Vědci v Číně navrhli novou metodologii pro simulaci blízkopovrchového klimatu fotovoltaických elektráren. Jejich zjištění naznačují, že nový nástroj se může použít k navrhování solárních parků šetrnějších ke klimatu.
Výzkumná skupina v Číně vyvinula meteorologický a prognostický model pro posouzení klimatických dopadů fotovoltaických elektráren v užitkovém měřítku.
Fotovoltaické elektrárny
„Navrhovaný model je jedinečný na základě jeho analytického vyjádření procesů na zemském povrchu a spojení tohoto výrazu s meteorologickým modelem v mezoměřítku,“ uvedli vědci s tím, že nový model může simulovat blízkopovrchové klima fotovoltaických elektráren v užitkovém měřítku.
Nový nástroj obsahuje model energetické bilance spojený s fotovoltaickým systémem integrovaným s modelem výzkumu a předpovědi počasí (WRF). Posledně jmenovaný je mezoměřítkový numerický systém předpovědi počasí, který slouží jak předpovědím, tak potřebám atmosférického výzkumu. Je vhodný pro širokou škálu aplikací v rozsahu od metrů až po tisíce kilometrů. A to včetně výzkumu předpovědi počasí, hodnocení kvality ovzduší a větrné energie, stejně jako hydrologické výzkumné studie.
Model je založen na principu povrchové energetické bilance. Ten určuje množství energetického toku dostupného k odpaření povrchové vody a ke zvýšení nebo snížení teploty povrchu. Spoléhání se na tento princip podle vědců představuje první pokus o parametrizaci půdního/latentního tepla a nekonstantních nebo pozorováním omezených kritických parametrů v solárních elektrárnách.
Výzkumníci testovali model v užitkové fotovoltaické elektrárně o výkonu 70 MW ve Wujiaqu v čínské oblasti Sin-ťiang. Přičemž testovací období probíhalo od července do října 2020. Zjistili, že stínící efekt solárních modulů snižuje povrchovou teplotu půdy. Zatímco zvýšení tepla okolní atmosféry a teplotního gradientu mezi atmosférou a povrchem země.
Zjistili také, že sestupný tepelný tok půdy ve FVE roste během dne přibližně o 34,0 %.
Tepelný tok
„V noci se fotovoltaické panely ochlazují a rychle absorbují teplo z atmosféry blízkého povrchu, takže snížená povrchová teplota zesílí teplotní gradient mezi hlubokou půdou a povrchem. Což má za následek malé zvýšení vzestupného tepelného toku půdy a to přibližně 7,0 %,“ uvedli.
Během chladného období klesá průměrný denní tok tepla půdou ve FVE přibližně o 22,0 %.
„Fyzické zastínění FV panelů snižuje povrchovou teplotu ve FVE a rozsah chlazení se mění v závislosti na denních a sezónních změnách. Obecně platí, že ochlazení ve dne/v létě je silnější než v noci/zimě,“ uvedli vědci.
Model představili v „Mezoměřítku sdruženého WRF-PV modelu simulujícího blízkopovrchové klima fotovoltaických elektráren v užitkovém měřítku“. Ten se nedávno publikoval v Solar Energy. Výzkumný tým se skládá z akademiků z Národního klimatického centra čínské meteorologické správy (CMA), Tsinghua University a Čínské akademie věd.
„Tento propojený model WRF-PV nejen lépe reprodukuje změny v maximální/průměrné denní povrchové teplotě, sestupném krátkovlnném záření a rychlosti větru pozorované ze dvou užitkových FV elektráren, ale také zlepšuje schopnost simulace citelného tepelného toku a latentu“ uvedli.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
