ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ. СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Тестирование модулей с системами слежения

Для тестирования фотоэлектрических модулей и элементов существует международный стандарт IEC 61215 [49]. Лаборатории, получившие разре­шение на выполнение работ по тестированию и сертификации фотоэлектриче­ских модулей, обязаны работать в полном соответствии с требованиями этого стандарта. Стандарт относительно строг. После установки и пуска в эксплуата­цию фотоэлектрические модули подвергаются воздействию погодных условий в течение многих десятилетий. Они должны нормально функционировать при изменениях температуры, влажности, воздействии кислотных дождей, в усло­виях образования льда в течение всего периода их эксплуатации. Кроме того они должны противостоять механическим воздействиям града и сохранять прочность при контактах с животными. Каждый тип модулей проверяется от­дельно. Тестирование проводится в соответствии с требованиями, предусмот­ренными стандартом. Это занимает примерно 4 месяца и стоит приблизительно 35 000-55 000 евро.

Таким образом сертификация панелей стоит достаточно дорого, их про­изводитель платит относительно большие денежные суммы заранее, без ка­ких-либо гарантий получения успешных результатов испытаний. Однако если изготовитель хочет выпускать и продавать модули, он должен пройти эту процедуру.

Упомянутый выше стандарт довольно обширен, для ознакомления с дета­лями читатель адресуется к оригиналу. Здесь мы ограничимся рассмотрением только основных его положений.

На рис. I5.ll представлен базисный блок для всего тестирования. Рису­нок представлен в оригинальной форме первоисточника. Приводится перевод на русский язык всех используемых в этой блок-схеме обозначений с поясне­ниями и расшифровками.

Никакого стандарта, подобного вышеописанному, для проверки стендов слежения еще не существует, хотя они находятся в стадии подготовки. Поэтому мы разработали свои собственные тесты, которые описываются ниже. Разрабо­танные тесты заимствованы из нижеуказанного стандарта для оценки воздейст­вия ветра на сооружения.

Для оценки продолжительности жизни наших солнечных энергетических систем было выполнено множество тестов, в которых особое внимание было уделено стойкости против воздействия ветра и изнашиванию движущихся ком­понентов. Более детально эти результаты рассмотрены особо, например в [36]. Так как эти устройства используются вне помещений, снаружи, они должны соответствовать правилам техники безопасности, относящимся к сопротивле­нию ветровым нагрузкам.

Соотношения между сопротивлением ветру солнечной энергетической сис­темы и силой ветра были исследованы и теоретически, и с помощью статических или динамических тестов под воздействием моделируемого напряжения. Мы не нашли каких либо упоминаний об испытаниях на воздействие ветра в аэродина­мической трубе стендов со слежением с полноразмерными солнечными панелями.

Международный стандарт CSN Р ENV 1991-2-4 имеет отношение к оценке сопротивления различных конструкций ветровым нагрузкам. Мы про­гнозировали, что для самых суровых европейских условий типичная макси­мальная скорость ветра на уровне земли VMaKC=160 км/ч. И именно этой скоро­сти должны противостоять все наружные сооружения. Поэтому мы проверяли свои установки именно на этой скорости ветра [2, 36], имея в виду, что более сильные ветры вызвали бы значительные повреждения вообще многих типов наружных сооружений.

Наш автоматический стенд слежения типа TRAXLE™ защищен против воздействий ветра трансмиссией с автоблокировкой с максимальным крутящим моментом М = 500 н-3500 Н м, который зависит от размера установки. Его конструкция отлажена так, чтобы противостоять воздействиям ветра на скорос­тях до VMaKC = 160 км/ч. Реальный инсталляционный тест на устойчивость вет­ровым нагрузкам был выполнен в большой аэродинамической трубе диаметром

З метра Исследовательского Института Аэронавтики и Тестирования в Праге. Этот институт уполномочен выполнять аэродинамические тесты. Наш стенд был установлен в трубе в четырех различных положениях относительно на­правления ветра. В частности, мы исследовали стенд, установленный перпен­дикулярно направлению ветра с лицевой стороны, тыльной стороны и сбоку, а также косонаправленно с тыла под углом 45°. Скорость ветра медленно уве­личивалась до V = 160 км/ч и поддерживалась на этом уровне в течение трех минут. В ходе всех четырех тестов никакие нежелательные эффекты в по­токах ветра вокруг конструкций не наблюдались. Вся солнечная энергетическая система вела себя спокойно и демонстрировала только умеренную вибрацию. После последнего теста мы увеличили скорость ветра на очень короткое время до V = 180 км/час. Даже при этой скорости ветра солнечная энергетическая система вела себя спокойно. В процессе проведения аэродинамических испыта­ний повреждения нашей установки не наблюдалось.

Автоматическая ориентация солнечной энергетической системы функ­ционировала надежно постоянно. Рисунок 18.97 показывает нашу маленькую солнечную энергетическую систему во время испытания в аэродинамической трубе.

В связи с существующими финансовыми ограничениями мы были не в состоянии продолжить далее аэродинамические испытания оборудования раз­личных габаритов для автоматической ориентации солнечных панелей. И при этом мы не измеряли фактические силы и не сравнивали их с теоретическими ожиданиями, но намереваемся провести эти тесты в будущем.

Согласно [37] сила воздействия ветра со скоростью v в воздушной среде плотностью р на прямоугольную площадку S, ориентированную перпендику­лярно направлению воздушного потока, задается формулой где сх - аэродинамический коэффициент сопротивления.

Для плоской прямоугольной площадки S0, ориентированной перпендику­лярно направлению потока, она принимает значения от сх = 1.18 для alb = 1 до сх = 2 для а/Ь - оо, где alb — отношение длин сторон прямоугольника. Некото­рые другие значения этого параметра приведены в таблице 15.1.

Другие испытания на время жизни оборудования выполнены в Испании в сотрудничестве с BP Solarex. Две солнечные энергетические системы со следя­щим стендом типа TRAXLE™ были установлены в реальных условиях на Ка­нарских островах в ITER институте (рис. 18.48). Каждая была снабжена шестью фотоэлектрическими модулями максимальной мощностью Рмакс = 500 Втр. Оба устройства надежно работали в течение 18 месяцев, несмотря на чрезвычайные погодные условия.

Шквалистые порывы ветра вызывали постоянные колебания всей конст­рукции, бури со скоростями ветра до V = 160 км/ч случались часто. После ис­пытательного периода одна установка была демонтирована и изъята. Изнаши­вание движущихся частей было найдено минимальным.

Инсталляционная надежность для наших систем была также проверена в реальных эксплуатационных режимах. У нас есть много систем, которые ра­ботали в течение нескольких лет не только в Чешской республике, но и в Гер­мании, Великобритании, Швейцарии, Испании, Австралии, Мальте, Монголии, России, Китае и др.