Kilde: renewableenergyworld
Vind er en av de hyppigste årsakene til skader på solcellepaneler, sier flere bransjeansatte. I Spania, i midten av det siste tiåret, mislyktes flere store dobbelaksede solfangere som følge av vind, ifølge Dan Shugar, administrerende direktør for NEXTracker, med base i Fremont, CA. "Men horisontale sporer som en kategori har vært veldig pålitelige siden den gang, så solenergiindustrien konvergerte på det horisontale sporet som den beste praktiske måten å få energigevinst ved å unngå alt stål det vil ta for å beskytte en dobbelakse," sa han .
Designe for å motstå høye vinder
Vindavbøying på solfangere kan være den mest kompliserte designberegningen når det gjelder å lage produktet siden sporingsdelene beveger seg i forskjellige retninger samtidig. "Hvis du ikke har et avbøtende system, for eksempel en torsjonsbegrenser eller spjeld, kan vinden få en rekke til å svinge vilt," bemerket John Williamson, teknisk direktør i Array Technologies, med base i Albuquerque.
SunLink Precision-Modular RMS aluminiumsystem er tilgjengelig for 60- og 72-cellers moduler og 10 graders tilt. Kreditt: SunLink.
Ulike design prøver å begrense vindpåvirkningen på trackere. "Vi har gått til et rundt rør i motsetning til de fleste andre produsenter som bruker firkantet eller annet formet stål - så vi henter 30 prosent mer torsjonsstyrke," sa Shugar. "Vi har også gått med et balansert design," sa han og la merke til at matrisen vil vende tilbake til en stue eller flat stilling under tyngdekraften. "Og stuvefarten vår er rask - fra full rotasjon til stuing på ett minutt," sa han. "Siden vinden bygger raskt, ønsker vi å stuve raskt," la han til.
Flere DuraTrack HZ v3 tracker-rader er koblet sammen med en roterende drivaksel og drevet av en enkelt industriell 2 HK, 3-fas A / C-motor. Hver v3-motor kan kjøre opptil 28 rader med 80 moduler hver. Kreditt: Array Technologies.
Det er viktig å merke seg at stuing kan være et foreskrevet svar på vind i utkanten av et felt, og ikke være nødvendig i det mer beskyttede sentrum. Å stuve et solcellepanel er faktisk ikke nødvendigvis den beste løsningen for en rask oppbygging, hevder andre. "Vi har aldri stolt på stow for systemene våre; vi designer for ingen stow. Vindkrefter på en tracker i en nullgradsposisjon kan fortsatt ha en betydelig belastning på matrisen og det nærmeste toppmomentet på systemet," påpekte Array Teknologiens Williamson. "Med vår nye V3-design har vi kommet med en passiv stuveutforming og lagt til en torsjonsbegrensende enhet som lar den bevege seg til en posisjon der det er mindre vridning på matrisen," sa han. "Vår forrige generasjon ble vanligvis bygget til 115 mph, men den verste saken ble installert for å håndtere opptil 175 mph. Dette ble påvist i feltet på flere nettsteder, inkludert en installasjon lokalisert ved NREL Wind Technology Center, i Boulder, Colorado . Den nye versjonen vil kunne håndtere 135 mph standard, og på lignende måte konfigurerbar for å motstå høyere hastigheter, "sa han. Vindmikrobølger, eller nedbrudd, kan forårsake vind opp til 175 mph på tørt land, så eksponering for vinden er en gitt uansett beliggenhet.
Siden vind kan påvirke ytterkantene av et solfangersfelt mye mer intenst, må ytre rad bygges for å være både stivere og sterkere. NEXTracker bruker for eksempel tykkere stål på de ytre radene for å hjelpe design for denne effekten. Vind er likevel vanskelig å forutsi. "Det noen solselskaper antar er at vinden fortsetter å avta jo lenger du kommer inn i en matrise, noe som ikke nødvendigvis er tilfelle. Arrays er i et turbulent lag i atmosfæren, og vinden er veldig tilfeldig og kaotisk i sin natur," sa Williamson.
Testing og analyse
Knusing av tallene for slike vindvariabler krever et sett med verktøy som inkluderer både datamaskinmodeller og fullskala modeller. "Beregningsvæskedynamikk vil beregne vindbelastning, men ingenting slår vindtunnelen fra det ståstedet at du tester en skalamodell," sa Shugar.
AllEarth Renewables gjennomførte en tunnel, full (dobbel) tracker-vindlast-test. Kreditt: AllEarth Renewables.
En rekke testanlegg for vindtunneler, inkludert regjeringslaboratorier, i USA og Canada, tillater analyse av en fullskala solcelleanlegg for å oppfylle krav til sertifisering eller byggekode. Noen selskaper benytter dem utstrakt. "Vi har en bransjeledende vindrating på 120 mph og er den eneste produsenten vi kjenner til for å utføre en fullstendig (dobbel) tracker-vindlasttunnel i tunnel. Vi ønsket å demonstrere bransjen vår designstyrke og engasjement for prosjektering og tracker som vil motstå elementene, "bemerket Andrew Savage, sjefstrategibetjent for AllEarth Renewables, med base i Williston, VT.
Array Technologies har også gjennomført omfattende testing av vindtunneler, inkludert tester i Langley Full-Scale Wind Tunnel, i Hampton, VA, som siden har stengt. Arbeidet der har blitt utført av Old Dominion Universitys Frank Batten College for Engineering and Technology, Norfolk, VA.
PV-vindstandarder fremdeles fremvoksende
Ikke alle jurisdiksjoner aksepterer test av vindtunneler som tilstrekkelige. Fram til 2013 krevde byen Los Angeles tradisjonelle forankrede monteringsløsninger for hustak i stedet for ikke-gjennomtrengende ballastutførelser, fordi LA Department of Building and Safety ikke godtok data om vindtunneler for å rettferdiggjøre lavere krav til ballast. Det var først da PanelClaw ble det første monteringssystemet som fikk de fulle resultatene av vindtunneldata godkjent og tillatt av LADBS for bruk i ballastutforminger som forskriften endret. Nord-Andover, det MA-baserte selskapets Polar Bear Gen III-ballasjerte design, vil motstå vinder over 120 mph, lik en kategori 3-orkan.
Solcellepanelmoduler fortrengt av vindstyrker. Kreditt: CASE Foresnics.
Solindustrien følger vindbelastningsbestemmelser som i dag er promulgert av American Society for Civil Engineers (ACSE), med base i Reston, VA. Den siste standarden er 2013 ASCE / SEI 7-10. Men den standarden forholder seg mer til bygninger enn til solpaneler, klager flere produsenter. I en uttalelse fra 2012 til Renewable Energy World sa SunLink-administrerende direktør Christopher Tilley, "mens det er etablerte snø- og seismiske belastningsstandarder som kan brukes på PV-systemer på en ganske grei måte, er det veldig lite veiledning om vindbelastning. Ingeniører og tillatelse tjenestemenn har derfor sittet valget om å anvende byggekoden på måter som ikke er ment eller aksepterer design basert på test av vindtunneler uten standardmetoder for å validere testtilnærmingen eller resultatene. Ingen av metodene sikrer at passende vindutformingsverdier blir brukt. "
Underwriters Laboratory, basert i Northbrook, Ill., Nominelt dekket vindlast for PV-installasjoner i 2015-versjonen av UL 2703, men er også kritisert for å komme til kort. "UL 2703 har vært bra for industrien, men det er ikke en absolutt standard. Å ha en ekte kode på plass ville utjevne spillefeltet ved å luke ut selskapene som ikke adresserer viktige sikkerhets- og ytelsesfaktorer, for eksempel vind og snøbelastning. testing, korrosjonstesting og brannmotstand, "sier John Klinkman, administrerende direktør for engineering i Applied Energy Technologies, i Clinton Township, MI.
Solcellepanelmoduler fortrengt av vindstyrker. Kreditt: CASE Foresnics.
Structural Engineers Association of California (SEAOC), med base i Sacramento, har gjort mye arbeid for å bidra til å sette en industristandard for krav til PV-lasting, sier Rob Ward, sjefsstruktør for SunLink. SEAOC PV-komiteen driver løpende arbeid med utvikling av forslag til kodeendring til vindutformingsbestemmelsene i ASCE. Gruppen har produsert egne retningslinjer for vindbelastning og solenergi, inkludert de nyeste SEAOC PV2-2012, Wind Design for Low Profile Solar Photovoltaic Arrays on flat Roofs.
SunLink begynte å teste sin serie PV-produkter i 2006 ved hjelp av Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory (BLWTL) ved University of Western Ontario, med base i London, ONT. BLWTL har nylig oppgradert sine fasiliteter med fire nye systemer for vindtunnelkontroll og datainnsamling som gjør det mulig for fullstendige automatiserte tester som fanger inn data i hastigheter opptil 100 000 prøver per sekund hver.
SunLink kjørte 70 modeller og konfigurasjoner gjennom mer enn 1000 tester på BLWTL-laboratoriet, og utviklet en unik database. Testene inkluderte variasjoner i tiltvinkel, takhøyde, rekkeavstand, byggehøyde, tilbakeslag fra takkanten, og forskjellige avbøynings- / omhyllingsstrategier som påvirkes av vind. Selskapet har delt denne databasen med SEAOC, og som et resultat er organisasjonen nærmere å utvikle en vindlastnorm med bred bransjekonsensus, sa Ward.
SunLink jobbet også med BLWTL og ingeniørfirmaet Rutherford & Chekene, med base i San Francisco, California for å utvikle programvare som vil hjelpe produktdesignere med å teste design mot standardene i ACSE 7-10.
Mens gjennomgående sterk, kraftig vind er en velsignelse for eiere av vindparker, er det ikke sant for eiere og operatører av PV-systemer. Men med nøye designhensyn, økt fokusert på standarder og teknologi som svarer godt til alle vindbelastninger, kan PV-installasjonsselskaper sørge for at deres matriser ikke blir blåst bort.
