Passage en revue de l’efficacité des techniques de refroidissement des modules PV

D’après pv magazine International

Des chercheurs de l’université de Benha, en Égypte, ont passé en revue et analysé toutes les techniques de refroidissement développées à ce jour au niveau de la recherche pour réduire les températures de fonctionnement des panneaux solaires. Publiée le 25 janvier dans l’article « Review of cooling techniques used to enhance the efficiency of photovoltaic power systems », leur analyse s’est penchée sur les méthodes de refroidissement passif et actif, le refroidissement avec des matériaux à changement de phase (MCP) et le refroidissement avec des matériaux à changement de phase (MCP) auquel ont été ajouté des additifs, tels que des nanoparticules ou du métal poreux. « De nombreuses études ont fait un examen général des méthodes de refroidissement des cellules solaires photovoltaïques, en particulier les trois premières méthodes, ont écrit les scientifiques. Par conséquent, nous avons aussi choisi de focaliser notre recherche actuelle sur les autres méthodes ».

Dans la catégorie du refroidissement actif, les chercheurs ont analysé le refroidissement par air forcé et le refroidissement par eau forcée, ainsi que les techniques qui utilisent l’eau circulant dans les panneaux photovoltaïques-thermiques pour refroidir la température du module PV. Selon les scientifiques, ces méthodes sont les plus coûteuses mais les plus efficaces pour réduire la température des modules PV. Ils ont ajouté que le refroidissement actif permet d’obtenir une distribution uniforme de la température grâce à une meilleure conception des échangeurs de chaleur. « La technique de refroidissement actif est considérée comme un moyen efficace d’améliorer les performances photovoltaïques, mais elle dépend d’une source d’énergie externe, de sorte que la puissance externe est déduite de la puissance produite par les cellules photovoltaïques, ce qui réduit la puissance de sortie nette produite par les cellules photovoltaïques », ont-ils déclaré.

L’ajout de métal poreux efficace et moins coûteux que les nanoparticules

Ils ont décrit les technologies passives comme étant moins coûteuses que leurs homologues actives. Ils ont précisé qu’elles ne pouvaient abaisser la température des modules que d’un « faible pourcentage ». Ces méthodes comprennent le refroidissement naturel par air, par eau et les caloducs.
« Le refroidissement par immersion, les caloducs, le refroidissement naturel par air avec des ailettes, les dissipateurs de chaleur et les conceptions améliorées d’échangeurs de chaleur se sont avérés produire une température uniforme dans la plupart des installations photovoltaïques. Le refroidissement par caloducs, avec sa capacité de dissipation du flux thermique élevé, s’est avéré efficace pour le refroidissement des PV », explique le groupe de recherche.

Les scientifiques ont déclaré que les MCP sont efficaces pour absorber la chaleur excédentaire des panneaux solaires qui n’est pas convertie en énergie électrique. « La chaleur latente du MCP contribue à abaisser la température du panneau, la rapprochant de 25 °C et la maintenant presque constante pendant les heures de pointe d’ensoleillement », ont-ils déclaré, ajoutant que l’efficacité du système est plus élevée en été qu’en hiver.

Le groupe égyptien a déclaré que, malgré plusieurs caractéristiques prometteuses, des expériences avancées avec des MCP avec métal poreux et nanoparticules sont encore nécessaires pour évaluer la faisabilité des MCP organiques et combinés dans le refroidissement des PV.

Parmi les premiers résultats, certaines études ont montré que l’ajout de nanoparticules d’Al₂O₃ et les résultats montrent une augmentation de l’efficacité électrique de 13 % environ. Par ailleurs, l’utilisation de mousses métalliques poreuses pourrait entraîner une meilleure uniformité de la température et réduire considérablement le temps de fusion du MCP. Une autre étude a également indiqué que le transfert de chaleur du composite PCM-poreux était dix fois supérieur à celui du PCM pur. L’ajout du métal poreux au MCP serait donc un moyen intéressant d’améliorer les performances du MCP en matière de refroidissement, tout en étant moins coûteux que le recours aux nanoparticules.