Kilde: Renableenergyworld
Vind er en af de hyppigste årsager til skader på solpaneler, sagde flere embedsmænd i branchen. I Spanien mislykkedes i midten af det sidste årti flere store dobbeltakse solsporere som følge af vind, ifølge Dan Shugar, administrerende direktør for NEXTracker, med base i Fremont, Californien. "Men horisontale trackere som en kategori har været meget pålidelige siden da, så solindustrien konvergerede på det vandrette spor som den bedste praktiske måde at få energiforøgelse ved at undgå alt det stål, det ville tage for at beskytte en dobbeltakse," sagde han .
Design til at modstå høje vinde
Vindafbøjning på solfangere er muligvis den mest komplicerede designberegning ved udformning af produktet, da tracker-dele bevæger sig i forskellige retninger samtidig. "Hvis du ikke har et dæmpningssystem, såsom en torsionsbegrænser eller spjæld, kan vinden få et array til at svinge vildt," bemærkede John Williamson, direktør for teknik i Array Technologies, med base i Albuquerque.
SunLink Precision-Modular RMS aluminiumsystem er tilgængeligt til 60- og 72-cellers moduler og 10 graders hældning. Kredit: SunLink.
Forskellige design forsøger at begrænse vindpåvirkningen på trackere. "Vi er gået til et rundt rør i modsætning til de fleste andre producenter, der bruger kvadratisk eller andet formet stål - så vi samler 30 procent mere torsionsstyrke," sagde Shugar. ”Vi er også gået med et afbalanceret design,” sagde han og bemærkede, at matrixen vil vende tilbage til en stueplade eller flad position under tyngdekraften. ”Og vores stuvehastighed er hurtig - fra fuld rotation til stuve på et minut,” sagde han. ”Da vinden hurtigt bygger sig, ønsker vi at stuve hurtigt,” tilføjede han.
Flere DuraTrack HZ v3 tracker rækker er forbundet med en roterende drivaksel og drevet af en enkelt industriel 2 HP, 3-fase A / C motor. Hver v3-motor kan køre op til 28 rækker med 80 moduler hver. Kredit: Array Technologies.
Det er vigtigt at bemærke, at stuvning kan være et foreskrevet svar på vind i udkanten af et felt og ikke være nødvendigt i det mere beskyttede centrum. Faktisk er det ikke nødvendigvis den bedste løsning til hurtig opbygning at stuve et solcellepanel, hævder andre. "Vi har aldrig været afhængige af stuv til vores systemer; vi designer til ingen stuve. Vindkræfter på en tracker i en nulgradsposition kan stadig have en betydelig belastning på matrixen og det nærmeste maksimale moment på systemet," påpegede Array Teknologiens Williamson. "Med vores nye V3-design er vi kommet med et passivt stuvedesign og tilføjet en torsionsbegrænsende enhed, der giver den mulighed for at bevæge sig til en position, hvor der er mindre torsion i matrixen," sagde han. "Vores tidligere generation blev typisk bygget til 115 km / h, men den værst tænkelige installation blev bygget til at håndtere op til 175 km / h. Dette blev bevist i marken på flere steder, herunder en installation beliggende i NREL Wind Technology Center, i Boulder, Colorado . Den nye version vil være i stand til at håndtere 135 mph standard og på lignende måde konfigurerbar til at modstå højere hastigheder, ”sagde han. Vindmikroburst eller nedbrud kan forårsage vind op til 175 mph på tørt land, så eksponering for vinden er en given uanset placering.
Da vind kan påvirke de ydre kanter af et solarray-felt meget mere intenst, er det nødvendigt at udvendige rækker bygges for at være både stivere og stærkere. NEXTracker bruger f.eks. Tykkere stål på de ydre rækker til at hjælpe med at designe denne effekt. Vind er ikke desto mindre vanskelig at forudsige. "Hvad nogle solcellefirmaer antager, er, at vinden fortsætter med at falde, jo længere du kommer ind i en matrix, hvilket ikke nødvendigvis er tilfældet. Arrays er i et turbulent lag af atmosfæren, og vinden er meget tilfældig og kaotisk i naturen," sagde Williamson.
Test og analyse
Knusing af numrene for sådanne vindvariabler kræver et sæt værktøjer, der inkluderer både computermodeller og modeller i fuld skala. "Beregningsmæssig væskedynamik beregner vindbelastning, men intet slår vindtunnelen fra det synspunkt, at du tester en skalamodel," sagde Shugar.
AllEarth Renewables udførte en tunnel, fuld (dobbelt) tracker-vindbelastningstest. Kredit: AllEarth Renewables.
Et væld af testfaciliteter for vindtunnel, inklusive regeringslaboratorier, i USA og Canada tillader analyse af en fuldskala solarray for at imødekomme krav til certificering eller byggekode. Nogle virksomheder bruger udstrakt brug af dem. "Vi har en brancheførende 120 mph vindklassificering og er den eneste producent, vi kender til, til at gennemføre en in-tunnel, fuld (dobbelt) tracker-vindbelastningstest. Vi ønskede at demonstrere branchen vores designstyrke og engagement i at konstruere en tracker, der vil modstå elementerne, "bemærkede Andrew Savage, chefstrategibetjent for AllEarth Renewables, med base i Williston, VT.
Array Technologies har også udført omfattende test af vindtunneler, herunder test i Langley Full-Scale Wind Tunnel i Hampton, VA, som siden er lukket. Der er arbejdet på Old Dominion University's Frank Batten College for Engineering and Technology, Norfolk, VA.
PV vindstandarder stadig fremvoksende
Ikke alle jurisdiktioner accepterer test af vindtunneler som tilstrækkelige. Indtil 2013 krævede byen Los Angeles traditionelle forankrede monteringsløsninger til hustage snarere end ikke-gennemtrængende ballastkonstruktioner, fordi LA Department of Building and Safety ikke accepterede vindtunneldata for at retfærdiggøre lavere ballastkrav. Først blev PanelClaw det første montagesystemfirma, der fik sine fulde resultat af vindtunneldata godkendt og tilladt af LADBS til brug i ballastkonstruktioner, som forordningen ændrede. Det nordlige Andover, MA-baserede selskab Polar Bear Gen III, ballasteret design, vil modstå vinde over 120 mph, svarende til en kategori 3-orkan.
Solpanelmoduler forskudt af vindstyrker. Kredit: CASE Foresnics.
Solindustrien følger vindbelastningsbestemmelser, der i øjeblikket promulgeres af American Society for Civil Engineers (ACSE), med base i Reston, VA. Den seneste standard er 2013 ASCE / SEI 7-10. Men denne standard angår mere bygninger end solpaneler, klager flere producenter. I en erklæring fra 2012 til Renewable Energy World sagde SunLink CEO Christopher Tilley, "mens der er etablerede sne- og seismiske belastningsstandarder, der kan anvendes på PV-systemer på en ret ligetil måde, er der meget lidt vejledning om vindbelastninger. Ingeniører og tilladelse embedsmænd har derfor overladt valget af at anvende bygningskoden på måder, der ikke er beregnet til eller acceptere design baseret på prøvning af vindtunnel uden standardmetoder til validering af testmetoden eller resultaterne. Ingen af metoderne sikrer, at der anvendes passende vinddesignværdier. "
Underwriters Laboratory, der er baseret i Northbrook, Ill., Dækkede nominelt vindbelastning til PV-installationer i 2015-versionen af UL 2703, men kritiseres også for at komme til kort. "UL 2703 har været god for branchen, men det er ikke en absolut standard. At have en ægte kode på plads ville udjævne spillereglen ved at udslette de virksomheder, der ikke adresserer vigtige sikkerheds- og ydelsesfaktorer, såsom vind- og snebelastning testning, korrosionsafprøvning og brandmodstand, ”sagde John Klinkman, administrerende direktør for teknik i Applied Energy Technologies, i Clinton Township, MI.
Solpanelmoduler forskudt af vindstyrker. Kredit: CASE Foresnics.
Structural Engineers Association of California (SEAOC), der er baseret i Sacramento, har gjort meget arbejde for at hjælpe med at sætte en industristandard for krav til PV-lastning, siger Rob Ward, chefstruktør for SunLink. SEAOC PV-udvalget udfører løbende arbejde med udvikling af forslag til kodeændring til vindudviklingsbestemmelserne i ASCE. Gruppen har udarbejdet sine egne retningslinjer for vindbelastning og solenergi, inklusive de nyeste SEAOC PV2-2012, Vindkonstruktion til lavprofil solcelleanlæg på flade tag.
SunLink begyndte at teste sin serie af PV-produkter i 2006 ved hjælp af Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory (BLWTL) ved University of Western Ontario med base i London, ONT. BLWTL har for nylig opgraderet sine faciliteter med fire nye styresystemer for vindtunnel og dataindsamling, der giver mulighed for fuldstændigt automatiserede test, der indsamler data i hastigheder op til 100.000 prøver pr. Sekund hver.
SunLink kørte 70 modeller og konfigurationer gennem mere end 1.000 tests på BLWTL-laboratoriet og udviklede en unik database. Testene omfattede variationer i hældningsvinkel, taghøjde, rækkeafstand, byggehøjde, tilbageslag fra tagkanten og forskellige afbøjnings- / indhylningsstrategier, der er påvirket af vinden. Virksomheden har delt denne database med SEAOC, og som et resultat er organisationen tættere på at udvikle en vindbelastningsnorm med en bred industrikonsensus, sagde Ward.
SunLink arbejdede også med BLWTL og ingeniørfirmaet Rutherford & Chekene med base i San Francisco, Californien for at udvikle software, der vil hjælpe produktdesignere med at teste deres design i henhold til standarderne i ACSE 7-10.
Mens konstant stærk, kraftig vind er en velsignelse for ejere af vindmølleparker, er det ikke tilfældet for PV-systemejere og -operatører. Men med omhyggelige designovervejelser, øget fokuseret på standarder og teknologi, der svarer godt til alle vindbelastninger, kan PV-installationsfirmaer sikre, at deres arrays ikke sprænges væk.
