Группа испанских ученых из Университета Кордовы разработала фотоэлектрическую систему для горячего водоснабжения, которая, по их словам, отличается минимальными потерями, используя около 95% сгенерированной солнечными панелями энергии.
Система состоит из 300-литрового резервуара для воды с электрическим тэном, подключенного к массиву солнечных модулей мощностью 1,6 кВт с помощью недорогого экспериментального устройства электронного преобразования.
«Это универсальная, устойчивая и экономичная модель, которая снижает потери энергии всего лишь до 5%», — объясняет глава исследования Луис Камара-Диас.
Новая установка оснащена системой отслеживания точки максимальной мощности (MPPT), поскольку она должна постоянно работать с максимальной производительностью. «Без использования инверторов или батарей, которые более распространены в традиционных фотоэлектрических установках, мы разработали недорогую электронную систему, способную действовать как устройство MPPT, — пояснили исследователи. — Поддержание фиксированного опорного напряжения — это используемый метод отслеживания MPPT».
Плата микроконтроллера поддерживает опорное напряжение на необходимых уровнях, а полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET) проводит или отсекает ток в зависимости от напряжения. «Опорное напряжение, определяемое системой управления, эквивалентно максимальному напряжению точки питания, полученному в результате группирования фотоэлектрических модулей», — говорят ученые.
Предлагаемый подход был протестирован на фотоэлектрической системе, построенной из пяти солнечных модулей JinkoSolar JKM330PP с выходной мощностью 330 Вт каждый. Электрический нагреватель для производства горячей воды имеет номинальную мощность 3 кВт. Панели подключены последовательно для достижения номинального рабочего напряжения, близкого к напряжению электрической сети.
Было установлено, что система может нагревать воду до температуры выше 70 градусов по Цельсию и покрывать около 85% годового потребления горячей воды для бытовых нужд домохозяйства из шести человек. «Новизна этой недорогой электронной системы заключается в том, что можно преобразовывать имеющуюся фотоэлектрическую энергию в тепло независимо от того, высокий или низкий уровень солнечной радиации», — заявил Камара-Диас.
Новое решение также включает в себя систему рециркуляции воды, позволяющую вводить холодную воду в бак ГВС, а также моделировать потребление воды и ее обновление внутри бака. Работа ученых была опубликована в статье журнала «Sustainability».
