Un système photovoltaïque-thermique expérimental basé sur un nanofluide d’oxyde de zirconium

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D’après pv magazine international.

Des scientifiques de l’université de Miskolc en Hongrie et de l’université du pétrole et du gaz de Basrah en Irak ont conçu un prototype de système photovoltaïque-thermique (PVT) qui utilise un nanofluide d’oxyde de zirconium (ZrO2) comme agent de refroidissement pour l’unité PV du système.

L’objectif de ces travaux était de comparer les performances du système avec celles de systèmes photovoltaïques non refroidis ou de systèmes refroidis à l’eau dans des conditions climatiques chaudes.

« Les expériences ont été menées en mai 2022 pendant des journées ensoleillées de 7h00 à 17h00, sans variation significative de la température ambiante et du rayonnement solaire pendant les jours d’expérience », ont déclaré les chercheurs. « La température ambiante maximale était de 42,7 C, plus précisément à 12h20, puis a diminué progressivement jusqu’au coucher du soleil. »

L’expérience a été menée dans la ville de Bassorah, dans le sud de l’Irak. Le système utilisé se composait d’un module PVT refroidi par du ZrO2, d’un module PV refroidi par de l’eau et d’un module PV non refroidi, tous deux ayant une puissance nominale de 50 W. Le module PVT utilise une plaque de cuivre absorbante avec des canaux d’écoulement fixés à l’arrière, ce qui permet de réduire la température du module.

Le groupe a également appliqué une couche de laine thermique sur les tubes en serpentin pour couvrir complètement l’arrière du module photovoltaïque et réduire les pertes de chaleur, puis l’a recouvert d’une plaque d’aluminium. Le nanofluide de ZrO2 circule dans les tubes en serpentin à l’aide de deux pompes dont le débit massique de 0,7 L/min est réglé par des capteurs de débit.

Les scientifiques ont appliqué trois concentrations différentes de ZrO2 (0,015 %, 0,025 % et 0,0275 %) dans le système PVT, ce qui, selon eux, a entraîné des réductions de température de 14 %, 18,1 % et 21,2 %, respectivement, par rapport au panneau PV de référence non refroidi. La température de fonctionnement du module refroidi à l’eau a été réduite de 9,7 %.

Ils ont présenté le système dans l’étude “Effect of zirconium oxide nanofluid on the behaviour of photovoltaic-thermal system : An experimental study“, publiée dans Energy Reports. « L’étude actuelle peut être étendue en améliorant les propriétés thermiques du nanofluide de ZrO par l’ajout d’un autre type de nanomatériaux pour former un nanofluide hybride, appliqué à la conception d’un nouveau système de refroidissement », ont-ils déclaré.

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