LONDON, Ontario– Vísindamenn við Western University í Kanada hafa sýnt með góðum árangri að froðu-bakað fljótandi ljósvakakerfi (FPV) með loftbólu- getur starfað á skilvirkan hátt í gegnum frostkalda kanadíska vetur og haldið ís í skefjum með lágmarks orkunotkun.
Tilraunakerfið, sem starfaði á 1.475 m² gervi tjörn í London, Ontario, frá ágúst 2024 til júní 2025, gefur fyrstu sönnunargögnin fyrir því að froðu-undirstaða FPV geti virkað áreiðanlega í ísköldu loftslagi. Það táknar tæknilega byltingu sem gæti opnað fyrir fljótandi sólaruppfærslu á köldum -loftslagssvæðum um allan heim.
„Við fundum athyglisverðan mun á mældum hitaeiningum og stöðluðum ljósmódelhitalíkönum yfir vetrartímann, sem undirstrikar einstaka hitauppstreymi flatra, froðu-bakaðra FPV kerfa,“ sagði Joshua M. Pearce, samsvarandi höfundur rannsóknarinnar og forstöðumaður rannsóknarhóps Western's Free Appropriate Sustainability Technology (FAST).
Til að takast á við ísmyndunarvandamálið sem hefur í gegnum tíðina takmarkað uppsetningu FPV í köldu-loftslagi, þróaði og staðfesti teymið framseljanlegt ís-bræðslulíkan með því að nota loftbólukerfi-.
„Við þróuðum og staðfestum framseljanlegt ís-bræðslulíkan með því að nota loftbólukerfi- og viðheldum ís-lausum aðstæðum með hverfandi orkunotkun,“ sagði Pearce við tímaritið pv.
Loftbólukerfið -loftbólur hélt með góðum árangri ís-lausu opnu vatni allt vetrartímabilið og eyddi á milli 0,02% (1,9 kWst) og 14,5% (893 kWst) af árlegri heildarorkuframleiðslu kerfisins.
7 kW kerfið samanstóð af 40 hálf-sveigjanlegum einkristalluðum sólarljósaeiningum sem voru skipulögð í fjórar sjálfstæðar fylki með 1,75 kW hver. Ólíkt hefðbundnum fljótandi sólkerfum sem reiða sig á plastbrúsa, voru einingar Vestur háskólans beintengdar við pólýetýlen froðuplötur, sem gerir þeim kleift að fljóta um það bil 1 cm yfir vatnsyfirborðið.
Með aðhvarfslíkani sem greindi mæld rekstrargögn, ákvað rannsóknarteymið að froðu-bakað FPV kerfið myndaði 7,7 MWst á ári-sem táknar allt að 2,7% meiri árlega orku en aðrar PV gerðir.
„Við fundum líka ansi gott forskot á orkunýtingu,“ sagði Pearce. "FPV byggt á froðu-framleiddi meiri orku árlega samanborið við önnur PV líkön, sem leggur áherslu á mikilvægi nákvæmrar hitalíkangerðar fyrir kalt-loftslagskerfi."
Auk orkuframleiðslu sýndi FPV fylkingin verulegan vatnsverndarmöguleika. Uppgufunarminnkun kerfisins mælist línulega með yfirborðsþekju og náði hámarksvatnssparnaði upp á 927 rúmmetra á ári ef 50% af yfirborði tjarnar er þakið.
"Rannsóknin sýndi einnig FPV-byggða uppgufun minnkun fyrir vatnsvernd. En það besta af öllu er að froðu-undirstaða FPV var hagkvæm á meðan hún leysti vandamálið um FPV í köldu loftslagi," bætti Pearce við.
Frá efnahagslegu sjónarhorni náði froðu-undirstaða FPV kerfinu jákvætt nettó núvirði um það bil 57.000 kanadíska dollara við hátt raforkuverðssviðsmynd ($0,55 CAD á kWst) fyrir notkun utan-netkerfis, sem skilaði 4,2 ára endurgreiðslutíma með afslátt.
Þessar niðurstöður staðfesta froðu-bakað fljótandi sól sem ekki aðeins raunhæfa tækni fyrir köldu-loftslagsaðgerðir heldur einnig efnahagslega aðlaðandi fjárfestingu.
Rannsókninni var stýrt af Koami Soulemane Hayibo, doktorsnema í rafmagns- og tölvuverkfræðideild Western, undir handleiðslu prófessors Pearce, en FAST rannsóknarhópur hans sérhæfir sig í sólarljósatækni, opnum vélbúnaði og sjálfbærum orkukerfum.
Kerfið var ennfremur tengt við 10 kWh litíum járnfosfat rafhlöðu geymslukerfi og anion exchange membrane (AEM) rafgreiningartæki sem aðalálag, sem sýnir möguleika á froðu-undirstaða FPV til að ná út fyrir raforkuframleiðslu í endurnýjanlega vetnisframleiðslu.
Pearce lagði áherslu á að niðurstöður rannsóknarinnar ættu víða við umfram tiltekna tilraunauppsetningu.
„Til að vinna í Kanada þróuðum við og staðfestum framseljanlegt ís-bræðslulíkan með því að nota loftbólukerfi-,“ sagði hann. Nýja aðferðafræðilega nálgunin gerir FPV-aðgerðum hvers konar kleift í köldu loftslagi þar sem ísmyndun hefur í gegnum tíðina takmarkað útbreiðslu.
Rannsóknin gefur traustan grunn fyrir framtíðarrannsóknir á stærri skala og yfir fjölbreytt vatnshlot, og staðsetur fljótandi sól sem mikilvæga tækni fyrir sjálfbæra orkustækkun á bæði heitum og köldum svæðum um allan heim.
