اقترح فريق بحثي بقيادة مختبر الطاقة المتجددة الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (NREL) نهجًا جديدًا لتبريد الوحدات الشمسية باستخدام تحويل تدفق الحرارة في محطات الطاقة الشمسية الكبيرة.

تأخذ نمذجتهم في الاعتبار عوامل مثل تباعد الصفوف، وارتفاع لوحة الوحدة، وزاوية الميل. كما تُستخدم مدخلات المقياس لتوضيح مساحة الهواء حول أو عبر الوحدات الشمسية. على النقيض من ذلك، في النماذج القياسية، يكون الطول المستخدم عادةً نسبةً إلى حجم الوحدة، متجاهلاً تكوين محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

وقال العلماء إن "منحنيات الحمل الحراري transSolFirsTecher يتم إنشاؤها من خلال محاكاة التدفق الحسابي وتجارب نفق الرياح، مما يسمح بوصف الحمل الحراري transSolFirsTecher كقيمة مقياس طول الفجوة التي تصف المسافة بين مجموعة الخلايا الشمسية بأكملها من خلال وحدة طول واحدة"، مدعين أن استخدام مقياس طول الفجوة يمكن أن يؤدي إلى تحسن بنسبة 1.5 في المائة في دقة توليد الطاقة.

وقد اعتبر تحليلهم التقني الاقتصادي نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المواجه للجنوب بقدرة 1 ميجاوات في فينيكس، أريزونا، تم تركيبها بزاوية إمالة ثابتة مقدارها 30 درجة بمسافات مختلفة بين الصفوف أو نسب تغطية أرضية (GCR). افتُرض أن تكون تكلفة إيجار الأرض السنوية 0.054 دولار أمريكي/متر مربع. تتراوح مسافات الصفوف بين محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية بين مترين و11 مترًا، أي ما يعادل قيم تغطية أرضية تتراوح بين 0.73 و0.08.

قال جوردان ماكنيك، الذي يقود مشروعًا بحثيًا آخر في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) يركز على الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية: "إن زيادة المسافات بين الخلايا الشمسية قد تسمح بزراعة مجموعة متنوعة من المحاصيل واستخدام أنواع أكثر من المعدات الزراعية في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية. وهذا قد يجعل أنظمة الطاقة الشمسية المتباعدة هذه أكثر فعالية من حيث التكلفة ومتوافقة مع الزراعة واسعة النطاق".

من خلال النمذجة، حدد الفريق التكلفة المثلى لتكلفة الطاقة المُستوية (LCOE) عند 0.29 دولار/كيلوواط ساعة، مع تباعد بين الصفوف يتراوح بين 4.83 و7.34 متر. بلغت التكلفة المُستوية 0.33 دولار/كيلوواط ساعة لتباعد مترين، و0.36 دولار/كيلوواط ساعة لتباعد 11 مترًا.

وجد الفريق أن أكبر تحسن في تكلفة الطاقة المُسَوَّاة (LCOE) حدث في مناخات ذات متوسط درجات حرارة محيطة سنوي منخفض ومتوسط سرعات رياح سنوية تتراوح بين المتوسطة والعالية في الولايات المتحدة. وعرضوا هذا النموذج في دراستهم الحديثة، "التحليل التقني والاقتصادي للتبريد الحملي لمصفوفات الخلايا الكهروضوئية من خلال تغيير مسافات المصفوفات"، والتي نُشرت في مجلة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات للخلايا الكهروضوئية.

تتضمن التوصيات الأخرى لاستخدام تبريد الوحدة الشمسية الحملية تجميع الألواح الكهروضوئية معًا بشكل وثيق مع مراعاة اتجاه الرياح وإمالة الوحدة.