Исследовательская группа во главе с Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США (NREL) предложила новый подход к охлаждению солнечных модулей с использованием передачи теплового потока на крупных солнечных электростанциях.

При их моделировании учитываются такие факторы, как расстояние между рядами, высота панели модуля и угол наклона. Масштабные входные данные также используются для демонстрации пространства воздуха вокруг солнечных модулей или через них. Напротив, в стандартных моделях обычно используемая длина является пропорцией размера модуля, игнорируя конфигурацию фотоэлектрической установки.

«Кривые теплопередачи генерируются с помощью компьютерного моделирования потока и экспериментов в аэродинамической трубе, что позволяет описать теплопередачу как значение масштаба длины зазора, которое описывает расстояние между всей солнечной батареей через одну единицу длины», — заявили ученые. что использование шкалы длины зазора может привести к повышению точности выработки электроэнергии на 1,5%.

В их технико-экономическом анализе рассматривалась фотоэлектрическая система мощностью 1 МВт, ориентированная на юг, в Фениксе, штат Аризона, установленная с фиксированным углом наклона 30 градусов при различных расстояниях между рядами или степени покрытия земли (GCR). Предполагалась годовая стоимость аренды земли в размере 0,054 долл. США/м2. Расстояние между рядами фотоэлектрических установок варьируется от 2 м до 11 м, что соответствует значениям GCR от 0,73 до 0,08.

«Увеличение расстояния может позволить использовать более широкий спектр сельскохозяйственных культур и больше типов сельскохозяйственного оборудования в сельскохозяйственных фотоэлектрических системах», — сказал Джордан Макник, руководитель другого исследовательского проекта NREL, ориентированного на сельскохозяйственные фотоэлектрические системы. «Это может сделать эти разнесенные солнечные системы более рентабельными и совместимыми с крупномасштабным сельским хозяйством».

С помощью моделирования команда определила, что оптимальная приведенная стоимость энергии (LCOE) составляет 0,29 доллара США за кВтч, при этом расстояние между рядами варьируется от 4,83 до 7,34 метра. LCOE составляла 0,33 долл. США/кВтч для двухметрового интервала и 0,36 долл. США/кВтч для 11-метрового интервала.

Команда обнаружила, что наибольшие улучшения LCOE произошли в климате с низкими среднегодовыми температурами окружающей среды и среднегодовыми скоростями ветра от умеренных до высоких в Соединенных Штатах. Они представили модель в своем недавнем исследовании «Техноэкономический анализ конвективного охлаждения фотогальванических батарей путем изменения расстояния между ними», опубликованном в журнале IEEE Journal of Photovoltaics.

Другие рекомендации по использованию конвективного охлаждения солнечных модулей включают размещение фотоэлектрических панелей близко друг к другу с учетом направления ветра и наклона модуля.