Jihokorejští vědci vyvinuli způsob, jak určit, kdy je bezpečné instalovat plovoucí FV systém v terénu. Akademici z Korejského institutu strojů a materiálů vyvinuli model postupu bezpečnostní analýzy, aby posoudili, kdy je bezpečná instalace různých druhů plovoucích fotovoltaických polí v terénu. Ověřili své numerické simulace a podělili se o své poznatky v „Vlivy různých vstupních úhlů zatížení větrem a vlnami na plovoucí fotovoltaický systém s ohledem na rozložení napětí“. Ten se nedávno publikoval v Journal of Cleaner Production.
„Tyto poznatky využijeme k instalaci a provozu plovoucího fotovoltaického systému v přílivových pláních Saemangeum na pobřeží Žlutého moře na západním pobřeží Jižní Koreje,“ řekl výzkumník Byung-Ju Lim.
Jihokorejská vláda v současné době vyvíjí plovoucí solární komplex o výkonu 2,1 GW s podporou Saemangeum Development and Investment Agency (SDIA). Akademici vytvořili svůj model bezpečnostní analýzy pomocí tří typů numerických simulací. A to výpočetní dynamiky tekutin (CFD), hydraulická dynamická analýza a přechodná analýza konečných prvků (FEA).
CFD a hydraulická dynamika simulovaly zatížení větrem a vlnami na plovoucí FV systém. Vědci použili FEA k analýze rozložení napětí na FV systémech při různých vstupních úhlech pro zatížení větrem a vlnami. Použili výsledky numerických simulací k posouzení bezpečnosti plovoucích FV polí.
„Pokud se současná konstrukce plovoucího FV systému považuje za nebezpečnou, lze jej předělat, aby se odstranila slabá místa. Pokud se design posoudí jako bezpečný, lze jej nainstalovat na požadované místo,“ vysvětlili vědci.
Nový model pro předpovídání bezpečnosti plovoucích solárních polí
Simulace využívaly plovoucí FV systém skládající se z 9 modulů, každý o rozměrech 1,03 metru x 2,08 metru. Panely měly úhel sklonu 15 stupňů. Solární systém měl podporu 15 plováků vyrobenými z vysokohustotního polyetylenu (HPDE).
Vědci potvrdili výsledky CFD provedením experimentů v centru aerodynamického tunelu Chonbuk National University s rychlostí větru 12 m/s. Testovací model byl v měřítku 1:15 a na povrchu solárních panelů se instalovalo třicet tlakových kohoutků pro měření rozložení tlaku. A to 15 na přední straně panelů a 15 na zadní straně. Prostřednictvím tohoto experimentu zjistili, že místní maximální rozsah chyb byl 37 % a minimální chyba 1,7 %.
Jihokorejský tým provedl hydraulickou dynamickou analýzu na vlnovém bazénu s ohledem na model v měřítku 1:10. Zjistili, že lokální maximální chyba byla 19,4 % a minimální chyba 0,6 %. Vědci také testovali plošně zprůměrované koeficienty odporu (CD) na solárních panelech při různých vstupních úhlech, přemístění jednotky plovoucího FV systému za podmínek pravidelných vln a rozložení napětí u plovoucích instalací.
„Výsledky potvrdily, že rozložení napětí na solárních panelech, nosných rámech a plovoucích tělesech nepřesáhlo mez kluzu základních materiálů,“ uzavřeli vědci. ,,Plovoucí fotovoltaický systém byl tedy bezpečný za podmínek větru a vln.“
Výsledky také poukazují na potenciální bezpečnostní a nákladové strategie pro plovoucí solární energii. ,,Instalace čelního skla místo solárních panelů na okraji FV pole by mohla snížit zátěž a zlepšit bezpečnost,“ uvedli vědci s tím, že výsledky ukazují, že první a poslední řada solárních panelů je vystavena vyššímu zatížení větrem.
Vývojáři by také mohli snížit systémové náklady nahrazením HDPE plováků uprostřed systémů plováky z polyetylenu střední hustoty (MDPE). Ty jsou podle akademiků o 20 % levnější. Potvrzují to výsledky analýzy hydraulické dynamiky. Ty ukazují, že úkrytový efekt snížil zatížení středu plovoucího FV systému o 32 % až 54 % ve srovnání s okraji.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
