Panel solar fotovoltaico-térmico basado en un tanque de almacenamiento de agua

Investigadores de la Dublin City University de Irlanda han propuesto un nuevo diseño de módulos fotovoltaicos-térmicos (PVT, por sus siglas en inglés) basado en un depósito de agua que proporciona simultáneamente refrigeración a los paneles fotovoltaicos y genera agua caliente para uso doméstico.

El grupo afirma que su colector de agua PVT representa una opción atractiva para mejorar el rendimiento global de un panel fotovoltaico, con el tanque de almacenamiento funcionando como un típico géiser de gas utilizado para la producción de agua caliente para uso doméstico.

“En general, los géiseres de gas se utilizan mucho en Pakistán para calentar el agua de uso cotidiano y, en los últimos años, Pakistán se enfrenta a un problema de falta de carga de gas debido al cual la producción de agua caliente en invierno es crucial”, explica, señalando que la solución PVT propuesta representaría una solución libre de emisiones de CO2 para el suministro de agua caliente. “El agua del depósito superior se transporta por gravedad, se calienta en géiseres y se utiliza en operaciones domésticas”.

El sistema consta de un panel fotovoltaico de 170 W conectado a un depósito de agua situado en la parte trasera del propio módulo fotovoltaico. El depósito tiene unas dimensiones de 150 cm × 66 cm x 4 cm y está hecho de madera recubierta con una lámina de aluminio para evitar la degradación de la madera por el agua.

“El circuito del módulo fotovoltaico se salvó utilizando una junta de goma para evitar el contacto del agua con él”, explican los científicos. “Se incluyeron dos cabezales, uno de entrada y otro de salida. Se atornillaron cinco varillas de acero en la parte posterior de la lámina de madera como soporte estructural”.

El equipo comparó el rendimiento del módulo PVT con el de un panel fotovoltaico de referencia sin el tanque de almacenamiento de agua. Comprobó que el panel PVT garantizaba una elevada transferencia de calor entre la superficie fotovoltaica y el depósito, lo que permitía reducir considerablemente la temperatura de funcionamiento de la unidad fotovoltaica. Según los cálculos del grupo, el panel PVT tenía un rendimiento energético un 19% superior al de su homólogo fotovoltaico puro.

“Además, el módulo híbrido PVT era capaz de producir agua caliente, lo que se consideró una ventaja adicional”, afirmaron los académicos, señalando que el panel PVT utiliza alrededor del 50,04% de la radiación solar entrante, mientras que el PV sólo utiliza el 11,4%. “Así pues, puede concluirse que el PVT híbrido puede utilizarse eficazmente para producir tanto energía eléctrica como agua caliente a partir de un único sistema”.

Presentaron el sistema en el artículo “Energy and stress analysis of a hybrid photovoltaic thermal module” (Análisis energético y de tensiones de un módulo térmico fotovoltaico híbrido), publicado recientemente en Case Studies in Thermal Engineering.

Un grupo internacional de investigación dirigido por el Imperial College de Londres realizó recientemente una revisión exhaustiva de todos los diseños de sistemas térmicos fotovoltaicos desarrollados hasta la fecha tanto a nivel de investigación como industrial.