المصدر: الطاقة المتجددة
قال العديد من مسؤولي الصناعة إن الرياح هي أحد أكثر الأسباب شيوعًا لتلف صفائف الطاقة الشمسية. في إسبانيا ، في منتصف العقد الماضي ، فشل العديد من متتبعات الطاقة الشمسية الكبيرة ثنائية المحور نتيجة الرياح ، وفقًا لما قاله دان شوجار ، الرئيس التنفيذي لشركة NEXTracker ، ومقرها فريمونت ، كاليفورنيا. وقال "لكن أجهزة التتبع الأفقية كفئة كانت موثوقة للغاية منذ ذلك الحين ، لذلك تجمعت صناعة الطاقة الشمسية على المسار الأفقي كأفضل طريقة عملية للحصول على الطاقة ، وتجنب كل الصلب الذي تحتاجه لحماية المحور المزدوج". .
تصميم لتحمل الرياح العاتية
قد يكون انحراف الرياح على أجهزة تتبع الطاقة الشمسية أكثر حسابات التصميم تعقيدًا في صياغة المنتج نظرًا لأن أجزاء المتعقب تتحرك في مجموعة متنوعة من الاتجاهات في وقت واحد. "إذا لم يكن لديك نظام تخفيف ، مثل محدد التواء أو مخمدات ، فإن الرياح يمكن أن تتأرجح بشكل كبير" ، كما أشار جون ويليامسون ، مدير الهندسة في Array Technologies ، ومقرها في البوكيرك.
يتوفر نظام الألومنيوم SunLink Precision-Modular RMS للوحدات 60 و 72 خلية و 10 درجة إمالة. الائتمان: SunLink.
تحاول التصميمات المختلفة الحد من تأثير الرياح على أجهزة التتبع. وقال شوجار "لقد ذهبنا إلى أنبوب دائري على عكس معظم الشركات المصنعة الأخرى التي تستخدم الصلب مربع أو غيرها من الصلب على شكل - لذلك نحن زيادة قوة الالتواء بنسبة 30 في المئة". وقال: "لقد ذهبنا أيضًا بتصميم متوازن" ، مشيرًا إلى أن المجموعة ستعود إلى مكان ثابت أو مستو تحت الجاذبية. وقال "وسرعة التستيف لدينا سريعة - من الدوران الكامل إلى التخزين في دقيقة واحدة". وأضاف "بما أن الرياح تبني بسرعة ، فنحن نريد أن نتوقف بسرعة".
ترتبط صفوف تعقب DuraTrack HZ v3 المتعددة بعمود محرك دوارة وتحرك بواسطة محرك A / C ثلاثي الطور صناعي واحد. يمكن لكل محرك v3 أن يقود ما يصل إلى 28 صفًا من 80 وحدة. الائتمان: صفيف تكنولوجيز.
من المهم أن نلاحظ أن التخزين قد يكون استجابة محددة للرياح على حافة الحقل ، ولن يكون ضروريًا داخل المركز الأكثر حماية. في الواقع ، فإن حشو الألواح الشمسية ليس بالضرورة هو الحل الأمثل للتراكم السريع ، كما يجادل آخرون. "لم نعتمد أبدًا على التخزين في أنظمتنا ؛ فنحن نعتمد على عدم التخزين. لا يزال بإمكان قوى الرياح على جهاز تعقب في درجة الصفر أن يكون لها حمل كبير على الصفيف وعزم الدوران القريب من النظام" ، أشار Array. وليامسون التكنولوجيا. وقال: "من خلال تصميم V3 الجديد ، توصلنا إلى تصميم مبني للمخزن المؤقت وأضفنا جهازًا لحد الالتواء يسمح له بالانتقال إلى وضع يكون فيه التواء أقل في الصفيف". "تم بناء الجيل السابق الخاص بنا إلى 115 ميل في الساعة ، ولكن تم تصميم التثبيت الأسوأ للتعامل مع ما يصل إلى 175 ميل في الساعة. وقد ثبت ذلك في هذا المجال في مواقع متعددة بما في ذلك التثبيت الموجود في NREL Wind Technology Center ، في بولدر ، كولورادو سيكون الإصدار الجديد قادراً على التعامل مع 135 ميلاً في الساعة ، وقابل للتكوين بالمثل لتحمل سرعات أعلى ". يمكن أن تتسبب انفجار الرياح المصغر ، أو الرياح المتساقطة ، في سرعة رياح تصل إلى 175 ميلاً في الساعة على الأرض الجافة ، لذا فإن التعرض للرياح يعتبر بغض النظر عن الموقع.
نظرًا لأن الرياح يمكن أن تؤثر على الحواف الخارجية لحقل المصفوفة الشمسية بشكل أكثر كثافة ، يجب بناء صفوف خارجية لتكون أكثر صلابة وأقوى. على سبيل المثال ، يستخدم NEXTracker الصلب السميك على الصفوف الخارجية للمساعدة في تصميم لهذا الغرض. الرياح ، ومع ذلك ، من الصعب التنبؤ. وقال "ما تفترضه بعض شركات الطاقة الشمسية هو أن الرياح تستمر في التقليل كلما صعدت إلى مجموعة ، وهذا ليس هو الحال بالضرورة. المصفوفات في طبقة مضطربة من الغلاف الجوي ، والرياح عشوائية للغاية وفوضوية بطبيعتها". ويليامسون.
الاختبار والتحليل
يتطلب تحطيم الأرقام الخاصة بمتغيرات الرياح هذه مجموعة من الأدوات التي تشمل طرز الكمبيوتر والنماذج الكاملة. وقال شوجار "ديناميات الموائع الحسابية ستحسب حمل الرياح لكن لا شيء يتفوق على نفق الرياح من وجهة نظرك التي تختبرها في نموذج مقياس."
أجرت AllEarth Renewables اختبار حمل الرياح في المسار بالكامل (مزدوج). الائتمان: AllEarth مصادر الطاقة المتجددة.
تسمح مجموعة من مرافق اختبار أنفاق الرياح ، بما في ذلك المختبرات الحكومية ، في الولايات المتحدة وكندا ، بتحليل مصفوفة شمسية واسعة النطاق للوفاء بمتطلبات شهادة أو رمز البناء. بعض الشركات تستفيد منها على نطاق واسع. "لدينا تصنيف رياح 120 ميل في الساعة للرياح ونحن الشركة المصنعة الوحيدة التي نعرفها لإجراء اختبار حمل الرياح في الأنفاق والكامل (الثنائي). أردنا أن نوضح للصناعة قوتنا في التصميم والتزامنا بهندسة لاحظ أندرو سافاج ، كبير مسؤولي الإستراتيجية في AllEarth Renewables ، ومقره ويليستون ، VT:
أجرت شركة Array Technologies أيضًا اختبارات مكثفة لنفق الرياح ، بما في ذلك اختبارات في نفق الرياح لينجلي الكامل النطاق في هامبتون ، فيرجينيا ، والذي تم إغلاقه منذ ذلك الحين. تم العمل هناك من قبل كلية فرانك باتن للهندسة والتكنولوجيا بجامعة أولد دومينيون ، نورفولك ، فيرجينيا.
الكهروضوئية الرياح المعايير لا تزال الناشئة
ومع ذلك ، لا تقبل جميع الولايات القضائية اختبار نفق الرياح بالقدر الكافي. حتى عام 2013 ، تطلبت مدينة لوس أنجلوس حلول تصاعد تقليدية مثبتة للأسطح بدلاً من تصميمات صابورة غير قابلة للاختراق ، لأن إدارة المباني والسلامة في لوس أنجلوس لم تقبل بيانات نفق الرياح لتبرير متطلبات الصابورة الأقل. لم يكن الأمر إلا بعد أن أصبحت PanelClaw أول شركة نظام تركيب تحصل على موافقة كاملة على بيانات بيانات نفق الرياح وتسمح بها LADBS لاستخدامها في تصميمات الصابورة التي تغيرت اللائحة. سوف يتحمل التصميم الثنائي الذي تصنعه شركة Polar Bear Gen III من شركة North Andover ، رياحاً تتجاوز سرعتها 120 ميلاً في الساعة ، أي ما يعادل إعصار من الفئة 3.
وحدات الألواح الشمسية التي شردتها قوى الرياح. الائتمان: حالة Foresnics.
تتبع صناعة الطاقة الشمسية أحكام تحميل الرياح التي تصدرها حاليًا الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (ACSE) ، ومقرها في ريستون ، فرجينيا. أحدث المعايير هي 2013 ASCE / SEI 7-10. لكن هذا المعيار يتعلق بالمباني أكثر من المصفوفات الشمسية ، كما يشتكي العديد من المصنعين. في بيان صدر عام 2012 إلى Renewable Energy World ، قال كريستوفر تيلي ، الرئيس التنفيذي لشركة SunLink ، "بينما توجد معايير ثابتة للحمل الزلزالي والثلجي يمكن تطبيقها على أنظمة الطاقة الكهروضوئية بطريقة مباشرة إلى حد ما ، لا يوجد سوى القليل من التوجيهات بشأن أحمال الرياح. المهندسين والتصاريح وبالتالي ، فقد تم ترك المسؤولين لاختيار تطبيق رمز البناء بطرق غير مقصودة أو قبول التصميمات القائمة على اختبار نفق الرياح دون وجود وسيلة قياسية للتحقق من صحة نهج الاختبار أو النتائج. ولا تضمن أي طريقة استخدام قيم تصميم الرياح المناسبة. "
مختبر Underwriters ، ومقره في Northbrook ، إلينوي ، حمل الرياح المغطاة اسميا للمنشآت الكهروضوئية في إصدار عام 2015 من UL 2703 ، لكنه تعرض أيضا لانتقادات بسبب قصورها. "لقد كان UL 2703 جيدًا للصناعة ، لكنه ليس معيارًا مطلقًا. وجود رمز حقيقي في مكانه سيؤدي إلى تسوية أرض الملعب من خلال التخلص من الشركات التي لا تعالج عوامل السلامة والأداء المهمة ، مثل حمل الرياح والثلوج قال جون كلينكمان ، نائب رئيس قسم الهندسة في Applied Energy Technologies ، في بلدة كلينتون بولاية ميتشيغن:
وحدات الألواح الشمسية التي شردتها قوى الرياح. الائتمان: حالة Foresnics.
قال روب وارد ، كبير المهندسين الإنشائيين في شركة SunLink ، إن نقابة المهندسين الإنشائيين في كاليفورنيا (SEAOC) ، ومقرها في ساكرامنتو ، قامت بالكثير من العمل من أجل المساعدة في وضع معيار صناعي لمتطلبات تحميل الرياح الكهروضوئية. تقوم لجنة SEAOC PV بعمل مستمر في تطوير مقترحات تغيير الكود لأحكام تصميم الرياح في ASCE. قامت المجموعة بإصدار مبادئها التوجيهية الخاصة بحمل الرياح والطاقة الشمسية ، بما في ذلك أحدث SEAOC PV2-2012 ، تصميم الرياح لمصفوفات الطاقة الشمسية الكهروضوئية ذات الإضاءة المنخفضة على الأسطح المسطحة.
بدأت SunLink في اختبار منتجاتها الكهروضوئية في عام 2006 بمساعدة مختبر نفق الرياح لحدود الحدود (BLWTL) في جامعة أونتاريو الغربية ، ومقرها لندن ، أونتاريو. قامت BLWTL مؤخراً بترقية منشآتها من خلال أربعة أنظمة جديدة للتحكم في نفق الرياح والحصول على البيانات التي تتيح إجراء اختبارات تلقائية بالكامل لالتقاط البيانات بسرعات تصل إلى 100000 عينة في الثانية الواحدة.
أجرت SunLink 70 نموذجًا وتكوينًا من خلال أكثر من 1000 اختبار في مختبر BLWTL ، حيث طورت قاعدة بيانات فريدة. تضمنت الاختبارات اختلافات في زاوية الإمالة ، ارتفاع السقف ، تباعد الصفوف ، ارتفاع المبنى ، الانتكاسات من حافة السقف ، والعديد من استراتيجيات انحراف / تكفين تتأثر بالرياح. قال وارد إن الشركة قامت بمشاركة قاعدة البيانات هذه مع SEAOC ، ونتيجة لذلك ، فإن المنظمة أقرب إلى تطوير قاعدة تحميل الرياح مع إجماع واسع على الصناعة.
عملت SunLink أيضًا مع BLWTL والشركة الهندسية Rutherford & Chekene ، ومقرها في سان فرانسيسكو ، كاليفورنيا لتطوير برامج تساعد مصممي المنتجات على اختبار تصميماتهم وفقًا لمعايير ACSE 7-10.
في حين أن الرياح القوية قوية ، فهي نعمة لأصحاب مزارع الرياح ، ولا ينطبق الأمر نفسه على مالكي ومشغلي أنظمة الكهروضوئية. ولكن مع اعتبارات التصميم الدقيقة ، وزيادة التركيز على المعايير والتكنولوجيا التي تستجيب بشكل جيد لجميع الأحمال الرياح ، يمكن لشركات التركيب الكهروضوئية ضمان أن صفيفاتها لن يتم تفجيرها.