Investigadores de la Universidad de Alcalá, en España, han desarrollado una técnica de refrigeración para módulos solares que utiliza un circuito de intercambiador de calor subterráneo, monofásico y de bucle cerrado que actúa como disipador de calor natural.

“Nuestros análisis, realizados para varios tipos de instalaciones residenciales y comerciales, demuestran que el sistema es económicamente viable con periodos de amortización de la inversión que oscilan entre los cinco y los diez años”, declaró el investigador Ignacio Valiente Blanco a pv magazine.

La técnica de refrigeración consiste en la aplicación de un intercambiador de calor en la cara posterior del panel solar para eliminar el exceso de calor. Este calor se transfiere al subsuelo mediante un fluido refrigerante que se refrigera con otro intercambiador en forma de U introducido en un pozo a 15 metros de profundidad, lleno de agua natural del acuífero del subsuelo.

“El sistema de refrigeración necesita energía adicional para activar la bomba del refrigerante”, explicaron los investigadores. “Al tratarse de un circuito cerrado, la diferencia de energía potencial entre el fondo del pozo y el panel solar no influye en el consumo de energía del sistema de refrigeración”.

Los científicos probaron el sistema de refrigeración en una instalación fotovoltaica sin conexión a la red, que describieron como representativa de una típica granja solar con sistemas de seguimiento de un solo eje. El conjunto consta de dos módulos de 270 W suministrados por la empresa española Atersa. Tienen un coeficiente de temperatura de -0,43% por grado Celsius.

El intercambiador de calor del panel solar se compone principalmente de un conjunto de seis tubos de cobre aplanados y deformados plásticamente en forma de U, de 15 mm de diámetro cada uno. Todos los tubos están aislados térmicamente por espuma de polietileno y están conectados a colectores comunes de entrada y salida de 18 mm de diámetro. El grupo de investigación utilizó un caudal de refrigerante constante de 3 l/min o 1,8 l/min por metro cuadrado de panel solar.

El experimento demostró que la tecnología de refrigeración podía reducir la temperatura de funcionamiento del módulo solar entre 13 ºC y 17 ºC. También mejoró el rendimiento del módulo en torno a un 11%, lo que significa que durante todo un día, el panel refrigerado proporcionaría 152 Wh más que su homólogo no refrigerado, según el estudio.

Los académicos presentaron el sistema de refrigeración en “Efficiency Improvement of Photovoltaic Solar Modules by Cooling Using an Underground Heat Exchanger” (Mejora de la eficiencia de los módulos solares fotovoltaicos mediante la refrigeración con un intercambiador de calor subterráneo), que se publicó recientemente en el Journal of Solar Energy Engineering.

“Con la inversión necesaria, el sistema es perfectamente utilizable en instalaciones convencionales”, dijo Valiente Blanco.