Fonte: renewableenergyworld
O vento é uma das causas mais freqüentes de danos aos painéis solares, disseram vários funcionários do setor. Na Espanha, no meio da última década, vários grandes rastreadores solares de eixo duplo falharam como resultado do vento, de acordo com Dan Shugar, CEO da NEXTracker, com sede em Fremont, CA. "Mas rastreadores horizontais como categoria têm sido muito confiáveis desde então, então a indústria solar convergiu para a pista horizontal como a melhor maneira prática de obter ganho de energia, evitando todo o aço necessário para proteger um eixo duplo", disse ele. .
Projetando para resistir a ventos fortes
A deflexão do vento nos rastreadores solares pode ser o cálculo de projeto mais complicado na elaboração do produto, pois as peças do rastreador se movem em várias direções simultaneamente. "Se você não tem um sistema de mitigação, como um limitador de torção ou amortecedores, o vento pode fazer com que um conjunto oscile muito", observou John Williamson, diretor de engenharia da Array Technologies, com sede em Albuquerque.
O sistema de alumínio SunLink Precision-Modular RMS está disponível para módulos de 60 e 72 células e inclinação de 10 graus. Crédito: SunLink.
Vários projetos tentam limitar o impacto do vento nos rastreadores. "Chegamos a um tubo redondo, diferentemente da maioria dos outros fabricantes que usam aço quadrado ou de outro formato - por isso adquirimos 30% mais força de torção", disse Shugar. "Também adotamos um design equilibrado", disse ele, observando que a matriz retornará a uma posição retraída ou plana sob a gravidade. "E nossa velocidade de armazenamento é rápida - de rotação completa para estocar em um minuto", disse ele. "Como o vento cresce rapidamente, queremos armazenar rapidamente", acrescentou.
Várias linhas de rastreadores DuraTrack HZ v3 são conectadas por um eixo de acionamento rotativo e acionadas por um único motor A / C trifásico industrial de 2 HP. Cada motor v3 pode operar até 28 linhas de 80 módulos cada. Crédito: Array Technologies.
É importante observar que a arrumação pode ser uma resposta prescrita ao vento na borda de um campo e não é necessária dentro do centro mais protegido. De fato, guardar um painel solar não é necessariamente a melhor solução para um rápido crescimento, argumentam outros. "Nunca confiamos no armazenamento para nossos sistemas; projetamos para não armazenar. Forças de vento em um rastreador em uma posição de zero grau ainda podem ter uma carga significativa na matriz e torque de pico próximo no sistema", destacou Array Williamson da tecnologia. "Com o nosso novo design V3, criamos um design de armazenamento passivo e adicionamos um dispositivo limitador de torção que permite que ele se mova para uma posição onde haja menos torção no conjunto", disse ele. "Nossa geração anterior foi construída para 115 mph, mas a pior instalação foi construída para suportar até 175 mph. Isso foi comprovado em campo em vários locais, incluindo uma instalação localizada no NREL Wind Technology Center, em Boulder, Colorado. A nova versão seria capaz de lidar com o padrão de 135 mph, e configurável da mesma forma para suportar velocidades mais altas ", disse ele. As explosões de vento, ou rajadas de vento, podem causar ventos de até 175 mph em terra seca, portanto a exposição ao vento é um dado, independentemente da localização.
Como o vento pode afetar as bordas externas de um campo de painéis solares com muito mais intensidade, as fileiras externas precisam ser construídas para serem mais rígidas e mais fortes. O NEXTracker, por exemplo, usa aço mais espesso nas linhas externas para ajudar a projetar esse efeito. O vento, no entanto, é difícil de prever. "O que algumas empresas de energia solar presumem é que o vento continua a diminuir quanto mais você entra em uma matriz, o que não é necessariamente o caso. As matrizes estão em uma camada turbulenta da atmosfera e o vento é muito aleatório e caótico", disse. Williamson.
Teste e Análise
Analisando os números para essas variáveis de vento requer um conjunto de ferramentas que inclui modelos de computador e modelos em escala real. "A dinâmica computacional dos fluidos calculará a carga de vento, mas nada supera o túnel de vento do ponto de vista de que você está testando um modelo em escala", disse Shugar.
A AllEarth Renewables conduziu um teste de carga de vento de rastreio completo (dual) no túnel. Crédito: AllEarth Renováveis.
Uma série de instalações de teste de túneis de vento, incluindo laboratórios governamentais, nos Estados Unidos e no Canadá, permite a análise de um painel solar em larga escala para atender aos requisitos de certificação ou código de construção. Algumas empresas fazem uso extensivo delas. "Temos uma classificação de vento de 120 mph, líder do setor, e somos o único fabricante que conhecemos a realizar um teste de carga de vento com rastreador completo (duplo) no túnel. Queríamos demonstrar à indústria nossa força de projeto e compromisso com a engenharia de um rastreador que suportará os elementos ", observou Andrew Savage, diretor de estratégia da AllEarth Renewables, com sede em Williston, VT.
A Array Technologies também realizou extensos testes no túnel de vento, incluindo testes no túnel de vento em escala completa de Langley, em Hampton, VA, que foi fechado desde então. O trabalho foi realizado pela Faculdade de Engenharia e Tecnologia Frank Batten, da Old Dominion University, em Norfolk, VA.
Padrões de vento fotovoltaicos ainda emergentes
Porém, nem todas as jurisdições aceitam testes em túneis de vento como suficientes. Até 2013, a cidade de Los Angeles exigia soluções de montagem ancoradas tradicionais para telhados em vez de projetos com lastro não penetrante, porque o Departamento de Segurança e Construção de Los Angeles não aceitou dados de túnel de vento para justificar requisitos de lastro menores. Somente depois que a PanelClaw se tornou a primeira empresa de sistemas de montagem a ter seus resultados completos de dados de túneis de vento aprovados e permitidos pela LADBS para uso em projetos de reatores, o regulamento mudou. O projeto lastreado Polar Bear Gen III da empresa de North Andover, MA, suportará ventos superiores a 120 mph, o que equivale a um furacão de categoria 3.
Módulos de painéis solares deslocados pelas forças do vento. Crédito: CASE Foresnics.
A indústria solar segue as disposições de carga eólica atualmente promulgadas pela Sociedade Americana de Engenheiros Civis (ACSE), com sede em Reston, VA. O padrão mais recente é o 2013 ASCE / SEI 7-10. Mas esse padrão se refere mais a edifícios do que a painéis solares, reclamam vários fabricantes. Em uma declaração de 2012 para a Renewable Energy World, Christopher Tilley, CEO da SunLink, disse que "embora existam padrões de neve e de carga sísmica que possam ser aplicados aos sistemas fotovoltaicos de maneira bastante direta, há muito pouca orientação sobre as cargas de vento". Por conseguinte, os funcionários têm a opção de aplicar o código de construção de maneiras não pretendidas ou aceitar projetos baseados em testes de túnel de vento sem um meio padrão para validar a abordagem ou os resultados dos testes.
O Underwriters Laboratory, com sede em Northbrook, Illinois, cobriu nominalmente a carga eólica para instalações fotovoltaicas na versão 2015 da UL 2703, mas também é criticado por ficar aquém. "A UL 2703 tem sido boa para o setor, mas não é um padrão absoluto. Ter um código verdadeiro em funcionamento nivelaria o campo de atuação eliminando as empresas que não abordam fatores importantes de segurança e desempenho, como a carga de vento e neve testes, testes de corrosão e resistência ao fogo ", disse John Klinkman, vice-presidente de engenharia da Applied Energy Technologies, em Clinton Township, MI.
Módulos de painéis solares deslocados pelas forças do vento. Crédito: CASE Foresnics.
A Associação de Engenheiros Estruturais da Califórnia (SEAOC), com sede em Sacramento, fez muito trabalho para ajudar a estabelecer um padrão industrial para os requisitos de carregamento de energia solar fotovoltaica, disse Rob Ward, engenheiro-chefe de estruturas da SunLink. O comitê fotográfico do SEAOC realiza trabalhos contínuos no desenvolvimento de propostas de alteração de código às disposições de projeto eólico na ASCE. O grupo produziu suas próprias diretrizes para carga eólica e solar, incluindo o mais recente SEAOC PV2-2012, Projeto de Vento para Disposições Fotovoltaicas Solares de Baixo Perfil em Telhados planos.
A SunLink começou a testar sua linha de produtos fotovoltaicos em 2006 com a ajuda do Laboratório de Túnel de Vento de Camada Limite (BLWTL) na Universidade de Western Ontario, com sede em Londres, ONT. A BLWTL atualizou recentemente suas instalações com quatro novos sistemas de controle de túnel de vento e aquisição de dados que permitem testes completamente automatizados que capturam dados a velocidades de até 100.000 amostras por segundo cada.
O SunLink executou 70 modelos e configurações em mais de 1.000 testes no laboratório BLWTL, desenvolvendo um banco de dados exclusivo. Os testes incluíram variações no ângulo de inclinação, altura do telhado, espaçamento entre linhas, altura do edifício, retrocessos da borda do telhado e várias estratégias de defletores / encobrimentos afetados pelo vento. A empresa compartilhou esse banco de dados com o SEAOC e, como resultado, a organização está mais perto de desenvolver uma norma de carga eólica com amplo consenso no setor, disse Ward.
A SunLink também trabalhou com a BLWTL e a empresa de engenharia da Rutherford & Chekene, com sede em San Francisco, Califórnia, no desenvolvimento de software que ajudará os designers de produtos a testar seus projetos em relação aos padrões do ACSE 7-10.
Embora os ventos fortes e consistentemente fortes sejam uma bênção para os proprietários de parques eólicos, o mesmo não ocorre para proprietários e operadores de sistemas fotovoltaicos. Porém, com considerações cuidadosas sobre o projeto, focadas nos padrões e na tecnologia que respondem bem a todas as cargas eólicas, as empresas de instalação fotovoltaica podem garantir que suas matrizes não sejam destruídas.
