Ottimizzazione della distanza tra pannelli fotovoltaici per maggiori rendimenti energetici
Un nuovo approccio alla modellazione della temperatura dei moduli fotovoltaici
Il settore dell’energia solare fotovoltaica è in continua evoluzione, con la ricerca costante di metodi per massimizzare i rendimenti energetici e ridurre i costi. Un recente studio ha introdotto un approccio innovativo alla modellazione della temperatura dei moduli fotovoltaici, tenendo conto delle variazioni nella distanza tra i pannelli fotovoltaici all’interno di un impianto solare. Questo approccio rivoluzionario ha il potenziale per aumentare l’efficienza energetica dei sistemi fotovoltaici fissi inclinati e ridurre il costo dell’energia.
L’accuratezza nella modellazione della temperatura dei moduli fotovoltaici è essenziale per calcolare con precisione i rendimenti energetici e valutare le prestazioni economiche dei progetti fotovoltaici. Finora, molti approcci si sono basati su supposizioni termiche sia in stato stazionario che transitorio, senza tenere conto dei cambiamenti nella dissipazione del calore convettivo sulla superficie dei moduli dovuti alle variazioni nella disposizione del sistema fotovoltaico.
Una delle variazioni più significative riguarda lo spaziamento tra le file di pannelli, che può influenzare notevolmente l’efficienza elettrica dei moduli e le prestazioni economiche complessive, anche considerando i costi aggiuntivi legati ai cambiamenti nello spaziamento delle file. Utilizzando un approccio di trasferimento di calore basato sulla definizione spaziale di un array fotovoltaico, sono stati condotti analisi tecnico-economiche di diverse configurazioni impiantistiche.
I risultati hanno dimostrato un miglioramento del costo energetico livellato (LCOE) a livello di sistema per sistemi fotovoltaici a inclinazione fissa con un aumento dello spaziamento tra le file. In alcune condizioni climatiche caratterizzate da basse temperature ambiente e venti annuali più elevati, gli miglioramenti del LCOE sono stati osservati fino al 2,15%. Sebbene gli aumenti del LCOE siano principalmente guidati dai cambiamenti nell’irraggiamento incidente dovuti alla variazione dello spaziamento delle file, un’analisi dettagliata ha rivelato che le modifiche nella dinamica di trasferimento di calore contribuiscono con lo 0,5% alla riduzione del LCOE per i LCOE più elevati, rispetto a una riduzione del 3,3% dovuta ai cambiamenti nell’irraggiamento.
In sintesi, questo articolo ha presentato un nuovo approccio alla modellazione della temperatura dei moduli fotovoltaici che tiene conto delle variazioni nel flusso di raffreddamento convettivo sulla superficie dei moduli dovute ai cambiamenti nella disposizione dell’array. Questo approccio ha dimostrato di poter portare a una differenza del 1,5% nei valori energetici annuali rispetto agli approcci di modellazione convenzionali. Ulteriori ricerche dovrebbero includere un’analisi di sensibilità e una modellazione a ordini ridotti delle definizioni della lunghezza di lacunosità degli array fotovoltaici per consentire una più facile implementazione della modellazione del trasferimento di calore nei modelli fotovoltaici completi.
Le scoperte dimostrate potrebbero assumere un’importanza ancora maggiore nel contesto dell’agrivoltaico, dove le colture sono coltivate in prossimità o addirittura sotto i pannelli solari. L’innalzamento della temperatura dei pannelli potrebbe, infatti, richiedere l’adozione di colture diverse e l’utilizzo di attrezzature agricole specifiche.
Infine, una più dettagliata analisi di sensibilità degli effetti dei parametri del sistema, come l’angolo di inclinazione, offrirebbe ulteriori approfondimenti sul bilancio tra trasferimento di calore, produzione energetica del sistema e costi del sistema, che gli utenti dovrebbero considerare nella pianificazione dei sistemi fotovoltaici.
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