Завершуються дослідно-конструкторські роботи над двостороннім сонячним електротеплогенератором.

Останнім часом набирають популярності двосторонні фотоелектричні панелі, які здатні перетворювати на електрику світло відбите на їх тильну поверхню від землі чи даху. Використання спеціально підготовленої поверхні у якості білого дифузного відбивачу променів на тил панелі дозволяє отримати приріст електричної потужності на 10-30%. Проте інтенсивне опромінення нагріває двосторонню панель ще інтенсивніше ніж звичайну односторонню і це надає додаткове значення її якісному охолодженню. Завдяки транспарентному тепловому колектору нами створена оригінальна 3-D конструкція гібридного сонячного модуля з двома світлоперетворюючими поверхнями, яка не має світових аналогів.

Розробка велася нами від початку двотисячних років, проте виготовлені зі скла модульні конструкціїї потребувлали великої кількості ручної праці і мали значну вагу. Ми створили декілька зразків на основі пластику щоразу удосконалюючи конструкцію та спосіб формування модуля. В результаті нам вдалося досягти варіанту цілком придатного для промислового виробництва. Отриманий патент України на корисну модель № 140944.

Проведені численні експериментальні випробування на порівняльному стенді з моніторингом та регуляцією співвідношення генерації тепла й електрики, в ході яких отримані багатообіцяючі резуьтати, деякі з них наведені нижче. На фото – результати моніторингу функціонування стенду відображаються на Android.

На Фіг. 1 зображена залежність кількості електричної енергії і максимальної електричної потужності від часу, інтенсивності сонячного випромінювання, температури теплоносія та навколишнього середовища. Вимірювання електричної і теплової потужності здійснювалося при орієнтації ДСЕТГ-ПЛ на південь.

SR-інтенсивність сонячного випромінювання; сині крива і стовпці - електрична потужність модуля ДСЕТГ-ПЛ; жовті крива і стовпці – електрична потужність базової панелі BiSon аналогічної паспортної потужності.

Цілком очевидно, що електрична і теплова енергія Вт.час зростає, а потужності Вт електрична і теплова спочатку вимірювань зростає з ранку до полудня, а потім поступово падає. Однак падіння після астрономічного півдня не пропорційне, що пов'язано зі збільшенням інтенсивності теплової складової інсоляції, пік якої припадає на 14 годин 30 хвилин за Київським часом.

На графіку Фіг.3 представлені дані експерименту порівняння електричної потужності ДСЕТГ-ПЛ і базового модуля, в умовах повороту (стеження) за сонцем в процесі вимірювання. В даному випадку ми забезпечували нагрів теплоносія від температури 20 до 23-25 ​​градусів при коливаннях витрати від 6,5 до 10 літрів в хвилину, який ідеально підходить для нагрівання басейну. У цих умовах модуль ДСЕТГ-ПЛ виробляв електричної потужності на 16 - 19% більше базового прототипу, а величина відведеної теплової потужності за цей час досягала 1,4-1,5 кВт.год.

Фіг.3. Р1 і Р2 електричні потужності відводяться від прототипу і ДСЕТГ-ПЛ, Wh1 і Wh2, відповідно, - електрична енергія, а SR - потужність сонячного випромінювання.

На фіг. 4 відображені вольтамперні характеристики прототипу двосторонньої панелі BiSon і сформованого на базі такої ж панелі ДСЕТГ-ПЛ, на лицьову частину якого додатково (до дифузійної поверхні з тилу) направлено випромінювання поворотного дзеркала, що додав 52% до сумарної електричної потужності. В результаті електрична потужність ДСЕТГ склала рекордні 400 Вт. Теплова потужність ДСЕТГ при цьому також зросла і склала 2,5 кВт год. Такий інтенсивний режим опромінення настільки суттєво нагріває двосторонні панелі, що виникає загроза їх руйнації, тоді як відведення тепла запобігає деструкціїї модулів на тлі значного підвишення їх продуктивності. Це наглядно підтверджують фото зроблені за допомогою тепловізора.

Варіанти використання гібридних сонячних модулів

На фото - стенд до складу якого включений догрівний пристрій з параболічним концентратором сонячного випромінювання. Оскільки немає сенсу допускати нагрівання до високої температури теплоносія у модульній конструкції (бо це призведе до значного падіння генерації більш цінного виду енергії – електричної), ми пропонуємо використати для цього догрівний пристрій розташований поза межами модульної конструкції. Альтернативний варіант – догрівання води в баку електричним теном.

Такий варіант особливо приваблює в зимовий період, коли за умов високої інсоляції й низьких температур оточуючого середовища продукція електрики значно зростає, а тепла виробляється вкрай мало. Надзвичайно ефективним є й використання гібридних сонячних модулів в комбінації з тепловими насосами, що особливо доцільно для опалювання коттеджів.