Chodziło o pionowe systemy fotowoltaiczne, które cechują się wyższym współczynnikiem przenikania ciepła niż ma to miejsce w przypadku wariantów poziomych. Wielką niewiadomą pozostawało jednak to, dlaczego tak się wydarzyło. Dzięki ostatnim badaniom poznaliśmy odpowiedź, którą członkowie zespołu badawczego zamieścili w publikacji dostępnej w EPJ Photovoltaics.
Czytaj też: Jak szybko zużywa się fotowoltaika? Na północy Europy odkryli, jak to sprawnie policzyć
Kluczem do rozwikłania zagadki powiązanej z wyższą wydajnością pionowych paneli słonecznych okazały się ich temperatury robocze. Pomiary wykazały, że są one niższe od notowanych w przypadku systemów poziomych. Jak wyjaśnia jeden z autorów przełomowych badań, Bas B. Van Aken, niższe temperatury mają korzystny wpływ na napięcie robocze. To z kolei ma przełożenie na całkowitą produkcję energii, co jest szczególnie widoczne w warunkach wysokiego natężenia promieniowania słonecznego.
Z obserwacji przeprowadzonych przez naukowców z Holandii wynika, że wraz ze wzrostem natężenia promieniowania napięcie wzrasta logarytmicznie. Z kolei w przypadku temperatury, wraz z jej wzrostem, napięcie spada. Obniżka ta wynosi średnio 0,3-0,4% na 1 stopień Celsjusza. O ile w przypadku systemów poziomych wysokie natężenie promieniowania słonecznego było równoważone przez wyższą temperaturą roboczą, tak w pionowej fotowoltaice ta równowaga była mniej widoczna.
Naukowcy z Holandii próbowali wyjaśnić, dlaczego pionowa fotowoltaika zapewnia wyższą wydajność niż ma to miejsce w przypadku poziomych systemów
Wyjaśnienie zagadki nie byłoby możliwe, gdyby nie wykorzystanie tzw. cyfrowych bliźniaków. Za ich sprawą naukowcy stworzyli cyfrowe kopie fizycznie istniejących systemów fotowoltaicznych. Wersja wirtualna miała wygenerować przewidywane wartości, a później porównano je ze zmierzonymi w praktyce. Pionowa fotowoltaika była zamontowana w Holandii i składała się z dziewięciu rzędów liczących po osiem dwustronnych modułów o mocy 315 W. Odstępy między rzędami wynosiły 2, 4 lub 6 metrów.
Jak się okazało, współczynniki przenikania ciepła paneli pionowych są prawie dwukrotnie wyższe niż te zanotowane w przypadku paneli poziomych. Tego typu wskaźniki odzwierciedlają to, w jaki sposób energia cieplna przechodzi z jednego materiału do drugiego. Często stosuje się je na przykład w projektach związanych z izolacją ścian domów.
Czytaj też: Chińczycy wykorzystali innowacyjny materiał. Z jego użyciem przekroczyli fotowoltaiczny limit
Według autorów, w pionowych układach negatywny wpływ wysokich temperatur roboczych jest mniej odczuwalny. W efekcie rocznie da się z nich uzyskać około 2-3% więcej energii niż ma to miejsce w poziomej, zazwyczaj stosowanej, fotowoltaice. Być może nie wydaje się to wielką różnicą, lecz w dobie zielonej transformacji każdy wzrost jest na wagę złota, ponieważ może przeważyć o rezygnacji z paliw kopalnych na rzecz odnawialnych źródeł energii.