중국과학기술대학교 연구진이 주도한 연구팀은 태양광 모듈의 행 간격이 태양광 발전 시스템의 온도와 효율에 미치는 영향을 조사한 결과, 행 간격이 지나치게 넓더라도 열 대류를 통한 패널 냉각이나 발전량 증가에는 큰 영향을 미치지 않는다는 사실을 발견했습니다.

쉬 교수는 또한 연구 결과 실외 테스트에서 행 간격을 넓혀도 예상했던 냉각 효과를 얻지 못했다고 설명했습니다. "따라서 실제 적용에서는 인접한 태양광 패널 행 사이에 그림자가 생기지 않도록 하는 것만으로 충분하며, 과도한 행 간격으로 인한 냉각 효과는 실제 설치 시 고려하지 않아도 됩니다."

과학자들은 3열 10행으로 가로 방향으로 배치된 30개의 모듈로 구성된 태양광 발전 시스템을 대상으로 실험을 진행했습니다. 최소 행 간격은 0.98m였으며, 이를 통해 북반구 동지(겨울) 오전 9시부터 오후 3시까지 태양광 발전 시스템 구성 요소 간에 차폐가 발생하지 않도록 했다고 연구진은 밝혔습니다.

"토지 이용률을 높이려면 열 간격을 최대한 좁게 해야 합니다."라고 연구진은 지적했습니다. "IEC 62548–1:2023 및 IEC TS 62738–2018은 인접한 두 태양광 패널 열 사이에 그림자가 생기지 않도록 최소 열 간격을 규정하고 있습니다." 연구진은 2023년 6월 10일부터 2023년 9월 5일까지 기상 관측소, 열전대, 전력계를 이용하여 측정을 진행했습니다. "외부 기온과 풍속 등 계절적 요인의 영향을 최소화하기 위해 모니터링 기간 동안 열 간격을 주기적으로 조정했습니다."

실험 결과, 당초 예상과는 달리 재식 간격을 늘려도 대류 열전달 효과가 증가하지 않는 것으로 나타났습니다. 일사량이 400W/m2 미만일 때만 효과가 있었고, 이 임계값을 넘어서면 그 효과는 미미했습니다.

분석 결과, 열 간격을 최소 임계값의 1.5배로 늘리면 태양광 발전 시스템의 출력은 최대 3.9%까지 증가할 수 있으며, 풍속이 0에서 2.4m/s로 증가할 경우 표면 온도는 1.86°C 낮아지고 태양광 발전량과 전력 생산량은 3.53% 증가하는 것으로 나타났습니다.
과학자들은 넓은 식재 간격은 그 효과가 제한적이어서 토지 이용률을 상쇄하지 못하므로 피해야 한다고 결론지었습니다. 오히려 그들은 시스템 효율을 높이기 위해 일사량과 풍속과 같은 요소를 고려해야 한다고 주장했습니다.

"이번 연구의 실물 크기 옥외 실험 결과는 태양광 발전소 설계에 참고 자료를 제공합니다."라고 시 교수는 설명했다. "이번 연구의 온도 예측 모델의 평균 상대 오차는 5.4%에 불과한 반면, 기존 모델은 거의 20.0%에 달합니다. 이번 연구의 모델을 통해 환경 조건과 설치 매개변수가 태양광 발전에 미치는 영향을 더욱 정확하게 정량화할 수 있습니다."

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