Un gruppo di ricerca internazionale ha valutato sperimentalmente cinque prototipi di heat pipe planari progettati per raffreddare i moduli fotovoltaici. I dispositivi distribuiscono il calore sulla parte posteriore di un modulo e lo trasferiscono a un’unità compatta di raffreddamento ad acqua, con l’obiettivo di ridurre le differenze di temperatura e i punti caldi.

Ciascun prototipo misurava 1.650 mm per 1.000 mm ed era costituito da piastre in acciaio inossidabile che racchiudevano una cavità poco profonda riempita di acqua distillata. Le configurazioni differivano per la rete interna e le strutture di supporto, lo spessore delle piastre e il volume d’acqua. I ricercatori le hanno testate confrontandole con configurazioni prive di heat pipe e utilizzando piastre riscaldanti per simulare temperature non uniformi dei moduli.

I test hanno riguardato la convezione naturale a due angolazioni e il raffreddamento localizzato ad acqua, con temperature delle piastre riscaldanti comprese tra 50 °C e 100 °C. Per valutare il trasferimento di calore e l’uniformità della temperatura sono stati utilizzati sensori e immagini a infrarossi. A seconda della configurazione e della temperatura di prova, le temperature superficiali di picco sono diminuite di circa 8 °C–32 °C. Nelle condizioni esaminate, le differenze nelle prestazioni termiche tra i cinque prototipi erano ridotte.

Il gruppo ha poi utilizzato le riduzioni di temperatura misurate in un modello fotovoltaico semplificato basato sui dati meteorologici di Riyad, in Arabia Saudita. L’analisi ha stimato che il raffreddamento attivo ad acqua potrebbe aumentare la produzione annua di elettricità dal 2,2% al 3,6%. I ricercatori hanno inoltre stimato un beneficio teorico massimo fino al 4,5%, grazie alla capacità degli heat pipe di rendere più uniformi le temperature dei moduli.

Lo studio, intitolato “Valutazione sperimentale di heat pipe planari con integrazione del raffreddamento attivo per mitigare i punti caldi termici fotovoltaici”, è stato pubblicato su Renewable Energy. I suoi autori appartenevano alla Lappeenranta-Lahti University of Technology in Finlandia, alla Friedrich-Alexander University of Erlangen–Nuremberg in Germania e alla Samirock dell’Arabia Saudita.

Fonti: pv magazine.