Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL) Departemen Energi AS telah mengusulkan pendekatan baru untuk pendinginan modul surya menggunakan transfer aliran panas di pembangkit listrik tenaga surya besar.

Pemodelan mereka memperhitungkan faktor-faktor seperti jarak baris, tinggi panel modul, dan sudut kemiringan. Input skala juga digunakan untuk mendemonstrasikan ruang udara di sekitar atau melalui modul surya. Sebaliknya, pada model standar, panjang yang biasanya digunakan adalah proporsi dari ukuran modul, dengan mengabaikan konfigurasi pembangkit PV.

“Kurva transfer konveksi panas dihasilkan melalui simulasi aliran komputasi dan eksperimen terowongan angin, yang memungkinkan transfer konveksi panas digambarkan sebagai nilai skala panjang celah yang menggambarkan jarak seluruh susunan PV melalui satu satuan panjang,” kata para ilmuwan, mengklaim bahwa menggunakan skala panjang celah dapat menghasilkan peningkatan 1,5 persen dalam akurasi pembangkit listrik.

Analisis tekno-ekonomi mereka mempertimbangkan sistem PV 1 MW yang menghadap ke selatan di Phoenix, Arizona, dipasang dengan sudut kemiringan tetap 30 derajat pada berbagai jarak baris atau rasio cakupan tanah (GCR). Diasumsikan biaya sewa tanah tahunan sebesar $0,054/m2. Jarak baris pembangkit PV bervariasi dari 2 m hingga 11 m, sesuai dengan nilai GCR 0,73 hingga 0,08.

"Peningkatan jarak dapat memungkinkan lebih banyak jenis tanaman dan lebih banyak jenis peralatan pertanian untuk digunakan dalam sistem PV pertanian," kata Jordan Macknick, yang memimpin proyek penelitian NREL lainnya yang berfokus pada PV pertanian. "Ini bisa membuat sistem tata surya ini lebih hemat biaya dan kompatibel dengan pertanian skala besar."

Melalui pemodelan, tim menentukan titik levelized cost of energy (LCOE) optimal menjadi $0,29/kWh, dengan jarak baris bervariasi antara 4,83 dan 7,34 meter. LCOE adalah $0,33/kWh untuk jarak dua meter dan $0,36/kWh untuk jarak 11 meter.

Tim menemukan bahwa peningkatan LCOE terbesar terjadi di iklim dengan suhu lingkungan rata-rata tahunan yang rendah dan kecepatan angin rata-rata tahunan sedang hingga tinggi di Amerika Serikat. Mereka mempresentasikan model tersebut dalam studi terbaru mereka, "Technoeconomic Analysis of Convective Cooling of Photovoltaic Arrays by Varying Array Spacing," yang diterbitkan dalam IEEE Journal of Photovoltaics.

Rekomendasi lain untuk menggunakan pendinginan modul surya konvektif termasuk mengemas panel PV secara berdekatan dan mempertimbangkan arah angin dan kemiringan modul.