CORRÉLATION EXPÉRIMENTALE DU COEFFICIENT DE TRANSFERT DE CHALEUR PAR CONVECTIVITÉ POUR LES SURFACES DES MODULES PV
DOI :
https://doi.org/10.59277/RRST-EE.2026.2.23Mots-clés :
Corrélation, Coefficient de transfert thermique par convection, Module photovoltaïque (PV), Optimisation par essaims de particules (PSO), Méthode des moindres carrésRésumé
Cet article propose une corrélation entre le coefficient de transfert thermique par convection à la surface des modules photovoltaïques (PV) et des paramètres de module. Cette corrélation a été établie à partir de mesures expérimentales de la température des modules PV en conditions extérieures, plus précisément à l'aide d'un montage en rack ouvert où les modules sont placés sur un cadre autoportant et exposés à l'environnement. Les coefficients de la corrélation supposée de type loi de puissance entre le coefficient de transfert thermique par convection et l'amplitude de la vitesse du vent local sont déterminés par l'algorithme d'optimisation par essaim de particules (PSO) et la méthode des moindres carrés. Les résultats sont ensuite comparés aux températures mesurées sur les modules PV et à celles calculées à l'aide d'un modèle thermique transitoire. Enfin, la corrélation proposée est comparée à des corrélations similaires. Alors que certaines corrélations du coefficient de transfert thermique par convection présentent une différence moyenne de près de 10 °C entre les températures calculées et mesurées du module PV, la corrélation proposée permet d'estimer la température du module PV avec un écart maximal de 3 °C.
Références
(1) B. Perović et al., A transient thermal model for flat plate photovoltaic systems and its experimental validation, Elektronika ir Elektrotechnika, 25, 2, pp. 40–46 (2019).
(2) E. Skoplaki, J. Palyvos, On the temperature dependence of photovoltaic module electrical performance: a review of efficiency/power correlations, Solar Energy, 83, 5, pp. 614–624 (2009).
(3) E. Skoplaki, A.G. Boudouvis, J. Palyvos, A simple correlation for the operating temperature of photovoltaic modules of arbitrary mounting, Solar Energy Materials and Solar Cells, 92, 11, pp. 1393–1402 (2008).
(4) M. Mattei et al., Calculation of the polycrystalline PV module temperature using a simple method of energy balance, Renewable Energy, 31, 4, pp. 553–567 (2006).
(5) V.G. Dogaru et al., From the photovoltaic effect to a low voltage photovoltaic grid challenge – a review, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg., 69, 3, pp. 263–268 (2024).
(6) A. Yahiaoui, A. Tlemcani, An efficiency study of photovoltaic/wind/battery/electrolyzer/H₂ tank/fuel cell for a remote area electrification, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg., 69, 2, pp. 129–134 (2024).
(7) S. Sangeetha, R. Ramaprabha, Enhanced stability investigation of high gain boost converter for photovoltaic system, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg., 70, 4, pp. 555–560 (2025).
(8) L. Saihi, B. Berbaoui, Advanced control for photovoltaic unified power quality conditioner systems: a simulation approach, Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg., 70, 4 (2025).
(9) B. Perović et al., A thermal model for open rack-mounted photovoltaic modules based on empirical correlations for natural and forced convection, Thermal Science, 23, 6A, pp. 3551–3566 (2019).
(10) E. Kaplani, S. Kaplanis, Thermal modelling and experimental assessment of the dependence of PV module temperature on wind velocity and direction, module orientation and angle, Solar Energy, 107, pp. 443–460 (2014).
(11) A.D. Jones, C.P. Underwood, A thermal model for photovoltaic systems, Solar Energy, 70, 4, pp. 349–359 (2001).
(12) A. Luketa Hanlin, J. Stein, Improvement and validation of a transient model to predict photovoltaic module temperature, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, Sandia Report SAND2012 4307 (2012).
(13) D.A. Adkins, Wind convection coefficient correlations for CPV modules, 39th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), Tampa, FL, USA, pp. 16–21 (2013).
(14) W.H. McAdams, Heat transmission, McGraw-Hill, New York, USA, 3rd ed. (1954).
(15) J.H. Wattmuff, W.W.S. Charters, D. Proctor, Solar and wind induced external coefficients for solar collectors, Internationale Revue d’Heliotechnique, 2, 56 (1977).
(16) F.L. Test, R.C.L. Lessman, A. Johary, Heat transfer during wind flow over rectangular bodies in natural environment, Transactions of the ASME Journal of Heat Transfer, 103, pp. 262–267 (1981).
(17) S. Sharples, P.S. Charlesworth, Full-scale measurement of wind-induced convective heat transfer from a roof-mounted flat plate solar collector, Solar Energy, 62, 2, pp. 69–77 (1998).
(18) S. Kumar et al., Wind-induced heat losses from outer cover of solar collectors, Renewable Energy, 10, pp. 613–616 (1997).
(19) S. Kumar, S.C. Mullick, Wind heat transfer coefficient in solar collectors in outdoor conditions, Solar Energy, 84, pp. 956–963 (2010).
(20) W. Nusselt, W. Jürges, Die Kühlung einer ebenen Wand durch einen Luftstrom, Gesundheitsingenieur, 52, 45, pp. 641–642 (1922).
(21) W. Jürges, Der Wärmeübergang an einer ebenen Wand, Beih. z. Gesundh. Ing., Oldenbourg (1924).
(22) D. Dutra Silva, V. Marson, R. Rodrigues de Souza et al., A new predictive model for a photovoltaic module’s surface temperature, Energy Reports, 8, pp. 15206–15220 (2022).
(23) A. Hussien, A. Eltayesh, H.M. El Batsh et al., Experimental and numerical investigation for PV cooling by forced convection, Energy Reports, 9, pp. 546–557 (2023).
(24) L. Bou Nassif, S. Giroux Julien, H. Pabiou, Experimental analysis of convective heat transfer for solar panels in outdoor conditions, Advances in Computational Heat and Mass Transfer, ICCHMT 2023, Lecture Notes in Mechanical Engineering, Springer, Cham (2024).
(25) W. Hu, X. Li, J. Wang et al., Experimental research on the convective heat transfer coefficient of photovoltaic panels, Renewable Energy, 202, pp. 257–268 (2023).
(26) J.A. Duffie, W.A. Beckman, Solar engineering of thermal processes, 2nd ed., Wiley, New York, USA (1991).
(27) E.M. Sparrow, J.W. Ramsey, E.A. Mass, Effect of finite width in heat transfer and fluid flow about an inclined rectangular plate, Transactions of the ASME Journal of Heat Transfer, 101, pp. 199–204 (1979).
(28) E.M. Sparrow, K.K. Tien, Forced convection heat transfer at an inclined and yawed square plate – application to solar collectors, Transactions of the ASME Journal of Heat Transfer, 99, 4, pp. 507–512 (1977).
(29) D.G. Motwani, U.N. Gaitonde, S.P. Sukhatme, Heat transfer from rectangular plates inclined at different angles of attack and yaw to an air stream, Transactions of the ASME Journal of Heat Transfer, 107, 2, pp. 307–312 (1985).
(30) S.A. Abdel Moneim, An experimental study of heat transfer in a turbulent flow over an inclined flat plate, Proceedings of the 5th International Conference on Energy and Environment, Cairo, Egypt, pp. 211–223 (1996).
Téléchargements
Publiée
Numéro
Rubrique
Licence
(c) Copyright REVUE ROUMAINE DES SCIENCES TECHNIQUES — SÉRIE ÉLECTROTECHNIQUE ET ÉNERGÉTIQUE 2026
Ce travail est disponible sous licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.
