Optimización de la temperatura de cambio de fase en PCM para refrigeración de módulos fotovoltaicos en función de las condiciones

Abstract

El uso de materiales de cambio de fase para la refrigeración del panel fotovoltaico es uno de los métodos más estudiados actualmente. El aumento de la temperatura de la célula reduce la eficiencia del panel y, por tanto, la producción de energía eléctrica, por lo que es necesario reducir la temperatura de la célula mediante un método de refrigeración. En este caso, se estudia la incorporación de una capa de material de cambio de fase al panel. Este trabajo se centra en analizar la influencia de una de las hipótesis simplificativas utilizadas en el artículo que toma como referencia, el cual calcula la mejora que se produce en la producción eléctrica al utilizar refrigeración mediante materiales de cambio de fase respecto a no utilizar refrigeración, en distintas ciudades con distintos climas. Dicha hipótesis simplificativa se basa en no tener en cuenta la nubosidad a la hora de calcular la temperatura a la que se encuentra el cielo (suponiendo esta temperatura como una función de la temperatura ambiente únicamente), la cual interviene en los intercambios energéticos del panel con el ambiente, y, por tanto, en la refrigeración del panel. De esta manera, este trabajo se basa en estudiar la influencia del resto de los parámetros en función de los cuales se puede expresar la temperatura del cielo en los intercambios energéticos del panel, y, por tanto, en la producción de energía eléctrica. Para ello, se lleva a cabo la optimización de la temperatura de cambio de fase del material que maximiza la energía eléctrica producida utilizando un modelo de cielo despeja, o y otro de cielo nublado, y se comparan los resultados obtenidos.

The use of phase change materials in the cooling of photovoltaic panels is one of the most studied methods currently. The increase of the cell temperature reduces the efficiency of the panel and, therefore, decreases the production of electrical energy, for which it is necessary to reduce the temperature of the cell by means of a cooling method. In this case, the incorporation of a layer of phase change material to the panel is studied. This work focuses on analysing the influence of one of the simplifying hypotheses used in the article taken as a reference, which calculates the improvement of electricity production when using cooling by phase change materials with respect to not using a cooling method, in different cities with different climates. This simplifying hypothesis is based on not considering the cloudiness when calculating the sky temperature (assuming this temperature as a function of the ambient temperature only), which takes part in the energy exchange of the panel with the environment, and therefore, in the cooling of the panel. Consequently, this work is based on studying the influence of the rest of the parameters that defines the sky temperature in the energy exchange of the panel, and therefore, in the production of electrical energy. For this, the optimization of the phase change temperature of the material that maximizes the electrical energy produced using a clear sky model, and another of cloudy sky, is carried out and the results obtained are compared.