قامت مجموعة من الباحثين بقيادة جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية بدراسة تأثير تباعد صفوف الوحدة الشمسية على درجة حرارة النظام الكهروضوئي وكفاءته، ووجدوا أن التباعد المفرط بين الصفوف لا يلعب دورًا مهمًا في تبريد الألواح عبر الحمل الحراري وزيادة إنتاجية الطاقة.
وقال لونج شي، المؤلف الرئيسي للبحث: "لقد وجدنا، بدلاً من ذلك، أن الإشعاع يلعب دورًا مهمًا في إنتاج الطاقة الكهروضوئية مقارنة بسرعة الرياح وتباعد الصفوف". "لذلك، فإن ضمان الإشعاع الكامل هو الاعتبار الأساسي في تصميم محطات الطاقة الكهروضوئية. وعلى هذا الأساس، يمكن لترتيب معقول لوضع تركيب المصفوفة الكهروضوئية أن يحسن التبريد السلبي إلى درجة معينة."
وأوضح شي أيضًا أن العمل البحثي أظهر أن تباعد الصفوف الأكبر لم يحقق تأثير التبريد المتوقع في الاختبارات الخارجية. "وبالتالي، من الضروري فقط التأكد من عدم وجود ظل بين الصفوف المتجاورة من المصفوفات الكهروضوئية في التطبيقات العملية، وقد لا تتم متابعة تأثير التبريد المحتمل الناجم عن التباعد المفرط بين الصفوف أثناء الترتيب العملي."
أجرى العلماء تجاربهم على مصفوفة كهروضوئية تتكون من 30 وحدات منتشرة باتجاه أفقي في 3 أعمدة و10 صفوف. كان الحد الأدنى لتباعد الصفوف 0.98 مترًا، وهو ما قالوا إنه يضمن عدم وجود تدريع بين مكونات المصفوفة الكهروضوئية بين 09:00 و15:00 في الانقلاب الشتوي في نصف الكرة الشمالي.
وأشاروا أيضًا إلى أنه "لتحسين معدل استخدام الأراضي، يجب أن تكون المسافة بين الصفوف صغيرة قدر الإمكان". "تنص المواصفة IEC 62548–1:2023 وIEC TS 62738–2018 على الحد الأدنى لتباعد الصفوف لضمان عدم وجود ظل بين الصفين المتجاورين من المصفوفات الكهروضوئية." لقد أجروا القياسات عبر محطة الأرصاد الجوية والمزدوجات الحرارية ومقياس الطاقة في الفترة من 10 يونيو 2023 إلى 5 سبتمبر 2023. "تم تعديل تباعد الصفوف بشكل متكرر خلال فترة المراقبة لتجنب التأثيرات الموسمية خارج درجة حرارة الهواء وسرعة الرياح".
أظهرت سلسلة التجارب أنه، على عكس التوقعات الأولية، فإن زيادة تباعد الصفوف لم يزيد من تأثير انتقال الحرارة بالحمل الحراري. كان له تأثير مفيد فقط عندما يكون الإشعاع أقل من 400 واط/م2، بينما فوق هذه العتبة كان التأثير ضئيلًا.
أظهر التحليل أيضًا أن إنتاج النظام الكهروضوئي يمكن أن ينمو بنسبة تصل إلى 3.9% مع زيادة تباعد الصفوف إلى 1.5 مرة الحد الأدنى، مع انخفاض درجة حرارة السطح بمقدار 1.86 زيادة درجة الحرارة والطاقة الكهروضوئية وإنتاجية الطاقة بنسبة 3.53% عندما ارتفعت سرعة الرياح من 0 إلى 2.4 م/ث.
وخلص العلماء إلى أنه ينبغي تجنب المسافات الخام الأكبر، لأن آثارها المحدودة لا تعوض معدل استخدام الأراضي الأكبر. لقد أصروا بدلاً من ذلك على النظر في عوامل مثل الإشعاع المباشر وسرعة الرياح لتحسين مخرجات النظام.
وأوضح شي أن "النتائج التجريبية واسعة النطاق لهذه الدراسة توفر مرجعًا لتصميم محطات الطاقة الكهروضوئية". "متوسط الخطأ النسبي لنموذج التنبؤ بدرجات الحرارة في هذه الدراسة هو 5.4% فقط، أما النموذج السابق فهو تقريباً 20.0%. ومن خلال النموذج في هذه الدراسة تم التعرف على تأثير الظروف البيئية والتركيب يمكن قياس المعلمات الكهروضوئية بشكل أكثر دقة."
