تاثیرات امواج بر سیستمهای نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک شناور غشایی
یک گروه تحقیقاتی در چین به بررسی نحوه عملکرد سکوهای نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک شناور غشایی در سناریوهای خارج از شبکه پرداخته است. تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که به خصوص با فرکانسهای موج بالا، این نوع نصب فتوولتائیک شناور ممکن است از غیرمنعطف بودن بازوهای شناور رنج ببرد، که میتواند دامنه حرکت در صفحه و خارج از صفحه را محدود کند.
شرح فنی آرا نیرو در مورد نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک شناور غشایی: نوعی نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک است که بر روی سکوهای شناور نصب میشود و از غشا برای تثبیت سازه استفاده میکند.
و سناریوهای خارج از شبکه به مناطقی اشاره دارد که به شبکه برق سراسری دسترسی ندارند و از سیستمهای برق مستقل مانند نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک برای تامین انرژی خانه های دور از شبکه سراسری برق استفاده میکنند.
و غیرمنعطف بودن بازوهای شناور به معنای مقاومت سازه شناور در برابر خم شدن تحت بارگذاری است.
همچنین دامنه حرکت در صفحه به دامنه حرکت شناور در صفحه سطح آب اتلاق میشود و دامنه حرکت خارج از صفحه به دامنه حرکت شناور عمود بر سطح آب اشاره دارد.
نکات کلیدی مقاله:
عملکرد نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک شناور غشایی تحت تاثیر امواج، به خصوص با فرکانسهای بالا، میتواند به دلیل سفتی بازوهای خم شونده شناور محدود شود که این امر میتواند منجر به کاهش تولید برق و افزایش تنش در سازه شود.
برای طراحی و نصب سیستمهای فتوولتائیک شناور غشایی در محیطهای دریایی با امواج بلند، باید به این عوامل توجه شود.
استفاده از غشاهای با خم شوندگی بیشتر برای افزایش مقاومت سازه در برابر خم شدن.
بهینهسازی طراحی سازه شناور برای کاهش تنشهای ناشی از امواج.
نصب سیستمهای میراگر برای کاهش دامنه حرکت شناور.
تیم تحقیقاتی دانشگاه شانگهای در چین به بررسی مقاومت سکوی شناور فتوولتائیک غشایی در برابر امواج و تنشهای مکانیکی برای کاربرد در آبهای فراساحلی پرداخته است.
به گفته سرپرست این تحقیق، آقای ژیانتائو ژانگ، در مصاحبه با مجله pv، “کار ما ممکن است برای اولین بار یک روش عددی قدرتمند و کارآمد برای ارزیابی پاسخ دینامیکی سکوهای فتوولتائیک غشایی شناور فراساحلی تحت امواج و جریانها ایجاد کند.” “این امر به طور قابل توجهی طراحی منطقی و ارزیابی ایمنی این سازه شناور فوق العاده انعطاف پذیر را ارائه می کند و در نتیجه توسعه فناوری های فتوولتائیک فراساحلی را تسریع می بخشد.”
گروه تحقیقاتی توضیح دادند که غشای فتوولتائیک مورد آزمایش قطر ۱ متر، قطر مقطع شناور ۰.۰۳۲ متر، ضخامت ۰.۰۰۱۱ متر، جرم ۱.۳ کیلوگرم، جرم کل جزیره ۲.۱۸ کیلوگرم و سفتی خمشی شناور ۰.۱۱ نیوتن بر متر مربع داشته است.
محققان به طور خاص پاسخ کلی هیدرو الاستیک دامنه فرکانس غشا تحت امواج منظم را با استفاده از نظریه جریان پتانسیل و نظریه هیدروالاستیسیته سه بعدی ارزیابی کردند. نظریه هیدروالاستیسیته برای پیش بینی اثر هیدروالاستیک ناشی از بارهای ناشی از امواج بر روی یک جسم شناور استفاده می شود و نظریه جریان پتانسیل مدلی از جریان سیال است که جریان غیرقابل تراکم، بدون دوران را توصیف می کند.
آنها توضیح دادند که “تجزیه و تحلیل با مطالعه همگرایی بر روی تعداد مدها برای هر دو حرکت در صفحه و خارج از صفحه آغاز می شود” و تاکید کردند که آنها همچنین یک مدل کاملاً دارای تقارن محوری بدون تأثیر مهاربندی و سناریوهای جهت موج با جهت گیری نقاط مهاربندی مختلف را فرض کرده اند. “پس از آن، دامنه پاسخ هر حالت و همچنین نتایج در نقاط تست مختلف ارائه می شود.”
آنها همچنین از روش ضریب لاگرانژ برای ارزیابی شرایط اتصال بین غشا و شناور استفاده کردند. این روش به طور کلی در بهینهسازی ریاضی برای شناسایی مینیممهای محلی یا ماکزیممهای محلی یک تابع با اعمال محدودیت استفاده میشود.
دانشمندان اظهار داشتند که آزمایشات نشان داده است که در فرکانسهای موج پایین، شناور و غشا با امواج حرکت میکنند. در مقابل، با فرکانسهای موج بالا، سفتی شناور و همچنین برهمکنش سه بعدی سکوی افزایش مییابد.
آنها بیان کردند: “این تغییر نگرانیهایی را در مورد اثرات موجزدگی و خارج از آب بر عملکرد عملیاتی سکوی فتوولتائیک ایجاد میکند.” “هر دو حرکت در صفحه و خارج از صفحه برای سیستم های فتوولتائیک شناور ضروری هستند. حرکت در صفحه بر طراحی سیستم مهاربندی تأثیر می گذارد و بر توزیع تنش در غشا و پنل های خورشیدی تأثیر می گذارد.”
گروه گفت که نتایج تأثیر حیاتی ویژگیهای موج، به ویژه با فرکانس موج بالا را برجسته میکند.
منبع: مقاله «تجزیه و تحلیل هیدروالاستیک حوزه فرکانس یک سکوی فتوولتائیک شناور دریایی مبتنی بر غشاء در امواج منظم» که در مجله سیالات و سازهها منتشر شده است.
