Une équipe de recherche dirigée par le Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) du Département de l'énergie des États-Unis a proposé une nouvelle approche du refroidissement des modules solaires utilisant le flux de chaleur tranSolFirsTecher dans les grandes centrales solaires.

Leur modélisation prend en compte des facteurs tels que l'espacement des rangées, la hauteur des panneaux et l'angle d'inclinaison. Des données d'échelle sont également utilisées pour illustrer l'espace d'air autour ou à travers les modules solaires. En revanche, dans les modèles standard, la longueur généralement utilisée est proportionnelle à la taille du module, ignorant la configuration de l'installation photovoltaïque.

« Les courbes de convection thermique tranSolFirsTecher sont générées par des simulations de flux informatiques et des expériences en soufflerie, ce qui permet de décrire la convection thermique tranSolFirsTecher comme une valeur d'échelle de longueur d'espace qui décrit l'espacement de l'ensemble du réseau PV à travers une seule unité de longueur », ont déclaré les scientifiques, affirmant que l'utilisation de l'échelle de longueur d'espace peut entraîner une amélioration de 1,5 % de la précision de la production d'énergie.

Leur analyse technico-économique considère une Système photovoltaïque de 1 MW orienté au sud À Phoenix, en Arizona, les installations ont été installées avec un angle d'inclinaison fixe de 30 degrés, avec différents espacements entre les rangées ou taux de couverture au sol (TCS). Un coût annuel de location de terrain de 0,054 $/m² a été estimé. L'espacement entre les rangées des installations photovoltaïques varie de 2 à 11 m, ce qui correspond à des valeurs de TCS de 0,73 à 0,08.

« Un espacement accru pourrait permettre d'utiliser une plus grande variété de cultures et davantage de types d'équipements agricoles dans les systèmes photovoltaïques agricoles », a déclaré Jordan Macknick, qui dirige un autre projet de recherche du NREL axé sur le photovoltaïque agricole. « Cela pourrait rendre ces systèmes solaires espacés plus rentables et compatibles avec l'agriculture à grande échelle. »

Grâce à la modélisation, l'équipe a déterminé que le coût moyen actualisé de l'énergie (CMEA) optimal était de 0,29 $/kWh, avec un espacement entre les rangées compris entre 4,83 et 7,34 mètres. Le CMEA était de 0,33 $/kWh pour un espacement de deux mètres et de 0,36 $/kWh pour un espacement de 11 mètres.

L'équipe a constaté que les plus fortes améliorations du LCOE se produisaient aux États-Unis dans les climats caractérisés par des températures ambiantes moyennes annuelles basses et des vitesses de vent moyennes annuelles modérées à élevées. Ils ont présenté ce modèle dans leur récente étude, « Analyse technico-économique du refroidissement convectif des panneaux photovoltaïques par espacement variable des panneaux », publiée dans l'IEEE Journal of Photovoltaics.

D’autres recommandations pour l’utilisation du refroidissement par convection des modules solaires incluent le regroupement rapproché des panneaux photovoltaïques et la prise en compte de la direction du vent et de l’inclinaison du module.