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废热再利用,太阳能结合热导管助家用热水一臂之力

2024-11-02 214

通常人们都觉得太阳能最适合在晴朗炎热的地方发展,但其实这观念不大准确,高温反而会让电池电压与电力输出功率下降,进而影响太阳能发电效率。英国大学团队为了善加利用面板高温,把太阳能与扁平热导管想像成“乐高”组合在一起、打造一款混合太阳能设备,可用于加热家庭用水与住宅供暖。

太阳能板理想工作温度是 25°C,每种太阳能板耐高温系数不同,但普遍来说气温每升高 1°C,效能就会减少 0.3%~0.5%,因此太阳能板在低温环境相对有优势。英国布鲁内尔大学(Brunel)团队的混合太阳能系统,有望解决太阳能在炎热地区的发展窘境。

扁平热导管能将各种设备不需要的废热排出去,从工业电子设备、电脑甚至是国际太空站都可看见它的身影,若成功与太阳能板结合,装置在住宅或办公室屋顶,有助于冷却太阳能板,并可将废热回收用于加热家庭用水。

预计到 2050 年,建筑物能源消耗会增加 1~3 倍,家用热水占相当大的比例,采用混合太阳能系统也可一箭双雕,不仅解决家庭热水能源问题,还让太阳能板在热浪下维持一定发电水准,进一步延长太阳能板使用寿命。

混合太阳能电池采用 PV 涂层设计,且由于太阳能板与扁平热导管一体成形,装置在屋顶上后乍看之下就跟一般屋顶太阳能一样。技术协调人 Hussam Jouhara 教授表示,团队设计重点在于低成本、高效率和模组化的“乐高”元素设计,有助实现“近零耗能”建筑(Nearly Zero-Energy Buildings,nZEB)目标。

目前 Jouhara 团队试图将混合太阳能板用于建筑整合太阳能(BIPV),该系统成本约每平方米 260 英镑(近新台币 10,491 元),适合装置在住家、公共建筑和办公室屋顶以及离网地区。团队表示,考量到未来建筑物能源消耗量倍增,最佳化太阳能基础设施相当重要。

布鲁内尔大学的混合太阳能系统也有获得欧盟 HORIZON 2020 PVadapt 专案赞助,该专案旨在开发高效灵活、可善加利用废热的太阳能系统,横跨 11 国、约 18个组织皆有参与 PVadapt 专案研究,未来混合太阳能板也会装置于西班牙、希腊、奥地利和葡萄牙 8 座建筑物的屋顶。

目前有些厂商为了冷却太阳能板,也纷纷发展浮动式太阳能技术、将太阳能板装置于浮筒上,贴近水面可有效降低面板温度,有助于提升太阳能板效率并降低水池优养化概率。若混合太阳能系统测试有成,未来太阳能板不用装置在水面就能达成冷却效果,甚至可进一步善用废热来加热家庭用水或供暖,对减碳社会来说可是好事一桩。

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(本文由 EnergyTrend 授权转载;首图来源:Hussam Jouhara)

2019-03-11 10:31:00

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