Zdroj: obnovitelné zdroje energie
Vítr je jednou z nejčastějších příčin poškození solárních polí. Ve Španělsku, v polovině posledního desetiletí, několik velkých dvouosých solárních sledovačů selhalo v důsledku větru, podle Dana Shugara, generálního ředitele společnosti NEXTracker, se sídlem v Fremont, CA. "Horizontální sledovače jako kategorie jsou od té doby velmi spolehlivé, takže solární průmysl konvergoval na horizontální trati jako nejlepší praktický způsob, jak získat energetický zisk, a vyhnout se veškeré oceli, kterou by potřebovala k ochraně dvouosé osy," řekl. .
Navrhování odolávat silnému větru
Deformace větru na solárních sledovačích může být nejkomplikovanějším návrhovým výpočtem při tvorbě produktu, protože součásti sledovacího zařízení se pohybují současně v různých směrech. „Pokud nemáte systém zmírnění, jako je omezovač kroucení nebo tlumiče, může vítr divoce kmitat,“ poznamenal John Williamson, technický ředitel Array Technologies se sídlem v Albuquerque.
Hliníkový systém SunLink Precision-Modular RMS je k dispozici pro 60 a 72článkové moduly a 10 stupňové naklonění. Kredit: SunLink.
Různé konstrukce se snaží omezit dopad větru na trackery. "Šli jsme do kulaté trubky, na rozdíl od většiny ostatních výrobců, kteří používají čtvercovou nebo jinou tvarovanou ocel - takže jsme zvedli o 30 procent větší torzní sílu," řekl Shugar. „Také jsme šli s vyváženým designem,“ řekl a poznamenal, že se pole vrátí do gravitační polohy do stabilní nebo ploché polohy. "A naše rychlost ukládání je vysoká - od plné rotace po uložení za minutu," řekl. „Protože vítr rychle roste, chceme se rychle postavit,“ dodal.
Několik řad sledovačů DuraTrack HZ v3 je spojeno pomocí otočného hnacího hřídele a poháněno jediným průmyslovým 2 HP třífázovým motorem klimatizace. Každý motor v3 může řídit až 28 řad po 80 modulech. Kredit: Array Technologies.
Je důležité si uvědomit, že uložení může být předepsanou odpovědí na vítr na okraji pole a nemusí být nutné v chráněnějším centru. Ve skutečnosti není uložení solárního panelu nutně nejlepším řešením pro rychlou výstavbu, jiní tvrdí. "Nikdy jsme se nespoléhali na stow pro naše systémy; navrhujeme to bez stow. Větrné síly na trackeru v nulové poloze mohou stále mít značné zatížení na poli a téměř točivý moment na systému," poukázal Array Technologie Williamson. "S naším novým designem V3 jsme přišli s pasivním uložením a přidali jsme zařízení omezující kroucení, které mu umožňuje pohybovat se do polohy, kde je na poli menší kroucení," řekl. „Naše předchozí generace byla obvykle postavena na 115 mph, ale nejhorší případ instalace byl postaven tak, aby zvládal rychlost až 175 mph. To se v terénu osvědčilo na několika místech, včetně instalace umístěné v NREL Wind Technology Center, v Boulderu v Coloradu. „Nová verze by byla schopna zvládnout standard 135 km / h a podobně konfigurovatelná, aby vydržela vyšší rychlosti,“ řekl. Větrné mikrobury nebo pády mohou na suché zemi způsobit větry až 175 km / h, takže vystavení větru je dané bez ohledu na místo.
Protože vítr může ovlivnit vnější okraje pole solárního pole mnohem intenzivněji, je třeba postavit vnější řady, aby byly tužší a silnější. NEXTracker například používá silnější ocel ve vnějších řadách, aby pomohl navrhnout tento efekt. Vítr je nicméně obtížné předvídat. "Některé solární společnosti předpokládají, že vítr dále klesá, až se dostanete do pole, což nemusí být nutně případ. Pole jsou v turbulentní vrstvě atmosféry a vítr je v přírodě velmi náhodný a chaotický," řekl Williamson.
Testování a analýza
Prolomení čísel pro takové proměnné větru vyžaduje sadu nástrojů, která zahrnuje jak modely počítačů, tak modely v plném měřítku. „Výpočtová dynamika tekutin vypočítá zatížení větrem, ale nic nebrání větrnému tunelu z hlediska, že testujete měřítkový model,“ řekl Shugar.
Společnost AllEarth Renewables provedla test zatížení větrem v plném tunelu (duální). Kredit: AllEarth Renewables.
Řada testovacích zařízení větrných tunelů, včetně vládních laboratoří, ve Spojených státech a Kanadě umožňuje analýzu solárního pole v plném měřítku, aby byly splněny požadavky na certifikaci nebo stavební předpis. Některé společnosti je intenzivně využívají. „Máme špičkové hodnocení větru 120 mil / h a jsme jediným výrobcem, kterého známe, abychom provedli test zatížení větrem v plném tunelu (duální). Chtěli jsme průmyslu ukázat naši konstrukční sílu a závazek k inženýrství tracker, který vydrží prvky, “poznamenal Andrew Savage, vedoucí strategie AllEarth Renewables se sídlem ve Willistonu, VT.
Společnost Array Technologies rovněž provedla rozsáhlé testování větrných tunelů, včetně zkoušek na tunelu Langley Full-Scale Wind Tunnel v Hamptonu ve státě VA, který se od té doby uzavřel. Práce tam byla převzata Frank Batten vysokou školou inženýrství a technologie, Norfolk, VA.
PV Wind Standards stále vyvíjí
Ne všechny jurisdikce však akceptují testování větrných tunelů jako dostatečné. Do roku 2013 požadovalo město Los Angeles tradiční zakotvená řešení pro montáž na střechy, spíše než nepronikající zátěžové konstrukce, protože ministerstvo stavebnictví a bezpečnosti LA nepřijalo údaje o aerodynamickém tunelu, aby odůvodnilo nižší požadavky na zátěž. Teprve v době, kdy se PanelClaw stal první společností v oblasti montážního systému, která nechala své výsledky v datových tunelech ve větrném tunelu schválit a povolit LADBS pro použití v konstrukcích předřadníků, se toto nařízení změnilo. Severní Andover, MA-založená společnost Polar Bear Gen III balasted design vydrží větry vyšší než 120 mph, což odpovídá hurikánu kategorie 3.
Moduly solárních panelů přemísťované větrnými silami. Kredit: CASE Foresnics.
Sluneční průmysl se řídí ustanoveními o zatížení větrem, které v současné době vyhlašuje Americká společnost pro stavební inženýry (ACSE) se sídlem v Restonu ve státě VA. Nejnovější standard je 2013 ASCE / SEI 7-10. Ale tato norma se týká více budov než solárních polí, někteří výrobci si stěžují. Ve sdělení z roku 2012 společnosti Renewable Energy World generální ředitel SunLink Christopher Tilley uvedl: „Zatímco existují zavedené standardy zatížení sněhem a seismickým zatížením, které lze na fotovoltaické systémy aplikovat poměrně přímočarým způsobem, existuje jen velmi malé vedení ohledně zatížení větrem. Úředníci proto nechali na výběr, zda použijí stavební předpis způsobem, který není určen, ani nepřijímají návrhy založené na testování větrných tunelů bez standardních prostředků k ověření přístupu nebo výsledků zkoušek. Ani jedna metoda nezaručuje, že se použijí vhodné návrhové hodnoty větru.
Underwriters Laboratory, se sídlem v Northbrook, Illinois, nominálně pokryla zatížení větrem pro fotovoltaická zařízení ve verzi UL 2703 v roce 2015, ale je také kritizována za nedostatek. „UL 2703 byl pro toto odvětví dobrý, ale není to absolutní standard. Mít skutečný kodex by vyrovnal podmínky hry tím, že by odstranil společnosti, které se nezabývají důležitými faktory bezpečnosti a výkonnosti, jako je zatížení větrem a sněhem. testování, testování koroze a požární odolnost, “řekl John Klinkman, viceprezident pro techniku Applied Energy Technologies, v Clinton Township, MI.
Moduly solárních panelů přemísťované větrnými silami. Kredit: CASE Foresnics.
Kalifornská asociace strukturálních inženýrů (SEAOC) se sídlem v Sacramentu odvedla mnoho práce na tom, aby pomohla stanovit průmyslový standard pro požadavky na zatížení fotovoltaickým větrem, řekl Rob Ward, hlavní konstrukční inženýr společnosti SunLink. Výbor PVV SEAOC provádí průběžné práce na vývoji návrhů na změnu kódu ustanovení o návrhu větru v ASCE. Skupina vytvořila vlastní směrnice pro zatížení větrem a solární energii, včetně nejnovějších SEAOC PV2-2012, Větrný design pro nízkoprofilová solární fotovoltaická pole na plochých střechách.
Společnost SunLink začala testovat svou řadu fotovoltaických produktů v roce 2006 pomocí laboratoře Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory (BLWTL) na University of Western Ontario se sídlem v Londýně, ONT. BLWTL nedávno upgradovala svá zařízení pomocí čtyř nových systémů řízení a větrného tunelu větrných tunelů, které umožňují plně automatizované testy sběru dat rychlostí až 100 000 vzorků za sekundu.
SunLink provozoval 70 modelů a konfigurací prostřednictvím více než 1 000 testů v laboratoři BLWTL a vyvíjel jedinečnou databázi. Testy zahrnovaly změny v úhlu náklonu, výšce střechy, rozestupu řad, výšce budovy, odstupech od okraje střechy a různých strategií deflektoru / stínění, které jsou ovlivněny větrem. Společnost sdílí tuto databázi se společností SEAOC, a proto je organizace blíže k vývoji normy zatížení větrem se širokým konsensem v oboru, řekl Ward.
SunLink také spolupracoval s BLWTL a strojírenskou firmou Rutherford & Chekene se sídlem v San Franciscu v Kalifornii na vývoji softwaru, který pomůže návrhářům produktů otestovat jejich návrhy podle standardů ACSE 7-10.
Zatímco trvale silné, silné větry jsou požehnáním pro majitele větrných farem, totéž neplatí pro majitele a provozovatele FV systémů. Ale s pečlivým zvážením návrhu, zvýšeným zaměřením na standardy a technologie, které dobře reagují na všechna zatížení větrem, mohou společnosti zabývající se instalací FV zajistit, že jejich pole nebudou odpálena.
