Исследование эффективности плавающих солнечных панелей на различных высотах

Специалисты провели эксперимент по изучению работы плавающих солнечных батарей, расположенных на высотах 800 и 250 миллиметров над водной поверхностью. В ходе испытаний их показатели сравнивались с характеристиками обычных наземных систем. Результаты показали, что наибольшую эффективность охлаждения демонстрирует панель, установленная на большей высоте.

Команда ученых из Университета Кертина в Малайзии провела детальное сравнение температурных режимов плавучих солнечных установок (FPV) разной высоты относительно наземных аналогов. По словам руководителя проекта Раманана С. Дж., исследование проводилось в реальных условиях, что позволило подтвердить ранее полученные вычислительные данные и перейти к следующему этапу – численным оценкам.

Эксперимент развернули на пятиметровом водном канале в городе Мири, расположенном в Восточной Малайзии. Все тестируемые установки были оснащены одинаковыми монокристаллическими фотоэлектрическими модулями мощностью 100 Вт с эффективностью преобразования 15,5%. Габариты панелей составляли 1252 × 670 × 30 мм.

Первая панель (FPV-1) размещалась на высоте 250 мм над водой, вторая (FPV-2) – на высоте 800 мм, а третья (LPV) устанавливалась на суше на той же высоте 800 мм над землей. Угол наклона панелей соответствовал оптимальному для региона значению в 15 градусов, а направление всех систем было ориентировано строго на юг (азимут 0°).

Конструкция плавучих модулей включала полиэтиленовые канистры высокой плотности (HDPE), фанерные элементы, стальные ленты, перфорированные уголки, крепежные детали. Наземный модуль изготавливался с использованием перфорированных уголков. Для сбора данных применялась система на базе Raspberry Pi с защитными корпусами и экранированием проводов ПВХ-трубами.

В течение шести дней, с 16 по 23 июля 2024 года, проводился сбор информации. Анализ результатов показал, что наилучший охлаждающий эффект демонстрирует высоко расположенная FPV-система, за ней следует наземная установка (LPV), а замыкает тройку низко расположенная FPV-панель.

Ученые отметили, что FPV на малой высоте обеспечивает снижение температуры на 2 градуса по сравнению с LPV, однако этот эффект проявляется преимущественно на рассвете при низкой солнечной активности. В дневное время высоко расположенная FPV-система эффективнее охлаждает оборудование в 57% случаев, поддерживая температуру на 0-2 градуса ниже, чем у наземной установки.

По энергетической эффективности высоко расположенная FPV-система показала улучшение производительности на 2,45% относительно низко расположенной FPV и на 1,47% лучше наземной LPV во второй половине дня. При этом низко расположенная FPV-установка демонстрировала минимальное преимущество в охлаждении, с разницей температур всего 0-1 градус по сравнению с наземной системой.

Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Applied Energy в статье «Тепловое поведение плавучих фотоэлектрических систем: сравнение производительности на разной высоте и сравнение с наземными фотоэлектрическими системами».

Источник - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261925003721