Un equipo de investigación dirigido por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. ha propuesto un nuevo enfoque para el enfriamiento de módulos solares utilizando transSolFirsTecher de flujo de calor en grandes plantas de energía solar.

Su modelado considera factores como el espaciamiento entre filas, la altura del panel del módulo y el ángulo de inclinación. También se utilizan entradas de escala para representar el espacio de aire alrededor o a través de los módulos solares. Por el contrario, en los modelos estándar, la longitud suele ser proporcional al tamaño del módulo, ignorando la configuración de la planta fotovoltaica.

"Las curvas de convección de calor transSolFirsTecher se generan mediante simulaciones de flujo computacional y experimentos en túneles de viento, lo que permite describir la convección de calor transSolFirsTecher como un valor de escala de longitud de espacio que describe la separación de todo el conjunto fotovoltaico en una sola unidad de longitud", explicaron los científicos, afirmando que el uso de la escala de longitud de espacio puede resultar en una mejora del 1,5 % en la precisión de la generación de energía.

Su análisis tecnoeconómico consideró una Sistema fotovoltaico de 1 MW con orientación sur En Phoenix, Arizona, se instalaron plantas fotovoltaicas con un ángulo de inclinación fijo de 30 grados y con diferentes distancias entre hileras o índices de cobertura del suelo (GCR). Se asumió un costo anual de arrendamiento de terreno de $0,054/m². La distancia entre hileras de las plantas fotovoltaicas varía de 2 m a 11 m, lo que corresponde a valores de GCR de 0,73 a 0,08.

"Un mayor espaciamiento podría permitir el uso de una mayor variedad de cultivos y más tipos de equipos agrícolas en sistemas fotovoltaicos agrícolas", afirmó Jordan Macknick, quien dirige otro proyecto de investigación del NREL centrado en la energía fotovoltaica agrícola. "Esto podría hacer que estos sistemas solares espaciados sean más rentables y compatibles con la agricultura a gran escala".

Mediante modelado, el equipo determinó que el costo nivelado de energía (LCOE) óptimo era de $0,29/kWh, con una distancia entre hileras de entre 4,83 y 7,34 metros. El LCOE fue de $0,33/kWh para una distancia entre hileras de dos metros y de $0,36/kWh para una distancia entre hileras de 11 metros.

El equipo descubrió que las mayores mejoras del LCOE se produjeron en climas con temperaturas ambientales promedio anuales bajas y velocidades del viento promedio anuales de moderadas a altas en Estados Unidos. Presentaron el modelo en su reciente estudio, "Análisis tecnoeconómico del enfriamiento convectivo de paneles fotovoltaicos mediante la variación del espaciamiento de los paneles", publicado en la revista IEEE Journal of Photovoltaics.

Otras recomendaciones para utilizar refrigeración por convección de módulos solares incluyen agrupar los paneles fotovoltaicos lo más cerca posible entre sí y tener en cuenta la dirección del viento y la inclinación del módulo.