Aurinkokennojen lämmönhallintajärjestelmä

Uusien teknologioiden kehittäminen ja hyödyntäminen ovat nopeuttaneet luonnonvarojen liiallista hyödyntämistä. Luonnonvarojen liiallinen käyttö on pahentanut ympäristöongelmia, kuten kasvihuoneilmiötä ja otsonikerroksen rappeutumista, mikä ei vaikuta pelkästään tulevien sukupolvien elinympäristöön, vaan myös heikentää käytettävissä olevia luonnonvaroja jyrkästi, mikä vaikeuttaa vakavasti teollisen teknologian innovaatioita ja kehitystä. Viime vuosina aurinkokennot ovat kehittyneet nopeasti kohti korkeaa lämpövuon tiheyttä ja korkeaa suorituskykyä. Aurinkokennojen lämpötilan nousu suuressa valon voimakkuudessa ja suuressa virrassa johtaa niiden valosähköisen suorituskyvyn laskuun ja käyttöiän lyhenemiseen. Tehokas lämmönhallintajärjestelmä tarvitaan varmistamaan akun turvallisuus ja vakaus.

Tällä hetkellä konsentroitujen aurinkokennojen laboratoriomuunnostehokkuus on saavuttanut 47,1 %, kun taas markkinoilla olevien suosittujen monokiteisten piikennojen muunnostehokkuus on vain 26,7 %. Sellaiset tekijät kuin moduulityyppi, sähköhäviöt ja työympäristö ovat aina rajoittaneet aurinkosähkön tuotantojärjestelmän tehokkuuden parantamista. Niistä lämpötilavaikutus on avaintekijä, joka vaikuttaa aurinkokennojen suorituskykyyn. Järjestelmän lähtöteho ja energian muunnostehokkuus laskevat suuresti aurinkokennojen käyttölämpötilan noustessa. Tutkimustilastot osoittavat, että jokaista aurinkokennojen käyttölämpötilan 1 asteen nousua kohden muuntotehokkuus laskee 0,4 %~0,5 %. Vaikka erilaisten aurinkokennojen lämpötilavaikutus vaihtelee, se voi silti haitata aurinkokennoteknologian ja materiaalien kehittämistä tehokkuuden parantamiseksi.

Aurinkokennojäähdytyksen tutkimus on joukko tutkijoiden kehittämiä ratkaisuja, jotka koskevat epätasaista valon voimakkuutta ja suurta lämpövuon tiheyttä, jotka johtavat akun lämpötilan epätasaisuuteen, paikalliseen ylikuumenemiseen ja keskilämpötilan nousuun pitoisuussuhteen kasvaessa. Lämmönpoistoteknologian ja kysynnän parantuessa aurinkokennojen lämmönhallintatekniikka on jaettu perinteiseen jäähdytykseen (ilmajäähdytys, nestejäähdytys) ja uusiin jäähdytysteknologioihin, kuten mikrokanavajäähdytykseen, suihkutusjäähdytykseen ja faasimuutosmateriaalien jäähdytykseen.

Ilmajäähdytystekniikka alentaa aurinkokennojen käyttölämpötilaa sallimalla ilman virrata jäähdytysmoduulin läpi luonnollisen tai pakotetun konvektion kautta. Cuce et ai. asenna aurinkokennojen taakse alumiinilamellit jäähdytyslevyt, mikä voi lisätä kennojen lähtötehoa 13 %. Aurinkokennojen lämpötila laskee 5,4 % ja 11 % vastaavasti itsekuumenevassa konvektiossa ja pakotetussa konvektiossa, ja lähtötehoa kasvatetaan 8 % ja 16 %, Bayrak et al. saatu ulkomittauksilla, että ripajäähdytys voi ohjata akkua sallitulla lämpötila-alueella.

Nestejäähdytyksellä tarkoitetaan aurinkokennojen tuottaman lämmön oikea-aikaista siirtymistä ulkomaailmaan nestemäisten työnesteiden kautta. Zilli et ai. käytti vesijäähdytteisiä suutinjärjestelmiä korkeilla säteilytasoilla, mikä johti suhteelliseen lisääntymiseen monikiteisten piikennojen tehossa ja hyötysuhteessa 12,26 % ja 12,17 %. Optimaalinen jäähdytysmenetelmä on jäähdyttää samanaikaisesti kennojen etu- ja takapintaa, ja aurinkokennojen muunnostehokkuutta ja lähtötehoa voidaan parantaa vastaavasti 40,572 %:iin ja 20,083 W:iin. Ilmajäähdytykseen verrattuna nestejäähdytyksellä on vahva lämmönsiirtokyky, sillä on merkittävä vaikutus aurinkokennojen suorituskyvyn parantamiseen.

Tällä hetkellä lämpöputkitekniikka on mukana ilmailun lämmönohjauksen, tietokone- ja palvelinsirujen sekä suuritehoisten elektronisten laitteiden jäähdytysjärjestelmissä. Uuden tyyppisenä jäähdytysmenetelmänä lämpöputkiteknologiaan kiinnitetään vähitellen huomiota aurinkokennojen jäähdytyssovelluksissa. Eri toimintaperiaatteiden mukaan lämpöputket voidaan jakaa kolmeen tyyppiin: painovoimalämpöputket, silmukkalämpöputket ja sykkivät lämpöputket. Jäähdytyssovellukset ovat monimutkaisia ​​ja monipuolisia, ja lämpöputkien rakenne ei myöskään ole johdonmukainen, sillä on lämmönsiirtokyky ja vahva lämpötilan tasaisuus.

Aurinkokennot kehittyvät nopeasti kohti korkeaa lämpövuon tiheyttä ja suorituskykyä, mikä asettaa suuria haasteita niiden lämmönhallintajärjestelmille. Vertaamalla ja analysoimalla perinteisiä jäähdytystekniikoita (ilmajäähdytys, nestejäähdytys) ja uusia jäähdytystekniikoita (mikrokanavajäähdytys, suihkujäähdytys jne.) voidaan havaita, että uudet jäähdytystekniikat voivat tehokkaasti parantaa akkujen lämpösähköistä hyötysuhdetta tehostamalla lämmönsiirtoa. , lisää lämmön haihtumisaluetta ja lisää käyttönesteen virtausnopeutta. Laitteet ovat kuitenkin monimutkaisia, kustannukset ovat korkeammat kuin perinteiset jäähdytystekniikat
Jäähdytysteknologioiden, kuten ilmajäähdytyksen, nestejäähdytyksen, mikrokanavien ja lämpöputkien välinen kytkentä voi edelleen parantaa aurinkokennojen lämmönpoistotehokkuutta, ja se on myös kehittyneiden lämmönhallintajärjestelmien kehityssuunta.