I frigoriferi solari più studiati, sia a livello nazionale che internazionale, sono quelli più vicini all’applicazione pratica. La ricerca sui frigoriferi ad adsorbimento solare, tuttavia, rimane limitata alla teoria di base e allo sviluppo di prototipi sperimentali.
I frigoriferi ad assorbimento solare utilizzano tipicamente un frigorifero convenzionale collegato a un generatore di energia solare esterno. La ricerca si concentra sulle caratteristiche di carica e scarica delle celle solari. A causa della considerazione limitata delle caratteristiche fotovoltaiche del compressore del frigorifero, mancano ricerche incomplete sulla compatibilità dei vari componenti nei frigoriferi ad assorbimento solare e l'efficienza del dispositivo di assorbimento del calore solare è molto bassa. Di conseguenza, l’efficienza complessiva del sistema non è ancora paragonabile a quella dei frigoriferi convenzionali e il costo è notevolmente più elevato. Per quanto riguarda i frigoriferi ad adsorbimento solare, la ricerca attuale si concentra sulle prestazioni della coppia di fluidi di lavoro refrigeranti adsorbenti-. Affrontare questioni come come migliorare ulteriormente le prestazioni di trasferimento di calore del letto di adsorbimento, affrontare in modo efficace la relazione tra la raccolta del calore diurna e la dissipazione del calore notturno tra il letto di adsorbimento e il collettore e immagazzinare efficacemente la capacità di raffreddamento notturno per l’uso diurno sono cruciali. Le tecnologie chiave che necessitano urgentemente di ulteriore sviluppo nell’applicazione dei frigoriferi solari sono le seguenti:
1. Tecnologia dei collettori solari termici ad alta-efficienza
I collettori solari termici, dispositivi che convertono l'energia solare in energia termica, svolgono un ruolo cruciale nei sistemi di refrigerazione solare. La loro efficienza e il loro prezzo incidono direttamente sull’efficienza e sulla fattibilità economica dell’intero frigorifero solare. Per migliorare l'efficienza dei collettori solari termici, la ricerca attuale si è concentrata in gran parte sul miglioramento delle strutture dell'assorbitore e del concentratore, mentre meno ricerca si è concentrata sulla natura fondamentale dell'assorbimento del calore del collettore. L'assorbimento del calore si riflette nelle proprietà ottiche del materiale, in particolare nella sua capacità di assorbire la luce entro uno specifico intervallo di lunghezze d'onda. Pertanto, l'autore ritiene che lo sviluppo di materiali assorbenti e di rivestimento superficiale sarà fondamentale per migliorare l'efficienza dei collettori solari frigoriferi. C'è ancora molto spazio per miglioramenti e sviluppi tecnici, come il rivestimento della superficie dell'assorbitore con un elevato assorbimento spettrale per massimizzare la raccolta dell'energia della radiazione solare; o selezionando i materiali della superficie dell'assorbitore in base alle loro caratteristiche di radiazione per ottenere un'assorbenza spettrale vicina a 1 nell'intervallo di lunghezze d'onda di 0,3-3μm. 2. Tecnologia efficiente di accumulo dell'energia solare
Per superare la natura temporale dell’energia solare, che può portare a un funzionamento incostante del frigorifero durante il giorno e la notte, è necessario incorporare nella progettazione del sistema un dispositivo di accumulo dell’energia adeguato. Questo dispositivo può immagazzinare parte dell'energia generata durante il giorno per utilizzarla di notte o nei giorni di pioggia, ottenendo un vero raffreddamento per tutto il giorno-e le stesse prestazioni di un frigorifero convenzionale. Attualmente esistono tre tipi principali di stoccaggio dell'energia solare fotovoltaica: condensatori, batterie al piombo-acido, batterie al nichel-metallo idruro e batterie agli ioni di potassio-. La tecnologia applicativa di queste batterie è relativamente matura, ma la loro capacità di accumulo è relativamente limitata. Migliorare la capacità di queste batterie rimane un’area di ricerca futura.
Le tecnologie di accumulo dell'energia attualmente utilizzate e attualmente in fase di ricerca nei frigoriferi ad assorbimento solare utilizzano principalmente gli effetti del calore sensibile e latente delle transizioni di fase del mezzo di lavoro, o il calore di reazione durante le reazioni chimiche, per immagazzinare energia. Poiché la tecnologia di accumulo del calore latente utilizza la proprietà della materia di assorbire o rilasciare calore durante i cambiamenti di fase per immagazzinare o rilasciare energia, in modo simile al principio della refrigerazione ad adsorbimento, la ricerca sulla tecnologia di accumulo del calore latente ha un significato pratico per l’accumulo di energia nei frigoriferi ad assorbimento solare. Inoltre, la tecnologia di accumulo dell'energia dei frigoriferi di refrigerazione ad adsorbimento solare deve svilupparsi dallo studio delle caratteristiche del fluido di lavoro stesso all'intero sistema e migliorare ulteriormente la struttura del dispositivo di refrigerazione ad adsorbimento.