Исследователи из США нашли способы повышения эффективности захвата солнечной энергии

Среда, 10 Января 2018 Автор:
Исследователи из США нашли способы повышения эффективности захвата солнечной энергии

С глобальным потеплением выросло и общественное беспокойство, а вместе с ним люди стал больше интересоваться чистой энергетикой, в том числе и солнечной

Два докторанта в Школе архитектуры и дизайна Канзасского университета продемонстрировали методы оптимизации захвата солнечного света в ходе экспериментов в Центре исследований дизайна.

Мохаммед Альшайеб отметил, что эффективность фотоэлектрической панели измеряется в стандартных условиях тестирования - при 77 градусах Фаренгейта (25 градусов Цельсия), а чем температура становится выше, тем больше падает ее КПД.

Альшайеб  заинтересовался вопросом, можно «извлечь тепло из панелей» после того, как температура поднимается выше 25 градусов. Поскольку большинство солнечных панелей установлены на крышах зданий, докторант решил сравнить эффекты, которые окажут на фотопанели три разных типа кровельных материала – высокоотражающий белого, обычный черный и зеленый.

Обычно «живые» крыши покрыты цветами седума, посаженными в лотки, и Альшайеб установил там свой испытательный стенд, смонтировав и систему контроля для солнечных панелей над зеленой крышей, а также соседними белой и черной. Он также установил датчики температуры, влажности и света и метеостанцию для записи скорость ветра и других показателей каждые 5 минут на протяжении года.

Он обнаружил, что, вопреки распространенной практике, согласно которой белые крыши лучше черных, белые крыши на самом деле слегка уменьшают эффективность солнечных панелей из-за тепла, которое они отражают обратно в панели. Однако по сравнению с растительной крышей материалы с высокой отражающей способностью и обычными кровельными материалами существенно не отличались друг от друга. Панели, установленные над зеленой крышей, работали лучше всего, в среднем вырабатывая на 1,4% больше энергии по сравнению с белыми и черными крышами.

Еще один докторант, Афнан Барри, попыталась улучшить работу световых люков. Обычный световой люк представляет собой фиксированную горизонтально установленную плоскость, которая может быть размещена либо снаружи, либо внутри, либо с обеих сторон окна, чтобы отражать и перенаправлять солнечный свет внутри здания. Таким образом, световые люки (полки) могут уменьшить использование искусственного освещения и электричества.

Традиционные фиксированные системы имеют ограниченную эффективность, так как они способны работать только в том случае, когда есть определенный угол падения солнечных лучей. Предыдущие эксперименты показали, что подвижные световые полки и изогнутые поверхности могут рассеивать солнечный свет с большей эффективностью, чем традиционные стационарны системы. Именно здесь возникла идея Барри о динамической термоадаптивной изогнутой световой полке (DTACL).

Она попыталась придумать систему, которая могла бы улучшить поступление естественного света в здание в течение дня без использования механического и электрического управления.

Ее проект включает компьютерное моделирование и полевой эксперимент для сбора данных за год по эффективности системы DTACL с помощью различных погодных условий в кампусе.

Она создала и разместила на лужайке четыре экспериментальных комнаты размером с холодильник, оснащенных датчиками и световыми полками. В трех комнатах были установлены фиксированные световые полки в различных конфигурациях, в то время как одна, DTACL, использовала адаптивный композитный материал под названием Thermadapt, изобретенный Рональдом П. Барреттом. Thermadapt меняет форму в ответ на воздействие тепла и солнечного света, а когда остывает – принимает исходную форму.

Барри предположил, что система DTACL сможет распространять свет внутри здания более эффективно, чем фиксированные системы, и ее первоначальные результаты показали, что это так.

- Основываясь на двухмесячном экспериментальном исследовании и компьютерном моделировании, интенсивность внутреннего освещения системы DTCAL в два раза превышает интенсивность фиксированной традиционной светлой полки, - отметила Афнан Барри.
Автор:

Следите за новостями в социальных сетях:

Спасибо, я уже в группе