Ερευνητές από την Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάνης (EPFL) και το Ινστιτούτο Έρευνας Χιονιού και Χιονοστιβάδας WSL SLF στην Ελβετία έχουν μοντελοποιήσει τα χιονοπτωτικά μοτίβα για να εντοπίσουν ορισμένες βέλτιστες πρακτικές για φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις που κατασκευάζονται με το Helioplant, μια κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αυστριακή κατακόρυφη φωτοβολταϊκή δομή πλαισίου.
Τι προσφέρουν τα αλπικά συστήματα;
«Τα αλπικά φωτοβολταϊκά συστήματα έχουν επιδείξει ισχυρό δυναμικό για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια του χειμώνα, κυρίως λόγω της αντανάκλασης της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας από το χιόνι. Ενώ αυτή η αντανάκλαση βοηθά στη βελτίωση της δέσμευσης ενέργειας, το χιόνι μπορεί επίσης να δημιουργήσει προβλήματα καλύπτοντας ή θάβοντας τα ηλιακά πάνελ, γεγονός που προκαλεί απώλειες ή ζημιές», δήλωσε η Océane Hames, συν-πρώτος συγγραφέας της έρευνας, στο περιοδικό pv.
Ο βέλτιστος σχεδιασμός για τα αλπικά ηλιακά φωτοβολταϊκά συστήματα δεν έχει ακόμη καθοριστεί, όχι μόνο για μεμονωμένες εγκαταστάσεις αλλά και για μεγαλύτερες ομάδες συγκρίσιμες σε κλίμακα με μελλοντικούς εμπορικούς αλπικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας, σύμφωνα με την Yael Frischholz, συν-πρώτος συγγραφέας της έρευνας.
«Οι δομές Helioplant έχουν επιδείξει σημαντικό δυναμικό όσον αφορά τον μετριασμό της συσσώρευσης χιονιού, γι' αυτό και ερευνήσαμε αυτό το σχέδιο», δήλωσε ο Frischholz στο περιοδικό pv.
Ο σχεδιασμός των μοντέλων αυτών
Το Helioplant είναι μια κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας κατακόρυφη δομή φωτοβολταϊκού πλαισίου που αναπτύχθηκε από την Ehoch2, μια αυστριακή εταιρεία φωτοβολταϊκών, για τον μετριασμό της συσσώρευσης χιονιού. Διαθέτει μια σταυροειδή δομή φέρουσας δύναμης με τέσσερα ηλιακά πτερύγια σχεδιασμένα για να αποτρέπουν παθητικά τη συσσώρευση χιονιού εντός της περιοχής των πτερύγων.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα εργαλείο μοντελοποίησης υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (CFD) γνωστό ως Snowbedfoam για να προσομοιώσουν τη μεταφορά χιονιού και να εξετάσουν την επίδραση της χιονοστιβάδας των δομών Helioplant. Σύμφωνα με την έρευνα, το Snowbedfoam είναι ένας επιλυτής Eulerian-Lagrangian που βασίζεται στο Openfoam για τη μοντελοποίηση της μεταφοράς χιονιού.
«Είναι η πρώτη φορά που ένα τόσο λεπτομερές μοντέλο μεταφοράς χιονιού εφαρμόζεται σε κατασκευές ηλιακών πάνελ. Οι προσομοιώσεις της ανάλυσης ευαισθησίας σχεδιάστηκαν ειδικά για να παρέχουν στους επαγγελματίες βασικά μηνύματα ή οδηγίες σχετικά με τον τρόπο σχεδιασμού με αυτόν τον τύπο δομής», εξήγησε ο Hames.
Ανάγκη για βελτιστοποιήσεις
Η μελέτη χρησιμοποίησε προσομοιώσεις και παρατηρήσεις πεδίου από μια πανομοιότυπη τοποθεσία δοκιμών. Μερικές από τις παραμέτρους που ελήφθησαν υπόψη ήταν το αζιμούθιο, το ύψος πάνω από την επιφάνεια, η χωρική διάταξη πολλαπλών μονάδων, ο ενδιάμεσος χώρος, το μέγεθος της ομάδας και η ευθυγράμμιση.
Από την ανάλυση προέκυψαν αρκετές αρχικές συστάσεις βέλτιστων πρακτικών. Για παράδειγμα, το ύψος πάνω από την γυμνή επιφάνεια, το κενό εδάφους, θα πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 0,6 m και ο προσανατολισμός των μονάδων Helioplant σε σχέση με τις επικρατούσες κατευθύνσεις ανέμου θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στις 0°. «Εάν οριστεί στις 45°, θα σχηματιστεί μια ανεπιθύμητη περιοχή χωρίς διάβρωση στο εσωτερικό υπήνεμο των κατασκευών. Επομένως, προτιμώνται τοποθεσίες με κύριες κατευθύνσεις ανέμου που είναι κάθετες ή αντίθετες μεταξύ τους», δήλωσαν οι ερευνητές.
Η τεχνολογία δεν περιορίζεται σε κανένα συγκεκριμένο τύπο λύσης τοποθέτησης ηλιακών φωτοβολταϊκών. «Οι μέθοδοι που αναπτύχθηκαν για αυτήν τη μελέτη μπορούν να χρησιμοποιηθούν για οποιοδήποτε τύπο δομής. Προσομοιώσεις σε πιο συμβατική διάταξη με βάση τις σειρές έχουν ήδη γίνει», δήλωσε ο Frischholz.
Η ομάδα συνεχίζει την έρευνα για την ανάπτυξη προσομοιώσεων απόδοσης που συγκρίνουν τα πρότυπα εναπόθεσης χιονιού με τις πραγματικές απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκά και τη μοντελοποίηση πιο σύνθετου, μη επίπεδου εδάφους.
www.worldenergynews.gr
