Científicos italianos han propuesto el uso de refrigeradores radiativos fabricados con materiales cementosos para reducir la temperatura de funcionamiento de los paneles solares. La novedosa configuración del sistema consiste en una pila formada por un reflector, un refrigerador radiativo a base de cemento y una célula solar bifacial.

Fuente: PV Magazine

Investigadores del Politécnico de Turín (Italia) han diseñado un sistema de refrigeración para paneles fotovoltaicos que utiliza refrigeradores radiativos basados en materiales cementosos. Estos refrigeradores se utilizan a menudo para la gestión térmica de edificios y tienen un gran potencial debido al bajo coste de los materiales de hormigón con los que se fabrican.

El enfriamiento radiativo se produce cuando la superficie de un objeto absorbe menos radiación de la atmósfera y emite más. Como resultado, la superficie pierde calor y se puede conseguir un efecto refrigerante sin necesidad de energía.

“Nuestro trabajo pretendía determinar el límite termodinámico de los refrigeradores radiativos”, explicó a pv magazine el investigador Matteo Cagnoni. “Para establecer este límite, hemos considerado los distintos términos de intercambio de energía entre la célula solar, el refrigerador a base de cemento, la atmósfera y el sol, lo que nos permite determinar la reducción máxima de temperatura inducida por el acoplamiento térmico entre la célula y el sustrato de hormigón”.

Enfriar paneles fotovoltaicos con hormigón

El sistema experimental simulado consiste en una pila formada por un reflector, un refrigerador radiativo a base de cemento y una célula solar bifacial.

“Esta estructura podría realizarse, por ejemplo, construyendo una célula solar de película fina sobre un sustrato a base de cemento mediante técnicas de pulverización catódica, evaporación o deposición en solución”, explicaron los científicos, señalando que la célula solar y el refrigerador radiativo están acoplados térmicamente y son mutuamente transparentes.

Los científicos descubrieron que la técnica de refrigeración podía reducir la temperatura de funcionamiento de las células solares de silicio hasta 20 kelvin (K), lo que a la larga podría traducirse en una mejora de la eficiencia de aproximadamente el 9% y un aumento de la vida útil del módulo de alrededor del 400%.

“Esperamos que esta solución sea muy atractiva para el mercado, sobre todo si se tiene en cuenta la fotovoltaica integrada en edificios”, afirma Cagnoni. “Por ejemplo, se podría intentar implantar el sistema teórico como una célula solar acoplada a una teja. El coste de esta solución podría ser sólo ligeramente superior al del propio panel fotovoltaico, ya que los materiales cementosos son muy baratos, altamente escalables y robustos”.

Dijo que la complejidad adicional del sistema implica la fabricación de la célula solar en un sustrato a base de cemento por métodos de película fina, o mediante el acoplamiento térmico de una célula solar a granel con una losa a base de cemento. Se espera que este coste adicional se vea ampliamente compensado por el aumento de la eficiencia de la célula solar y la vida útil del sistema que induciría una temperatura de funcionamiento reducida.

“Por ejemplo, una reducción de la temperatura de 20 ºC podría aumentar la eficiencia de las células solares de silicio hasta un 9% y cuadruplicar su vida útil”, afirma Cagnoni. “Por supuesto, se trata de límites superiores teóricos, pero sugieren que se pueden conseguir ganancias significativas también en los dispositivos físicos reales”.

El grupo italiano describió la nueva técnica de refrigeración en “Cementitious materials as promising radiative coolers for solar cells”, publicado recientemente en iScience.

“Estos trabajos pueden proporcionar un punto de partida para la aplicación práctica de nuestro atractivo concepto y allanar el camino hacia sistemas fotovoltaicos más eficientes”, concluye el grupo.

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