أخبار
هل تحتاج الألواح الشمسية لتبديد الحرارة؟
تولد الألواح الشمسية كمية معينة من الحرارة أثناء عملية تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. إذا لم يتم تبديد هذه الحرارة في الوقت المناسب، فسوف يتسبب ذلك في ارتفاع درجة حرارة لوحة البطارية، مما يؤثر على كفاءة توليد الطاقة وعمرها. لذلك، يعد تبديد حرارة الألواح الشمسية ضروريًا وإجراءً مهمًا لتحسين أدائها وموثوقيتها.
الحاجة إلى تبديد الحرارة
ترتبط كفاءة الخلايا الشمسية ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة. من الناحية المثالية، تكون الخلايا الشمسية أكثر كفاءة عند العمل في درجة حرارة الغرفة (حوالي 25 درجة مئوية). ومع ذلك، في التطبيقات الفعلية، عندما تعمل الألواح الشمسية تحت أشعة الشمس المباشرة، قد ترتفع درجة حرارة سطحها إلى 40 درجة مئوية أو أعلى. ستؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى انخفاض جهد الدائرة المفتوحة للبطارية، وبالتالي تقليل طاقة خرج البطارية. بالإضافة إلى ذلك، فإن درجات الحرارة المرتفعة ستؤدي إلى تسريع عملية شيخوخة البطارية وتقليل عمر الخدمة.
تكنولوجيا التبريد
من أجل حل مشكلة تبديد الحرارة للألواح الشمسية، طور الباحثون والمهندسون مجموعة متنوعة من تقنيات تبديد الحرارة، بما في ذلك الطرق السلبية والإيجابية بشكل أساسي.
- التبريد السلبي: لا يتطلب التبريد السلبي مدخلات طاقة إضافية. ويعتمد على العمليات الفيزيائية مثل الحمل الحراري الطبيعي والإشعاع والتوصيل لتبديد الحرارة. على سبيل المثال، عادةً ما يتم تصميم الجزء الخلفي من الألواح الشمسية بمشتتات حرارية أو طبقات تبديد الحرارة لزيادة مساحة التبادل الحراري مع الهواء المحيط وتعزيز تبديد الحرارة.
- التبريد النشط: يتطلب التبريد النشط مدخلات طاقة إضافية لدفع عملية التبريد، مثل استخدام المراوح أو المضخات أو الأجهزة الميكانيكية الأخرى لتعزيز تأثير التبريد. وعلى الرغم من أن هذه الطريقة فعالة، إلا أنها ستزيد من استهلاك الطاقة وتعقيد النظام.
حل التبريد المبتكر
في السنوات الأخيرة، تم اقتراح ودراسة بعض حلول التبريد المبتكرة. على سبيل المثال، يتم استخدام المواد المتغيرة الطور كوسيلة لتبديد الحرارة، والتي يمكن أن تخضع لتغيرات الطور عند امتصاص الحرارة، وبالتالي امتصاص وتخزين كمية كبيرة من الحرارة، مما يساعد في الحفاظ على درجة حرارة التشغيل المناسبة للوحة البطارية. بالإضافة إلى ذلك، قام فريق بحثي بتطوير هلام بوليمر يمكنه امتصاص الرطوبة ليلاً وإطلاق بخار الماء أثناء النهار، مما يقلل من درجة حرارة الألواح الشمسية من خلال التبريد التبخيري مع تحسين كفاءة توليد الطاقة.
تقييم تأثير تبديد الحرارة
غالبًا ما يتم تقييم فعالية تقنيات التبريد عن طريق قياس درجة الحرارة وكفاءة توليد الطاقة للألواح الشمسية. تظهر الأبحاث أن تبديد الحرارة الفعال يمكن أن يقلل بشكل كبير من درجة حرارة تشغيل الألواح ويحسن كفاءة توليد الطاقة. على سبيل المثال، باستخدام تقنية التبريد الهلامية المذكورة أعلاه، وجد الباحثون أنه يمكن تقليل درجة حرارة الألواح الشمسية بمقدار 10 درجات مئوية، ويمكن زيادة كفاءة توليد الطاقة بنسبة 13% إلى 19%.
تطبيق تكنولوجيا تبديد الحرارة
تكنولوجيا تبديد الحرارة للألواح الشمسية لها احتياجات واعتبارات مختلفة في سيناريوهات التطبيق المختلفة. على سبيل المثال، في المناطق القاحلة، تكون المياه نادرة، لذلك يجب النظر في خيارات توفير المياه أو التبريد بدونها. في المناطق ذات الرطوبة العالية، يمكن استخدام الرطوبة لتبديد الحرارة بشكل فعال.
ختاماً
تبديد الحرارةالألواح الشمسية أمر بالغ الأهمية لضمان تشغيلها الفعال والمستقر على المدى الطويل. من خلال اعتماد تكنولوجيا تبديد الحرارة المناسبة، لا يمكن تحسين كفاءة توليد الطاقة للوحة فحسب، بل يمكن أيضًا إطالة عمر الخدمة الخاص بها. مع تطور التكنولوجيا، قد تظهر حلول تبريد أكثر كفاءة وصديقة للبيئة واقتصادية في المستقبل لتلبية الطلب المتزايد على توليد الطاقة الشمسية.