Estructura de montaje solar para crear un espacio de aire requerido debajo de los módulos fotovoltaicos solares

Estructura de montaje solar para crear un espacio de aire requerido debajo de los módulos fotovoltaicos solares

Si ha leído la hoja de datos del módulo fotovoltaico cuidadosamente. Hay temperatura ambiente, también se requiere un espacio de aire de 100 mm debajo del módulo. Al modelar un proyecto fotovoltaico solar, la producción máxima es esencial, para aumentar la altura de la estructura de montaje definitivamente ayuda a ceder, ¿qué proporción influirá el espacio de aire en el rendimiento?

La eficiencia del panel del módulo solar fotovoltaico se ve afectada negativamente por su aumento de temperatura. En los módulos fotovoltaicos instalados en atmósfera abierta para la generación de energía, el efecto de enfriamiento natural se beneficia considerablemente para mantener la eficiencia del panel y, por lo tanto, mejorar la producción de la planta. La pérdida de calor del módulo fotovoltaico es a través de la conducción al techo, el calor se lleva a través de la convección por el aire circundante y la radiación a la hoja del techo o al cielo. Aquí el espacio entre el módulo y el techo de chapa desempeña un papel importante para garantizar el enfriamiento por convección en la superficie inferior de los módulos. Se realiza un análisis térmico para llegar al entrehierro óptimo. El fenómeno de la transferencia de calor se analiza a partir de principios básicos y se llega a una conclusión en el espacio optimizado para estar entre 100 mm y 110 mm, más allá del cual los beneficios son insignificantes. Y cualquier intento de proporcionar un mayor espacio de aire habrá aumentado la carga de flexión en los montajes, lo que es contraproducente en el diseño estructural de montaje solar.

Todos los módulos solares fotovoltaicos tendrán un parámetro indicado por el fabricante llamado «coeficiente de temperatura». El coeficiente de temperatura representa el porcentaje en el cual la eficiencia del panel se reduce en cada aumento en grados Celsius (° C). A medida que aumenta la temperatura del panel solar, su corriente de salida aumenta, mientras que la salida de voltaje se reduce. La mayoría de los paneles estándar tienen un coe coeficiente de temperatura de potencia ’entre -0.2% / ° C a -0.5% / ° C. En muchos casos, una célula solar puede calentarse hasta 65 ° C, lo que hace que el panel sea menos eficiente y, por lo tanto, produzca menos energía.

 

Aunque hay muchas más variables involucradas en la decisión de la potencia de salida final, la temperatura del módulo es un factor importante.

Los parámetros que afectan la temperatura del módulo son la temperatura atmosférica en el sitio considerado y el tipo de instalación del panel. Como no tenemos control sobre las condiciones atmosféricas, nos centramos aquí en la forma en que los módulos se montan en techos de láminas.

Cuando los paneles solares se instalan en un techo con láminas, experimentan temperaturas más altas que la temperatura ambiente. Los paneles que se fijan paralelos al techo con poco o ningún espacio de aire entre el techo y el panel son los menos eficientes y experimentan el mayor aumento de temperatura (~ 35 ° C), lo que conduce a una menor potencia de salida. Un sistema de montaje solar típico de instalación en el techo permitirá un espacio de aire suficiente entre la superficie del techo y el panel, permitiendo que el flujo de aire tenga un efecto de enfriamiento en el panel. En la India hay un equipo que realizó un análisis térmico detallado en una instalación típica de panel solar en la azotea, para llegar a un espacio de aire óptimo y lo mismo se verifica experimentalmente.

 

Un balance de calor típico de un panel solar fotovoltaico instalado se puede resumir como:

Como podemos observar en el cálculo del balance de calor, la pérdida de calor por convección del módulo debido al flujo de aire sobre la superficie del módulo forma aproximadamente el 65% de la pérdida de calor total.

Conjunto de módulo con espacio de aire inferior, en el sistema de montaje solar sin rieles, es común tener paneles montados en soportes de riel cortos

Conjunto de módulo con un espacio de aire de aproximadamente 100 mm, es un sistema clásico de barandilla de pie L

 

Este equilibrio de calor asegurará que haya más pérdida de calor que ganancia de calor por irradiación solar. Pero cualquier aumento adicional en el espacio de aire no proporcionará el beneficio de la pérdida de calor proporcionalmente. Como se puede notar en la curva del coeficiente de transferencia de calor frente a la velocidad del aire, se vuelve casi horizontal.

Para verificar experimentalmente el análisis realizado, se instala 1 planta de energía solar en el techo industrial sobre un techo de chapa ondulada. Tres cadenas de 8 módulos conectados en series consideradas para experimento. Los siguientes son los detalles de la configuración experimental realizada en el techo de M / s SEG, Bengaluru.

Módulo: Eldora Grand Ultima Silver, Vikram Solar, capacidad 300 Wp.

Cadena: 3 cadenas de 8 módulos cada una.

Capacidad de cadena: 8 X 300 Wp = 2400 Wp.

Conexión de salida: la conexión de salida está conectada a un medidor de energía CC y luego a la barra colectora de carga.

Carga: cargas de CC conectadas a la barra de bus. (Ventiladores de CC y luces de CC).

Área de superficie de cada módulo: 1.96 X 0.992 = 1.94 m2

Área total del módulo de una cadena: 8 X 1.94 = 15.56 m2.

Eficiencia del módulo: 15%

Relación de rendimiento = PR = (rendimiento) / (irradiancia X área del módulo X eficiencia del módulo)

Período de experimento: 15 días desde el 2 de abril hasta el 16 de abril de 2017.

Siguiendo tres conjuntos de módulos ensamblados:

  1. SET-1: cadena de 8 módulos con espacio de aire de 40 mm
  2. SET-2: cadena de 8 módulos con espacio de aire de 100 mm
  3. SET-3: cadena de 8 módulos con espacio de aire de 160 mm

El experimento se realizó durante 15 días mediante la grabación de lecturas todos los días por hora, de 9 a.m. a 4 p.m. La irradiación solar se registró cada hora y se registraron las unidades acumuladas de energía generadas a partir de cada SET. El PR calculado y los resultados tabulados.

 

Registro de tabulación de lecturas y resultados:

El PR calculado y tabulado de la siguiente manera:

Como se puede observar en los resultados, la mejora en PR es:

Entre SET-1 y SET-2: aumento de espacio de aire de 40 mm a 100 mm, aumento de PR 2,57%.

Entre SET-2 y SET-3: aumento de espacio de aire de 100 mm a 160 mm, aumento de PR 0.27%.

Conclusión

La instalación de módulos fotovoltaicos solares en el techo de chapa es ideal para tener un espacio de aire de 100 mm a 110 mm. Un espacio de aire más bajo conducirá a un aumento de la temperatura del módulo, lo que dará como resultado una salida de menor generación. Más alto que esta dimensión tendrá un impacto de enfriamiento insignificante, pero tendrá un efecto adverso del aumento de las cargas de fijación.


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