Pesquisadores da Northern Technical University e da AlNoor University, no Iraque, investigaram a capacidade dos materiais de mudança de fase (PCM) para resfriar painéis fotovoltaicos em temperaturas extremamente quentes.
PCMs são substâncias que podem absorver e liberar energia térmica durante transições de fase. As PCMs utilizadas neste estudo foram cera de abelha natural, parafina e uma combinação de ambas. Eles absorvem calor ao mudar de sólido para líquido e o liberam quando se transformam de volta.
“Este estudo visa avaliar o efeito da integração de materiais de mudança de fase com painéis solares e resfriamento passivo sob a influência das condições climáticas iraquianas, que são caracterizadas por seu calor”, disseram os acadêmicos da Northern Technical University. “Comparamos o desempenho nessas condições em termos de eficiência elétrica, temperatura do painel e potência elétrica por meio de trabalho experimental.”
Para o cenário experimental, os cientistas colocaram quatro painéis de 50 W com células policristalinas em um telhado na cidade de Hawija, no norte do Iraque. Um painel foi mantido em sua condição original para referência, enquanto os outros três tinham cavidades em suas costas para conter os diferentes PCMs. A cavidade de cinco litros foi então preenchida com as várias ceras, com 10% de espaço deixado vazio para solidificação.
O grupo fez as medições em um dia de julho de 2022, com a temperatura ambiente chegando a 43,5ºC e valores de radiação solar variando de 300 a 956 W/m2. Diferentes instrumentos de medição foram instalados nesta plataforma para medir a temperatura, a produção de eletricidade e a eficiência do painel.
A análise mostrou que o painel sem PCM apresentou temperaturas variando de 38,65 a 69,4 C, com temperatura média diária de 54,7 C. Por outro lado, o módulo fotovoltaico com parafina atingiu uma média de 54,21 C, com o painel contando com cera de abelha com média de 51,66 C. O painel com os dois materiais, por sua vez, alcançou média de 53,62ºC.
Todos os três módulos PCM agiram de forma semelhante, apresentando temperaturas mais baixas que os módulos de referência até entre 14:00 e 15:00 horas, quando a cera derreteu. Depois, como não conseguia absorver mais calor, a cera congelava, emitindo calor e, portanto, elevando a temperatura do painel a níveis mais altos do que a configuração de referência.
“Em relação à geração elétrica, a potência elétrica média diária foi de 28, 28,5, 31 e 28,7 watts para a placa de referência, parafina, cera de abelha e mistura fotovoltaica”, acrescentou o grupo acadêmico. “A eficiência elétrica da cera de abelha melhorou em 1% em comparação com a plataforma de referência. Quanto aos outros dois tipos, a melhora foi muito pequena.”
O grupo de pesquisa compartilhou seus resultados no estudo “Estudo comparativo de diferentes materiais de mudança de fase sobre o desempenho térmico de células fotovoltaicas nas condições climáticas do Iraque“, publicado na Energy Reports.
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