Les scientifiques de l’Institut norvégien de technologie énergétique ont essayé de quantifier l’effet de refroidissement fourni par l’eau dans les installations PV flottantes qui sont en contact direct avec la surface de l’eau.
Ils ont développé un modèle de dynamique des fluides numérique (CFD) pour estimer les valeurs U et l’ont utilisé sur un système flottant de 6 kW déployé par le spécialiste norvégien Ocean Sun. La valeur U est le taux de transfert de chaleur à travers une structure, soit la capacité des éléments de construction et des matériaux isolants à résister à ce transfert de chaleur. Plus la valeur U est faible, plus le matériau est isolant.
La technologie d’Ocean Sun utilise l’effet de refroidissement de l’eau en assurant un contact thermique entre les modules et la surface de l’eau.
« Le contact thermique entre le module et l’eau a un impact significatif sur le rendement », a déclaré le chercheur Torunn Kjeldstad à pv magazine. « Le fait d’éloigner les modules du cadre et de les refroidir à l’air dans le même environnement réduit le rendement de 5% à 6% ».
La température de fonctionnement des modules dans les panneaux photovoltaïques flottants déployés au-dessus de la surface de l’eau sans contact direct avec l’eau sera toujours principalement déterminée par la structure de montage, ce qui affecte grandement la valeur U. Le vent et la température de l’air sont également des facteurs clés.
En revanche, la température et le débit de l’eau dans les installations PV flottantes d’Ocean Sun sont les facteurs les plus importants pour les températures de fonctionnement des panneaux, car l’eau a une conductivité thermique nettement plus élevée que l’air.
« L’eau aurait un fort effet de refroidissement, même lorsqu’elle est plus chaude que l’air, en raison de la conductivité thermique accrue de l’eau », expliqué Torunn Kjeldstad.
Les chercheurs ont pris des mesures dans un ensemble de modules qui a été laissé en contact direct avec l’eau et en surélevant un autre ensemble de modules. Ils ont constaté que l’ensemble de modules refroidi à l’eau avait en moyenne un rendement supérieur de 5% à 6% à celui de l’ensemble surélevé. Mais ils ont également noté que les panneaux en contact thermique avec l’eau avaient une valeur U d’environ 70-80 W/m2K.
« C’est nettement plus élevé que ce qui a été démontré pour d’autres technologies PV flottantes », indique Torunn Kjeldstad.
Les chercheurs ont constaté que la différence de rendement augmentait à plus de 10% dans les périodes de forte irradiation. Ils ont également noté qu’il a été important d’inclure les températures de l’eau dans leurs calculs.
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