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Investigadores estadounidenses inventan un kit que permite calentar agua con cualquier panel solar fotovoltaico
Científicos estadounidenses desarrollaron un nuevo tipo de panel solar que no solo genera electricidad, sino que también produce agua caliente sanitaria. Esta innovación podría reducir significativamente la huella de carbono y los gastos de energía de los hogares.
Los investigadores del laboratorio Multiphysics Interaction Lab (MiLab) publicaron un artículo en la revista International Journal of Thermofluids sobre esta tecnología solar innovadora. El artículo, titulado “An experimental analysis of a hybrid photovoltaic thermal system through parallel water pipe integration”, describe cómo un módulo solar fotovoltaico puede ser utilizado para calentar agua, proporcionando así una solución eficiente y sostenible.
Diseño y funcionamiento del sistema híbrido de energía solar
El diseño del sistema híbrido fotovoltaico-térmico no solo produce agua caliente, sino que también mantiene los paneles solares más frescos, mejorando así su rendimiento. El líquido que circula actúa como refrigerante, lo que aumenta la capacidad de los módulos de convertir la energía solar en electricidad. Según los científicos, este enfoque de refrigeración es simple y práctico, mejorando la eficiencia eléctrica de los paneles mientras ofrece una solución sostenible para las necesidades de agua caliente residencial.
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Ilustración que muestra los componentes del prototipo: (1) panel fotovoltaico/T, (2) colector de tubo de cobre de salida, (3) tuberías aisladas, (4) válvula de seguridad, (5) tanque de almacenamiento de agua caliente solar, (6) bomba, (7) colector de tubo de cobre de entrada, (8) medidor de flujo, (9) termopar de fluido de entrada, (10) multímetro, (11) termopares de superficie fotovoltaica, (12) fluido de salida de termopar, (13) piranómetro, (14) adquisición de datos, (15) computadora. Crédito de la foto: Laboratorio de Interacción Multifísica (MiLab), Licencia Creative Commons CC BY 4.0
El panel solar híbrido incorpora en su parte trasera tuberías que permiten la circulación de agua a un flujo máximo de 3 litros por minuto, impulsado por una bomba centrífuga independiente de 11 vatios.
Prototipo y evaluación
Para evaluar la eficacia del concepto, los investigadores desarrollaron un prototipo de panel solar policristalino de 250 vatios basado en su tecnología. El dispositivo fue instalado en un ambiente exterior con un ángulo de inclinación del 30% y orientación hacia el sur. Utilizaron tuberías de cobre para la circulación del agua y equiparon la instalación con varios sensores para medir los parámetros de funcionamiento, incluyendo un flujómetro, un multímetro y un piranómetro. Compararon los resultados con un sistema similar instalado en el campus de la Universidad Notre Dame-Louaize en Líbano.
Resultados Prometedores en la Generación y Ahorro de Energía
Los datos recolectados mostraron que el panel solar híbrido podría generar un 4% más de potencia gracias al efecto de enfriamiento del agua que circula por las tuberías de cobre. Sin embargo, para aprovechar este beneficio, el líquido debe circular constantemente para evitar el riesgo de sobrecalentamiento debido al calor acumulado. Además, los investigadores registraron una eficiencia eléctrica promedio del 11,5%, en comparación con el 10% de un módulo sin refrigeración. La eficiencia total alcanzó el 75%, lo que representa un 65% más que el panel solar de referencia.
Impacto en la Sostenibilidad
Esta tecnología representa un avance significativo en el campo de la energía solar y la sostenibilidad. Al combinar la generación de electricidad con la producción de agua caliente sanitaria, no solo se optimiza el uso de la energía solar, sino que también se proporciona una solución práctica y ecológica para los hogares. La reducción de la huella de carbono y los costos energéticos son beneficios adicionales que hacen de esta innovación una opción atractiva para aquellos interesados en ecología y sostenibilidad.
Más información: www.sciencedirect.com
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