Ein internationales Forschungsteam hat fünf Prototypen planarer Heatpipes experimentell untersucht, die zur Kühlung von Photovoltaikmodulen entwickelt wurden. Die Vorrichtungen verteilen die Wärme auf der Rückseite eines Moduls und leiten sie an eine kompakte Wasserkühleinheit weiter. Ziel ist es, Temperaturunterschiede und Hotspots zu verringern.

Jeder Prototyp maß 1.650 mm × 1.000 mm und bestand aus Edelstahlplatten, die einen flachen Hohlraum mit destilliertem Wasser umschlossen. Die Designs unterschieden sich hinsichtlich ihres innenliegenden Netzes und ihrer Stützstrukturen, der Plattendicke und des Wasservolumens. Die Forschenden verglichen sie mit Aufbauten ohne Heatpipes und verwendeten Heizpads, um ungleichmäßige Modultemperaturen zu simulieren.

Die Tests umfassten natürliche Konvektion bei zwei Neigungswinkeln sowie eine lokale Wasserkühlung; die Temperaturen der Heizpads lagen zwischen 50 °C und 100 °C. Sensoren und Infrarotaufnahmen dienten dazu, die Wärmeübertragung und die Temperaturgleichmäßigkeit zu untersuchen. Je nach Design und Testtemperatur sank die maximale Oberflächentemperatur um etwa 8 °C bis 32 °C. Unter den untersuchten Bedingungen waren die Unterschiede in der thermischen Leistung der fünf Prototypen gering.

Anschließend nutzte das Team die gemessenen Temperatursenkungen in einem vereinfachten Photovoltaikmodell, das auf Wetterdaten aus Riad in Saudi-Arabien beruhte. Die Analyse schätzte, dass aktive Wasserkühlung die jährliche Stromerzeugung um 2,2 % bis 3,6 % steigern könnte. Die Forschenden schätzten außerdem, dass die Fähigkeit der Heatpipes, die Modultemperaturen gleichmäßiger zu verteilen, theoretisch einen maximalen Vorteil von bis zu 4,5 % bringen könnte.

Die Studie mit dem Titel „Experimentelle Bewertung planarer Heatpipes mit integrierter aktiver Kühlung zur Minderung thermischer Hotspots in Photovoltaikanlagen“ wurde in Renewable Energy veröffentlicht. Die Mitwirkenden kamen von der Technischen Universität Lappeenranta-Lahti in Finnland, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg in Deutschland und dem saudischen Unternehmen Samirock.

Quellen: pv magazine.