Systemy hybrydowe do konwersji energii słonecznej
Solar hybrid system for solar energy conversion
Typ projektu: naukowo-badawczy
Słowa kluczowe: fotowoltaika kolektory słoneczne hybrydowy system PV/T ogniwa fotowoltaiczne energia słoneczna
Słowa kluczowe (angielski): photovoltaics solar thermal collectors hybrid PVT system solar cells solar energy
Członkowie konsorcjum: Politechnika Łódzka (Lodz University of Technology) FlexiPower Group
Okres realizacji projektu: 1.12.2019 - 31.05.2024
Instytucja finansująca: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju
Nazwa programu: Inteligentny Rozwój 2014-2020
Kierownik projektu: Zbigniew Szczepaniak
Wartość dofinansowania: 6 006 776,25 PLN
Wartość projektu: 6 701 209,58 PLN
Energię użyteczną można uzyskać z energii słonecznej na dwa sposoby – jako energię elektryczną w elementach fotowoltaicznych lub jako energię cieplną w kolektorach słonecznych. Panele fotowoltaiczne posiadają zwykle efektywność 12-18%, podczas gdy pozostała część energii słonecznej jest w nich zamieniana na ciepło zwiększając temperaturę elementów fotowoltaicznych. Ma to negatywny wpływ na efektywność konwersji fotowoltaicznej panelu, maleje ona ze wzrostem temperatury elementu o 0,4-0,9% na każdy stopień powyżej temperatury znamionowej. Poprawę efektywności panelu fotowoltaicznego można uzyskać wykonując go jako panel hybrydowy zawierający w sobie zintegrowaną część fotowoltaiczną oraz kolektor energii cieplnej. Taki system dostarcza zarówno energię elektryczną jak i cieplną, chłodząc jednocześnie elementy fotowoltaiczne. Jest on często nazywany systemem PV/T i w wersji z kolektorem wodnym jego całkowita efektywność przetwarzania energii słonecznej w energię użyteczną może sięgać nawet 50-60%. Stworzenie warunków dla wdrożenia hybrydowych paneli fotowoltaicznych u partnera przemysłowego jest głównym celem projektu. Paneli takich nie ma praktycznie w ofercie rynkowej, a rozwiązanie wskazane w opisie będzie nowatorskie na skalę światową. Zrezygnowano w nim z wykorzystania typowych rozwiązań kolektorów cieplnych z uwagi na wymóg dużej efektywności chłodzenia elementów fotowoltaicznych. W to miejsce zostaną zastosowane efektywne rozwiązania stosowane do chłodzenia w elektronice, wykorzystujące dedykowane płyty chłodzące („custom cold plate”) oraz opracowane w PŁ chłodzenie mikrokanałowe o efektywności 800 W/cm2, jednej z najwyższych na świecie. Przedmiotem prac będą dwa rozwiązania hybrydowych paneli nazwane, MIKRO i MAKRO, i zawierające, odpowiednio, kolektor mikrokanałowy oraz kolektor w postaci dedykowanej płyty chłodzącej. Zostanie sprawdzona możliwość wykorzystania powietrznej pompy cieplnej jako elementu zwiększającego temperaturę wylotową cieczy chłodzącej.
One can get effective energy from solar energy in two ways – as electric energy from solar cells or heat energy from collectors. The efficiency of solar panels is usually 12-18%, whereas the rest solar energy is converted in heat increasing the temperature of solar cells. It has a negative influence on the photovoltaic panel efficiency that decreases with the temperature increase by 0,9% per each centigrade above the ambient temperature. The improvement of photovoltaic panel efficiency, one can get manufacturing it as a hybrid panel covering inside the photovoltaic part and the collector of heat energy. Such a system delivers both electrical and heat energy, at the same time cooling the solar cells. It is often called PV/T system and its total efficiently with the liquid heat collector can reach even 50- 60%. Establishment of the conditions allowing the implementation of hybrid photovoltaic panels into the commercial offer of the industry partner is the main goal of the project Such panels don’t practically occur in the marked offer and the solutions presented in the project description will be the novelty in the world scale. In the project, it has gave up the use of typical solutions of heat collectors due to the demand of large efficiency of the solar cells cooling. Instead of them, the effective solutions used to cooling of electronic equipment, which used custom cold plate and worked out at PŁ microchannel of efficiency 800 W/cm2 (one of the largest in the world), will be applied. The development of two hybrid panel solutions, called MICRO and MACRO, covering microchannel and custom cold plate collector, respectively, will be the subject of planned investigations. It will be also proved the possibility of the use of air heat pump to increase the temperature of outlet cooling liquid.
Powrót