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利用光伏面板废热生成住宅热水

原创 零碳达人立青 碳中和学习与实践
 2024年08月19日 07:31 河南
国外的科学家们已经开发出一种新的光伏光热系统设计,该系统利用并行水管作为冷却系统,以降低光伏面板的工作温度。此过程中产生的废热随后被用来生成家用热水。美国多物理交互实验室(MiLab)的研究人员研发出了这种新的光伏光热(PVT)系统设计,它利用光伏面板的废热来生成住宅热水系统。

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该系统基于附着在太阳能板背面的并行水管,这些水管能够降低太阳能板的工作温度。“我们的研究介绍了一种简单且实用的冷却方法,它不仅提高了光伏面板的发电效率,同时还为住宅热水需求提供了一个可持续的解决方案,”科学家们表示。
实验系统依赖于一块朝南的250瓦多晶光伏面板,其温度系数为-0.45%/℃,倾斜角度为30度。铜质冷却水管通过上游和下游集管连接,并被一个铝制盖子覆盖,以将其固定在光伏面板的背面。
实验装置包括一个热水储存罐和一个11瓦的离心泵,该泵可维持每分钟3升的恒定流速。“我们使用流量计来监测水的流速,”科学家们解释说,“为了收集准确的数据,我们策略性地放置了一组热电偶,以同时测量各种温度,包括光伏光热系统的进水和出水温度、光伏面板的表面温度以及环境温度。”

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该系统还使用万用表来测量光伏模块的输出功率,并使用日照计来评估太阳辐射。
学者们于5月在位于黎巴嫩Zouk Mosbeh的圣母大学-卢艾兹校区,对比了冷却后的光伏面板与未冷却的参考面板的性能。他们的分析显示,由于铜管的冷却效应,光伏光热面板比光伏模块多产生了4%的电力。然而,他们也警告说,与储水罐中热水未得到有效利用相关的饱和效应,可能会在某个阶段限制光伏模块的最佳冷却能力。
“这种减少很可能是由于废热回收系统中没有住宅用水需求,”研究人员进一步解释说,“这种缺失导致热水储水罐中的冷却水温度逐渐升高,从而降低了光伏光热系统的热量移除率。”
测试还显示,光伏光热面板的平均发电效率为11.5%,而未冷却的光伏面板的平均效率为10%。科学家们还透露,光伏光热系统的总效率达到了约75%,而参考光伏系统的效率仅为约10%。

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“在冷却后的光伏光热系统中,平均热效率(即回收废热与光伏面板吸收的太阳能之比)约为60%,”他们还指出,“冷却后的光伏光热系统不仅产生了更高比例的电力,而且还表现出光伏模块背面约40%更高的热损失率,这表明废热回收效率很高。”
      考虑到部分朋友对这个技术比较感兴趣,下面有一本电子书《一种生产可再生热电的创新技术》,简单的介绍一下:

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