Zdroj: obnoviteľný zdroj energie
Vietor je jednou z najčastejších príčin poškodenia solárnych polí. V Španielsku, v polovici posledného desaťročia, niekoľko veľkých dvojosých solárnych sledovačov zlyhalo v dôsledku vetra, podľa Dan Shugar, generálny riaditeľ spoločnosti NEXTracker, so sídlom v Fremont, Kalifornia. „Horizontálne sledovače sú od tej doby veľmi spoľahlivé, takže solárny priemysel sa zblížil na horizontálnej trati ako najlepší praktický spôsob, ako získať energetický zisk a vyhnúť sa všetkej oceli, ktorú by potrebovala na ochranu dvojosovej osi,“ uviedol. ,
Navrhovanie odolávať silnému vetru
Priehyb vetra na solárnych sledovačoch môže byť pri zostavovaní produktu najkomplikovanejším výpočtom, pretože časti sledovania sa pohybujú súčasne v rôznych smeroch. „Ak nemáte zmierňovací systém, napríklad obmedzovač krútiaceho momentu alebo tlmiče, môže vietor divoko kmitať zoskupením,“ poznamenal John Williamson, technický riaditeľ Array Technologies so sídlom v Albuquerque.
Hliníkový systém SunLink Precision-Modular RMS je k dispozícii pre 60 a 72-článkové moduly a naklonenie 10 stupňov. Kredit: SunLink.
Rôzne návrhy sa snažia obmedziť vplyv vetra na sledovače. „Na rozdiel od väčšiny výrobcov, ktorí používajú oceľ štvorcovú alebo inú tvarovanú, išli sme do guľatej rúry, takže sme si vybrali o 30 percent viac torznej sily,“ povedal Shugar. „Taktiež sme prešli vyváženým dizajnom,“ uviedol a poznamenal, že pole sa gravitáciou vráti do skladovacej alebo plochej polohy. „A naša rýchlosť ukladania je vysoká - od úplnej rotácie po uloženie za minútu,“ povedal. „Pretože vietor sa rýchlo hromadí, chceme rýchlo uložiť,“ dodal.
Viaceré rady sledovačov DuraTrack HZ v3 sú spojené pomocou otočného hnacieho hriadeľa a poháňané jediným priemyselným 3-fázovým motorom s výkonom 2 HP. Každý motor v3 môže riadiť až 28 radov po 80 moduloch. Kredit: Array Technologies.
Je dôležité si uvedomiť, že uloženie môže byť predpísanou reakciou na vietor na okraji poľa a nemusí byť potrebné v rámci chránenejšieho centra. V skutočnosti nie je uloženie solárneho panelu nevyhnutne najlepším riešením na rýchle vybudovanie, iní argumentujú. „Nikdy sme sa spoliehali na uloženie pre naše systémy; navrhujeme, aby neboli uložené. Veterné sily na sledovači v polohe s nulovým stupňom stále môžu mať značné zaťaženie na poli a takmer krútiaci moment systému,“ zdôraznil Array. Technológia je Williamson. „S naším novým dizajnom V3 sme prišli s pasívnym usporiadaním stow a pridali sme zariadenie obmedzujúce krútenie, ktoré mu umožňuje pohybovať sa do polohy, kde je na poli menšie krútenie,“ povedal. „Naša predchádzajúca generácia bola obyčajne postavená na rýchlosti 115 km / h, najhoršia inštalácia však bola skonštruovaná tak, aby zvládla rýchlosť až 175 km / h. Toto sa v teréne dokázalo na viacerých miestach vrátane inštalácie umiestnenej v Centre veterných technológií NREL v Boulder, Colorado. „Nová verzia by dokázala zvládnuť štandard 135 km / h a podobne konfigurovateľná tak, aby odolala vyšším rýchlostiam,“ uviedol. Veterné mikrobursty alebo prepady môžu spôsobiť na suchej zemi vietor až do 175 km / h, takže vystavenie vetru je dané bez ohľadu na miesto.
Pretože vietor môže ovplyvniť vonkajšie okraje poľa solárneho poľa oveľa intenzívnejšie, je potrebné vybudovať vonkajšie rady, aby boli tuhšie a silnejšie. Napríklad NEXTracker používa hrubšiu oceľ vo vonkajších radoch, aby pomohla navrhnúť tento efekt. Vietor je napriek tomu ťažké predvídať. "Niektoré solárne spoločnosti predpokladajú, že vietor ďalej klesá, čím ďalej sa dostanete do poľa, čo nemusí byť nevyhnutne prípad. Polia sú v turbulentnej vrstve atmosféry a vietor je v podstate veľmi náhodný a chaotický," uviedol Williamson.
Testovanie a analýza
Prelomenie čísiel pre takéto veterné premenné si vyžaduje sadu nástrojov, ktoré zahŕňajú počítačové modely aj modely v plnom rozsahu. „Výpočtová dynamika tekutín vypočíta zaťaženie vetrom, ale nič neprekonáva aerodynamický tunel z hľadiska, že testujete mierkový model,“ povedal Shugar.
Spoločnosť AllEarth Renewables vykonala skúšku zaťaženia vetrom v celom tuneli v úplnom (dvojitom) stave. Kredit: AllEarth Renewables.
Mnohé zariadenia na testovanie veterných tunelov vrátane vládnych laboratórií v Spojených štátoch a Kanade umožňujú analýzu solárneho poľa v plnom rozsahu, aby sa splnili požiadavky na certifikáciu alebo stavebný zákon. Niektoré spoločnosti ich vo veľkej miere využívajú. „Máme špičkové hodnotenie vetra 120 km / h a sme jediný výrobca, ktorého poznáme, aby vykonal test úplného zaťaženia vetrom (duálny) v tuneli v tuneli. Chceli sme odvetviu demonštrovať našu konštrukčnú silu a odhodlanie navrhnúť tracker, ktorý vydrží prvky, “poznamenal Andrew Savage, hlavný strategický úradník pre AllEarth Renewables, so sídlom vo Willistone, VT.
Spoločnosť Array Technologies taktiež vykonala rozsiahle testovanie veterných tunelov, vrátane skúšok v tuneli Langley Full-Scale Wind Tunnel v Hampton, VA, ktorý sa odvtedy uzavrel. Práca sa tam ujala Frank Batten College of Engineering and Technology, Norfolk, VA, University of Old Dominion University.
Normy PV vetra sa stále vyvíjajú
Nie všetky jurisdikcie však akceptujú testovanie veterných tunelov ako dostatočné. Do roku 2013 mesto Los Angeles vyžadovalo tradičné ukotvené riešenia montáže na strechy namiesto neprenikajúcich predradníkov, pretože ministerstvo výstavby a bezpečnosti LA neakceptovalo údaje o aerodynamickom tuneli, aby zdôvodnilo nižšie požiadavky na zaťaženie. Nariadenie sa zmenilo až po tom, čo sa PanelClaw stal prvou spoločnosťou zaoberajúcou sa montážnym systémom, ktorá schválila a povolila výsledky údajov z aerodynamického tunela zo strany LADBS na použitie v návrhoch predradníkov. Severná Andover, spoločnosť MA so sídlom v Polar Bear Gen III so záťažou odolala vetrom vyšším ako 120 km / h, čo sa rovná hurikánu kategórie 3.
Moduly solárnych panelov premiestnené veternými silami. Kredit: CASE Foresnics.
Solárny priemysel dodržiava ustanovenia o zaťažení vetrom, ktoré v súčasnosti vyhlasuje Americká spoločnosť pre stavebné inžinierstvo (ACSE) so sídlom v Restone, VA. Najnovším štandardom je ASCE / SEI 7-10 2013. Ale táto norma sa týka skôr budov ako solárnych polí, niekoľko výrobcov si sťažuje. Vo vyhlásení z roku 2012 pre obnoviteľnú energiu svet, generálny riaditeľ spoločnosti SunLink Christopher Tilley povedal: „Aj keď existujú zavedené normy pre snehové a seizmické zaťaženie, ktoré sa dajú aplikovať na fotovoltické systémy pomerne priamočiaro, existuje len veľmi malé usmernenie týkajúce sa zaťaženia vetrom. Inžinieri a povoľujúci Úradníci sa preto nechali na výber, či uplatnia stavebný zákonník spôsobmi, ktoré nie sú určené alebo akceptujú návrhy založené na skúšaní v aerodynamickom tuneli, bez štandardných prostriedkov na overenie prístupu alebo výsledkov testovania. Ani jedna z metód nezaručuje, že sa použijú príslušné projektované hodnoty vetra. ““
Underwriters Laboratory, so sídlom v Northbrook, Illinois, nominálne pokrylo zaťaženie vetrom pre fotovoltaické zariadenia vo verzii UL 2703 v roku 2015, ale je tiež kritizované za nedostatok. „UL 2703 je pre toto odvetvie dobrý, ale nie je to absolútny štandard. Ak by ste mali zavedený skutočný kód, vyrovnalo by sa to rovnaké podmienky vyradením spoločností, ktoré sa nezaoberajú dôležitými faktormi bezpečnosti a výkonnosti, ako je zaťaženie vetrom a snehom. testovanie, testovanie korózie a požiarna odolnosť, “uviedol John Klinkman, viceprezident inžinierstva spoločnosti Applied Energy Technologies, Clinton Township, MI.
Moduly solárnych panelov premiestnené veternými silami. Kredit: CASE Foresnics.
Asociácia stavebných inžinierov v Kalifornii (SEAOC) so sídlom v Sacramente vykonala veľa práce s cieľom pomôcť pri stanovovaní priemyselného štandardu pre požiadavky na zaťaženie fotovoltaickým vetrom, uviedol Rob Ward, hlavný konštrukčný inžinier pre SunLink. Výbor PVV SEAOC vykonáva prebiehajúce práce na vývoji návrhov na zmenu kódu ustanovení o vetre v ASCE. Skupina vypracovala vlastné smernice pre zaťaženie vetrom a slnečné žiarenie, vrátane najnovších SEAOC PV2-2012, Návrh vetry pre nízkoprofilové solárne fotovoltaické sústavy na plochých strechách.
Spoločnosť SunLink začala testovať svoju radu fotovoltických produktov v roku 2006 pomocou laboratória hraničných vrstiev veterného tunela (BLWTL) na University of Western Ontario so sídlom v Londýne, ONT. Spoločnosť BLWTL nedávno inovovala svoje zariadenia štyrmi novými systémami riadenia a získavania údajov z aerodynamického tunela, ktoré umožňujú úplne automatizované testy zachytávajúce údaje rýchlosťou až 100 000 vzoriek za sekundu.
Spoločnosť SunLink prevádzkovala 70 modelov a konfigurácií prostredníctvom viac ako 1 000 testov v laboratóriu BLWTL a vyvinula jedinečnú databázu. Testy zahŕňali zmeny v uhle sklonu, výške strechy, rozmiestnení riadkov, výške budovy, odstupoch od okraja strechy a rôznych stratégiách deflektora / opláštenia, ktoré sú ovplyvnené vetrom. Spoločnosť zdieľa túto databázu so spoločnosťou SEAOC, výsledkom čoho je, že organizácia je bližšie k rozvoju normy zaťaženia vetrom so širokým konsenzom v priemysle, uviedol Ward.
SunLink tiež spolupracoval s BLWTL a inžinierskou firmou Rutherford & Chekene so sídlom v San Franciscu v Kalifornii na vývoji softvéru, ktorý pomôže návrhárom produktov testovať ich návrhy s normami ACSE 7-10.
Aj keď sú stále silné silné vetry požehnaním pre majiteľov veterných fariem, to isté neplatí pre majiteľov a prevádzkovateľov FV systémov. Ale s dôkladným zvážením návrhu, zvýšeným zameraním na normy a technológie, ktoré dobre reagujú na všetky zaťaženia vetrom, môžu spoločnosti zaoberajúce sa inštaláciou FV zabezpečiť, že ich polia nebudú odfúknuté.