Исследование эффективности плавающих солнечных панелей на различных высотах

Исследование эффективности плавающих солнечных панелей

Цель эксперимента

Группа исследователей провела тестирование плавающих солнечных батарей на двух уровнях высоты над водой – 250 и 800 миллиметров. В ходе испытаний их производительность сравнивалась с традиционными наземными системами. Результаты показали, что максимальная эффективность охлаждения достигается у панелей, установленных на большей высоте.

Участники и условия

Ученые из Университета Кертина в Малайзии провели комплексное исследование температурных режимов плавучих солнечных установок (FPV) разной высоты по сравнению с наземными аналогами. Руководитель проекта Раманана С. Дж. подчеркнул, что эксперимент проводился в реальных условиях, что позволило подтвердить ранее полученные теоретические данные и перейти к количественным оценкам.

Технические детали

Испытания проводились на пятиметровом водном канале в городе Мири (Восточная Малайзия). Все установки были оснащены идентичными монокристаллическими фотоэлектрическими модулями:

Мощность: 100 Вт
Эффективность преобразования: 15,5%
Размеры: 1252 × 670 × 30 мм

Конфигурация включала три установки:

FPV-1 (250 мм над водой)
FPV-2 (800 мм над водой)
LPV (800 мм над землей)
Все панели имели оптимальный для региона угол наклона 15 градусов и были ориентированы строго на юг (азимут 0°).

Конструкция и оборудование

Плавучие модули включали:

Полиэтиленовые канистры высокой плотности (HDPE)
Фанерные элементы
Стальные ленты
Перфорированные уголки
Крепежные детали
Наземный модуль изготавливался с использованием перфорированных уголков. Для сбора данных применялась система на базе Raspberry Pi с защитными корпусами и экранированием проводов ПВХ-трубами.

Результаты испытаний

Шестидневное тестирование (16-23 июля 2024 года) показало следующую картину:

Наилучшее охлаждение демонстрирует высоко расположенная FPV-система
Наземная установка (LPV) занимает промежуточное положение
Низко расположенная FPV-панель показывает наименьший эффект

Дополнительные выводы:

FPV на малой высоте снижает температуру на 2°C по сравнению с LPV (преимущественно на рассвете)
Высоко расположенная FPV-система эффективнее охлаждает оборудование в 57% случаев днем
Разница температур с наземной установкой составляет 0-2°C

Энергетическая эффективность

Высоко расположенная FPV-система продемонстрировала:

Улучшение производительности на 2,45% относительно низко расположенной FPV
Превосходство на 1,47% над наземной LPV во второй половине дня
При этом низко расположенная FPV-установка показывала минимальную разницу в охлаждении (0-1°C) по сравнению с наземной системой.

Публикация результатов

Исследование опубликовано в журнале Applied Energy в статье «Тепловое поведение плавучих фотоэлектрических систем: сравнение производительности на разной высоте и сравнение с наземными фотоэлектрическими системами».

Источник:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261925003721