자연스럽게 태양 전지 냉각
날짜:2022년 11월 29일
원천:미국 물리학 연구소
요약:너무 많은 태양과 너무 많은 열은 광전지의 효율을 감소시킬 수 있습니다. 올바른 방향을 향한 최적의 간격을 둔 패널이 있는 태양광 발전소는 주변 바람을 사용하는 대류를 통해 자체적으로 냉각될 수 있습니다. 연구원들은 자연 냉각 메커니즘을 향상시키기 위해 태양열 농장의 기하학을 활용하는 방법을 탐구했습니다.
밝고 화창하며 구름이 없는 날이 태양 전지를 위한 최적의 설정처럼 보일 수 있습니다. 그러나 너무 많은 태양과 너무 많은 열은 실제로 광전지의 효율을 감소시킬 수 있습니다.
작동 온도가 섭씨 1도 상승하면 기존의 실리콘 기반 태양 전지는 약 0.5%의 효율을 잃게 됩니다. 모듈이 주변 온도보다 약 섭씨 25도 높은 온도에서 작동하는 일반적인 태양광 발전소에서 에너지 손실은 12%에 달할 수 있습니다.
이를 위해서는 태양광 발전소를 위한 효과적인 냉각 조치가 필요합니다. AIP Publishing의 Journal of Renewable and Sustainable Energy 에서 Portland State University, University of Utah 및 National Renewable Energy Laboratory의 연구원들은 자연 냉각 메커니즘을 향상시키기 위해 태양열 농장의 기하학을 활용하는 방법을 탐구했습니다.
일부 최신 냉각 방법은 바람이나 물이 태양 전지판 표면과 상호 작용하도록 하는 반면 다른 방법은 열 민감도가 낮은 특정 재료를 사용합니다. 그러나 이러한 기술을 작동하려면 상당한 리소스가 필요합니다. 반대로 최적의 간격으로 올바른 방향을 향한 패널이 있는 태양광 발전소는 주변 바람을 사용하여 대류를 통해 자체 냉각할 수 있습니다.
팀은 재료, 환경 조건 및 패널 온도와 같은 요소를 기반으로 주어진 태양열 발전소가 얼마나 많은 에너지를 생산할 것인지를 계산하는 모델을 개선했습니다. 그들은 특히 태양광 발전소의 기하학적 구조 또는 패널 사이에 얼마나 많은 "간극"이 있는지에 중점을 두었습니다.
저자인 포틀랜드 주립 대학의 사라 스미스(Sarah Smith)는 "우리의 가설은 태양열 발전소 대류의 가장 정확한 추정치와 궁극적으로 생산 효율성이 농장 전체와 가능한 모든 구성 변경을 고려해야 한다는 것입니다."라고 말했습니다.
설계상 두 개의 태양광 발전소가 동일한 설정을 갖는 경우는 드뭅니다. 각각은 태양 복사를 최적화하고 주변 환경에 순응하도록 고유하게 설계되었습니다. 예를 들어, 태양 전지판의 기울기는 위도에 따라 변하고 높이는 초목에 따라 달라집니다. 행의 간격은 종종 사용 가능한 토지의 양에 따라 다릅니다.
Smith는 "이는 열을 제거하는 바람의 흐름이 배열에 따라 각 태양열 발전소 전체에서 다르게 이동하여 궁극적으로 모듈 표면에서 열이 얼마나 효율적으로 제거되는지를 변경한다는 것을 의미합니다."라고 말했습니다.
연구자들은 풍동 실험과 고해상도 시뮬레이션을 수행하고 모델을 확증하기 위해 실제 데이터를 수집했습니다. 그들은 모듈 높이, 행 간격, 각도 및 바람의 변화에 따른 태양광 난방 및 냉방을 조사했습니다. 태양전지의 높이를 높이고 패널 열 사이의 간격을 늘리면 출력이 2~3% 증가했습니다.
Smith는 "기하학적 구조와 효율성 사이의 이러한 상관관계는 본질적으로 고유한 배열을 기반으로 하는 태양광 발전소의 대류 냉각을 예측하기 위한 큰 단계입니다."라고 말했습니다. "산업에서 보다 정확한 에너지 생성 및 비용 예측 모델을 위한 길을 열어줍니다."
출처 : https://www.sciencedaily.com/