Une équipe de chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Chine a étudié l'influence de l'espacement des rangées de modules solaires sur la température et l'efficacité d'un système photovoltaïque et a constaté qu'un espacement excessif des rangées ne joue pas un rôle significatif dans le refroidissement des panneaux par convection thermique et l'augmentation du rendement énergétique.

Shi a également expliqué que les travaux de recherche ont démontré qu'un espacement plus important entre les rangées n'entraînait pas l'effet de refroidissement escompté lors des tests en extérieur. « Par conséquent, en pratique, il suffit de veiller à ce qu'il n'y ait pas d'ombre entre les rangées adjacentes de panneaux photovoltaïques, et l'effet de refroidissement potentiel induit par un espacement excessif entre les rangées n'est pas pertinent lors de la mise en œuvre. »

Les scientifiques ont mené leurs expériences sur un champ photovoltaïque composé de 30 modules disposés horizontalement en 3 colonnes et 10 rangées. L'espacement minimal entre les rangées était de 0,98 m, ce qui, selon eux, garantissait l'absence d'écran entre les composants du champ photovoltaïque entre 9 h et 15 h lors du solstice d'hiver dans l'hémisphère nord.

« Pour optimiser l’utilisation du sol, l’espacement entre les rangées doit être minimal », ont-ils également indiqué. « Les normes IEC 62548-1:2023 et IEC TS 62738-2018 définissent un espacement minimal entre les rangées afin d’éviter toute ombre portée entre deux rangées adjacentes de panneaux photovoltaïques. » Les mesures ont été effectuées du 10 juin au 5 septembre 2023 à l’aide d’une station météorologique, de thermocouples et d’un wattmètre. « L’espacement entre les rangées a été ajusté régulièrement pendant la période de suivi afin de limiter l’influence des variations saisonnières de la température extérieure et de la vitesse du vent. »

La série d'expériences a montré que, contrairement aux attentes initiales, l'augmentation de l'espacement entre les rangs n'améliorait pas le transfert de chaleur par convection. Elle n'avait un effet bénéfique que lorsque l'éclairement était inférieur à 400 W/m², tandis qu'au-delà de ce seuil, l'effet était négligeable.

L'analyse a également démontré que la production du système PV pourrait augmenter jusqu'à 3,9 % avec un espacement des rangées porté à 1,5 fois le seuil minimum, la température de surface diminuant de 1,86 °C et le rendement PV et énergétique augmentant de 3,53 % lorsque la vitesse du vent passait de 0 à 2,4 m/s.
Les scientifiques ont conclu qu'il convenait d'éviter un espacement trop important entre les plantations, car ses effets limités ne compensent pas l'augmentation du taux d'utilisation des terres. Ils ont insisté sur la nécessité de prendre en compte des facteurs tels que l'irradiance directe et la vitesse du vent pour améliorer le rendement du système.

« Les résultats expérimentaux à grande échelle obtenus en extérieur dans le cadre de cette étude constituent une référence pour la conception des centrales photovoltaïques », a expliqué Shi. « L’erreur relative moyenne du modèle de prédiction de température présenté dans cette étude n’est que de 5,4 %, contre près de 20 % pour le modèle précédent. Grâce à ce modèle, l’influence des conditions environnementales et des paramètres d’installation sur le fonctionnement des panneaux photovoltaïques peut être quantifiée avec une plus grande précision. »

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