Źródło: odnawialenergyworld
Zdaniem kilku przedstawicieli branży wiatr jest jedną z najczęstszych przyczyn uszkodzeń tablic słonecznych. Według Dana Shugara, prezesa NEXTracker z siedzibą w Fremont w Kalifornii, w Hiszpanii w połowie ostatniej dekady kilka dużych dwuosiowych urządzeń śledzących energię słoneczną zawiodło w wyniku wiatru. „Jednak od tej pory poziome urządzenia śledzące jako kategoria są bardzo niezawodne, więc przemysł solarny skupił się na torze poziomym jako najlepszym praktycznym sposobie uzyskania zysku energetycznego, unikając całej stali potrzebnej do ochrony podwójnej osi” - powiedział. .
Projektowanie odporne na silne wiatry
Ugięcie wiatru na trackerach słonecznych może być najbardziej skomplikowanym obliczeniem projektowym przy wytwarzaniu produktu, ponieważ części trackera poruszają się jednocześnie w różnych kierunkach. „Jeśli nie masz systemu łagodzenia, takiego jak ogranicznik skrętu lub amortyzatory, wiatr może gwałtownie oscylować w układzie” - zauważył John Williamson, dyrektor ds. Inżynierii w Array Technologies z siedzibą w Albuquerque.
Aluminiowy system SunLink Precision-Modular RMS jest dostępny dla modułów 60 i 72-komorowych i nachylenia 10 stopni. Źródło: SunLink.
Różne konstrukcje próbują ograniczyć wpływ wiatru na urządzenia śledzące. „Przeszliśmy do okrągłej rurki, w przeciwieństwie do większości innych producentów, którzy używają stali kwadratowej lub innej o kształcie - więc zbieramy o 30 procent większą wytrzymałość na skręcanie”, powiedział Shugar. „Zastosowaliśmy także zrównoważony projekt”, powiedział, zauważając, że zestaw powróci do pozycji złożonej lub płaskiej pod grawitacją. „Nasza prędkość przechowywania jest szybka - od pełnego obrotu do przechowywania w ciągu jednej minuty” - powiedział. „Ponieważ wiatr szybko się rozwija, chcemy szybko schować” - dodał.
Wiele rzędów urządzeń śledzących DuraTrack HZ v3 jest połączonych obrotowym wałem napędowym i napędzanych jednym przemysłowym 3-fazowym silnikiem klimatyzacji o mocy 2 KM. Każdy silnik v3 może prowadzić do 28 rzędów po 80 modułów każdy. Źródło: Array Technologies.
Ważne jest, aby pamiętać, że składowanie może być zalecaną reakcją na wiatr na brzegu pola i nie musi być konieczne w bardziej chronionym centrum. Inni twierdzą, że schowanie panelu słonecznego niekoniecznie jest najlepszym rozwiązaniem do szybkiego gromadzenia się. „Nigdy nie polegaliśmy na schowkach w naszych systemach; projektujemy bez schowków. Siły wiatru działające na urządzenie śledzące w pozycji zero stopni nadal mogą mieć znaczące obciążenie na układ i prawie szczytowy moment obrotowy w układzie”, wskazał Array Williamson technologii. „Dzięki naszemu nowemu projektowi V3 opracowaliśmy pasywny schowek i dodaliśmy urządzenie ograniczające skręcanie, które pozwala mu przesuwać się do pozycji, w której skręt jest mniejszy” - powiedział. „Nasza poprzednia generacja była zwykle budowana z prędkością 115 mil na godzinę, ale najgorszy przypadek instalacji to prędkość do 175 mil na godzinę. Zostało to udowodnione w terenie w wielu lokalizacjach, w tym w instalacji zlokalizowanej w NREL Wind Technology Center w Boulder w Kolorado Nowa wersja byłaby w stanie obsługiwać standard 135 mil na godzinę i podobnie konfigurowalna, aby wytrzymywać wyższe prędkości - powiedział. Mikrowstrząsy wiatrowe lub uderzenia w dół mogą powodować wiatry o prędkości do 175 km / h na suchym lądzie, więc ekspozycja na wiatr jest podana niezależnie od lokalizacji.
Ponieważ wiatr może silniej oddziaływać na zewnętrzne krawędzie pola paneli słonecznych, należy zbudować rzędy zewnętrzne, aby były zarówno sztywniejsze, jak i silniejsze. Na przykład NEXTracker używa grubszej stali w zewnętrznych rzędach, aby pomóc w projektowaniu tego efektu. Trudno jednak przewidzieć wiatr. „Niektóre firmy zajmujące się energią słoneczną zakładają, że wiatr nadal maleje, im bardziej dostaniesz się do układu, co niekoniecznie ma miejsce. Tablice znajdują się w turbulentnej warstwie atmosfery, a wiatr ma charakter losowy i chaotyczny”, powiedział. Williamson.
Testowanie i analiza
Zebranie liczb dla takich zmiennych wiatru wymaga zestawu narzędzi, które obejmują zarówno modele komputerowe, jak i modele w pełnej skali. „Obliczeniowa dynamika płynów obliczy obciążenie wiatrem, ale nic nie przebije tunelu aerodynamicznego z punktu widzenia testowania modelu w skali” - powiedział Shugar.
AllEarth Renewables przeprowadził w tunelu, pełny (podwójny) test obciążenia wiatrem trackera. Źródło: AllEarth Renewables.
Wiele obiektów do testowania tuneli aerodynamicznych, w tym laboratoria rządowe, w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie, pozwala na analizę pełnowymiarowej macierzy słonecznej w celu spełnienia wymagań certyfikacyjnych lub budowlanych. Niektóre firmy szeroko z nich korzystają. „Posiadamy wiodącą w branży klasę prędkości wiatru 120 mil na godzinę i jesteśmy jedynym producentem, którego znamy, aby przeprowadzić w tunelu pełny (podwójny) test obciążenia wiatrem z wykorzystaniem trackera. Chcieliśmy pokazać branży siłę naszej konstrukcji i zaangażowanie w projektowanie tracker, który wytrzyma żywioły ”, zauważył Andrew Savage, dyrektor ds. strategii AllEarth Renewables z siedzibą w Williston, VT.
Firma Array Technologies przeprowadziła również szeroko zakrojone testy w tunelu aerodynamicznym, w tym testy w pełnoskalowym tunelu aerodynamicznym Langley w Hampton w stanie Wirginia, który został zamknięty. Tam prace zostały podjęte przez Frank Batten College of Engineering and Technology Uniwersytetu Old Dominion, Norfolk, Wirginia.
Standardy wiatru PV wciąż się pojawiają
Jednak nie wszystkie jurysdykcje akceptują testy w tunelu aerodynamicznym jako wystarczające. Do 2013 r. Miasto Los Angeles wymagało tradycyjnych zakotwiczonych rozwiązań montażowych na dachach, a nie niepenetrujących konstrukcji balastowych, ponieważ Departament Budownictwa i Bezpieczeństwa LA nie zaakceptował danych z tunelu aerodynamicznego, aby uzasadnić niższe wymagania dotyczące balastu. Dopiero PanelClaw stał się pierwszą firmą zajmującą się systemami montażowymi, która uzyskała zatwierdzenie i dopuszczenie przez LADBS wyników w pełnym tunelu aerodynamicznym do stosowania w konstrukcjach stateczników. Konstrukcja balastowa North Andover, MA z siedzibą w MA, Polar Bear Gen III, wytrzyma wiatr o prędkości przekraczającej 120 km / h, równy huraganowi kategorii 3.
Moduły paneli słonecznych przemieszczone przez siły wiatru. Źródło: CASE Foresnics.
Przemysł solarny przestrzega przepisów dotyczących obciążenia wiatrem, które są obecnie ogłaszane przez American Society for Civil Engineers (ACSE) z siedzibą w Reston, VA. Najnowszym standardem jest 2013 ASCE / SEI 7-10. Jednak wielu producentów narzeka, że ta norma dotyczy bardziej budynków niż macierzy słonecznych. W oświadczeniu dla Renewable Energy World z 2012 roku, dyrektor generalny SunLink, Christopher Tilley, powiedział: „Chociaż istnieją ustalone standardy dotyczące śniegu i obciążeń sejsmicznych, które można zastosować do systemów PV w dość prosty sposób, bardzo niewiele wskazówek dotyczących obciążeń wiatrem. Inżynierowie i pozwalający urzędnicy mieli zatem możliwość zastosowania kodu budowlanego w sposób niezgodny z przeznaczeniem lub przyjęcia projektów opartych na testach w tunelu aerodynamicznym bez standardowych środków do walidacji podejścia lub wyników testowania. Żadna z tych metod nie zapewnia zastosowania odpowiednich wartości projektowych wiatru. ”
Underwriters Laboratory z siedzibą w Northbrook, Illinois, nominalnie pokryło obciążenie wiatrem dla instalacji fotowoltaicznych w wersji UL 2703 z 2015 r., Ale jest również krytykowane za niedociągnięcia. „UL 2703 był dobry dla branży, ale nie jest to absolutny standard. Posiadanie prawdziwego kodu wyrównałoby szanse, eliminując firmy, które nie zajmują się ważnymi czynnikami bezpieczeństwa i wydajności, takimi jak obciążenie wiatrem i śniegiem testy, testy korozyjne i ognioodporne ”- powiedział John Klinkman, wiceprezes ds. inżynierii w Applied Energy Technologies w Clinton Township, MI.
Moduły paneli słonecznych przemieszczone przez siły wiatru. Źródło: CASE Foresnics.
Stowarzyszenie Inżynierów Strukturalnych w Kalifornii (SEAOC) z siedzibą w Sacramento poczyniło wiele pracy, aby pomóc w ustanowieniu standardu przemysłowego w zakresie wymagań obciążenia wiatrem fotowoltaicznym, powiedział Rob Ward, główny inżynier budowlany w firmie SunLink. Komitet PV SEAOC prowadzi bieżące prace nad opracowaniem propozycji zmiany kodu do przepisów dotyczących projektowania wiatru w ASCE. Grupa opracowała własne wytyczne dotyczące obciążenia wiatrem i energii słonecznej, w tym najnowszą wersję SEAOC PV2-2012, Projekt wiatru dla niskoprofilowych paneli fotowoltaicznych na płaskich dachach.
SunLink rozpoczął testowanie swojej linii produktów PV w 2006 roku przy pomocy Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory (BLWTL) na University of Western Ontario z siedzibą w Londynie, ONT. BLWTL niedawno zmodernizował swoje obiekty o cztery nowe systemy sterowania tunelem aerodynamicznym i systemy akwizycji danych, które pozwalają na całkowicie zautomatyzowane testy rejestrujące dane z prędkością do 100 000 próbek na sekundę.
SunLink przeprowadził 70 modeli i konfiguracji poprzez ponad 1000 testów w laboratorium BLWTL, tworząc unikalną bazę danych. Testy obejmowały zmiany kąta nachylenia, wysokości dachu, odstępu między rzędami, wysokości budynku, cofania się od krawędzi dachu oraz różnych strategii deflektora / osłony, na które wpływa wiatr. Firma udostępniła tę bazę danych SEAOC, w wyniku czego organizacja jest bliższa opracowania normy obciążenia wiatrem przy szerokim konsensusie branżowym, powiedział Ward.
SunLink współpracował również z BLWTL i firmą inżynieryjną Rutherford & Chekene z siedzibą w San Francisco w Kalifornii w celu opracowania oprogramowania, które pomoże projektantom produktu w testowaniu ich projektów pod kątem standardów ACSE 7-10.
Choć niezmiennie silne, silne wiatry są błogosławieństwem dla właścicieli farm wiatrowych, to samo nie dotyczy właścicieli i operatorów systemów fotowoltaicznych. Jednak dzięki uważnym rozważeniom projektowym, zwiększonej koncentracji na standardach i technologii, która dobrze reaguje na wszystkie obciążenia wiatrem, firmy instalujące systemy fotowoltaiczne mogą zapewnić, że ich tablice nie zostaną zniszczone.
