پوشش هیدروژلی جدیدی که توسط پژوهشگران هنگکنگی توسعه یافته میتواند با کاهش دمای نقاط داغ در پنلهای خورشیدی توان خروجی آنها را تا ۱۳ درصد افزایش دهد و تولید سالانه برق خورشیدی را در شهرهای متراکم تا حدود ۷ درصد بالا ببرد.
نقاط داغ بخشهایی از یک سلول یا ماژول خورشیدی هستند که به دلیل سایهافتادگی جزئی بسیار بیشتر از نواحی اطراف گرم میشوند. این پدیده یکی از چالشهای مزمن سامانههای فتوولتائیک به شمار میرود و علاوه بر کاهش بازده میتواند به تخریب تدریجی ماژول و حتی آتشسوزی منجر شود. بررسیها نشان میدهد نقاط داغ طی سه سال نخست بهرهبرداری عامل حدود ۲۲ درصد از خرابی ماژولهای خورشیدی هستند.
به گزارش interesting engineering، اکنون تیمی از دانشگاه پلیتکنیک هنگکنگ (PolyU) به سرپرستی یان جری استاد انرژی و ساختمان و با همکاری لیو جونوی پژوهشگر حوزه محیط و انرژی ساختمان، پوششی کمهزینه بر پایه هیدروژل طراحی کردهاند که مستقیما همین نقاط داغ را هدف میگیرد.
بر اساس نتایج آزمایشگاهی و آزمونهای در مقیاس سامانه استفاده از این لایه خنککننده میتواند دمای نقاط داغ را تا ۱۶ درجه سلسیوس (۲۹ درجه فارنهایت) کاهش دهد. این افت دما به افزایش توان خروجی تا ۱۳ درصد منجر شده است بدون آنکه نیازی به تغییر در مدارها یا طراحی الکتریکی پنلهای موجود باشد.
به گفته پژوهشگران این فناوری علاوه بر کارایی بالا، ارزان و کاربرپسند است و برای محیطهای شهری مناسب محسوب میشود. برآوردهای آنها نشان میدهد در صورت استفاده گسترده در شهرهایی مانند هنگکنگ و سنگاپور، تولید سالانه برق خورشیدی بهترتیب حدود ۶.۵ و ۷ درصد افزایش مییابد.
در سامانههای فتوولتائیک یکپارچه با ساختمان (BIPV) و پنلهای نصبشده روی بام، این پوشش قادر است نزدیک به نیمی از افت توان ناشی از نقاط داغ را جبران کند. دوره بازگشت سرمایه این فناوری نیز کوتاه گزارش شده و حدود ۴.۵ سال برای هنگکنگ و ۳.۲ سال برای سنگاپور برآورد میشود.
مطالعات پیشین روی بیش از ۳.۳ میلیون پنل خورشیدی نشان داده بود که ۳۶.۵ درصد آنها دارای نقصهای حرارتی هستند و دمای ماژولهای معیوب به طور متوسط بیش از ۲۱ درجه سلسیوس بالاتر میرود؛ افزایشی که فرسودگی مواد و افت عملکرد بلندمدت را تشدید و صرفه اقتصادی سامانههای خورشیدی را تضعیف میکند.
پژوهشگران برای حل مشکلات رایج هیدروژلهای معمولی مانند ترکخوردگی و جمعشدگی در استفاده طولانیمدت، پلیمر طبیعی هیدروکسیاتیل سلولز را با رشتههای الیافی موسوم به نخ پنبهای برگدار در ساختار هیدروژل ترکیب کردهاند. در حالی که هیدروژلهای متداول ممکن است تا ۴۶ درصد کاهش حجم پیدا کنند در این طراحی جدید میزان جمعشدگی حجمی به حدود ۳۴ درصد محدود شده و مقاومت مکانیکی بهبود یافته است.
به گفته محققان این نوآوری در مقیاس جهانی میتواند حدود ۵۰ درصد از تلفات تولید برق ناشی از نقاط داغ در سامانههای BIPV را جبران کند و نقش مهمی در ارتقای فناوری خورشیدی ایفا کند.
تیم تحقیقاتی قصد دارد در گام بعدی، این رویکرد خنکسازی تبخیری مبتنی بر هیدروژل را بیشتر توسعه دهد تا به بهکارگیری گستردهتر نسلهای نوظهور پنلهای فتوولتائیک کمک شود.
انتهای پیام/