En quête de la meilleure technique de refroidissement des modules PV

Les recherches futures devraient se concentrer sur le refroidissement actif de l’eau et le refroidissement combiné des caloducs et des puits pour réduire la température de fonctionnement des modules photovoltaïques, et sur la manière d’hybrider ces technologies à terme. C’est l’une des principales conclusions de l’étude “Techniques avancées de refroidissement des modules PV : Un état de l’art », publié dans Case Studies in Thermal Engineering par un groupe de chercheurs internationaux de l’Université de Malaysia Pahang, de l’Institut national de technologie de Maulana Azad en Inde et de l’Université de l’État du Sud de l’Oural en Russie.

Dans ce document, les scientifiques reconnaissent qu’il est actuellement difficile d’identifier une technique de refroidissement facile à appliquer et rentable parmi celles qui existent, en raison du manque de données sur leur efficacité économique. Les méthodes actives, qui nécessitent l’utilisation de réfrigérants tels que l’eau, l’air ou d’autres liquides, diffèrent des systèmes passifs qui reposent sur une alimentation électrique, ce qui contribue à les rendre plus coûteux que leurs homologues.

L’étude présente des techniques actives comprenant le refroidissement à base d’air, le refroidissement à base de liquide, la circulation d’eau forcée, le refroidissement par immersion de liquide, la pulvérisation d’eau, et des méthodes passives telles que le refroidissement par matériaux à changement de phase (MCP), les caloducs, les puits ou dissipateurs de chaleur et les échangeurs de chaleur, les échangeurs de chaleur à microcanaux, le refroidissement par ciel radiatif, le refroidissement à base de nanofluides, le refroidissement thermoélectrique, le refroidissement par évaporation et le refroidissement par filtre spectral. L’étude décrit également une courte série de systèmes de refroidissement hybrides et multi-concepts qui sont actuellement en cours de développement.

Parmi les défis que les développeurs doivent relever pour construire des systèmes de refroidissement efficaces, l’équipe de recherche a indiqué, entre autres, la nécessité d’équilibrer le coût initial élevé avec des performances plus élevées, les coûts de maintenance des appareils, le manque de tests standard, et l’atténuation des risques de points chauds, qui augmentent la température du panneau. « Si un système est conçu sans tenir compte des influences environnementales, les coûts d’entretien des appareils pourraient dépasser les avantages d’une meilleure production d’énergie », explique l’étude. « Les technologies basées sur l’air et l’eau sont assez matures, et ont déjà été largement documentées, parmi tous les systèmes de refroidissement. Cependant, les systèmes à base de réfrigérant et les caloducs continuent à exister, mais il y a encore quelques problèmes techniques/coûts qui interdisent leur utilisation à grande échelle ».

Quant aux méthodes actives, les universitaires ont ajouté que le refroidissement à l’eau, en particulier, est une technique de refroidissement simple et efficace, notant que la recherche sur ce point devrait se poursuivre. Cependant, ces technologies sont également définies comme non pratiques, car la zone environnante du système photovoltaïque doit être régulièrement approvisionnée en eau froide, et le réseau à refroidir doit être dimensionné pour compenser les coûts de l’énergie requise. Les méthodes passives, bien qu’elles comprennent des composants supplémentaires tels que des caloducs, des puits de chaleur ou des échangeurs de chaleur, sont signalées comme étant relativement faciles et rentables à produire et, en même temps, avec des « possibilités limitées ».

« L’orientation future du développement technologique devrait se concentrer sur la mise au point de méthodes de refroidissement hybrides, avec pour objectif principal de maintenir la température de surface basse et stable », a conclu le groupe de recherche. « La recherche future devrait viser à se concentrer sur l’une des deux techniques de refroidissement prometteuses, le refroidissement actif à l’eau et le refroidissement combiné par caloducs et puits de chaleur ».

Les chercheurs de l’Université multimédia de Malaisie ont fourni en avril un aperçu similaire de l’évaluation des performances et de la comparaison entre les différentes méthodes pour maintenir les panneaux solaires au frais en fonctionnement.