Aumentar la separación entre las filas de los paneles solares puede incrementar la eficiencia y mejorar la economía en ciertos casos al permitir que un mayor flujo de aire elimine algo de calor, según un nuevo análisis del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), financiado por la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía de Estados Unidos.
Los paneles solares funcionan capturando la luz solar y convirtiéndola en electricidad, pero el calor que los acompaña puede disminuir ligeramente su potencia de salida. El análisis del NREL observó más allá de las suposiciones operativas actuales que consideraban solo la cantidad de luz solar, la velocidad del viento y la temperatura ambiente.
Según el artículo ‘Análisis tecnoeconómico del enfriamiento convectivo cambiante de la matriz fotovoltaica a través del espaciado cambiante de la matriz’, la separación de los módulos, el ángulo y la altura afectan al flujo de aire.
La temperatura de un módulo fotovoltaico solo es superada por la cantidad de luz solar que recibe en términos de impacto en la salida eléctrica del módulo. La salida de potencia máxima de un módulo cae entre un 0,3% y un 0,5% por grado de aumento en la temperatura del módulo. La luz del sol es el principal impulsor de la temperatura del módulo y la velocidad del viento tiene un efecto secundario.
Un avance para la agrovoltaica
El análisis, que se basó en el modelo System Advisor de NREL, demostró que una mayor separación entre filas mejoraría el rendimiento de un sistema fotovoltaico al permitir que el flujo de aire enfríe los módulos solares. Los autores del artículo explican que pocos modelos de computadora utilizados anteriormente consideraban los cambios en la transferencia de calor causados por las diferencias en la configuración de una matriz.
La investigación podría ser particularmente relevante para el creciente campo de la agrovoltaica, en el que los cultivos se plantan junto a los paneles solares o debajo de ellos. El uso cambiante de la tierra para diferentes diseños afectaría a la ubicación de los cultivos, lo que a su vez también podría afectar el flujo de viento.
El aumento del espacio podría permitir que se utilicen más variedades de cultivos y más tipos de equipos agrícolas en los sistemas agrovoltaicos. Esto podría hacer que estos sistemas solares espaciados sean más rentables y compatibles con la agricultura a mayor escala.
Mayor espacio, mayor eficiencia
Al distanciar más los paneles, la cantidad de irradiancia reflejada por el suelo en un módulo solar aumenta y la incidencia de módulos que se proyectan sombra entre sí disminuye. El mayor espacio también permite un mayor flujo de viento, lo que puede resultar en temperaturas de módulo más bajas y una mayor producción de energía.
Los investigadores no especificaron qué separación deberían tener los paneles porque cada sistema fotovoltaico es diferente y depende de las condiciones locales. Señalaron que las mayores mejoras se produjeron en climas con temperaturas ambientales anuales promedio bajas y velocidades del viento anuales promedio de moderadas a altas.
Los investigadores encontraron que una mayor separación de filas conlleva costos adicionales. Se necesita más tierra ya que las matrices están más espaciadas. Además, los costos de cableado aumentan a medida que los arreglos están más dispersos. No obstante, los investigadores determinaron que los beneficios superan los costos en muchos casos.