Zespół naukowców z Politechniki Łódzkiej podjął się opracowania i wdrożenia nowatorskiego rozwiązania zintegrowanych hybrydowych paneli fotowoltaicznych wykorzystujących super efektywne rozwiązania odbioru ciepła przez medium chłodzące, którym może być chociażby woda.
Energię użyteczną można uzyskać z energii słonecznej na dwa sposoby – jako energię elektryczną w elementach fotowoltaicznych lub jako energię cieplną w kolektorach słonecznych. To właśnie integracja części fotowoltaicznej i kolektora cieczowego charakteryzującego się wysoką sprawnością przejmowania ciepła jest kluczowym zadaniem w projekcie i stanowi o jego innowacyjności.
Naukowcy zaproponowali zastąpienie standardowych kolektorów solarnych super-efektywnymi rozwiązaniami opracowanymi dla przyrządów półprzewodnikowych, które są zintegrowane z elementami fotowoltaicznymi. W ten sposób powstaje rozwiązanie o niespotykanej dotychczas efektywności przetwarzania energii słonecznej w energię użyteczną (elektryczną i cieplną), istotnie przewyższające rozwiązania występujące obecnie na rynku i pozbawione większości ich wad, przy porównywalnych lub nawet niższych kosztach wytwarzania.
Do realizacji celu wytyczonego w projekcie „SolarHybrid – Systemy hybrydowe do konwersji energii słonecznej” wytypowaliśmy dwa rozwiązana: dedykowane płyty chłodzące („custom cold plate”) oraz opracowane w Politechnice Łódzkiej mikrokanałowe moduły chłodzenie. Ich zadaniem jest przede wszystkim utrzymanie możliwie niskiej temperatury struktur fotowoltaicznych w celu zapobiegania spadkowi ich efektywności w następstwie wzrostu temperatury. Ponadto moduły chłodzące przejmują części energii słonecznej nieprzetworzoną na energię elektryczną i przetwarzają ją w użytkową energię cieplną – mówi kierownik projektu prof. dr hab. Zbigniew Lisik.
Zastosowanie solarnego panelu hybrydowego zwiększa efektywność pozyskiwania energii elektrycznej. Rynkiem docelowym dla proponowanego rozwiązania będą przede wszystkim domowe instalacje fotowoltaiczne, w których solarne systemy hybrydowe mogą być instalowane samodzielnie lub jako struktury wspierające zainstalowane powietrzne lub gruntowe pompy ciepła. W takich zespołach uzyskana energia elektryczna może być wykorzystana do zasilania pompy cieplnej, co w istotny sposób zwiększy sprawność całego układu. Drugim obszarem zastosowań będą instalacje dla „małego biznesu” – do 40 kW mocy znamionowej, gdzie energia elektryczna będzie mogła zostać spożytkowana na potrzeby własne, a ciepła woda do celów technologicznych.
Obecnie jesteśmy na etapie przygotowywania demonstratorów rozwiązań paneli hybrydowych z nowatorskimi systemami odbioru ciepła, które zostały zaprojektowane w oparciu o przeprowadzone symulacje komputerowe. Na proponowane rozwiązania solarnych paneli hybrydowych zostały już złożone dwa zgłoszenia patentowe – uzupełnia dr inż. Katarzyna Znajdek.
Joanna Laskowska
