18/01/2024 - UPM-Forscher entwickeln eine Methode zur Unterstützung der Photovoltaik-Industrie bei der Gestaltung von Solar-Fans

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Los Einachsige Solar-Fans sind In der Photovoltaikindustrie heute am häufigsten verwendete Strukturen. Diese Strukturen bestehen aus einer Längsachse mit dem Namen "Tube Tube," an der die Sonnenkollektoren befestigt sind und die durch ein Motorsystem rotiert werden, um die Paneele nach dem Sonnengang während des Tages auszurichten.

Die Industrie hat das Verhältnis Energieproduktion/Kosten durch Verringerung der Strukturkosten durch Verringerung der Steifheit der Strukturen erhöht, aber dies führt dazu, dass die Sonnenanwärter anfälliger für Windaktionen sind und vor allem selbst erregte aeroelastische Phänomene erleiden. Das ist, ausgehend von einer bestimmten Windgeschwindigkeit, der Sonnen Anhänger erlebt unkontrollierte Oszillatorbewegungen, die zu seinem strukturellen Zusammenbruch führen können.

In diesem Zusammenhang ist es wichtig, daß die Institut für Mikrogravitation Ignacio Da Riva (IDR/UPM) der Polytechnischen Universität Madrid (UPM) bietet den führenden Unternehmen, die diese Strukturen herstellen, seit Jahren experimentelle Rechen- und Beratungsleistungen an.

In jüngster Zeit haben sie eine Studie mit folgendem Titel durchgeführt:Stability analyse of two-dimensional solar flat trackers using aerodynamic drivings at different heights above ground(Stabilisierungsanalyse eines flachen Sonnenuntergangs für unterschiedliche Bodenhöhen unter Verwendung aerodynamischer Derivate), veröffentlicht in Journal of Wind Engineering and Industrial AerodynamicsEs hat sich sowohl auf industrieller als auch auf wissenschaftlicher Ebene auf dem Gebiet der Windtechnik stark ausgewirkt.

Einer der Autoren dieses Paper ist Juan Andrés Cárdenas, Doktorand an der Technischen Hochschule für Luft- und Raumfahrttechnik (ETSIAE). Durch seine These "Experimentelle Studie der selbsterregten Instabilität von flachen Solar-Fans unter zweidimensionalen Bedingungen."

Die Forschung hat mit einer theoretischen Studie aus dem Stand der Kunst der bekannten selbsterregten Phänomene begonnen, viele Erben der Studien der Instabilität von Brücken. Nach Anpassung der Formulierung und nach einer dimensionalen Analyse wurden experimentelle Tests zur Validierung sektiver Aeroelastikstudien entwickelt.

Die Prüfungen am IDR/UPM-Anlagen im Campus von Montegancedo erforderten zwei aerodynamische Tunnel. Auf der einen Seite der AB6-Tunnel, da seine geometrischen Eigenschaften gewährleisten, dass der Luftstrom in der Kamera zweidimensional ist. In diesem Tunnel wurden die Hauptversuche durchgeführt, eine umfassende und systematische Kampagne, in der die geometrischen Merkmale des Sonnenfolgers geändert wurden, die das Problem, den Angriffswinkel und die Höhe des Sonnenuntergangs gegenüber dem Boden am stärksten beeinflussen. Darüber hinaus wurden im ACLA16-Tunnel die Ergebnisse der Hauptversuche validiert, die aus dem IDR/UPM stammen.

Als Ergebnis all dieser Untersuchungen wurde eine Datenbank der aerodynamischen, nicht stationären Koeffizienten erstellt, die experimentell von einem Sonnen Anhänger für unterschiedliche Bodenhöhen und verschiedene Angriffswinkel gewonnen wurden, sowie ein semephyrisches Verfahren, das es ermöglicht, die kritische Geschwindigkeit eines Sonnen Anhängers für alle strukturellen und geometrischen Eigenschaften zu schätzen. Dies ermöglicht es der Industrie, eine erste Annäherung der kritischen Geschwindigkeit durchzuführen, die ein Solar Follower für jede strukturelle Eigenschaft tragen kann, ohne einen spezifischen Versuch durchführen zu müssen. Sie ist daher ein nützliches Instrument zur Senkung der Kosten im Zusammenhang mit dem Hlaing-Design, so Juan Andrés Cardenas.

Eine weitere Schlussfolgerung dieser Arbeit zeigt, welche geometrischen Konfigurationen am günstigsten sein könnten, um ungünstige Windbedingungen zu ertragen.

Die offene Veröffentlichung all dieser Ergebnisse wurde von spezialisierten Medien wie der Zeitschrift PV-Magazine, die ihr sowohl in ihrer globalen Ausgabe als auch in ihrer spanischen Ausgabe einen vollständigen Bericht gewidmet hat, mit der Zustimmung des Sektors der erneuerbaren Energien aufgenommen, da sie es ermöglicht, in den Worten der Industrie die Untersuchung der selbstaufregenden Instabilität von Sonnenfolglern, die bisher auf punktuellen Studien beruhte, in Ordnung zu bringen und zu vereinheitlichen.

Eröffnung für weitere künftige Untersuchungen

Diese Forschungsarbeiten umfassen zwei größere Projekte, ESOLIA und SOLTALE, zusammen mit der Universität von Oviedo (Forschungsgruppe für Fluido-Dynamik-Ingenieur, Windy-Formel, Mieres Polytechnical School) und der Universität Princeton.

Die erzielten Fortschritte wiederum eröffnen neue Möglichkeiten der internationalen Zusammenarbeit der IDR/UPM mit der James Cook University of Australia oder der Universität Shijiazhuang Tiedao in China.

In Zukunft wollen die Forscher den Sprung aus der sekundären Konfiguration, in der diese Studien durchgeführt wurden, auf die Schätzung der kritischen Geschwindigkeit der Solar-Fans unter Berücksichtigung dreidimensionaler Effekte. Darüber hinaus zu analysieren Konfigurationen bisher noch nicht untersucht, wie die Verwendung von Stoßdämpfern verteilt über ihre Struktur. Darüber hinaus zielen andere künftige Arbeitslinien darauf ab, die entwickelte Methode auf Anhänger zu erweitern, die sich in der Stele anderer befinden (z. B. in den inneren Reihen eines Feldes) oder das Verhalten des Windes um einen Sonnen Follower zu analysieren, während er schwingt, um den physischen Ursprung der Instabilität zu untersuchen.

Polytechnische Universität Madrid

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