Источник: возобновляемая энергетика
Ветер является одной из самых частых причин повреждения солнечных батарей, заявили некоторые представители отрасли. В Испании, в середине прошлого десятилетия, несколько крупных двухосевых солнечных трекеров вышли из строя в результате ветра, по словам Дана Шугара, генерального директора NEXTracker, базирующегося во Фремонте, штат Калифорния. «Но горизонтальные трекеры как категория с тех пор были очень надежными, поэтому солнечная промышленность объединилась на горизонтальном треке, как лучший практический способ получения энергии, избегая всей стали, необходимой для защиты двухосной оси», - сказал он. ,
Проектирование, чтобы противостоять сильным ветрам
Отклонение ветра на солнечных трекерах может быть самым сложным расчетным расчетом при изготовлении изделия, так как детали трекера движутся в разных направлениях одновременно. «Если у вас нет системы смягчения, такой как ограничитель кручения или демпферы, ветер может вызвать резкое колебание массива», - отметил Джон Уильямсон, директор по инженерным разработкам в Array Technologies, базирующейся в Альбукерке.
Алюминиевая система SunLink Precision-Modular RMS доступна для модулей с 60 и 72 ячейками и углом наклона 10 градусов. Предоставлено: SunLink.
Различные конструкции пытаются ограничить воздействие ветра на трекеры. «Мы пошли на круглую трубу, в отличие от большинства других производителей, которые используют сталь квадратной или другой формы - поэтому мы увеличиваем прочность на кручение на 30 процентов», - сказал Шугар. «Мы также придерживались сбалансированной конструкции», - сказал он, отметив, что массив вернется в горизонтальное положение или под действием силы тяжести. «И наша скорость укладки высока - от полного вращения до укладки за одну минуту», - сказал он. «Поскольку ветер быстро нарастает, мы хотим быстро уложить его», - добавил он.
Несколько рядов трекера DuraTrack HZ v3 соединены вращающимся приводным валом и приводятся в действие одним промышленным трехфазным двигателем кондиционирования воздуха на 2 л. С. Каждый двигатель v3 может управлять до 28 рядами по 80 модулей в каждом. Кредит: Array Technologies.
Важно отметить, что размещение может быть предписанным ответом на ветер на краю поля, и не обязательно в пределах более защищенного центра. На самом деле, установка солнечной батареи не обязательно является лучшим решением для быстрого наращивания, утверждают другие. «Мы никогда не полагались на укрытие для наших систем; мы проектируем их без уклада. Сила ветра на трекере в положении нулевого градуса все еще может иметь значительную нагрузку на массив и почти пиковый крутящий момент в системе», - отметил Массив. Технологии Уильямсона. «С нашей новой конструкцией V3 мы разработали пассивную конструкцию и добавили ограничивающее кручение устройство, которое позволяет ему перемещаться в положение, в котором на массиве меньше скручивания», - сказал он. «Наше предыдущее поколение, как правило, разгонялось до 115 миль в час, но установка в худшем случае была рассчитана на скорость до 175 миль в час. Это было доказано в полевых условиях на нескольких объектах, включая установку, расположенную в Центре технологий ветра NREL, в Боулдере, штат Колорадо. «Новая версия будет в состоянии справиться со скоростью 135 миль в час и может быть настроена таким же образом, чтобы выдерживать более высокие скорости», - сказал он. Ветровые микровзрывы, или взрывы, могут вызывать ветра до 175 миль в час на суше, поэтому воздействие ветра дается независимо от местоположения.
Поскольку ветер может воздействовать на внешние края поля солнечного массива гораздо интенсивнее, необходимо строить внешние ряды, чтобы они были более жесткими и сильными. NEXTracker, например, использует более толстую сталь на внешних рядах, чтобы помочь спроектировать для этого эффекта. Ветер, тем не менее, трудно предсказать. «Некоторые солнечные компании предполагают, что ветер продолжает уменьшаться по мере того, как вы попадаете в массив, что не всегда так. Массивы находятся в турбулентном слое атмосферы, и ветер очень случайный и хаотичный по своей природе», - сказал он. Уильямсон.
Тестирование и анализ
Сокращение числа для таких переменных ветра требует набора инструментов, который включает и компьютерные модели и полномасштабные модели. «Вычислительная гидродинамика рассчитает ветровую нагрузку, но ничто не сравнится с аэродинамической трубой с точки зрения того, что вы тестируете масштабную модель», - сказал Шугар.
AllEarth Renewables провела тестирование ветровой нагрузки в туннеле, полностью (двойное) на трекере. Предоставлено: AllEarth Renewables.
Множество испытательных центров для аэродинамических труб, в том числе правительственные лаборатории в Соединенных Штатах и Канаде, позволяют проводить анализ полномасштабной солнечной батареи в соответствии с требованиями сертификации или строительных норм. Некоторые компании широко используют их. «Мы обладаем лидирующим в отрасли рейтингом ветра 120 миль в час и являемся единственным известным нам производителем, который провел тестирование ветровой нагрузки в туннеле с полным (двойным) гусеничным ходом. Мы хотели продемонстрировать отрасли свою конструкторскую прочность и приверженность разработке трекер, который будет противостоять стихии ", отметил Эндрю Сэвидж, директор по стратегии AllEarth Renewables, базирующейся в Williston, VT.
Array Technologies также провела обширные испытания в аэродинамической трубе, включая испытания в полномасштабной аэродинамической трубе Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния, которая с тех пор закрылась. Работу там взяла на себя Инженерно-технологический колледж Фрэнка Баттена из Университета Старого Доминиона, Норфолк, Вирджиния.
Стандарты PV Wind все еще появляются
Однако не все юрисдикции принимают испытания в аэродинамической трубе как достаточные. До 2013 года город Лос-Анджелес требовал традиционных крепежных решений для крыш, а не непробиваемых балластных конструкций, поскольку Департамент строительства и безопасности Лос-Анджелеса не принимал данные аэродинамической трубы для обоснования более низких требований к балласту. Лишь после того, как PanelClaw стала первой компанией, занимающейся монтажными системами, которая одобрила и разрешила LADBS использовать данные полных аэродинамических труб для использования в балластных конструкциях, эти правила изменились. Северный Андовер, балластная конструкция Polar Bear Gen III, базирующаяся в штате Массачусетс, будет противостоять ветрам со скоростью более 120 миль в час, что соответствует урагану 3 категории.
Модули солнечных батарей смещены под действием ветра. Предоставлено: CASE Foresnics.
Солнечная промышленность следует положениям ветровой нагрузки, которые в настоящее время обнародованы Американским обществом инженеров-строителей (ACSE), базирующимся в Рестоне, штат Вирджиния. Последний стандарт 2013 ASCE / SEI 7-10. Но этот стандарт больше относится к зданиям, чем к солнечным батареям, жалуются некоторые производители. В заявлении 2012 года для World of Renewable Energy World генеральный директор SunLink Кристофер Тилли сказал: «Несмотря на то, что существуют установленные стандарты снеговой и сейсмической нагрузки, которые могут быть применены к фотоэлектрическим системам довольно простым способом, в отношении ветровых нагрузок очень мало указаний. поэтому должностные лица были оставлены с возможностью применения строительных норм и правил таким образом, чтобы они не предназначались или не принимали проекты, основанные на испытаниях в аэродинамической трубе, без стандартных средств для проверки подхода или результатов испытаний. Ни один из этих методов не гарантирует использование соответствующих проектных значений ветра ».
Лаборатория андеррайтеров, базирующаяся в Нортбруке, штат Иллинойс, номинально покрывала ветровую нагрузку для фотоэлектрических установок в версии UL 2703 2015 года, но также подвергается критике за недостаток. «UL 2703 был хорош для отрасли, но не является абсолютным стандартом. Наличие действующего кода позволило бы выровнять игровое поле, отсеяв компании, которые не учитывают важные факторы безопасности и производительности, такие как ветровая и снеговая нагрузка испытания, коррозионные испытания и огнестойкость », - сказал Джон Клинкман, вице-президент по инженерным разработкам в Applied Energy Technologies в Клинтоне, штат Мичиган.
Модули солнечных батарей смещены под действием ветра. Предоставлено: CASE Foresnics.
Ассоциация инженеров-строителей Калифорнии (SEAOC), базирующаяся в Сакраменто, проделала большую работу по оказанию помощи в установлении отраслевого стандарта для требований к нагрузке от ветра и ветра, говорит Роб Уорд, главный инженер-конструктор SunLink. Комитет SEAOC PV проводит постоянную работу по разработке предложений по изменению кода в соответствии с положениями по проектированию ветровых электростанций в ASCE. Группа разработала собственные рекомендации по ветровой нагрузке и солнечной энергии, включая самый последний SEAOC PV2-2012, Проект ветра для низкопрофильных солнечных фотоэлектрических батарей на плоских крышах.
SunLink начала тестирование своей линейки фотоэлектрических продуктов в 2006 году с помощью Лаборатории аэродинамической трубы пограничного слоя (BLWTL) в Университете Западного Онтарио, Лондон, ONT. BLWTL недавно модернизировала свои установки четырьмя новыми системами управления и сбора данных в аэродинамической трубе, которые позволяют проводить полностью автоматизированные тесты, собирающие данные со скоростью до 100 000 выборок в секунду каждая.
SunLink провела 70 моделей и конфигураций в ходе более 1000 тестов в лаборатории BLWTL, разработав уникальную базу данных. Испытания включали изменения угла наклона, высоты крыши, расстояния между рядами, высоты здания, отклонений от края крыши, а также различные стратегии отклонения / окутывания, на которые воздействует ветер. Компания поделилась этой базой данных с SEAOC, и в результате организация приблизилась к разработке нормы ветровой нагрузки с широким отраслевым консенсусом, сказал Уорд.
SunLink также работала с BLWTL и инженерной фирмой Rutherford & Chekene, расположенной в Сан-Франциско, штат Калифорния, над разработкой программного обеспечения, которое поможет дизайнерам тестировать свои проекты на соответствие стандартам ACSE 7-10.
Хотя постоянные сильные ветры являются благословением для владельцев ветряных электростанций, этого не скажешь о владельцах и операторах фотоэлектрических систем. Но с осторожными конструктивными соображениями, повышенным вниманием к стандартам и технологиям, которые хорошо реагируют на все ветровые нагрузки, компании, занимающиеся установкой фотоэлектрических систем, могут гарантировать, что их массивы не будут разрушены.