Un grupo de investigadores dirigido por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China ha investigado la influencia de la distancia entre filas de módulos solares en la temperatura y la eficiencia de un sistema fotovoltaico y ha descubierto que una distancia excesiva entre filas no desempeña un papel significativo en la refrigeración de los paneles por convección térmica ni en el aumento del rendimiento energético.
«En cambio, hemos descubierto que la irradiancia desempeña un papel importante en la producción fotovoltaica, en comparación con la velocidad del viento y la separación entre filas», explica a pv magazine Long Shi, autor principal de la investigación. «Por tanto, garantizar la irradiancia total es la principal consideración a la hora de diseñar centrales fotovoltaicas. Sobre esta base, una disposición razonable del modo de instalación del conjunto fotovoltaico puede mejorar la refrigeración pasiva hasta cierto punto».
Shi también explicó que el trabajo de investigación demostró que una mayor separación entre filas no lograba el efecto de refrigeración esperado en las pruebas al aire libre. «Por lo tanto, sólo es necesario asegurarse de que no haya sombra entre las filas adyacentes de los paneles fotovoltaicos en las aplicaciones prácticas, y el posible efecto de refrigeración provocado por un espaciado excesivo entre filas puede no perseguirse durante la disposición práctica».
Los científicos realizaron sus experimentos con un conjunto fotovoltaico compuesto por 30 módulos desplegados con orientación horizontal en 3 columnas y 10 filas. La distancia mínima entre filas era de 0,98 m, lo que garantizaba que no hubiera apantallamiento entre los componentes del campo fotovoltaico entre las 9.00 y las 15.00 horas del solsticio de invierno en el hemisferio norte.
«Para mejorar la tasa de utilización del terreno, la separación entre hileras debe ser lo más pequeña posible», señalaron también. «Las normas IEC 62548-1:2023 e IEC TS 62738-2018 estipulan una separación mínima entre hileras para garantizar que no haya sombra entre las dos hileras adyacentes de paneles fotovoltaicos». Realizaron las mediciones mediante una estación meteorológica, termopares y un medidor de potencia desde el 10 de junio de 2023 hasta el 5 de septiembre de 2023. «El espaciado entre hileras se ajustó con frecuencia durante el periodo de seguimiento para evitar las influencias estacionales externas de la temperatura del aire y la velocidad del viento».
La serie de experimentos mostró que, contrariamente a las expectativas iniciales, el aumento del espaciado entre hileras no incrementaba el efecto de la transferencia de calor por convección. Sólo tenía un efecto beneficioso cuando la irradiancia era inferior a 400 W/m2, mientras que por encima de este umbral el efecto era insignificante.
El análisis también demostró que la producción del sistema fotovoltaico podía aumentar hasta un 3,9% con un espaciado entre hileras 1,5 veces superior al umbral mínimo; la temperatura de la superficie descendía 1,86 ºC y el rendimiento fotovoltaico y energético aumentaba un 3,53% cuando la velocidad del viento pasaba de 0 a 2,4 m/s.
Los científicos llegaron a la conclusión de que debería evitarse una mayor separación entre brutos, ya que sus efectos limitados no compensan la mayor tasa de uso del suelo. Más bien insistieron en tener en cuenta factores como la irradiancia directa y la velocidad del viento para mejorar el rendimiento del sistema.
«Los resultados experimentales a escala real en exteriores de este estudio proporcionan una referencia para el diseño de centrales fotovoltaicas», explicó Shi. «El error relativo medio del modelo de predicción de temperatura de este estudio es sólo del 5,4%, y el del modelo anterior es de casi el 20,0%. Gracias al modelo de este estudio, se puede cuantificar con mayor precisión la influencia de las condiciones ambientales y los parámetros de instalación en la energía fotovoltaica».
Sus conclusiones pueden consultarse en el estudio «Surface temperature and power generation efficiency of PV arrays with various row spacings: A full-scale outdoor experimental study» (Temperatura de la superficie y eficiencia de generación de energía de paneles fotovoltaicos con varios espacios entre filas: un estudio experimental a gran escala en exteriores), publicado en Applied Energy.
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