Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã tạo ra một thiết lập thử nghiệm và một mô hình để tối ưu hóahệ thống PV nổibằng các tấm pin mặt trời hai mặt được thiết kế để lắp đặt trên vùng nước ngọt nhiệt đới.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp bề mặt phản ứng (RSM) dựa trên thiết kế tổng hợp trung tâm (CCD). CCD là phương pháp thiết kế thí nghiệm cụ thể phù hợp với các mô hình RSM có thể trình bày mối quan hệ giữa các yếu tố đầu vào và đầu ra tạihệ thống PV nổiNgoài ra, nhóm nghiên cứu còn điều tra tính khả thi về mặt kinh tế của các dự án PV hai mặt nổi.
"Nghiên cứu của chúng tôi tích hợp góc nhìn toàn cầu về công nghệ năng lượng mặt trời, nhấn mạnh vào phân tích độ nhạy của các thông số thiết kế và mối tương quan tăng công suất thông qua RSM", các học giả cho biết. "Chúng tôi hướng đến mục tiêu tối ưu hóa chiều cao tấm pin mặt trời hai mặt, góc phương vị và độ sâu của nước, thúc đẩy các giải pháp năng lượng bền vững trong hai mặthệ thống PV nổi."
Là một phần của thiết kế CCD, các nhà nghiên cứu đã xây dựng hai hệ thống PV trên một mái nhà ở Virudhunagar, miền nam Ấn Độ. Mỗi hệ thống sử dụng các mô-đun PV hai mặt 395 W được lắp trên bề mặt sơn trắng thông thường hoặc bể nước ngọt có sơn trắng ở đáy.
Cả hai hệ thống đều được thử nghiệm ở độ cao tấm pin là 25 cm, 87,5 cm hoặc 150 cm và góc nghiêng là 45 độ, 90 độ và 135 độ. Hệ thống PV lắp trên mặt nước cũng được thử nghiệm ở độ sâu nước khác nhau là 2 cm, 6 cm và 10 cm. Nhiệt độ, điện áp và dòng điện của tấm pin đã được thử nghiệm ở các mức độ chiếu xạ và tốc độ gió khác nhau.
"Dữ liệu thu thập được trong các thử nghiệm này đã được phân tích bằng RSM để hiểu được ảnh hưởng của nhiều biến số", các nhà khoa học cho biết. "Việc thu thập dữ liệu toàn diện này bao gồm việc theo dõi các chỉ số hiệu suất chính như công suất đầu ra và độ lợi hai mặt. Mục tiêu là phân biệt tác động của các phương pháp làm mát khác nhau đối với hiệu quả của các tấm pin BFS, đặc biệt tập trung vào các tình huống thực tế".
Theo kết quả của mô hình bậc hai, một mô hình tối ưu hóa cho RSM, các kết quả tối ưu đã thu được ở chiều cao tấm pin là 100 cm, độ sâu của nước là 6 cm và góc nghiêng là 90 độ. Trong trường hợp này, công suất đầu ra dự kiến là 397,68 W và độ lợi hai mặt có độ chính xác cao là 10,39 đã được ghi lại.
Ngoài ra, bề mặt nước ngọt được đề xuất (PFS) đạt được mức tăng hiệu suất hai mặt từ 4,34% đến 4,86% ở nhiều mức độ chiếu xạ khác nhau so với bề mặt trắng thông thường (CWS). "Dưới mức chiếu xạ 950 W/m2, làm mát bằng nước ngọt đạt được mức tăng hiệu suất hai mặt cao hơn 3,19% so với làm mát bằng CWS", nhóm này cho biết thêm.
"Phân tích nhiệt độ tấm pin cho thấy sự giảm nhiệt độ liên tục khi làm mát bằng nước ngọt, dao động từ 1,43 C đến 2,72 C, nâng cao hiệu quả và tuổi thọ tổng thể", họ kết luận. "Với chi phí năng lượng hàng ngày cao hơn một chút là 10,979 Rs (0,13 đô la) so với 10,75 Rs đối với CWP, PFW cung cấp thời gian hoàn vốn nhanh hơn là 4,52 năm so với 4,62 năm đối với CWP, làm nổi bật tính khả thi về mặt kinh tế và hiệu quả của nó".
