Een nieuw model dat aantoont hoe zonnepanelen zowel elektrische als thermische energie effectiever kunnen benutten door het probleem van hotspots op zonnecellen aan te pakken, is ontwikkeld als onderdeel van een internationale studie waarbij de Kingston University in Londen betrokken was.

Zonne-energie vormt een belangrijk onderdeel van de Britse routekaart voor hernieuwbare energie, na recente toezeggingen om de wereldwijde uitstoot te verminderen om de klimaatverandering aan te pakken. De regering streeft ernaar om tegen 2050 netto nul te bereiken, met nieuwe, hybride technologieën die zonne-energie steeds commercieel haalbaarder maken.

Naast fotovoltaïsche zonnepaneelsystemen die zonlicht direct omzetten in elektriciteit, kan afvalwarmte ook worden opgevangen als thermische energie via deze hybride systemen voor gebruik in warmwatertoepassingen of voor het aandrijven van koelsystemen zoals airconditioning. Dit zou een belangrijke rol kunnen spelen bij het verminderen van de uitstoot, vooral in warme landen.

In een nieuw artikel gepubliceerd in het Journal of Energy Conversion and Management , hebben onderzoekers van Kingston University, de University of Exeter, het Indian Institute of Technology Madras en de Academy of Scientific and Innovative Research, India, de effectiviteit gemodelleerd van een hybride, fotovoltaïsch thermisch systeem dat een extra spiegel gebruikt om de prestaties te verbeteren.

Om temperaturen te creëren die hoog genoeg zijn om bruikbaar te zijn in fotovoltaïsche thermische systemen, moet zonlicht worden geconcentreerd of gefocust met behulp van samengestelde parabolische concentrators - gebogen, parabolisch gevormde spiegels die aan weerszijden van de zonnepanelen worden geplaatst. De hoeveelheid zonlicht die op de panelen valt, kan echter variëren, waardoor hotspots ontstaan ​​die de algehele output aanzienlijk beïnvloeden en ertoe kunnen leiden dat zonnecellen defect raken.

In de nieuwe studie modelleerden onderzoekers de prestaties van een dergelijk systeem dat een extra verticale spiegel als homogenisator gebruikt om het geconcentreerde zonlicht gelijkmatiger over de cellen te verdelen. Het model liet zien hoe deze toevoeging de elektrische output verbeterde - met een toename van 12% ten opzichte van de standaard samengestelde parabolische concentrator - en waarbij de thermische prestaties ook met één tot twee procent toenamen.

De veelbelovende bevindingen gaven inzicht in hoe hybride systemen kunnen helpen om zonnepanelen in de toekomst kosteneffectiever en commercieel levensvatbaarder te maken voor een reeks toepassingen, zei Dr. Hasan Baig, expert op het gebied van hernieuwbare energie van de Kingston University.

"Het doel van deze systemen is om hoogwaardige thermische energie te verkrijgen, die kan worden gebruikt in een breed scala aan warmwatertoepassingen en koelsystemen, naast een hoog elektrisch vermogen dat machines kan aandrijven of rechtstreeks naar huishoudens kan gaan. De uitdaging bij het optimaliseren van een systeem om beide soorten energie te benutten, is dat je meestal alleen thermische energie van lage kwaliteit krijgt die niet de vereiste temperaturen bereikt, "zei hij.

Dr. Baig zei dat het model van het onderzoeksteam nauwkeurig de verbeterde prestaties had voorspeld die zouden kunnen worden bereikt door geconcentreerd zonlicht dat op de panelen valt, gelijkmatiger te verdelen met een homogenisatorspiegel. Eerdere modellen hadden berekeningen gebruikt op basis van gemiddelde straling, waarbij geen rekening was gehouden met de indirecte impact die hotspots hadden op de totale output, legde hij uit.

"Als we in staat zijn om meer energie uit zonnestelsels te halen en de benodigde ruimte op daken voor panelen te verminderen, kan dit een reële impact hebben op het verminderen van de uitstoot van huishoudens door het gebruik van schone energiebronnen, zowel in het VK als in het Verenigd Koninkrijk. in landen als India, waar airconditioning en koelunits enorm in trek zijn", voegde hij eraan toe.