Sistema fotovoltaico de muro Trombe para proporcionar calefacción y electricidad

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Un grupo de investigación iraquí ha combinado la generación de energía solar fotovoltaica con un muro Trombe (TW), también conocido como muro solar, una tecnología utilizada para calentar pasivamente los edificios. El TW es un diseño de muro hecho con técnicas básicas de construcción que capta el calor del sol y luego lo distribuye por un edificio sin necesidad de electricidad ni otra maquinaria.

Sus creadores describen el sistema de muro fotovoltaico/trombeado (FV/TW) como un sistema que puede proporcionar agua caliente, aire caliente y electricidad, y el sistema TW también se utiliza para enfriar la temperatura de los módulos fotovoltaicos. Los TW también suelen diseñarse con espejos reflectantes para aumentar la eficiencia de la producción de energía y pueden utilizarse materiales porosos, materiales de cambio de fase (PCM) o nanofluidos para aumentar la eficiencia global del sistema.

Con su trabajo, los científicos trataron de encontrar el mejor ángulo de inclinación de los espejos reflectantes con el objetivo último de mejorar tanto el rendimiento térmico como el eléctrico del sistema. “Se estudió la influencia de los espejos reflectantes con la introducción de un ventilador de corriente continua y un intercambiador de calor, con un estudio de la influencia de diferentes condiciones meteorológicas para los dos sistemas con el fin de verificar las funciones del muro Trombe fotovoltaico”, explicaron.

El entorno experimental consta de dos cámaras equipadas con paneles solares y espejos reflectantes. Una de las dos cámaras utiliza un intercambiador de calor colocado detrás de los módulos fotovoltaicos, mientras que la otra no tiene intercambiador de calor. Los espejos se colocaron a derecha e izquierda de la cara sur del sistema y se fijaron al suelo mediante una base de hierro. Cada cámara tiene una longitud de 1,25 m, una altura de 2 m y una anchura de 1,25 m.

Los investigadores probaron tres ángulos de inclinación diferentes para los espejos, de 30, 45 y 60 grados, respectivamente. El rendimiento del sistema se comprobó mediante sensores de temperatura y un sistema Arduino. Se instalaron dos ventiladores de corriente continua en la parte superior y dos en la inferior de cada cámara y se utilizó una bomba de agua para hacer circular el agua dentro del intercambiador de calor.

“El rendimiento eléctrico y térmico del sistema (FV/TW) se evaluó en este estudio determinando la tasa de absorción de calor del aire del conducto y la tasa de absorción de calor del intercambiador de calor y calculando la energía eléctrica que puede producir el panel FV”, explicaron. “El valor de la temperatura, la corriente y el voltaje de cada uno de los paneles FV y la temperatura de entrada y salida del agua, los ventiladores y la sala interior se registran cada hora”.

Mediante su análisis, los académicos descubrieron que el mejor ángulo de inclinación para el espejo reflectante, cuando se utiliza el intercambiador de calor, es de 30 grados. Afirmaron que esta configuración del sistema permite la mayor eficiencia eléctrica diaria, del 13,86%. “El uso de agua que pasa a través del intercambiador de calor por detrás del panel fotovoltaico aumenta el rendimiento general al reducir la temperatura del panel fotovoltaico”, añaden, y señalan que la temperatura de los paneles fotovoltaicos también se reduce con el ventilador de corriente continua del sistema fotovoltaico/TW.

El sistema se describe en el estudio “Optimum angle of reflective mirrors integrated on PV/Trombe wall: An experimental assessment” (Ángulo óptimo de los espejos reflectantes integrados en la pared FV/Trombe: Una evaluación experimental), publicado en Energy Reports. El grupo incluye científicos de la Universidad Al-Kitab y la Universidad Técnica del Norte de Irak. “Para futuras recomendaciones, se sugiere estudiar la influencia de los materiales de cambio de fase (PCM) para el sistema FV/Trombe con la presencia de espejos y el uso de un conducto de aire doble”, concluyen, indicando direcciones para futuras investigaciones.

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