La simulación de flujo mejora el rendimiento del panel solar

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La simulación de flujo mejora el rendimiento del panel solar

Mensaje sin leer por megacam » Enero 2nd, 2010, 9:13 pm

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Las células fotovoltaicas desempeñar un papel clave en el mercado de energía en el hogar que, según un informe reciente, podría proporcionar 30 a 40% del suministro energético del Reino Unido en 2020. Paneles fotovoltaicos de hoy convertir el 15% de la energía que captura del sol en electricidad, dejando el 85% que se disipa como calor. Esto crea un importante problema de diseño térmico, ya que cada grado de aumento de temperatura de los paneles fotovoltaicos reduce la energía producida por un 0,5%.

Schueco, uno de los principales productores de paneles fotovoltaicos, se ha reunido este desafío mediante el uso de dinámica de fluidos computacional (CFD) para rediseñar sus paneles fotovoltaicos para que de manera más eficiente de utilizar la convección natural para refrescarse. Los paneles rediseñada permitirá utilizar el 15% a los paneles de un 20% más en un espacio dado, manteniendo la misma temperatura que la generación anterior.

"Como primer fabricante de paneles fotovoltaicos para utilizar la simulación CFD, que hemos obtenido una importante ventaja competitiva al ser capaz de generar más energía en un espacio dado, sin que la temperatura en exceso a reducir la eficiencia fotovoltaica", dijo Hamid Batoul, Director Técnico del Departamento Solar, Schueco Internacional, París, Francia.
Ventas Microgenerator creciendo a un ritmo rápido

El creciente entusiasmo por las energías renovables ha impulsado las ventas de los generadores de electricidad a pequeña escala, a veces llamado Microgeneradores que puede proporcionar una parte de una casa o negocio las necesidades de energía y en algunos casos, también generan ingresos mediante la exportación de la energía que producen en la red. La energía del sol no depende de la incertidumbre sobre los abastecimientos y las subidas de precios en el potencial de fuentes no renovables de energía como el petróleo o el gas natural. El Gobierno del Reino Unido patrocinado por Energy Saving Trust estima que la microgeneración podrían reducir las emisiones de carbono del Reino Unido en un 15% en comparación con la mezcla actual de generación de energía. Por lo que debería ser ninguna sorpresa que las ventas mundiales de paneles fotovoltaicos y de soluciones de microgeneración otros están creciendo más del 20% al año.

El Instituto de las Montañas Rocosas en Snowmass, Colorado, publicó recientemente un estudio que mostró que la producción de fuentes de energía a pequeña escala pronto sobrepasará la industria de energía nuclear en el mundo. Una fuerza impulsora clave del crecimiento de la fotovoltaica es Microgeneradores de incentivos tales como el gobierno fijó los precios de venta de energía a la red que hacen posible que un sistema fotovoltaico para pagar por sí mismo en sólo siete años.

Schueco ofrece sistemas completos de energía solar para instalaciones residenciales y comerciales. La solución Schueco incluye todos los componentes necesarios para producir la energía del sol incluyendo los paneles, colectores, depósitos, sistema de montaje, unidades de control y la electrónica de control.
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La luz del sol golpea los paneles fotovoltaicos y genera corriente continua. El interruptor protege a los módulos solares de las fluctuaciones de red eléctrica. El solar de la corriente directa va desde los paneles a un inversor que la convierte en corriente AC para uso doméstico. Si no es extra solar actual, el sistema alimenta a la red eléctrica, corriendo el metro hacia atrás. Si se necesita más potencia, el interruptor se obtiene la energía de la red eléctrica.

Cómo todo lo de una sola fuente garantiza la interoperabilidad y simplifica en gran medida los reemplazos y actualizaciones. También significa que los diferentes elementos del sistema de energía solar se han optimizado para ofrecer el mejor rendimiento total. Schueco paneles fotovoltaicos se pueden instalar en la parte superior de un techo existente, integrado en el techo, tomar el lugar de un techo inclinado o plano, sirven de fachada parcial o completa si no se dispone de superficies de la azotea y se instalarán en las cubiertas
Desafío de diseño térmico

Un reto importante para el diseño Schueco y otros fabricantes de paneles fotovoltaicos es mantener frescos. La energía generada por paneles disminuye a medida que su temperatura aumenta a un ritmo de alrededor del 0,5% por cada grado centígrado a una temperatura superior a 25 ° C. Adición de enfriamiento de aire forzado se suma a los costos y requisitos de mantenimiento y consume una gran cantidad de energía generada por la celda para casi todos los paneles fotovoltaicos se enfría exclusivamente por convección natural. Los módulos están construidos de manera que el aire pueda fluir debajo de los paneles con el fin de maximizar la refrigeración por convección.

La geometría y la construcción del sistema de energía solar puede tener un impacto importante en el grado de eficacia se enfrían los paneles. Ingenieros en el negocio de la energía solar suelen utilizar cálculos de ingeniería, la experiencia y la intuición para diseñar los paneles para maximizar la eficacia de refrigeración. Ellos construyen cada diseño y luego probarlo en distintas condiciones ambientales para determinar la temperatura en diversos lugares. El problema con este enfoque es que las limitaciones del proceso de diseño por lo general sólo hacen posible investigar un pequeño número de configuraciones desde un punto de vista térmico. El resultado es que el diseño está lejos de ser optimizados desde el punto de vista térmico.

Schueco fue la primera compañía en el negocio de la energía solar para reconocer que las mejoras sustanciales en el rendimiento del panel fotovoltaico podría lograrse mediante la optimización de diseño térmico. La compañía tomados de la experiencia de los fabricantes de productos electrónicos de equipo original que también se enfrentan a grandes desafíos térmica y el uso de CFD para analizar el flujo de aire y la transferencia de calor a través de sus productos.

Una ventaja clave de la simulación por ordenador es que una propuesta de diseño se pueden simular en una fracción del tiempo que sería necesario para construir y probarlo. Otra ventaja es que el CFD proporciona información de diagnóstico tales como el flujo de aire, presión y temperatura en cualquier punto en el dominio de simulación que ayuda a comprender las causas profundas de la ejecución de un diseño propuesto y, a menudo conduce a una mejora rápida.

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"Anteriormente trabajé para varias compañías de telecomunicaciones y equipos de fabricación utilizados de simulación térmica para resolver los retos térmica", Batoul dijo. "He descubierto que el software CFD FloTHERM de la mecánica de Mentor Graphics División de Análisis (antes Flomerics) fue la herramienta más potente disponible en ese espacio. Realizar la simulación térmica de los sistemas de energía solar requiere un software diferente debido a la necesidad de modelo de los materiales de construcción que desempeñan un papel en el rendimiento térmico. El Mentor Graphics Mecánica División de Análisis de ofertas Flovent software CFD para abordar el diseño de calefacción, ventilación y refrigeración de los problemas en los edificios. Hemos probado y encontrado Flovent cumplía todos nuestros requisitos como el modelado de las características térmicas del vidrio y la simulación de los efectos de la radiación en los paneles ".
CFD permite la optimización de diseños

Batoul Flovent utiliza el modelo completo de sistemas de energía solar en lugar de los edificios. Utiliza elementos de cristal Flovent para simular los paneles fotovoltaicos. Es un ejemplo de los sistemas solares en su detalle incluyendo los paneles, paneles de perfil de aluminio, chapas de aluminio utilizadas como soporte para los paneles y vigas de acero que conectan los módulos solares en el techo. Flovent simula la absorción y reflexión de la energía solar mediante paneles, la transferencia de calor a los perfiles de aluminio y el aire circundante, etc

Los resultados de la simulación muestran la convección impulsado el flujo de aire de la entrada en el punto más bajo en los paneles a la toma en el punto más alto. La simulación muestra la capa de aire superior recoge el calor de los paneles fotovoltaicos que se eleva desde la entrada a la toma de la temperatura ambiente de 25 a 37,6 ° C, cerca de la salida. Además, la simulación muestra las temperaturas más altas se observan en el espacio entre los paneles donde las temperaturas están por encima de 60 ° C.

"Los resultados de CFD nos ayudó a entender exactamente cómo los paneles se está calentando y nos guió ya que hemos hecho grandes mejoras en el diseño," dijo Batoul. "Examen de la corriente de aire debajo de los paneles fotovoltaicos mostró que el tamaño de los pasillos, se constriñe el flujo de aire. Hemos aumentado la profundidad del perfil que soporta los paneles fotovoltaicos para aumentar la distancia entre los paneles y el techo. Vuelva a ejecutar la simulación demostró que este aumento de la circulación de aire y la reducción de la temperatura de los paneles fotovoltaicos.

Se utilizó la simulación para estudiar el rendimiento de la revisión de diseño en una amplia gama de condiciones de viento y temperatura. También tuvimos en cuenta las diferentes geometrías de las entradas y salidas. Se evaluaron los efectos de usar números diferentes y arreglos de paneles fotovoltaicos. A través de estos estudios, hemos optimizado el diseño de los sistemas de energía solar y también ganó un entendimiento de cómo la temperatura es afectada por disposiciones distintas de los paneles y las condiciones ambientales.

"Para muchos proyectos que ahora realiza una simulación CFD para evaluar la temperatura de los paneles para asegurar que se están ejecutando en una mayor eficacia. En el primero de nuestra industria para realizar la simulación CFD, creemos que ahora podemos ofrecer a nuestros clientes con sustancialmente mayor potencia que un diseño de competencia equivalente. "

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