Вчені запропонували використовувати радіаційне охолодження сонячних батарей для збору води.
Таке рішення розробили дослідники з південно-східного університету Китаю, Дубайського управління з електрики та водопостачання (DEWA) та Стенфордського університету США, наукова робота опублікована у виданні Journal of Renewable and Sustainable Energy, передає ecotown.com.ua.
«За допомогою теоретичного аналізу ми визначили відповідний діапазон температури і вологості для нічного збору води за допомогою сонячних панелей, а також ми змалювали потенціал збору води в різних умовах, – заявила дослідницька група. – Отриману воду можна задіяти для очищення самих фотомодулів або для різних цілей, пов’язаних з агровольтаїкою».
У пропонованій вченими системі шар, що забезпечує радіаційне охолодження, знаходиться на передній стороні фотоелектричних панелей, а збір води здійснюється за допомогою труб, розташованих на їх нижньому краї. Така конструкція, за твердженням дослідників, може також використовуватися для нескладної модернізації існуючих фотоелектричних установок.
У розробці застосовані радіатори у вигляді чорного тіла, селективний випромінювач з робочою довжиною хвилі 8-13 мкм і випромінювач з ідеальною спектрально-кутовою селективністю. Їх поєднання дозволило домогтися розширеного діапазону вологості і температури, при яких система здатна ефективно працювати.
Селективні випромінювачі представлені фотонними метаповерхнями. Вони використовуються для зниження температури водяної пари до точки роси і поглинання тепла, що виділяється під час конденсації води. За словами дослідників, застосована технологія дозволила збільшити випромінювання від фотопанелі в інфрачервоному спектрі без погіршення пропускання сонячного світла.
“Отримана спектральна характеристика показує наявність потенціалу для зниження робочої температури сонячної батареї у денний час більш ніж на 8 °C і збільшення абсолютної ефективності фотопанелі на 1%, — пояснили вчені. – Отже, це може бути корисно як для нічного збору води, так і для підвищення продуктивності сонячних елементів вдень».
Для запуску в новій системі процесу конденсації вологи необхідні температури навколишнього середовища 10 °C і відносна вологість повітря більше 69,6%.
«У разі використання стандартної фотоелектричної панелі утворення води відбувається протягом більшої частини днів з жовтня по квітень, коли температура навколишнього середовища низька, а відносна вологість висока», — пояснили вчені.
Дослідження проводилося протягом року у дубайському сонячному парку Мохаммеда бін Рашида Аль Мактума, в якому DEWA постійно тестує різні технології у сфері сонячної енергетики. Щотижня за допомогою такої системи у сонячному парку Дубая можна отримувати 261 мл води з кожного квадратного метра поверхні фотомодулів. “Більш того, цей показник можна значно збільшити, до 681 мл/м2, шляхом подальшого підвищення коефіцієнта випромінювання», — підсумувала дослідницька група.