Eine Forschergruppe unter der Leitung der Universität für Wissenschaft und Technologie Chinas hat den Einfluss des Reihenabstands von Solarmodulen auf die Temperatur und Effizienz eines PV-Systems untersucht und festgestellt, dass ein übermäßiger Reihenabstand keine signifikante Rolle bei der Kühlung der Paneele durch thermische Konvektion und der Steigerung des Stromertrags spielt.

Shi erklärte außerdem, die Forschungsergebnisse hätten gezeigt, dass ein größerer Reihenabstand in Freilandtests nicht den erwarteten Kühleffekt erziele. „Daher genügt es in der Praxis, sicherzustellen, dass zwischen benachbarten Reihen von PV-Modulen keine Schatten entstehen. Der mögliche Kühleffekt durch einen zu großen Reihenabstand kann bei der praktischen Anordnung vernachlässigt werden.“

Die Wissenschaftler führten ihre Experimente an einer Photovoltaikanlage mit 30 Modulen durch, die quer zur Sonneneinstrahlung in drei Spalten und zehn Reihen angeordnet waren. Der minimale Reihenabstand betrug 0,98 m, wodurch nach ihren Angaben sichergestellt wurde, dass es zwischen 9:00 und 15:00 Uhr zur Wintersonnenwende auf der Nordhalbkugel keine Abschirmung zwischen den Komponenten der Photovoltaikanlage gab.

„Um die Flächennutzung zu optimieren, muss der Reihenabstand so gering wie möglich sein“, stellten sie fest. „IEC 62548–1:2023 und IEC TS 62738–2018 legen Mindestreihenabstände fest, um Schattenbildung zwischen benachbarten Reihen von Photovoltaikmodulen zu vermeiden.“ Die Messungen erfolgten vom 10. Juni bis zum 5. September 2023 mithilfe einer Wetterstation, Thermoelementen und eines Leistungsmessers. „Der Reihenabstand wurde während des Messzeitraums regelmäßig angepasst, um saisonale Einflüsse der Außentemperatur und der Windgeschwindigkeit zu minimieren.“

Die Versuchsreihe zeigte, dass entgegen den anfänglichen Erwartungen eine Vergrößerung des Reihenabstands den konvektiven Wärmetransport nicht verstärkte. Ein positiver Effekt zeigte sich nur bei einer Bestrahlungsstärke unter 400 W/m², oberhalb dieses Schwellenwerts war er vernachlässigbar.

Die Analyse zeigte auch, dass die Leistung des PV-Systems um bis zu 3,9 % steigen könnte, wenn der Reihenabstand auf das 1,5-fache des Mindestschwellenwerts erhöht würde, wobei die Oberflächentemperatur um 1,86 °C sinken und der PV- und Stromertrag um 3,53 % steigen würde, wenn die Windgeschwindigkeit von 0 auf 2,4 m/s anstiege.
Die Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass größere Abstände zwischen den Pflanzen vermieden werden sollten, da deren begrenzte Wirkung den höheren Flächenverbrauch nicht ausgleicht. Sie betonten stattdessen, dass Faktoren wie die direkte Sonneneinstrahlung und die Windgeschwindigkeit zur Verbesserung der Systemleistung berücksichtigt werden sollten.

„Die Ergebnisse der Freilandversuche dieser Studie liefern eine Referenz für die Auslegung von Photovoltaikanlagen“, erklärte Shi. „Der mittlere relative Fehler des Temperaturvorhersagemodells beträgt in dieser Studie lediglich 5,4 %, während der des vorherigen Modells fast 20,0 % beträgt. Mithilfe des in dieser Studie entwickelten Modells lässt sich der Einfluss von Umgebungsbedingungen und Installationsparametern auf die Photovoltaikleistung genauer quantifizieren.“

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