اقترح فريق بحثي بقيادة المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية نهجًا جديدًا لتبريد الوحدة الشمسية باستخدام نقل التدفق الحراري في محطات الطاقة الشمسية الكبيرة.

تأخذ النمذجة في الاعتبار عوامل مثل تباعد الصفوف وارتفاع لوحة الوحدة وزاوية الإمالة. تُستخدم مدخلات المقياس أيضًا لإظهار مساحة الهواء حول أو من خلال الوحدات الشمسية. في المقابل ، في النماذج القياسية ، يكون الطول المستخدم عادةً هو نسبة من حجم الوحدة ، متجاهلاً تكوين المصنع الكهروضوئي.

قال العلماء: "يتم إنشاء منحنيات نقل الحرارة من خلال محاكاة التدفق الحسابي وتجارب نفق الرياح ، مما يسمح بوصف نقل الحمل الحراري على أنه قيمة مقياس طول الفجوة التي تصف التباعد بين مجموعة الخلايا الكهروضوئية بأكملها من خلال وحدة طول واحدة". أن استخدام مقياس طول الفجوة يمكن أن يؤدي إلى تحسن بنسبة 1.5 في المائة في دقة توليد الطاقة.

نظر تحليلهم التقني والاقتصادي في نظام الكهروضوئية المواجه للجنوب بقدرة 1 ميجاوات في فينيكس ، أريزونا ، مثبتًا بزاوية إمالة ثابتة تبلغ 30 درجة عند تباعد الصفوف المختلفة أو نسب التغطية الأرضية (GCR). تم افتراض تكلفة إيجار سنوي للأرض بقيمة 0.054 دولار / م 2. يتراوح تباعد الصفوف للنباتات الكهروضوئية من 2 مترًا إلى 11 مترًا ، وهو ما يقابل قيم GCR من 0.73 إلى 0.08.

قال جوردان ماكنيك ، الذي يقود مشروعًا بحثيًا آخر في NREL يركز على الطاقة الكهروضوئية الزراعية: "زيادة التباعد يمكن أن تسمح لمجموعة متنوعة من المحاصيل وأنواع أكثر من المعدات الزراعية لاستخدامها في أنظمة الكهروضوئية الزراعية". "هذا يمكن أن يجعل هذه الأنظمة الشمسية المتباعدة أكثر فعالية من حيث التكلفة ومتوافقة مع الزراعة على نطاق واسع."

من خلال النمذجة ، حدد الفريق التكلفة المثلى للطاقة (LCOE) لتكون 0.29 دولار / كيلوواط ساعة ، مع تباعد الصفوف بين 4.83 و 7.34 متر. كان LCOE 0.33 دولار / كيلوواط ساعة لمسافة مترين و 0.36 دولار / كيلوواط ساعة لمسافة 11 متر.

وجد الفريق أن أكبر تحسينات LCOE حدثت في المناخات ذات المتوسط ​​السنوي المنخفض لدرجات الحرارة المحيطة والمتوسط ​​السنوي لسرعات الرياح المتوسطة إلى العالية في الولايات المتحدة. قدموا النموذج في دراستهم الأخيرة ، "التحليل الاقتصادي التكنولوجي للتبريد الحراري للصفائف الكهروضوئية بواسطة Varying Array Spacing" ، التي نُشرت في مجلة IEEE Journal of Photovoltaics.

تتضمن التوصيات الأخرى لاستخدام تبريد الوحدة الشمسية الحملية تعبئة الألواح الكهروضوئية معًا بشكل وثيق والنظر في اتجاه الرياح وإمالة الوحدة.