[发明专利]用于光伏太阳能面板的冷却系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源领域，并且更具体地涉及用于光伏太阳能面板的冷却设备或装置。

本发明的主要目的是用于光伏太阳能面板的冷却系统和冷却方法，其允许通过使面板的表面保持在最佳温度值来提高它们的性能，而同时其允许将灰尘或污垢清除离开所述表面，如果可能的话，甚至进一步优化所述面板的最终的工作和性能。

背景技术

当今，已知的是包括光伏太阳能面板(以下称PV面板)的设备，该设备通过安装在所述PV面板的多个半导体器件(光伏电池)直接从太阳辐射获得电流。更具体地说，基本上具有基于光伏效应产生电力的三种类型的设备：具有固定板的太阳能装置；具有单轴太阳能跟踪的设备；具有双轴太阳能跟踪的设备。

在所有这些设备中，用于产生电力的系统是相同的，即，为了那个目的所制备的材料(单晶或多晶光电硅电池或无定形的薄膜硅)，它吸收来自太阳能辐射的发光光子，并且当它们进入激发态，所述光电电池通过发射自由电子(电流)来释放能量。这被称为光伏效应。

目前有多个国家已经通过了用于鼓励建立太阳能装置并因此具有非耗尽的、清洁和可再生能源的合适的法律和规章。实际上，从太阳能技术的出现起，在各种实验室进行的测试已经确定，假设总是会有由于光伏电池在超过最佳温度的温度(通常在40-60℃甚至更高)下工作而产生的一系列损耗，则光伏电池(PV)板的最佳操作温度是包括在20℃和30℃之间的范围内，这是因为由太阳能辐射的作用而引起的电池发热。这导致光伏电池板经常在低于其理想的100％的性能下工作。此外，所述过热的另一个不利副作用是光伏面板过早劣化，其使用寿命缩短，并且在几年的运行后具有低得多的性能。

因此，避免太阳能面板的所述温度上升的当前尝试没有成功，主要是由于这样的事实：即使具有能够控制面板发热效应的冷却系统，其经济和能源成本通常非常高，并且对于投资公司而言是不值得的，因为它们中的绝大多数使用电力来运行附加的冷却机器。此外，它们也无法去除覆盖在表面的灰尘，同样影响它们的性能。因此，现今大多数的太阳能设备被暴露于多种情况(elements)，而没有任何类型的任何热保护。

总之，目前的光伏太阳能面板的缺点主要是：

-它们在高于其最佳工作值的温度下工作，这导致其性能大幅降低。

-它们积聚一层灰尘、颗粒和结垢，其沉积在面板表面上，负面地影响面板性能。

-前面的几点使所述光伏电池板的内部部件过早劣化，进而影响其正常运行。

-此外，前一点造成针对部件的相关的修理、更换和维护成本大幅上升，从而增加设备的成本。

发明内容

本发明通过提供一种用于光伏太阳能面板(以下为PV面板)的冷却系统和方法来解决上述缺点，该冷却系统和方法允许通过使太阳能面板的表面保持在最佳操作温度值来提高它们的性能，同时它允许清洁和去除存在于所述表面上的灰尘和/或污垢残余物，如果可能的话，甚至进一步优化它们的最终性能。

更具体地说，本发明的冷却系统的目的特别适用于安装在用于最佳太阳能辐射俘获的相对于水平面倾斜的位置的这类光伏电池板，所述冷却系统包括：布置在PV面板的上边缘的流体喷射器，用于在PV面板的外表面上供给连续的或不连续的成片的流体；收集托盘，固定至PV面板的下边缘以收集和引导来自PV面板的所述外表面的多余流体；排放软管，在其端部中的一端处连接到收集托盘，以提取容纳在收集托盘中的流体。

此外，本发明的冷却系统包括：布置在室外的第一罐，用于存储和冷却通过所述排放软管提取的流体；和第二隔热罐，适于通过电泵接收来自第一罐的低温流体，所述第二隔热罐具有用于使流体朝着PV面板的流体喷射器再循环(返回)的出口导管。

应当指出的是，利用具有通过例如聚氨酯泡沫绝缘的第二隔热罐，流体在可能的最长时间内不经历显著温度变化，以便被再循环回到流体喷射器。

进而，虽然电泵被优选地连接到电网，已经设想的是，本文描述的冷却系统可包括用于所述电泵的附加电源的独立太阳能面板的设备。

另一方面，上面所讨论的流体喷射器优选地位于沿所述PV面板的上边缘安装的狭长共用杆上，所述流体喷射器能够是喷头、微喷头、滴灌喷雾器，片状喷雾器等。进而，电泵优选是组合的升力泵，并且它与控制单元相关联，该控制单元控制待提供给所述泵的供电。

还已经设想的是，流体喷射器另外包括流速调节装置，其根据所述PV面板的冷却需要而允许较大或较小量的流体的流出，即，通过抵消PV面板在白天期间可能具有的过多热量，使得它们的性能始终接近100％。