Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriuma (NREL) által vezetett kutatócsoport új megközelítést javasolt a csatlakozó hőátadás felhasználására a napelemmodulok hűtésére nagyméretű naperőművekben. Lényegében egy teljesen ingyenes megoldást javasolnak, hogy a hatékonyság jelentősen növelhető legyen a paneleknél: nagyobb távolság kell a blokkok közé. Az ötlet a lakossági napelemeknél is működhet.
Az amerikai energiaügyi minisztérium modellezése szerint nagyon egyszerű módja van, hogy a napelemek hatékonyságát javítsák, amelyet a legtöbb felhasználó szinte ingyen végrehajthat. A szakértők olyan tényezőket vettek figyelembe, mint a sortávolság a panelek között, hogy milyen magasan vannak a modulok, és hogy milyen dőlésszögben állnak. Emellett egy hosszméretű bemenetet is használtak annak a térnek a jellemzésére, amelyen keresztül a levegő a napelemmodulok körül vagy azokon keresztül mozog. A szabványos modellekben ezzel szemben a gyakran használt hosszméret a modulméretek aránya, ami figyelmen kívül hagyja a PV-erőmű konfigurációját – derül ki a PV-magazine összefoglalójából.
„A konvektív hőátadási görbét olyan számítási áramlási szimulációk és szélcsatorna-kísérletek segítségével hoztuk létre, amelyek lehetővé tették a konvektív hőátadás leírását egy olyan lakunaritási hosszskála értékre, amely a teljes PV-modulcsoport egyetlen hosszegységen keresztül történő távolságát írja le” – hangzik a tudósok okfejtése. Konyhanyelvre lefordítva azt jelenti, hogy a hőátadás úgy történik, hogy a hő átadása a hőt felvevő, felmelegedő részecskék tovaáramlik. Például a lábasban melegített víznél a lábas forró aljánál lévő vízrészecskék előbb hőt vesznek fel a lábas aljától, felmelegednek, majd a részecskék felfelé „indulnak meg”. A lakunaritás pedig azt skálázza, hogy mekkora a rések a panelsorok között. Vagyis fontos, hogy hogyan áramlik a hő a panelek között, milyen távolságot kell megtegyen, de közben a hőátadás is igazodjon a panelek optimális működési tartományához.
Utóbbi a kulcsfontosságú a napelemeknél: ha a levegő megfelelően tud áramlani a naperőművek sorai között, akkor 1,5 százalékkal hatékonyabb lehet a napenergiás termelés. A trükk leginkább az, hogy az uralkodó széljárást is figyelembe kell venni, ahogy elhelyezik a paneleket. A PV-erőművek sortávolsága 2 és 11 méter között változott, a legjobb megoldás nagyjából 9,8 méternél volt a vizsgált helyszíneken, de éghajlati adottságoktól függően ez kevesebb is lehet.
A kerti PV-knél is fontos lehet a távolság, de a háztető és a panel közötti rés, valamint a megfelelő szélhűtés is befolyásolhatja a hatékonyságot. Ha rendelkezésre áll a megfelelő hely, akkor a dőlésszögek, sortávolságok optimalizálásával szinte ingyen javítható az energiatermelés ezeknél a rendszereknél.
A mezőgazdasági termelés is javíthat a bevételeken
„A sortávolság növelése lehetővé teheti, hogy többféle növényfajtát és többféle mezőgazdasági berendezést használhassunk az agrivoltaikus rendszerekben” – mondta Jordan Macknick, aki egy másik NREL kutatási projektet vezet, amely az agrivoltaikára összpontosít.
„Ez potenciálisan költséghatékonyabbá és az ipari mezőgazdasággal kompatibilisebbé teheti ezeket az elosztott napelemes rendszereket” – tette hozzá.
A konvektív napelemes hűtés alkalmazására vonatkozó más, nemrégiben tett javaslatok közé tartozik a PV-panelek egymáshoz közeli elhelyezése, valamint a szélirány és a modul dőlésszögének figyelembevétele.
