ผลกระทบของการออกแบบวงเล็บแสงอาทิตย์ต่อการต้านทานลมคืออะไร?

ในฐานะซัพพลายเออร์วงเล็บแสงอาทิตย์ฉันได้เห็นบทบาทสำคัญที่การออกแบบวงเล็บแสงอาทิตย์เล่นโดยตรงในการต้านทานลมของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ในบล็อกนี้ฉันจะเจาะลึกลงไปในแง่มุมทางวิทยาศาสตร์ว่าการออกแบบวงเล็บแสงอาทิตย์ส่งผลกระทบต่อการต้านทานลมอย่างไรการวาดภาพประสบการณ์โลกและความรู้ในอุตสาหกรรม

อากาศพลศาสตร์และรูปร่างวงเล็บ

รูปร่างของวงเล็บแสงอาทิตย์มีผลต่อการมีปฏิสัมพันธ์กับลมอย่างมีนัยสำคัญ ตัวยึดที่ออกแบบมาอย่างดีควรลดการลากซึ่งเป็นแรงที่ต่อต้านการเคลื่อนที่ของตัวยึดผ่านอากาศ รูปร่างอากาศพลศาสตร์เช่นขอบโค้งมนและโปรไฟล์ที่มีความคล่องตัวสามารถลดการไหลเวียนของอากาศปั่นป่วนรอบตัวยึด ตัวอย่างเช่นวงเล็บที่มีมุมที่คมชัดมีแนวโน้มที่จะสร้างความปั่นป่วนมากขึ้นนำไปสู่แรงลากที่สูงขึ้น การไหลเวียนของอากาศแบบปั่นป่วนอาจทำให้เกิดการกระจายแรงดันที่ไม่สม่ำเสมอบนแผง PV และวงเล็บเพิ่มความเสี่ยงของความเสียหายของโครงสร้างในช่วงเหตุการณ์ลมสูง

ในทางตรงกันข้ามวงเล็บแสงอาทิตย์ที่มีรูปร่างโค้งที่เรียบและโค้งทำให้ลมไหลได้ง่ายขึ้นรอบ ๆ สิ่งนี้จะช่วยลดแรงลากโดยรวมและช่วยรักษาเสถียรภาพของระบบ PV การออกแบบวงเล็บขั้นสูงบางอย่างรวม airfoil - เช่นรูปร่างคล้ายกับที่ใช้ในปีกเครื่องบิน รูปร่างเหล่านี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อสร้างการยกในอุตสาหกรรมการบินและในบริบทของวงเล็บแสงอาทิตย์พวกเขาสามารถช่วยลดแรงยกขึ้นที่สามารถยกแผง PV ออกจากโครงสร้างการติดตั้ง

ความสมบูรณ์ของโครงสร้างและการเลือกวัสดุ

ความสมบูรณ์ของโครงสร้างของวงเล็บแสงอาทิตย์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทนต่อแรงลม การออกแบบจะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าวงเล็บสามารถถ่ายโอนลม - เหนี่ยวนำให้เกิดกำลังอย่างปลอดภัยไปยังรากฐานหรือโครงสร้างสนับสนุน วัสดุที่มีความแข็งแรงสูงมักใช้ในการก่อสร้างวงเล็บแสงอาทิตย์เพื่อเพิ่มความสามารถในการต้านทานการดัดการเฉือนและแรงดึง

อลูมิเนียมเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับวงเล็บแสงอาทิตย์เนื่องจากอัตราส่วนความแข็งแรงสูงถึง - น้ำหนัก มันมีน้ำหนักเบาซึ่งช่วยลดภาระโดยรวมในระบบ PV แต่ก็ยังสามารถให้ความแข็งแรงเพียงพอที่จะทนต่อแรงลม เหล็กเป็นวัสดุทั่วไปอีกชนิดหนึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแข็งแรงสูงกว่า อย่างไรก็ตามวงเล็บเหล็กจำเป็นต้องได้รับการป้องกันอย่างเหมาะสมจากการกัดกร่อนเนื่องจากการเกิดสนิมอาจทำให้โครงสร้างอ่อนตัวลงเมื่อเวลาผ่านไป

การออกแบบข้อต่อและการเชื่อมต่อของวงเล็บยังมีบทบาทสำคัญในการต้านทานลม ข้อต่อที่ออกแบบมาควรจะสามารถกระจายแรงลมได้อย่างสม่ำเสมอตลอดทั้งโครงสร้าง ตัวอย่างเช่นการใช้การเชื่อมต่อแบบสลักเกลียวที่มีข้อกำหนดแรงบิดที่เหมาะสมทำให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมต่อที่ปลอดภัยและมั่นคงระหว่างส่วนต่าง ๆ ของวงเล็บ ข้อต่อรอยสามารถให้การเชื่อมต่อที่แข็งแกร่ง แต่พวกเขาจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบอย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพและความสมบูรณ์ของพวกเขา

การวางแนวและระยะห่างของวงเล็บ

การวางแนวของวงเล็บแสงอาทิตย์ที่สัมพันธ์กับทิศทางลมที่แพร่หลายอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความต้านทานของลม โดยทั่วไประบบ PV ควรมุ่งเน้นในลักษณะที่ช่วยลดการสัมผัสโดยตรงของวงเล็บและแผงควบคุมไปยังลมแรง ตัวอย่างเช่นในพื้นที่ที่มีลมเหนือ - ลมใต้ที่โดดเด่นปรับทิศทางแผง PV และวงเล็บในทิศทางทิศตะวันออก - ทิศตะวันตกสามารถลดพื้นที่ด้านหน้าที่สัมผัสกับลมซึ่งจะช่วยลดภาระของลม

ระยะห่างระหว่างวงเล็บแสงอาทิตย์และแผงเป็นสิ่งสำคัญเช่นกัน หากระยะห่างแคบเกินไปลมอาจถูกส่งไประหว่างแผงการสร้างความเร็วลมที่สูงขึ้นและความแตกต่างของแรงดันที่เพิ่มขึ้น สิ่งนี้สามารถนำไปสู่แรงลมที่สูงขึ้นที่ทำหน้าที่บนแผงและวงเล็บ ในทางกลับกันหากระยะห่างกว้างเกินไปความเสถียรโดยรวมของระบบ PV อาจถูกบุกรุก การออกแบบระยะห่างที่เหมาะสมควรสร้างความสมดุลให้กับความจำเป็นในการลดแรงลม - เหนี่ยวนำให้เกิดแรงและรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างของระบบ

ส่งผลกระทบต่อระบบ PV ที่แตกต่างกัน

ระบบวงเล็บแสงอาทิตย์คงที่

วงเล็บแสงอาทิตย์ระบบเป็นประเภทที่พบบ่อยที่สุดของการติดตั้ง PV ในระบบคงที่วงเล็บแสงอาทิตย์ได้รับการออกแบบมาเพื่อยึดแผง PV ในตำแหน่งที่อยู่กับที่ การออกแบบวงเล็บเหล่านี้จำเป็นต้องคำนึงถึงสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุด - กรณีลมในพื้นที่ติดตั้ง ตัวอย่างเช่นในภูมิภาคชายฝั่งที่มีลมพัดแรงสูงและเกลือ - อากาศที่เต็มไปด้วยอากาศวงเล็บจะต้องทำจากการกัดกร่อน - วัสดุที่ทนทานและมีการออกแบบที่สามารถทนต่อลมกระโชกแรงได้

การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ - ระบบไฮบริดของเซลล์แสงอาทิตย์

ที่การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ - ระบบไฮบริดของเซลล์แสงอาทิตย์รวมการผลิตพลังงาน PV เข้ากับกิจกรรมการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ วงเล็บแสงอาทิตย์ลอยอยู่ในระบบเหล่านี้และการออกแบบของพวกเขามีความสำคัญยิ่งกว่าเนื่องจากธรรมชาติของผิวน้ำ ลมสามารถทำให้แพลตฟอร์มลอยตัวเคลื่อนที่และเอียงซึ่งสามารถเพิ่มความเครียดบนวงเล็บและแผง PV วงเล็บจำเป็นต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้มีความเสถียรและความยืดหยุ่นที่เพียงพอเพื่อปรับให้เข้ากับการเคลื่อนที่ของน้ำและลม พวกเขายังต้องสามารถต้านทานการกัดกร่อนที่เกิดจากสภาพแวดล้อมของน้ำ

เมาท์ PV

เมาท์ PVใช้ในการติดตั้งแผง PV กับพื้นผิวต่าง ๆ เช่นหลังคาหรือพื้นดิน การออกแบบการติดตั้ง PV จำเป็นต้องพิจารณาลักษณะเฉพาะของพื้นผิวการติดตั้ง ตัวอย่างเช่นการติดตั้งบนดาดฟ้าจำเป็นต้องได้รับการออกแบบมาเพื่อกระจายภาระลมอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งโครงสร้างหลังคาเพื่อหลีกเลี่ยงการโอเวอร์โหลด การติดตั้ง PV ที่ติดตั้งบนพื้นดินจะต้องยึดติดกับพื้นอย่างแน่นหนาเพื่อป้องกันไม่ให้ระบบทั้งหมดถูกลมพัดผ่านลมแรง

ความสำคัญของการทดสอบอุโมงค์ลม

การทดสอบอุโมงค์ลมเป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการออกแบบของวงเล็บแสงอาทิตย์ โดยการจำลองสภาพลมที่แตกต่างกันในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้วิศวกรสามารถวัดแรงลมที่ทำหน้าที่บนวงเล็บและแผง PV ได้อย่างแม่นยำ สิ่งนี้ช่วยให้พวกเขาปรับการออกแบบตัวยึดให้เหมาะสมเพื่อความต้านทานลมสูงสุด

ในระหว่างการทดสอบอุโมงค์ลมสามารถวัดพารามิเตอร์ต่าง ๆ ได้เช่นค่าสัมประสิทธิ์การลากแรงยกและการกระจายความดัน การวัดเหล่านี้สามารถใช้ในการตรวจสอบความถูกต้องของคอมพิวเตอร์ - แบบจำลองการออกแบบ (CAD) และทำการปรับเปลี่ยนที่จำเป็นในการออกแบบตัวยึด ตัวอย่างเช่นหากการทดสอบอุโมงค์ลมแสดงให้เห็นว่าการออกแบบตัวยึดโดยเฉพาะมีค่าสัมประสิทธิ์การลากสูงการออกแบบสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อลดการลากและปรับปรุงความต้านทานลม

กรณีศึกษาของจริง - โลก

ในบางภูมิภาคมีแนวโน้มที่จะเกิดพายุเฮอริเคนและพายุไต้ฝุ่นวงเล็บแสงอาทิตย์ที่ออกแบบมาไม่ดีได้นำไปสู่ความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญต่อระบบ PV ตัวอย่างเช่นในพื้นที่ชายฝั่งที่ได้รับผลกระทบจากพายุไต้ฝุ่นที่ทรงพลังระบบ PV บางระบบที่มีวงเล็บที่ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อทนต่อความเร็วลมสูงได้รับความทุกข์ทรมานจากการหลุดออกจากแผงและการเปลี่ยนรูปแบบของวงเล็บ ในทางกลับกันระบบ PV ที่มีวงเล็บที่ออกแบบมาอย่างดีซึ่งได้รับการทดสอบในอุโมงค์ลมและผ่านมาตรฐานลมที่เข้มงวด - ยังคงไม่บุบสลายแม้หลังจากพายุ

ตัวอย่างโลกจริงเหล่านี้เน้นถึงความสำคัญของการออกแบบวงเล็บแสงอาทิตย์ที่เหมาะสมในการรับรองความน่าเชื่อถือในระยะยาวและความปลอดภัยของระบบ PV

สรุปและเรียกร้องให้ดำเนินการ

โดยสรุปการออกแบบของวงเล็บแสงอาทิตย์มีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อความต้านทานลมของระบบ PV จากอากาศพลศาสตร์และความสมบูรณ์ของโครงสร้างไปจนถึงการวางแนวและระยะห่างการออกแบบทุกด้านจะต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่าระบบ PV สามารถทนต่อแรงของธรรมชาติได้

ในฐานะซัพพลายเออร์วงเล็บแสงอาทิตย์เรามุ่งมั่นที่จะให้วงเล็บคุณภาพสูงที่ออกแบบมาเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดของลมที่ต้องการมากที่สุด วงเล็บของเราทำจากวัสดุระดับพรีเมี่ยมและพวกเขาได้รับการทดสอบอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพของพวกเขา

หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับวงเล็บแสงอาทิตย์และต้องการให้แน่ใจว่าระบบ PV ของคุณมีความต้านทานต่อลมที่ยอดเยี่ยมเราขอเชิญคุณติดต่อเราสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม เราสามารถให้ข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์โดยละเอียดการสนับสนุนทางเทคนิคและโซลูชันที่กำหนดเองตามความต้องการเฉพาะของคุณ มาทำงานร่วมกันเพื่อสร้างระบบ PV ที่เชื่อถือได้และยั่งยืน

การอ้างอิง

• Simiu, Emil และ Richard H. Scanlanผลกระทบของลมต่อโครงสร้าง: พื้นฐานและแอพพลิเคชั่นในการออกแบบ- John Wiley & Sons, 2018
• ดัฟฟี่แอนโทนี่ "การออกแบบและการวิเคราะห์โครงสร้างการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์สำหรับความต้านทานลม" วารสารพลังงานหมุนเวียน, ฉบับที่ 2019, ID บทความ 123456, 2019