Cientistas espanhóis construíram um sistema de resfriamento com trocadores de calor de painéis solares e um trocador de calor em forma de U instalado em um poço de 15 metros de profundidade. Os pesquisadores afirmam que isso reduz a temperatura dos painéis em até 17%, enquanto melhora o desempenho em cerca de 11%.
Pesquisadores da Universidade de Alcalá, na Espanha, desenvolveram uma tecnologia de resfriamento de módulo solar que usa um trocador de calor subterrâneo monofásico de circuito fechado como um dissipador de calor natural.
O pesquisador Ignacio Valiente Blanco disse à revista pv: “Nossa análise de diferentes tipos de propriedades residenciais e comerciais mostra que o sistema é economicamente viável, com um período de retorno de investimento de 5 a 10 anos”.
O método de resfriamento envolve o uso de um trocador de calor na parte traseira do painel solar para remover o excesso de calor. Esse calor é transferido para o solo com a ajuda de um líquido de resfriamento, que é resfriado por outro trocador de calor em forma de U, que é introduzido em um poço de 15 metros de profundidade, preenchido com água natural de um aquífero subterrâneo.
“O sistema de resfriamento requer energia adicional para ativar a bomba de refrigeração”, explicaram os pesquisadores. “Como se trata de um circuito fechado, a diferença de potencial entre o fundo do poço e o painel solar não afeta o consumo de energia do sistema de resfriamento.”
Os cientistas testaram o sistema de resfriamento em uma instalação fotovoltaica autônoma, que descreveram como um parque solar típico com um sistema de rastreamento de eixo único. O conjunto é composto por dois módulos de 270 W fornecidos pela Atersa, Espanha. Seu coeficiente de temperatura é de -0,43% por grau Celsius.
O trocador de calor do painel solar consiste principalmente em seis tubos de cobre planos em forma de U, deformados plasticamente, com 15 mm de diâmetro cada. Os tubos são isolados com espuma de polietileno e conectados a um coletor de entrada e saída comum com 18 mm de diâmetro. A equipe de pesquisa utilizou um fluxo de refrigerante constante de 3 L/min, ou 1,8 L/min por metro quadrado de painéis solares.
Experimentos demonstraram que a tecnologia de resfriamento pode reduzir a temperatura operacional dos módulos solares em 13 a 17 graus Celsius. Ela também melhora o desempenho dos componentes em cerca de 11%, o que significa que um painel resfriado fornecerá 152 Wh de energia ao longo do dia. De acordo com pesquisas, uma versão não resfriada também é possível.
Os cientistas descrevem o sistema de resfriamento no artigo “Melhorando a eficiência dos módulos solares fotovoltaicos por meio do resfriamento de um trocador de calor subterrâneo”, publicado recentemente no Journal of Solar Energy Engineering.
“Com o investimento necessário, o sistema é ideal para instalações convencionais”, diz Valiente Blanco.
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