Un grupo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Manchester ha desarrollado una técnica de refrigeración pasiva basada en un bucle de refrigeración por convección natural (NCCL) para reducir la temperatura de funcionamiento de los sistemas fotovoltaicos flotantes.
En un artículo publicado recientemente, se afirma que la técnica de refrigeración consta de tubos absorbedores de calor conectados térmicamente al módulo fotovoltaico, tubos liberadores de calor que intercambian calor con la masa de agua, una serie de tubos de conexión y un depósito de refrigerante. El sistema crea un flujo continuo de fluido que disipa el calor de las células fotovoltaicas al entorno.
El dispositivo de bucle de refrigeración consta de tubos de conexión de 16 mm de diámetro, un depósito de fluido de 100 mm de diámetro y tubos absorbedores y recuperadores de calor.
“Los tubos absorbedores y liberadores de calor están construidos con tubos cuadrados de aluminio de 14×14 mm con un grosor de 0,5 mm. El dispositivo de bucle de refrigeración conecta la región caliente en la parte superior y la región fría en la parte inferior”, explica el artículo, que señala que los tubos absorbedores de calor reciben la energía térmica de los módulos solares y calientan el fluido dentro del tubo.
El sistema de bucle de refrigeración también incluye un depósito en la parte superior del bucle de refrigeración, que crea un flujo impulsado por la flotabilidad. Los tubos liberadores de calor se colocan en la parte inferior y se sumergen en la temperatura constante del agua.
Los científicos realizaron una serie de pruebas de la tecnología de refrigeración propuesta en Bandung, Java Occidental (Indonesia), con una irradiancia solar en la región que oscilaba entre 227,2 W/m2 y 1153,2 W/m2.
“La temperatura real y el rendimiento eléctrico del panel fotovoltaico flotante se midieron mediante experimentos que variaban la altura del depósito”, afirma el documento. Los bucles de refrigeración por convección natural mejoran eficazmente la eficiencia eléctrica de los paneles fotovoltaicos flotantes al reducir la temperatura de las células fotovoltaicas de 318,8 Kelvin a 315,3 Kelvin. “La eficiencia eléctrica bajo una irradiancia solar de aproximadamente 1000 W/m2 aumentó un 17,84% con la introducción de una altura de depósito de 750 mm”.
El grupo también realizó un análisis de rentabilidad de la novedosa tecnología y afirmó que puede reducir sustancialmente el coste nivelado de la electricidad (LCOE) y el periodo de amortización de un sistema fotovoltaico flotante. “En el futuro, los sistemas fotovoltaicos flotantes equipados con bucles de refrigeración por convección natural podrían convertirse en sistemas multifuncionales capaces de generar energía eléctrica y térmica, optimizando así la eficiencia energética global”, concluye el estudio.
El sistema de refrigeración se presentó en el artículo “Design and analysis of passively cooled floating photovoltaic systems” (Diseño y análisis de sistemas fotovoltaicos flotantes con refrigeración pasiva), publicado en Thermal Engineering. El equipo de investigación está formado por académicos del Instituto de Tecnología de Israel, la Universidad Khalifa de los EAU, el Institut Teknologi Bandung y la Universitas Sebelas Maret de Indonesia.
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