Investigadores de la Universidad egipcia de Sohag han desarrollado un sistema de refrigeración pasiva para paneles solares que utiliza un PCM conocido como cera de parafina RT-42.
Los PCM pueden absorber, almacenar y liberar grandes cantidades de calor latente en un rango de temperaturas definido y se han utilizado a menudo, a nivel de investigación, para la refrigeración de módulos fotovoltaicos. La parafina se obtiene del petróleo desparafinando aceites lubricantes ligeros y se utiliza en velas, papel encerado, pulimentos, cosméticos y aislantes eléctricos.
Los científicos colocaron el sistema de refrigeración en un panel policristalino de 40 W con un tamaño de 55 cm × 65 cm y compararon su rendimiento con el de un panel de referencia idéntico sin refrigeración. Probaron los paneles con ángulos de inclinación de 15, 20, 25 y 30 grados y con distintos grosores de PCM.
Los dos módulos tienen una eficiencia del 16,5%, una tensión de circuito abierto de 12 V, una corriente de cortocircuito de 4,3 A y un factor de llenado de 0,78.
«Para alojar los paneles fotovoltaicos se utiliza un contenedor rectangular de PCM con unas dimensiones interiores de 55 cm × 65 cm x 4 cm fabricado con una chapa galvanizada de 2 mm de grosor», explica el grupo. «El contenedor se monta en la parte trasera del panel fotovoltaico y se recubre con una adherencia de silicona para evitar posibles fugas cuando el PCM está completamente fundido».
Los académicos midieron la distribución de la temperatura en la superficie frontal de los paneles fotovoltaicos en diferentes secciones utilizando una cámara de infrarrojos. Durante el experimento, observaron que, para todos los grosores del PCM, el aumento del ángulo de inclinación del panel reduce la temperatura de la superficie. »
«Cuando el panel FV-PCM se instala con un ángulo de 15 grados, se registra la distribución de temperatura más alta sobre la superficie del panel, mientras que la temperatura más baja se registra para la superficie del panel solar con un ángulo de inclinación de 30 grados», subrayaron. «Es probable que esto se deba a que el flujo de energía dentro del PCM debido a la convección es muy bajo cuando el ángulo de inclinación es pequeño».
El panel refrigerado, cuando se instaló con un ángulo de inclinación de 30 grados, alcanzó un rendimiento energético un 15,8% superior al del módulo de referencia sin refrigeración.
«Cambiar el ángulo de inclinación de 15 grados a 30 grados mejora la eficiencia eléctrica del PCM fotovoltaico de 3 cm de grosor en un 7,4%», afirmaron los científicos. «Por último, el uso de PCM con un grosor de 3 cm aumenta la eficiencia eléctrica del panel FV-PCM en un 14,4% en comparación con el panel FV de referencia».
Los científicos no facilitaron información sobre el coste de la tecnología propuesta ni sobre su aplicabilidad a la producción comercial. Describieron la técnica de refrigeración pasiva en «Performance enhancement of PV panels using phase change material (PCM): An experimental implementation», publicado recientemente en Case Studies in Thermal Engineering.
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