RO138794A2 - Sistem hibrid pentru îmbunătăţirea eficienţei energetice a panourilor fotovoltaice - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un sistem hibrid pentru îmbunătăţirea eficienţei energetice a panourilor fotovoltaice prin ridicarea acestora astfel încât să se îmbunătăţească randamentul acestora şi să se obţină pe lângă o creştere a energiei electrice produse, a apei calde menajere sau a aerului cald, pe baza unei noi geometrii a canalelor de răcire plasate pe spatele panoului fotovoltaic . Sistemul, conform invenţiei, este constituit dintr-un panou plasat pe spatele panoului fotovoltaic şi care are un sistem de canale, de secţiune variabilă prin care circulă fluidul de răcire care poate fi apă pentru prepararea apei calde sau aer pentru încălzirea unei incinte, sistem de canale care asigură intrarea fluidului de răcire prin zona din centrul unui panou (1), zona cu temperatura cea mai ridicată, şi evacuarea acestuia prin zona din colţul unui panou (2), zona cea mai puţin caldă.

Description

Nr.

Data

Sistem hibrid pentru îmbunătățirea eficienței energetice a panourilor fotovoltaice

Invenția se referă la un sistem pentru îmbunătățirea eficienței panourilor fotovoltaice prin răcirea acestora astfel încât să se îmbunătățească randamentul acestora și să se obțină pe lângă o creștere a energiei electrice produse, a apei calde menajere sau a aerului cald, pe baza unei noi geometrii a canalelor de răcire plasate pe statele panoului fotovoltaic.

în scopul sporirii eficienței panourilor fotovoltaice este cunoscută o soluție (KR20230124224) care constă, în principal, dintr-un dispozitiv care generează apă caldă și energie electrică pe baza energiei solare și care este alcătuit dintr-un ansamblu de celule fotoelectrice interconectate și o conductă pentru apă de tip serpentină.

Dezavantajele soluției descrise constau în aceea că, conducta pentru apă este plasată sub formă de serpentină fără a ține cont de distribuția temperaturilor pe suprafața panoului, lucru ce nu permite transferul optim de căldură către lichidul din conductă.

Invenția rezolvă, în principal, problema tehnică prin faptul că, permite un transfer optim de căldură între suprafața panoului expusă la razele solare și fluidul de răcire ce tranzitează canalele din spatele acestuia printr-o geometrie specifică a acestor canale.

Sistemul hibrid pentru îmbunătățirea eficienței energetice a panourilor fotovoltaice, conform invenției, înlătură dezavantajele și problemele prezentate, prin aceea că presupune, în principal, un sistem de canale ce pornesc din zona cea mai caldă a panoului, prin care circula fluidul de răcire, canale a căror secțiune creste până în zona de ieșire a fluidului care se găsește în zona cea mai puțin caldă a panoului fotovoltaic.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- Creșterea eficienței panourilor fotovoltaice prin răcirea acestora cu fluid știind că randamentul panourilor crește cu scăderea temperaturii acestora.

- Generarea simultană de energie electrică și apă caldă menajeră sau aer cald. Electricitatea produsă de panourile solare poate alimenta aparatele electrice, iar căldura fluidului de răcire poate fi utilizată pentru încălzirea apei sau pentru încălzirea spațiilor interioare.

- Stabilitate energetică prin faptul că sistemul propus poate furniza energie electrică și termică chiar și în condiții de întrerupere a aprovizionării cu energie electrică de la rețea (independență energetică în caz de probleme cu rețeaua sau de calamități).

- Confort termic îmbunătățit prin utilizarea căldurii solare pentru încălzirea apei și/sau spațiilor, fără a depinde în mod excesiv de sisteme de încălzire sau climatizare tradiționale, reducerea amprentei de carbon prin reducerea poluării și conservarea resurselor naturale.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției în legătură cu figurile:

Fig. 1 - Distribuția, în procente față de temperatura maximă, a temperaturilor pe suprafața unui panou fotovoltaic cu strat amorf, într-o zi însorită, panoul fiind plasat cu latura de jos pe sol, la un unghi de 45 de grade înclinație față de planul orizontal, orientat spre sud, în momentul incidenței maxime a razelor solare pe suprafața acestuia.

- Fig. 2 - Distribuția, în procente față de temperatura maximă, a temperaturilor pe suprafața unui panou fotovoltaic la care s-a atașat sistemul hibrid pentru îmbunătățirea eficienței energetice a panourilor fotovoltaice, panoul fiind poziționat în aceleași condiții ca în fig. 1. Fig. 3 - Panoul din material plastic pe care a fost frezată o structură de canale conform invenției și care este plasat pe spatele panoului fotovoltaic pentru a se asigura răcirea acestuia și obținerea agentului termic pentru încălzire.

Sistem hibrid pentru îmbunătățirea eficienței energetice a panourilor fotovoltaice, este caracterizat în principal, prin aceea că este constituit dintr-un panou din material plastic, conform figurii 3, plasat pe spatele panoului fotovoltaic și care are un sistem de canale, de secțiune variabilă prin care circulă fluidul de răcire ce poate fi apă pentru prepararea apei calde sau aer pentru încălzirea unei incinte, sistem de canale ce asigură intrarea fluidului de răcire prin zona din centrul panoului (1), zona cu temperatura cea mai ridicată, și evacuarea acestuia prin zona din colțul panoului (2), zona cea mai puțin caldă.

Pentru că randamentul producerii energiei electrice a unui panou fotovoltaic scade cu creșterea temperaturii acestuia datorită expunerii la radiația solară și pentru că zona care se încălzește cel mai tare este în centrul panoului (Fig. 1), marginile fiind la o temperatură mai scăzută decât zona centrală, la sistemul hibrid pentru îmbunătățirea eficienței energetice a panourilor fotovoltaice, conform invenției (Fig. 3), fluidul de răcire intră în sistemul de canale plasat în spatele panoului fotovoltaic în zona centrului acestuia (1) unde are loc un schimb de căldură important datorat diferenței mari de temperatură dintre fluidul de răcire și temperatura panoului fotovoltaic, după care fluidul de răcire este dirijat prin canale radiale și concentrice pe toată suprafața panoului, fluidul se încălzește datorită schimbului continuu de căldură cu panoul, secțiunea canalelor crescând treptat pe măsură ce fluidul se depărtează de centrul panoului, lucru ce face ca viteza fluidului prin canal să scadă, fapt ce facilitează transferul de căldură către fluidul de răcire chiar dacă temperatura acestuia crește treptat, obținându-se o răcire a întregii suprafețe a panoului fotovoltaic (Fig. 2) și o încălzire a fluidului de răcire, datorită optimizării transferului termic prin geometria canalelor.

Sistemul hibrid pentru îmbunătățirea eficienței energetice a panourilor fotovoltaice, conform invenției, poate fi reprodus cu aceleași performanțe și caracteristici ori de câte ori este necesar, pentru orice aplicație compatibilă cu acesta sau părți ale acestuia, fapt care constituie un argument în favoarea respectării criteriului de aplicabilitate industrială.

Claims (2)

1. Revendicări

   1. Sistem hibrid pentru îmbunătățirea eficienței energetice a panourilor fotovoltaice, caracterizat prin aceea că este constituit dintr-un panou din material plastic, plasat pe spatele panoului fotovoltaic și care are un sistem de canale, de secțiune variabilă prin care circulă fluidul de răcire ce poate fi apă pentru prepararea apei calde sau aer pentru încălzirea unei incinte, sistem de canale ce asigură intrarea fluidului de răcire prin zona din centrul panoului (1), zona cu temperatura cea mai ridicată, și evacuarea acestuia prin zona din colțul panoului (2), zona cea mai puțin caldă.
2. 2. Sistem hibrid pentru îmbunătățirea eficienței energetice a panourilor fotovoltaice, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, fluidul de răcire intră în sistemul de canale și este dirijat prin canale radiale și concentrice pe toată suprafața panoului, secțiunea canalelor crescând treptat pe măsură ce fluidul se depărtează de centrul panoului, lucru ce face ca viteza fluidului prin canal să scadă, fapt ce facilitează transferul de căldură către fluidul de răcire chiar dacă temperatura acestuia crește treptat, obținându-se o răcire a întregii suprafețe a panoului fotovoltaic și o încălzire a fluidului de răcire, datorită optimizării transferului termic prin geometria canalelor.