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

Su modelado tiene en cuenta factores como el espacio entre filas, la altura del panel del módulo y el ángulo de inclinación. Las entradas de escala también se utilizan para demostrar el espacio de aire alrededor o a través de los módulos solares. Por el contrario, en los modelos estándar, la longitud normalmente utilizada es una proporción del tamaño del módulo, ignorando la configuración de la planta fotovoltaica.

"Las curvas de transferencia de convección de calor se generan a través de simulaciones de flujo computacional y experimentos en túneles de viento, lo que permite que la transferencia de convección de calor se describa como un valor de escala de longitud de espacio que describe el espaciado de todo el conjunto fotovoltaico a través de una sola unidad de longitud", dijeron los científicos, afirmando que el uso de la escala de longitud de la brecha puede resultar en una mejora del 1,5 por ciento en la precisión de la generación de energía.

Su análisis técnico-económico consideró un sistema fotovoltaico orientado al sur de 1 MW en Phoenix, Arizona, instalado con un ángulo de inclinación fijo de 30 grados en varios espacios entre filas o relaciones de cobertura del suelo (GCR). Se asumió un costo anual de arrendamiento de terrenos de $0.054/m2. El espacio 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 espacio podría permitir el uso de una variedad más amplia de cultivos y más tipos de equipos agrícolas en los sistemas fotovoltaicos agrícolas", dijo 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".

A través del modelado, el equipo determinó que el punto óptimo de costo nivelado de energía (LCOE) era de $0,29/kWh, con un espacio entre hileras que variaba entre 4,83 y 7,34 metros. El LCOE fue de $0,33/kWh para un espacio de dos metros y de $0,36/kWh para un espacio de 11 metros.

El equipo encontró que las mayores mejoras en el LCOE ocurrieron en climas con temperaturas ambientales promedio anuales bajas y velocidades del viento promedio anuales de moderadas a altas en los Estados Unidos. Presentaron el modelo en su estudio reciente, "Análisis tecnoeconómico del enfriamiento convectivo de matrices fotovoltaicas mediante el espaciado variable de matrices", publicado en IEEE Journal of Photovoltaics.

Otras recomendaciones para usar el enfriamiento de módulos solares por convección incluyen empaquetar los paneles fotovoltaicos muy juntos y considerar la dirección del viento y la inclinación del módulo.