados a 30 graus da horizontal.
Técnica
A mistura de PCM foi aquecida até o ponto de fusão para formar um líquido e nanopartículas de Al2O3 foram adicionadas aos canais de alumínio. «A dispersão das partículas no líquido PCM é feita através de um banho de agitador com quatro concentrações de massa diferentes», afirmou o grupo.
Os pesquisadores registraram corrente e tensão do PCM, temperaturas da superfície do painel frontal e traseiro, temperaturas da água de entrada e saída, irradiação solar, temperatura do ar ambiente e velocidade do vento.
«A aplicação do sistema de resfriamento, usando água ou a mistura Al2O3 / PCM, fornece uma diminuição notável na temperatura da célula em comparação com o painel não resfriado», disse a equipe egípcia.
Os pesquisadores disseram que uma mistura de água e o líquido Al2O3 / PCM superaram o uso de água isoladamente e o melhor desempenho foi relatado com 75% de água e 25% de Al2O3 / PCM.
Uso de água
Embora o uso da mistura Al2O3 / PCM por si só não tenha produzido os melhores resultados, eliminar a necessidade de água para fins de resfriamento pode ser a solução ideal para instalações solares, sugeriram os pesquisadores.
Os resultados da pesquisa são apresentados no documento “Melhoria do desempenho das células fotovoltaicas usando a mistura Al2O3 / PCM e / ou técnicas de resfriamento a água”, publicado na Renewable Energy e no site ScienceDirect.
Recentemente, cientistas do Instituto de Engenharia e Tecnologia KPR da Índia e do Colégio Nacional de Engenheiros propuseram uma técnica semelhante, usando a eutéctica do CaCl2.6H2O-Fe3Cl2.6H2O como material de mudança de fase.
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