Quels sont les facteurs qui influencent le rendement de la production d'électricité photovoltaïque ?

Cependant, l'énergie solaire présente des problèmes tels qu'une faible densité énergétique, un faible rendement de production d'énergie et une grande influence des facteurs environnementaux, qui limitent son développement. C'est pourquoi l'amélioration de l'efficacité de la production d'énergie photovoltaïque est devenue un domaine de recherche important.

Cet article analyse principalement le changement du flux de transfert de chaleur causé par la modification de l'espacement de la structure du réseau carré de cellules solaires, qui peut améliorer l'efficacité de la production d'énergie photovoltaïque, et d'autres facteurs qui affectent l'efficacité de la production d'énergie solaire.

Modifier la distance entre les panneaux photovoltaïques pour augmenter l'efficacité photovoltaïque

Certaines études ont montré qu'en changeant la distance du panneau photovoltaïque, le changement de sa température de fonctionnement a un impact significatif sur la puissance de sortie du réseau photovoltaïque.

La modification du réseau carré n'affectera pas seulement l'irradiation totale incidente sur la surface du module, augmentera ou diminuera la température du module, mais modifiera également la trajectoire du flux d'air d'évacuation de la chaleur, et changera l'efficacité du refroidissement par convection du système photovoltaïque.

Le coefficient de température de puissance d'une batterie au silicium monocristallin est d'environ -0,5%/℃, c'est-à-dire que la température de fonctionnement de la batterie augmente de 1℃, et la puissance de sortie de la batterie diminue de 0,5%.

Par conséquent, afin d'améliorer l'efficacité de la production d'énergie photovoltaïque, il est essentiel de contrôler la température de l'eau. modules photovoltaïques.

Afin d'obtenir la puissance maximale du panneau solaire en utilisation réelle, il est nécessaire de simuler son environnement de travail réel par le biais d'une modélisation avant la conception, afin d'ajuster les paramètres ou la structure du dispositif.

À cette fin, certains chercheurs ont établi un modèle général de température photovoltaïque, prenant en compte des paramètres tels que l'espacement des rangées, la hauteur des panneaux et l'angle d'inclinaison pour compléter l'agencement spatial des systèmes photovoltaïques.

En outre, le modèle tient compte de la disposition spatiale des différentes centrales photovoltaïques et l'améliore en ajoutant des coefficients de transfert de chaleur par convection.

Les résultats de l'étude montrent qu'à mesure que l'espacement des rangées augmente, l'irradiation incidente et le refroidissement par convection des modules photovoltaïques augmentent, de même que la puissance de sortie. Par rapport à la modélisation thermique conventionnelle existante de la convection, le système a prédit une augmentation de 0,98% de la puissance de sortie par an pour la même variation de l'espacement des rangées.

Toutefois, les chercheurs n'ont pas précisé la distance entre les panneaux solaires, car chaque système photovoltaïque est différent et dépend des conditions locales.

Quels sont les autres facteurs qui influencent l'efficacité de la production d'électricité photovoltaïque ?

Lorsque le rendement de conversion du module solaire est constant, la production d'électricité du système photovoltaïque est déterminée par l'intensité du rayonnement solaire, et la quantité de rayonnement solaire est positivement corrélée à la production d'électricité.

En raison de l'existence de l'atmosphère, la quantité de rayonnement solaire qui atteint effectivement la surface de la terre est affectée par de nombreux facteurs, notamment l'altitude du soleil, la qualité de l'atmosphère et la transparence de l'atmosphère.

Altitude du soleil

L'altitude à laquelle le soleil se trouve au-dessus de l'horizon est appelée altitude du soleil. L'altitude du soleil varie constamment au cours de la journée. Pour un plan de sol donné, lorsque l'altitude du soleil est basse, la lumière traverse l'atmosphère plus longtemps et son énergie diminue davantage.

En outre, la lumière est projetée sur l'avion à un angle plus faible, de sorte que moins d'énergie solaire atteint effectivement l'endroit, et vice versa.

Qualité de l'atmosphère

L'absorption et la diffusion atmosphériques atténuent l'énergie solaire qui atteint le sol. L'ampleur de cette atténuation est liée à la longueur du rayonnement solaire traversant l'atmosphère.

Plus le rayonnement solaire traverse l'atmosphère sur une longue distance, plus l'atténuation de l'énergie est importante ; plus la distance est courte, plus la perte d'énergie est faible.

Transparence atmosphérique

À la surface de la Terre, l'irradiation solaire varie fréquemment en raison des différences de transparence atmosphérique.

Par temps clair et sans nuages, la transparence atmosphérique est élevée et davantage de rayonnement solaire atteint le sol ; par temps nuageux ou poussiéreux, la transparence atmosphérique est faible et moins de rayonnement solaire atteint le sol.

Pour la production d'électricité photovoltaïque, le facteur le plus important est la quantité de rayonnement solaire, suivie de la température des composants.

Comme l'intensité du rayonnement et les caractéristiques spectrales du soleil varient en fonction des conditions météorologiques, le rayonnement est très aléatoire et difficile à contrôler.

Les chercheurs ont donc cherché à ajuster la distance entre les composants pour contrôler la température.

Est-il assez économique de modifier l'espacement des panneaux photovoltaïques ?

L'augmentation de l'espacement des rangées ou de la couverture du sol entraîne une augmentation des coûts des systèmes photovoltaïques et des coûts fonciers, ainsi qu'une modification de la performance énergétique.

Il est donc nécessaire d'évaluer l'impact des changements de configuration des panneaux photovoltaïques qui modifient le flux de chaleur convective à la surface des modules photovoltaïques sur les performances de l'analyse technico-économique du système photovoltaïque.

Les chercheurs ont évalué l'analyse technico-économique de leur modèle en utilisant le coût énergétique normalisé comme indicateur. Les résultats montrent qu'en ajustant l'espacement des rangées de modules photovoltaïques, le coût énergétique normalisé du système peut être augmenté.

Sous certains climats, l'augmentation de l'énergie primaire due à l'augmentation de l'irradiation incidente pour les systèmes photovoltaïques à une ou deux faces et les effets secondaires de refroidissement par convection dus à l'augmentation de l'espacement entre les rangées l'emportent sur l'augmentation des coûts de terrain et de câblage.

Dans le même ordre d'idées, la recherche pourrait s'avérer particulièrement utile dans le domaine de l'énergie photovoltaïque agricole, où les cultures peuvent être placées à côté ou au-dessous des panneaux solaires. Les experts du secteur affirment que l'augmentation de l'espacement permet d'utiliser une plus grande variété de cultures et de types d'équipements agricoles dans les systèmes photovoltaïques agricoles.

Un autre avantage de l'augmentation de la distance entre les panneaux solaires est qu'elle augmente l'irradiation réfléchie par le sol sur les panneaux solaires, et que les panneaux ne se bloquent pas les uns les autres, ce qui réduit la quantité de rayonnement solaire.

Bien qu'un espacement plus important puisse entraîner des coûts plus élevés en raison de la nécessité de disposer de plus de terres, les professionnels affirment que les avantages l'emportent en fin de compte sur les coûts.