Tehnilised mured seoses odava{0}}PV-kinnitussüsteemidega: süstemaatiline analüüs tuulekoormustest kuni konstruktsiooni usaldusväärsuseni

Fotogalvaaniliste (PV) elektrijaamade projekteerimisel mõjutab paigaldussüsteemi valik otseselt üldist elektritootmise efektiivsust ja konstruktsiooni ohutust. Näiteks võivad jälgimissüsteemid märkimisväärselt suurendada energiatootlust võrreldes fikseeritud-kaldesüsteemidega, kuid need seavad konstruktsioonile rangemad nõuded. Praktilistes rakendustes on rööpapõhised-paigalduslahendused-, näiteks need, mis kasutavad päikesepaneeli siine ja nendega seotud kinnitusriistvara{5}}, erineval kujul; nende ohutus sõltub aga suuresti tuulekoormuse arvutuste ja konstruktsioonikontrolli meetodite teaduslikust paikapidavusest.

 

 

 

Tuulekoormus on PV paigaldussüsteemi projekteerimisel kriitiline parameeter, mis määrab konstruktsiooni mõõtmed ja stabiilsuse. Praegu on insenerivaldkonnas kaks peamist arvutusmeetodit: standardite empiirilistel koefitsientidel põhinevad meetodid ja tuuletunneli testimisel põhinevad täiustatud meetodid.

 

Standardsed konstruktsioonid -nagu need, mis kasutavad alumiiniumist siiniprofiile või riiulisiine{1}}toetuvad sageli lihtsustatud tuulekoormuse mudelitele. Kuid need meetodid ei suuda sageli täielikult tabada massiivide vahelisi aerodünaamilisi häireid ja kolmemõõtmeliste tuuleväljade keerukust.

 

Seevastu süsteemi-tasandi konstruktsioonid-, nagu katuserööpade kinnitussüsteemid-, nõuavad suuremat arvessevõtmist selliste teguritega nagu tuule suuna varieeruvus, mooduli varjestusefektid ja seotud konstruktsioonilised reaktsioonid.

 

Lisaks on tegelikus inseneripraktikas lokaliseeritud komponendid (nt alumiiniumist siiniühendused või katusekinnituste lühikesed siinid) allutatud keerukatele pingeseisunditele. Kui tuulekoormuse väärtuste määramisel kasutatakse liiga konservatiivseid või puhtalt empiirilisi lähenemisviise, on lokaalse struktuurilise ebastabiilsuse oht.

 

 

Mis puudutab konstruktsiooni, siis komponentide pingerežiimide käsitlemise standardite vahel on olulisi erinevusi, eriti mis puudutab painde--väändühendust.

 

Näiteks moodulsüsteemides,-nagu universaalsed rööpaklambrid või mini-rööpakinnituskomplektid-, mõjutavad peatalad ja konnektorid sageli samaaegselt painde- ja väändemomente. Kuid mõned lihtsustatud projekteerimismeetodid käsitlevad neid komponente ainult ühe-telje paindemudeli abil, mis võib viia tegelike pingetasemete alahindamiseni. Lisaks on pikaajaliseks kasutamiseks mõeldud -väliskonstruktsioonide-, näiteks veekindlate juhtsiinide ja alumiiniumist katusekinnitussiinide- puhul oluline arvestada korrosiooni, temperatuurikõikumiste ja materjali pikaajalise -libisemise mõju jõudlusele.

 

Süsteemi seisukohast määrab katusekinnitussiinide süsteemi konstruktsiooni usaldusväärsus otseselt koormuse ülekandetee järjepidevuse ja stabiilsuse kogu massiivi ulatuses.

 

 

Kerged PV-kinnitussüsteemid on vastuvõtlikud vibratsioonile tugevas-tuules keskkonnas, mis väljendub näiteks keerise-indutseeritud vibratsioonis, põrutuses ja aerodünaamilises ebastabiilsuses.

 

Pika-vahega rööpasüsteemid-, näiteks need, mis kasutavad konnektoreid või modulaarseid pika-rööpa konfiguratsioone-, omavad suuremat struktuurilist paindlikkust, muutes need teatud tuulekiiruse vahemikes resonantsvõimendusele vastuvõtlikumaks.

 

Lisaks võib pideva koormust{0}}kandvate komponentide (nt alumiiniumist katusekinnitussiinid) puhul ebaühtlane jäikuse jaotumine ühenduspunktides põhjustada lokaalset väsimuse kuhjumist.

 

Inseneri seisukohast ei kahjusta sellised vibratsioonid mitte ainult konstruktsiooni pikaealisust, vaid võivad põhjustada ka mikro{0}}pragusid moodulites ja lahti ühendada ühendusi, vähendades seeläbi süsteemi üldist töökindlust.

 

 

 

Tegelike projektide jaoks komponentide valimisel tuleb paigalduskonstruktsiooni ohutusvaru hinnata süstemaatiliselt, mitte keskenduda ainult algkuludele või üksikutele materjaliparameetritele.

 

Näiteks rakendustes, mis hõlmavad erinevatele katusetüüpidele sobivaid paigaldussiine, muudavad erinevad katusetingimused oluliselt koormuse ülekandeteid, mistõttu on vaja diferentseeritud projekteerimisstrateegiaid.

 

Mis puudutab materjali valikut,alumiiniumist kinnitussiinidpeavad vastama pikaajalistele-välistingimustes kasutatavatele tugevuse, jäikuse ja korrosioonikindluse nõuetele.

 

Lisaks mõjutavad integreeritud konstruktsioonilahenduses alumiiniumsiinide geomeetrilised parameetrid ja ühendusmeetodid otseselt süsteemi üldist stabiilsust ja tuuletakistust.

 

 

 

PV-kinnitussüsteemi ohutust ei määra üks tegur, vaid see tuleneb tuulekoormuse arvutuste, konstruktsioonikontrolli meetodite ja vibratsiooni kontrollimise võimaluste kombinatsioonist. Liigne empiirilistele valemitele või lihtsustatud mudelitele tuginemine võib vähendada esialgseid kulusid, kuid tuua kaasa olulisi struktuurseid riske pikaajalisel-töötamisel. Seetõttu tuleks inseneriprojektis suuremat rõhku panna aerodünaamiliste katseandmetele, üksikasjalikule struktuurianalüüsile ja täielikule-elutsükli töökindluse hindamisele, et tagada fotogalvaanilise süsteemi stabiilne, ohutu ja tõhus töö keerulistes keskkondades.