Les réfrigérateurs solaires les plus étudiés, tant au niveau national qu'international, sont ceux qui se rapprochent le plus d'une application pratique. La recherche sur les réfrigérateurs à adsorption solaire reste toutefois limitée à la théorie de base et au développement de prototypes expérimentaux.
Les réfrigérateurs à adsorption solaire utilisent généralement un réfrigérateur conventionnel connecté à un générateur d'énergie solaire externe. La recherche se concentre sur les caractéristiques de charge et de décharge des cellules solaires. En raison d'une prise en compte limitée des caractéristiques photovoltaïques du compresseur du réfrigérateur, des recherches incomplètes sur la compatibilité des divers composants des réfrigérateurs à adsorption solaire font défaut et l'efficacité du dispositif d'absorption de la chaleur solaire est très faible. En conséquence, l’efficacité globale du système n’est pas encore comparable à celle des réfrigérateurs conventionnels et le coût est nettement plus élevé. Concernant les réfrigérateurs à adsorption solaire, les recherches actuelles se concentrent sur les performances du couple adsorbant-fluide de travail réfrigérant. Il est crucial de résoudre des problèmes tels que la manière d'améliorer davantage les performances de transfert de chaleur du lit d'adsorption, de traiter efficacement la relation entre la collecte de chaleur diurne et la dissipation thermique nocturne entre le lit d'adsorption et le collecteur, et de stocker efficacement la capacité de refroidissement nocturne pour une utilisation diurne. Les technologies clés qui nécessitent un développement urgent dans l’application des réfrigérateurs solaires sont les suivantes :
1. Technologie de capteurs solaires thermiques à haut-efficacité
Les capteurs solaires thermiques, dispositifs qui convertissent l'énergie solaire en énergie thermique, jouent un rôle crucial dans les systèmes de réfrigérateurs solaires. Leur efficacité et leur prix ont un impact direct sur l’efficacité et la viabilité économique de l’ensemble du réfrigérateur solaire. Pour améliorer l'efficacité des capteurs solaires thermiques, les recherches actuelles se sont largement concentrées sur l'amélioration des structures de l'absorbeur et du concentrateur, tandis que moins de recherches se sont concentrées sur la nature fondamentale de l'absorption thermique du capteur. L'absorption de chaleur se reflète dans les propriétés optiques du matériau, en particulier dans sa capacité à absorber la lumière dans une plage de longueurs d'onde spécifique. Par conséquent, l’auteur estime que le développement de matériaux absorbants et de revêtement de surface sera essentiel pour améliorer l’efficacité des capteurs solaires des réfrigérateurs. Il reste encore beaucoup à faire pour l'amélioration et le développement techniques, comme le revêtement de la surface de l'absorbeur avec une absorptivité spectrale élevée pour maximiser la collecte de l'énergie du rayonnement solaire ; ou en sélectionnant les matériaux de surface de l'absorbeur en fonction de leurs caractéristiques de rayonnement pour obtenir une absorptivité spectrale proche de 1 dans la plage de longueurs d'onde de 0,3 à 3 μm. 2. Technologie efficace de stockage de l'énergie solaire
Pour surmonter la nature temporelle de l'énergie solaire, qui peut conduire à un fonctionnement incohérent du réfrigérateur de jour comme de nuit, un dispositif de stockage d'énergie approprié doit être intégré dans la conception du système. Cet appareil peut stocker une partie de l'énergie générée pendant la journée pour l'utiliser la nuit ou les jours de pluie, offrant ainsi un véritable refroidissement-tout au long de la journée et les mêmes performances qu'un réfrigérateur conventionnel. Actuellement, il existe trois principaux types de stockage d'énergie solaire photovoltaïque : les condensateurs, les batteries au plomb-acide, les batteries au nickel-hydrure métallique et les batteries au potassium-ion. La technologie d’application de ces batteries est relativement mature, mais leur capacité de stockage est relativement limitée. L’amélioration de la capacité de ces batteries reste un domaine de recherche futur.
Les technologies de stockage d'énergie actuellement utilisées et actuellement en cours de recherche dans les réfrigérateurs à adsorption solaire utilisent principalement les effets de chaleur sensible et latente des transitions de phase du fluide de travail, ou la chaleur de réaction lors de réactions chimiques, pour stocker de l'énergie. Étant donné que la technologie de stockage de chaleur latente utilise la propriété de la matière pour absorber ou libérer de la chaleur lors des changements de phase afin de stocker ou de libérer de l'énergie, de manière similaire au principe de la réfrigération par adsorption, la recherche sur la technologie de stockage de chaleur latente revêt une importance pratique pour le stockage d'énergie dans les réfrigérateurs à adsorption solaire. En outre, la technologie de stockage d'énergie des réfrigérateurs frigorifiques à adsorption solaire doit se développer depuis l'étude des caractéristiques du fluide de travail lui-même jusqu'à l'ensemble du système, et améliorer encore la structure du dispositif de réfrigération par adsorption.