Ερευνητές από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Vellore της Ινδίας ανέπτυξαν ένα πειραματικό σύστημα, το οποίο συνδυάζει φωτοβολταϊκά με μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια (TEG) και ένα φύλλο γραφίτη ως στοιχείο απαγωγής θερμότητας, σύμφωνα με το περιοδικό pv.
Οι TEG μπορούν να μετατρέψουν τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω του «φαινομένου Seebeck», το οποίο συμβαίνει όταν μια διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ δύο διαφορετικών ημιαγωγών παράγει μια διαφορά τάσης μεταξύ δύο ουσιών. Οι συσκευές χρησιμοποιούνται συνήθως σε βιομηχανικές εφαρμογές για τη μετατροπή της περίσσειας θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, το υψηλό κόστος και οι περιορισμένες επιδόσεις τους έχουν μέχρι στιγμής περιορίσει την υιοθέτησή τους σε ευρύτερη κλίμακα.
«Ο βασικός σκοπός αυτής της έρευνας είναι να ενσωματώσουμε το PV-TEG με γραφίτη ως απαγωγέα θερμότητας», εξήγησαν οι ακαδημαϊκοί. «Το TEG μετατρέπει την πλεονάζουσα θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια, ενώ ο γραφίτης αυξάνει την απαγωγή θερμότητας και τη διαφορά θερμοκρασίας. Ως εκ τούτου, δοκιμάστηκε και ελέγχθηκε η οπίσθια όψη ενός φωτοβολταϊκού πάνελ χαμηλής ισχύος κολλημένο με ένα φύλλο TEG-γραφίτη για τη μελέτη αυτής της προσέγγισης».
«Η αξιοσημείωτη αντοχή του φύλλου γραφίτη στη θερμότητα και η αξιοπιστία του συμβάλλουν στην πιθανή μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και στην υψηλότερη απόδοση», εξήγησε η ερευνητική ομάδα. «Είναι οικονομικά αποδοτικό, διότι μπορεί να συμβάλει στον εξορθολογισμό ορισμένων υφιστάμενων διαδικασιών. Αν και ο γραφίτης είναι ένα πολύ ελαφρύτερο υλικό, η αγωγιμότητά του είναι συγκρίσιμη με τον χαλκό».
Οι ακαδημαϊκοί έκαναν μετρήσεις των συστημάτων σε μια ταράτσα σε μέσο διάστημα 48 λεπτών υπό ηλιακή ακτινοβολία 425,1 W/m2. «Η παραγωγή ισχύος του TEG βασίζεται στην κλίση της θερμοκρασίας μεταξύ της πίσω πλευράς του φωτοβολταϊκού πάνελ και της ψυχρής πλευράς του TEG», εξήγησαν. «Το φύλλο γραφίτη αποσκοπεί στην αύξηση του ρυθμού απόρριψης θερμότητας από την ψυχρή πλευρά του TEG. Ως εκ τούτου, η αθροιστική παραγωγή για αυτή την περίπτωση είναι ότι TEG-γραφίτη αυξάνεται».
Μέσω των δοκιμών, διαπίστωσαν ότι η μέγιστη έξοδος του συστήματος χωρίς την έξοδο φύλλου γραφίτη ήταν 10,871 V, με κλίση θερμοκρασίας 4,567 C. Αυτό πρέπει να συγκριθεί με μέγιστη έξοδο 13,515 V, με κλίση θερμοκρασίας 6,682 C, όταν χρησιμοποιείται φύλλο γραφίτη. Διαπίστωσαν επίσης ότι η θερμοκρασία στην πλευρά του γραφίτη ήταν 31,255 C, ενώ στην αντίθετη πλευρά του TEG ήταν 37,937 C.
«Είναι μια γενική εκτίμηση ότι η μέγιστη ακτινοβολία το καλοκαίρι υπερβαίνει τα 900 W/m2, προκαλώντας κατά συνέπεια αύξηση της θερμοκρασιακής κλίσης», πρόσθεσαν. «Έτσι, είναι πιο πιθανό το ίδιο σύστημα PV-TEG να μπορεί να δώσει σχετικά υψηλότερη τάση εξόδου. Σε αυτή την περίπτωση, η θεωρητική εκτίμηση της αύξησης της τάσης της μονάδας TEG είναι 24 V, η οποία ισούται με την τάση του φωτοβολταϊκού πλαισίου».
Τα αποτελέσματά τους παρουσιάστηκαν στο «Experimental study of photovoltaic-thermoelectric generator with graphite sheet», που δημοσιεύθηκε στο Case Studies in Thermal Engineering.
