Οι ερευνητές από το Ινστιτούτο Ενεργειακής Τεχνολογίας της Νορβηγίας (IFE) ανέπτυξαν μια τεχνική 3 βημάτων
Μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής το Ινστιτούτο Ενεργειακής Τεχνολογίας της Νορβηγίας (IFE) ανέπτυξε ένα νέο μοντέλο για την εκτίμηση της απώλειας παραγωγής ενέργειας σε πλωτά φωτοβολταϊκά (Φ/Β) αγροκτήματα που προκύπτουν από αλλαγές στην κλίση και τις απώλειες ασυμφωνίας.
Η νέα μονάδα δοκιμάστηκε σε μια πειραματική εγκατάσταση και έδειξε ότι οι απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας εξαρτώνται κυρίως τόσο από το σχεδιασμό του συστήματος όσο και από την τοποθεσία.
Το μοντέλο αποτελείται από 3 κύρια στάδια τα οποία είναι: κυματική δομή -αλληλεπίδραση, ακτινοβολία και ηλεκτρική μοντελοποίηση.
«Για συστήματα FPV, τα κύματα (εάν υπάρχουν), θα προκαλέσουν κινήσεις στις πλωτές δομές στις οποίες είναι τοποθετημένα τα φωτοβολταϊκά πάνελ.
1ον, η κίνηση θα γείρει τα πάνελ μακριά από τον καθορισμένο προσανατολισμό του πίνακα.
2ον, εάν τα πάνελ είναι τοποθετημένα με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να κινούνται ανεξάρτητα, διαφορετικές συνθήκες ακτινοβολίας σε καθένα από τα πάνελ προκαλούν λανθασμένη απώλεια στη συμβολοσειρά.
Σε αυτό το έγγραφο, προτείνουμε μια μέθοδο για τη μοντελοποίηση της συνολικής απώλειας από αυτά τα δύο συστατικά σε συνδυασμό και αναφερόμαστε σε αυτό ως WIL».
Για να δημιουργήσει το μοντέλο, η ομάδα χρησιμοποίησε το εσωτερικό λογισμικό 3DFloat για να προσομοιώσει την κίνηση των φωτοβολταϊκών πλαισίων και των βιβλιοθηκών Python για ακτινοβολία και ηλεκτρική μοντελοποίηση.
Συνοπτικά το κάθε βήμα
Το 1ο βήμα (κυματική δομή-αλληλεπίδραση), αναλύει πώς κινείται το FPV λόγω των κυμάτων. Χρησιμοποιεί ένα τυπικό μοντέλο ωκεάνιων κυμάτων, υποθέτοντας ότι τα φωτοβολταϊκά πάνελ ακολουθούν τις τοπικές κινήσεις κυμάτων ακριβώς χωρίς να κινούνται οριζόντια.
Το 2ο μέρος το οποίο μοντελοποιεί την ακτινοβολία, χρησιμοποιεί τη γωνία κλίσης του πίνακα που αποδίδεται από το προηγούμενο στάδιο.
Με βάση αυτό, το 3ο βήμα (ηλεκτρική μοντελοποίηση) χρησιμοποιεί τη βιβλιοθήκη προσομοίωσης PVMismatch για να υπολογίσει την ηλεκτρική έξοδο.
Στη συνέχεια, το WIL υπολογίζεται ως η ποσοστιαία διαφορά μεταξύ αυτού του αποτελέσματος και του προσομοιωμένου αποτελέσματος μιας στατικής ρύθμισης.
Το βήμα 2 της μοντελοποίησης ακτινοβολίας δοκιμάστηκε και επαληθεύτηκε έναντι ενός πειραματικού μοντέλου.
Αυτό το πείραμα πραγματοποιήθηκε σε ένα πρωτότυπο FPV που παρέχεται από την εταιρεία Sunlit Sea και βρίσκεται στο φιόρδ του Όσλο.
Αποτελούνταν από 2 χορδές με 4 Φ/Β πάνελ η καθεμία.
Τέσσερις αισθητήρες ακτινοβολίας, ένα επιταχυνσιόμετρο και ένα τρισδιάστατο γυροσκόπιο προσαρτήθηκαν στην άκρη ενός από τα φωτοβολταϊκά πάνελ για τη συλλογή δεδομένων.
Η ανάλυση έδειξε ότι η μοντελοποιημένη ακτινοβολία ταιριάζει με τη μετρούμενη ακτινοβολία «καλά» και προσφέρει μια αποδεκτή συμφωνία με τις μετρήσεις, με το ριζικό μέσο τετραγωνικό σφάλμα (RMSE) μεταξύ της μοντελοποιημένης και της μετρούμενης ακτινοβολίας να είναι 2,8 W/m2. «Ωστόσο, η μοντελοποίηση έχει την τάση να υποτιμά ελαφρώς τις ακραίες τιμές της μετρούμενης ακτινοβολίας», τόνισαν οι επιστήμονες.
Παρουσίαση μοντέλου
Μετά την επιτυχή επικύρωση, η ομάδα παρουσίασε το μοντέλο με μερικά σενάρια.
Μεταξύ των μεταβαλλόμενων παραμέτρων που δοκιμάστηκαν ήταν οι θέσεις (0◦N, 0◦E) και (50◦N, 0◦E), με κύματα 0,25 m, 0,5 m, 1 m και 3 m. Κύματα με κατεύθυνση 0°, που ταξιδεύουν κατά μήκος της χορδής. 90°, που ταξιδεύει σε όλο το πλάτος της φωτοβολταϊκής στοιχειοσειράς. και 45°, προσεγγίζοντας τη φωτοβολταϊκή σειρά σε διαγώνια γωνία, δοκιμάστηκαν.
«Βρέθηκε υψηλότερο WIL για συστήματα μακριά από τον βέλτιστο προσανατολισμό και υπό συνθήκες με πιο απότομα και υψηλότερα κύματα.
Το WIL αυξήθηκε επίσης με την αύξηση του μήκους της σειράς Φ/Β και όταν η κατεύθυνση του κύματος άλλαξε από ορθογώνια με το μήκος της χορδής σε παράλληλη προς τη χορδή.
Για παράδειγμα, το WIL κυμαινόταν από 3,3% για σημαντικό ύψος κύματος 0,25 m έως 6,7% για σημαντικό ύψος κύματος 1 m.
Αυτό δείχνει ότι το WIL μπορεί να είναι σημαντικό και θα πρέπει να ληφθεί υπόψη για ανάλυση απόδοσης ενέργειας», έδειξαν τα αποτελέσματα.
Μετέχοντες στην έρευνα
Η νέα τεχνική εισήχθη στο «Modelling wave-induced losses for floating photovoltaics: Impact of design parameters and περιβαλλοντικών συνθηκών», που δημοσιεύτηκε στο Solar Energy.
Ερευνητές από το IFE της Νορβηγίας, το Πανεπιστήμιο του Όσλο (UiO) και το Πανεπιστήμιο Himachal Pradesh της Ινδίας συμμετείχαν στη μελέτη.
www.worldenergynews.gr
