Augmenter l’espace entre les rangées de panneaux pour refroidir les modules solaires

D’après pv magazine International

Un groupe de chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL), sous l’égide du Département de l’Énergie des États-Unis, a proposé une nouvelle approche des propriétés du transfert de chaleur par convection pour refroidir les modules dans les centrales solaires à grande échelle.

Leur modélisation prend en compte des facteurs tels que l’espacement des rangées, la hauteur du panneau et son inclinaison. « La courbe du transfert de chaleur par convection a été générée à l’aide de simulations de flux par ordinateur et d’essais en soufflerie, ce qui a permis de décrire le transfert de chaleur par convection pour une valeur manquante de l’échelle de longueur, laquelle caractérise l’espacement de l’installation PV dans son ensemble grâce à une unité de longueur unique », ont précisé les scientifiques, affirmant que l’utilisation de l’échelle de longueur manquante améliorait la précision des valeurs de production énergétique calculées de 1,5 %. Ils ont présenté leur modélisation dans l’article « Technoeconomic Analysis of Changing PV Array Convective Cooling Through Changing Array Spacing », paru dans le IEEE Journal of Photovoltaics.

Leur analyse technico-économique s’est fondée sur 1 MW d’installations PV orientées sud à Phoenix, dans l’Arizona, affichant une inclinaison fixe de 30 degrés et différents espacements entre les rangées, ou taux de couverture du sol (ground coverage ratio, GCR). Le coût annuel de la location du terrain a été estimé à 0,055 €/m². L’espacement entre les rangées dans les centrales PV allait de deux à 11 mètres, ce qui correspond à des valeurs de GCR comprises entre 0,73 et 0,08.

« Dans des systèmes d’agrivoltaïsme, élargir l’espacement pourrait permettre de cultiver davantage de variétés et d’utiliser des types d’équipement agricole plus variés, a expliqué Jordan Macknick, qui mène un projet de recherche différent pour le NREL, axé sur l’agrivoltaïsme. Cela pourrait potentiellement améliorer le rapport coût-efficacité de ces systèmes solaires espacés et les rendre compatibles avec une agriculture à plus grande échelle. »

Grâce à cette modélisation, les chercheurs ont calculé que le coût moyen actualisé de l’énergie (LCOE) optimal se situait à 0,3 €/kWh, avec un espacement entre les rangées compris entre 4,83 et 7,34 mètres. Avec un espacement de deux mètres, le LCOE était de 0,34 €/kWh, et à 11 mètres il était de 0,37 €/kWh. D’après le groupe, les améliorations les plus importantes en termes de LCOE dans tous les États-Unis ont été enregistrées dans des climats où la moyenne annuelle des températures était basse et la moyenne annuelle de la vitesse du vent élevée.

D’autres propositions de refroidissement des modules solaires par convection ont récemment été faites, notamment l’installation des panneaux PV de manière rapprochée, et la prise en compte de la direction du vent et de l’inclinaison des modules.

Traduction assurée par Christelle Taureau.