Ny modell! Varje solcellsanläggning behöver

Forskare från Portland State University, University of Utah och National Renewable Energy Laboratory (NREL) säger att de har upptäckt ett nytt sätt att förbättra effektiviteten i solenergiprojekt genom att förbättra naturlig kylning, vilket uppnås genom att använda anläggningens befintliga geometri.

Forskarna fann att solkraftverk med optimalt placerade komponenter i rätt riktning kan kyla sig själva med hjälp av den omgivande vinden genom konvektion. Studien visade att en ökning av höjden på solcellerna samt att öka modulradavståndet kan öka uteffekten med 2-3 procent.

Tvärtemot vad man tror kan för mycket solljus eller värme minska effektiviteten av solceller. Solceller fungerar mer effektivt när de arbetar vid lägre temperaturer.

Denna korrelation mellan geometri och effektivitet är ett stort steg mot att förutsäga konvektiv kylning baserat på det unika arrangemanget som är inneboende i solkraftverk", säger Sarah Smith från Portland State University, författare till artikeln ... Detta banar väg för industrin att komma med mer exakta modeller för att förutsäga energiproduktion och kostnader."

Teamet fann att solcellseffektiviteten minskar med cirka 0,5 procent när driftstemperaturen stiger med 1 grad . Som ett exempel. Energiförluster skulle stå för 12 procent i en typisk PV-anläggning, där driftstemperaturen för modulerna är nästan 25 grader högre än den omgivande temperaturen.

Moderna kylningsmetoder tvingar vind eller vatten att interagera med solmodulernas yta, medan andra metoder använder specifika material som är mindre termiskt känsliga, men dessa tekniker kräver betydande resurser för att fungera.

Detta kräver effektiva och problemfria kylningsåtgärder för solkraftverk.

Varje anläggning kräver en annan kylmodell

Teamet har förbättrat modellen för att beräkna hur mycket energi ett visst solsystem kommer att generera baserat på faktorer som material, miljöförhållanden och modultemperatur.

Detta uppnås genom att ägna särskild uppmärksamhet åt solcellsanläggningens geometri, eller hur mycket utrymme som finns tillgängligt mellan komponenterna.

Teamets antagande är att den mest exakta uppskattningen av konvektions- och produktionseffektiviteten för ett solsystem måste ta hänsyn till anläggningen som helhet och alla möjliga variationer i konfigurationen.

Smith sa, "Detta betyder att värmeavlägsnande luftflödet också kommer att röra sig olika beroende på arrangemanget för varje solcellsanläggning, vilket i slutändan ändrar effektiviteten för värmeavlägsnande från modulernas yta."

För att bekräfta sin modell genomförde forskarna vindtunnelexperiment och högupplösta simuleringar och samlade in verklig miljödata.

Detta följdes av en undersökning av sambandet mellan solcellsuppvärmning och -kyla och förändringar i modulhöjd, radavstånd, vinkel och vindkraft.

Tidigare hade NREL avslöjat att avstånd från rader av solcellsmoduler kan hjälpa till att upprätthålla modultemperaturer, som vanligtvis stiger när solcellsmoduler utsätts för direkt solljus under långa perioder, vilket leder till en minskning av moduleffektiviteten.

I november 2022 hävdade ett team av forskare från universitetet i Alcala i Spanien att en sänkning av temperaturen på solcellsmoduler med 20ºC kan leda till en nettoeffektivisering av systemet med cirka 14 procent.