Enfriar los módulos solares aumentando el espacio entre las filas de paneles

De pv magazine Global

Un grupo de investigación dirigido por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) del Departamento de Energía de EE.UU. ha propuesto un nuevo enfoque para utilizar la transferencia de calor de conexión para la refrigeración de los módulos solares en las plantas de energía solar a gran escala.

Su modelización tiene en cuenta factores como la separación entre filas, la altura de los paneles y el ángulo de inclinación. También utiliza una entrada de escala de longitud para caracterizar el espacio por el que el aire se mueve alrededor o a través de los módulos solares. En cambio, en los modelos estándar, la longitud que se suele utilizar es una relación de las dimensiones de los módulos, que ignora la configuración de la planta fotovoltaica.

“La curva de transferencia de calor por convección se generó mediante simulaciones de flujo computacional y experimentos en el túnel de viento que permitieron describir la transferencia de calor por convección para un valor de escala de longitud de lacunaridad que describe el espacio de todo el conjunto fotovoltaico a través de una sola unidad de longitud”, señalan los científicos, que afirman que el uso de la escala de longitud de lacunaridad conduce a una producción de energía un 1,5% más precisa.

En su análisis tecnoeconómico se consideraron sistemas fotovoltaicos de 1 MW orientados al sur y situados en Phoenix (Arizona), con un ángulo de inclinación fijo de 30 grados y diferentes espaciamientos entre hileras, o ratio de cobertura del suelo (GCR). Se asumió que el coste anual del arrendamiento del terreno era de 0,054 dólares/m2. La distancia entre hileras de las plantas fotovoltaicas varió de dos a 11 metros, lo que corresponde a valores de GCR de 0,73 a 0,08.

“Aumentar el espaciado podría permitir utilizar más variedades de cultivos y más tipos de equipos agrícolas en los sistemas agrivoltaicos”, dijo Jordan Macknick, que dirige otro proyecto de investigación del NREL centrado en la agrivoltaica. “Eso podría hacer que estos sistemas solares espaciados fueran más rentables y compatibles con la agricultura a gran escala”.

Mediante la modelización, el grupo determinó que el punto óptimo de coste nivelado de la energía (LCOE) era de 0,29 dólares/kWh, con una separación entre hileras que variaba entre 4,83 y 7,34 metros. Con una separación de dos metros, el LCOE era de 0,33 dólares/kWh, y con 11 metros era de 0,36 dólares/kWh.

El grupo descubrió que las mayores mejoras en el LCOE se registraron en climas con temperaturas ambientales medias anuales bajas y velocidades de viento medias anuales de moderadas a altas en todo Estados Unidos. Presentaron el modelo en el estudio “Technoeconomic Analysis of Changing PV Array Convective Cooling Through Changing Array Spacing” (Análisis tecnoeconómico de la modificación de la refrigeración convectiva de los conjuntos fotovoltaicos mediante el cambio de la separación de los conjuntos), publicado recientemente en el IEEE Journal of Photovoltaics.

Otras propuestas recientes para el uso de la refrigeración convectiva de los módulos solares incluyen el empaquetamiento de los paneles fotovoltaicos en estrecha proximidad y la consideración de la dirección del viento y la inclinación de los módulos.