REKLAMA
REKLAMA
 

Naukowcy wskazali optymalny odstęp między panelami w systemach floatingPV

Naukowcy wskazali optymalny odstęp między panelami w systemach floatingPV
Naukowcy zbadali jak odległość między panelami fotowoltaicznymi w systemach floatingPV wpływa na ich pracę. Fot. Shutterstock

Włoscy naukowcy zbadali, jak odstęp między rzędami pływających modułów fotowoltaicznych wpływa na ich temperaturę. Odpowiednio dobrany odstęp poprawia przepływ powietrza, a tym samym chłodzenie paneli.

Naukowcy z Uniwersytetu Neapolitańskiego Parthenope oraz Uniwersytetu Kampanii im. Luigiego Vanvitellego opublikowali wyniki badań nad wpływem odstępów między rzędami paneli fotowoltaicznych na wydajność cieplną instalacji. Badanie miało formę symulacji komputerowej (CFD) instalacji proponowanej dla zbiornika zaporowego Occhito na południu Włoch. Zamodelowano układ trzech rzędów modułów nachylonych pod kątem 15 st. i umieszczonych 25 cm nad powierzchnią wody.

Spośród czterech badanych wariantów najlepsze chłodzenie zapewnił odstęp równy połowie długości modułu. W symulacji przyjęto moduły o długości 992 mm, stąd odstęp wynosił niespełna 0,5 m. Zarówno mniejsze, jak i większe odstępy dawały słabsze chłodzenie.

REKLAMA
REKLAMA

Więcej nie oznacza lepiej

Przy prędkości wiatru 3,5 m/s średnia temperatura modułów w konfiguracji optymalnej wyniosła 27,16 st. C. W najbardziej zwartej konfiguracji (odstęp równy 0,25 długości modułu) temperatura w tych samych warunkach wyniosła 31,07 st. C. Przy odstępie równym 0,75 długości modułu było to 29,26 st. C, a w najszerszej konfiguracji (odstęp równy długości modułu) 29,75 st. C.

Jak przypominają autorzy, sprawność krzemowych modułów fotowoltaicznych spada o ok. 0,3–0,5 proc. na każdy 1 st. C wzrostu temperatury ogniwa. Skuteczne chłodzenie przekłada się więc na wydajność instalacji. Badanie pokazuje, że o chłodzeniu decyduje nie tylko bliskość wody, ale również odległość między rzędami modułów. Zdaniem naukowców odstęp powinien być traktowany jako jeden z kluczowych parametrów projektowania termicznego.

Intuicyjnie zbyt zwarta konstrukcja oznacza gorsze chłodzenie, bo kolejne rzędy znajdują się w strefie spowolnionego przepływu powietrza za poprzednim rzędem (tzw. śladzie aerodynamicznym). Dlaczego jednak odstęp większy niż połowa długości modułu również osłabia chłodzenie? Autorzy tłumaczą to słabszym przyspieszeniem przepływu powietrza między rzędami.

Różne wyniki w poszczególnych rzędach

Różnice występowały również między poszczególnymi rzędami. Najbardziej wrażliwy na zmianę odstępu okazał się rząd środkowy. Przy prędkości wiatru 3,5 m/s jego temperatura wyniosła 29,66 st. C przy odstępie równym 0,25 długości modułu, 23,30 st. C przy odstępie optymalnym i 30,17 st. C przy odstępie równym długości modułu.

Nieco inaczej zachowywał się ostatni, trzeci rząd modułów. W jego przypadku najniższą temperaturę uzyskano przy odstępie równym 0,75 długości modułu. Przy prędkości wiatru 3,5 m/s wyniosła ona 29,54 st. C, wobec 29,97 st. C przy odstępie optymalnym dla całego układu. Autorzy tłumaczą to tym, że do ostatniego rzędu dociera skumulowany ślad aerodynamiczny dwóch poprzednich rzędów. Przepływ potrzebuje więc więcej miejsca, by odzyskać prędkość.

Jednak, gdy uwzględni się cały układ, najkorzystniejszy pozostaje odstęp równy połowie długości modułu. Wynik ten pokazuje jednak, że odstęp najlepszy dla całej instalacji nie musi być optymalny dla każdego rzędu z osobna. Autorzy zaznaczają, że trzyrzędowy model nie pozwala ocenić, jak zachowywałyby się rzędy w głębi dużej farmy, gdzie ten efekt mógłby się nasilać lub zanikać.

Choć w tym badaniu optymalny okazał się odstęp równy połowie długości modułu, wyniku nie można przenieść 1:1 na inne projekty. Najkorzystniejsza równowaga między wygaszaniem śladu aerodynamicznego a przyspieszeniem przepływu powietrza zależy od warunków panujących w danym miejscu.

REKLAMA
REKLAMA
REKLAMA

Uproszczony model

Należy pamiętać, że symulacje przeprowadzono w uproszczonych warunkach. Zastosowano dwuwymiarowy model obejmujący tylko trzy rzędy modułów. Woda miała głębokość 20 cm i jednolitą temperaturę, a jej powierzchnia była płaska i nieruchoma, bez fal i parowania. Wiatr wiał wyłącznie w jednym kierunku, prostopadle do rzędów. Nie uwzględniono też m.in. zacienienia ani konstrukcji pływaków. Przyjęte nasłonecznienie (146,65 W/m²) odpowiadało średniej rocznej, a nie letnim warunkom szczytowym. Podane temperatury służą więc przede wszystkim do porównania wariantów.

Sami autorzy przestrzegają przed traktowaniem wyników jako uniwersalnej rekomendacji projektowej. Zapowiadają dalsze badania z użyciem modeli trójwymiarowych, przy większej liczbie prędkości i kierunków wiatru oraz z uwzględnieniem wpływu temperatury na produkcję energii.

Badanie „Influence of row spacings on the thermal performance of floating photovoltaic arrays at the Occhito Dam reservoir, Italy: A numerical study” („Wpływ odstępów między rzędami na wydajność cieplną pływających instalacji fotowoltaicznych na zbiorniku zapory Occhito we Włoszech: studium numeryczne”) zostało opublikowane w czasopiśmie Solar Energy.

Czy fotowoltaika na wodzie zużywa się szybciej?

Warto wspomnieć również o innym badaniu dotyczącym fotowoltaiki na wodzie. Norwescy naukowcy sprawdzili, czy pływające moduły zużywają się szybciej. Przeanalizowali m.in. temperaturę powietrza, wilgotność względną, prędkość wiatru, temperaturę wody oraz dane o nasłonecznieniu.

Na tej podstawie obliczyli temperatury modułów, wilgotność względną oraz profile przenikania wilgoci do ich wnętrza. Następnie za pomocą modelowania symulowali zachowanie wilgoci w dwóch architekturach modułów: glass-glass oraz glass-backsheet.

Z wynikami można zapoznać się w artykule: Czy fotowoltaika na wodzie zużywa się szybciej? Naukowcy sprawdzili popularny mit.

Źródło: Solar Energy

Marcin Karwowski

marcin.karwowski@gramwzielone.pl

© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy E-Magazyny Sp. z o.o.

REKLAMA
Komentarze
Zamieszczając komentarz akceptujesz Regulamin oraz potwierdzasz zapoznanie się z Polityką prywatności. Administratorem danych osobowych jest E-MAGAZYNY sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie, ul.Szturmowa 2, 02-678 Warszawa. Więcej informacji o przetwarzaniu danych osobowych oraz przysługujących Państwu prawach znajduje się w Polityce prywatności.

Brak komentarzy
 
 
Kanał Energetyczny
Platforma wideo grupy mediowej E-Magazyny i portalu Gramwzielone.pl
Channel Thumbnail
Kanał Energetyczny
@kanalenergetyczny 1,62 tys. subskrybentów
Kanał Energetyczny jest tworzony przez dziennikarzy portali Gramwzielone.pl i E-magazyny.pl. Zasubskrybuj nasz kanał i bądź na bieżąco z informacjami z rynku energetyki i odnawialnych źródeł energii.
Ceny energii RCE
Rynkowa cena energii elektrycznej (RCE) jest przyjmowana do rozliczeń energii wprowadzanej do sieci przez prosumentów objętych systemem net-billing, przy czym niektórzy prosumenci w net-billingu mogą być rozliczani po miesięcznej rynkowej cenie energii elektrycznej (RCEm) będącej średnią ważoną z cen RCE.
Aktualna cena energii  zł/MWh Cena netto (bez VAT)
Skala
Dzisiaj (13-11-2026)
* Ceny RCE podawane są w ujęciu netto, nie zawierają VAT i podatku akcyzowego.
** Depozyt prosumencki naliczany z wykorzystaniem cen RCE jest dodatkowo powiększany o współczynnik korekcyjny 1,23.
*** Przy ujemnej wartości RCE wysokość depozytu prosumenckiego nie ulega zmianie.
 
 
Wywiady
Patronaty medialne