Międzynarodowy zespół badawczy stworzył eksperymentalne środowisko i model do optymalizacjipływający system fotowoltaicznyza pomocą dwustronnych paneli słonecznych, które mają być rozmieszczone na wodach słodkich tropikalnych.
Grupa badawcza zastosowała metodologię powierzchni odpowiedzi (RSM) opartą na centralnym projekcie kompozytowym (CCD). CCD to specyficzna metodologia projektowania eksperymentów, która pasuje do modeli RSM, które mogą przedstawiać związek między czynnikami wejściowymi i wyjściowymi na poziomiepływający system fotowoltaicznyPonadto zespół zbadał opłacalność ekonomiczną projektów pływających dwustronnych ogniw fotowoltaicznych.
„Nasze badania integrują globalną perspektywę technologii solarnej, kładąc nacisk na analizę wrażliwości parametrów projektowych i korelacji wzmocnienia mocy za pomocą RSM” — powiedzieli naukowcy. „Naszym celem jest optymalizacja wysokości dwustronnego panelu słonecznego, kąta azymutu i głębokości wody, co pozwoli na promowanie zrównoważonych rozwiązań energetycznych w dwustronnympływający system fotowoltaiczny."
W ramach projektu CCD naukowcy skonstruowali dwa systemy PV na dachu w Virudhunagar, w południowych Indiach. Każdy z nich wykorzystywał dwustronne moduły PV o mocy 395 W zamontowane albo nad konwencjonalną białą powierzchnią, albo nad zbiornikiem na słodką wodę z białą farbą na dnie.
Oba systemy testowano przy wysokości panelu 25 cm, 87,5 cm lub 150 cm i kącie nachylenia 45 stopni, 90 stopni i 135 stopni. System PV zamontowany nad wodą testowano również przy różnych głębokościach wody 2 cm, 6 cm i 10 cm. Temperaturę, napięcie i prąd panelu testowano przy różnych poziomach natężenia promieniowania i prędkościach wiatru.
„Dane zebrane podczas tych testów zostały przeanalizowane przy użyciu RSM, aby zrozumieć wpływ wielu zmiennych” — powiedzieli naukowcy. „To kompleksowe zbieranie danych obejmowało monitorowanie kluczowych wskaźników wydajności, takich jak moc wyjściowa i wzmocnienie bifacjalne. Celem było rozróżnienie wpływu różnych metod chłodzenia na wydajność paneli BFS, ze szczególnym uwzględnieniem scenariuszy rzeczywistych”.
Zgodnie z wynikami modelu kwadratowego, modelu optymalizacyjnego dla RSM, optymalne wyniki uzyskano przy wysokości panelu 100 cm, głębokości wody 6 cm i kącie nachylenia 90 stopni. W tym przypadku przewidywana moc wyjściowa wynosiła 397,68 W, a odnotowano wysoce dokładny zysk bifacjalny wynoszący 10,39.
Ponadto proponowana powierzchnia słodkowodna (PFS) osiągnęła wzrost wydajności bifacjalnej od 4,34% do 4,86% przy różnych poziomach napromieniowania w porównaniu do konwencjonalnej białej powierzchni (CWS). „Przy napromieniowaniu 950 W/m2 chłodzenie słodkowodne osiąga o 3,19% wyższy zysk bifacjalny niż chłodzenie CWS” — dodała grupa.
„Analiza temperatury panelu pokazuje stałe redukcje przy chłodzeniu słodką wodą, w zakresie od 1,43 C do 2,72 C, zwiększając ogólną wydajność i trwałość” – podsumowali. „Przy nieco wyższych dziennych kosztach energii wynoszących 10,979 rupii (0,13 USD) w porównaniu z 10,75 rupii dla CWP, PFW oferuje szybszy okres zwrotu wynoszący 4,52 roku w porównaniu z 4,62 roku dla CWP, co podkreśla jego ekonomiczną opłacalność i wydajność”.
