Investigadores de la Universidad Malaysia Pahang han desarrollado una novedosa técnica de refrigeración pasiva para módulos solares que utiliza fibra de coco húmeda como agente refrigerante.
«Nuestra solución utiliza una fibra de coco bioinspirada para la regulación térmica», explicó el investigador Sudhakar Kumarasamy a pv magazine. «Se puede utilizar para sistemas fotovoltaicos integrados en edificios (BIPV) en tejados, plantas montadas en el suelo y agrivoltaics».
Los investigadores describieron sus hallazgos en «Thermal and Electrical Performance of Uncooled, Nature-Cooled, and Photovoltaic Thermal Module» (Rendimiento térmico y eléctrico de un módulo térmico no refrigerado, refrigerado por la naturaleza y fotovoltaico), publicado recientemente en la revista International Journal of Photoenergy. El sistema de refrigeración consiste en una médula de coco húmeda encapsulada en una lámina de poliuretano. Se coloca en la parte posterior de la superficie de un módulo fotovoltaico para que actúe como disipador de calor.
«Con la ayuda de la fibra de coco, las moléculas de agua entran directamente en contacto con la superficie posterior del módulo fotovoltaico gracias a la gran capacidad de retención de agua de la fibra de coco, lo que reduce la temperatura de la superficie posterior del módulo», explican los científicos. «A continuación, el calor sensible será absorbido por las moléculas de agua presentes en la fibra de coco. Por último, cuando las moléculas de agua hayan absorbido suficiente energía calorífica, actuarán como agente de eliminación del calor evaporándose a través de las perforaciones presentes en el encapsulado de la lámina de polietileno.»
Los investigadores compararon el comportamiento de la temperatura y el rendimiento de un módulo fotovoltaico equipado con el sistema con el de un módulo fotovoltaico-térmico (PVT) con refrigeración por agua. Comprobaron que el módulo fotovoltaico con refrigeración pasiva tenía una temperatura máxima de funcionamiento de 44,6 ºC, mientras que el panel PVT y un panel fotovoltaico de referencia sin refrigeración registraron temperaturas superiores, de 47,8 ºC y 57,2 ºC, respectivamente.
«Al integrar coco húmedo, la temperatura de la superficie del módulo fotovoltaico disminuyó un 22,03% y un 23,46%, mientras que el sistema PVT redujo la temperatura de la superficie del módulo fotovoltaico un 16,43%», explicaron los científicos. «El punto de máxima potencia (MPP) para el módulo fotovoltaico refrigerado pasivamente con fibra de coco, el sistema PVT y el módulo de referencia es de 24,21 W, 20,21 W y 14,65 W, respectivamente».
Afirmaron que la potencia de salida del módulo FV refrigerado pasivamente aumentó un 65,26%.
«El sistema PVT, sin embargo, sólo consiguió aumentar la potencia en un 37,95%». «La convección que aleja las moléculas de agua de la parte posterior del módulo fotovoltaico aumenta la pérdida de calor de la superficie posterior y, en consecuencia, de la cubierta frontal del módulo fotovoltaico refrigerado pasivamente en comparación con el sistema PVT».
El mismo grupo de investigación también publicó en octubre de 2021 una amplia revisión de todas las técnicas pasivas y de refrigeración aplicadas a la energía fotovoltaica. El estudio examinó técnicas activas como la refrigeración por aire, la refrigeración por líquido, la circulación forzada de agua, la refrigeración por inmersión en líquido y la pulverización de agua. También se consideraron métodos pasivos como la refrigeración PCM, los tubos de calor, los disipadores de calor o aletas e intercambiadores de calor, los intercambiadores de calor de microcanales, la refrigeración radiativa por cielo, la refrigeración basada en nanofluidos, la refrigeración termoeléctrica, la refrigeración evaporativa y la refrigeración por filtro espectral.
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