Исследование параметров различных типов фотоэлектрических модулей, интегрированной с магистральными водоканалами

Аннотация

Актуальность: эффективность фотоэлектрических модулей при преобразовании солнечной энергии в электрическую в условиях жаркого климата существенно зависит от рабочей температуры их поверхности: нагрев до 80–95 °C снижает коэффициент полезного действия на 30–35 %. В научных разработках предложены методы стабилизации температуры фотоэлектрических модулей путём их охлаждения водой, антифризом, пропиленгликолем или воздухом, а также с использованием термосифонных и микроканальных теплообменников. Однако подобные технические решения повышают себестоимость установок. Кроме того, при проектировании наземных фотоэлектрических станций значительные расходы связаны с арендой земельных участков. Поэтому в условиях жаркого климата актуальным является эффективное использование существующих водных поверхностей, которые дешевле земельных площадей, и использование процессов испарительного охлаждения водных потоков.

Цель: определение и исследование электрофизических и тепловых параметров различных типов фотоэлектрических модулей, установленных над поверхностью воды (на примере магистрального водного канала Оқсув–Яккабаг) и на суше.

Методы: для определения электрофизических параметров различных типов фотоэлектрических модулей применялись следующие методы: измерение рабочих параметров и вольт-амперных (ток–напряжение) и вольт-ваттных (мощность–напряжение) характеристик; инфракрасная термография и термографический анализ горячих точек оптических поверхностей модулей; методы статистической обработки и анализа многочисленных экспериментальных данных.

Результаты: исследования показали, что размещение фотоэлектрических модулей над водной поверхностью способствует снижению их рабочей температуры за счёт естественного охлаждения, что уменьшает температурные потери мощности и повышает эффективность работы. Установлено, что выходная мощность монокристаллических и поликристаллических модулей, установленных над каналом, в среднем на 5–6 % выше по сравнению с аналогичными модулями, размещёнными на суше. В то же время двухсторонние (бифасиальные) модули демонстрируют более высокую генерацию на суше вследствие большего альбедо грунта по сравнению с водной поверхностью. Полученные результаты подтверждают перспективность интеграции фотоэлектрических систем с водоканалами и могут быть использованы при проектировании и широком внедрении подобных установок в энергетическую систему региона.