Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus China führte eine numerische Studie zur Windempfindlichkeit von Offshore-Anlagen durchschwimmende Photovoltaikin dem Bemühen, Systemkonfigurationen zu untersuchen, die möglicherweise weniger empfindlich auf die Windrichtung reagieren.
Die Forscher führten eine Reihe von Simulationen an einem Sechs-PV-Array durchschwimmende PV-Anlageunter Berücksichtigung von Faktoren wie Windgeschwindigkeit, Druckverteilung und Turbulenzfeld sowie Auftriebs- und Widerstandsbeiwert.
„Einige Forscher haben herausgefunden, dass der Windwiderstand des Photovoltaikmoduls völlig unterschiedlich ist, wenn das Photovoltaikmodul auf der Vorder- und Rückseite dem Wind ausgesetzt ist“, sagten die Wissenschaftler. „Auf diese Weise können der Auftrieb und der Widerstand des Photovoltaikmoduls ausgeglichen werden, indem die Anordnung des Photovoltaikmoduls geändert wird, um ein Absinken oder Umkippen des Photovoltaikmoduls zu verhindernschwimmende Solarhalterung."
Als Forschungsobjekt simulierten die Wissenschaftler eine Reihe von sechs PV-Modulen mit einem Abstand von 1,5 Metern zwischen ihnen. Alle Paneele hatten die gleichen Abmessungen von 2,187 m × 1,102 m × 0,02 m und waren entweder um 15 Grad oder 165 Grad geneigt.
Die numerische Beschreibung berücksichtigte unter anderem die Windströmung, die Wachstumsrate der turbulenten kinetischen Energie und die Spannungsanisotropie. Anschließend wurde es in einem Windkanalexperiment mit PV-Modulen im Maßstab 1:20 verifiziert. „Im Allgemeinen zeigen die Ergebnisse, dass das numerische Modell dieser Studie genau und effektiv ist“, sagten die Wissenschaftler.
Bei einer der PV-Systemkonfigurationen, Array A genannt, befanden sich alle sechs Module in einem Neigungswinkel von 15 Grad, dem gebräuchlichsten Installationswinkel, der auch häufig verwendet wirdschwimmende PV-Anlage. Array B wird als eine spezielle schwimmende Photovoltaiklösung beschrieben, die wie eine Giebelstruktur aussieht. In diesem System hat das erste Panel eine Neigung von 15, das zweite von 165 Grad, das dritte von 15 Grad, das vierte von 165 Grad, das fünfte von 15 Grad und das sechste von 165 Grad.
„Die Arrays C, D, E und F beziehen sich eigentlich auf die Installationsarten der Arrays A und B“, erklärte der Forscher außerdem. „Der Hauptunterschied zwischen ihnen ist die Reihenfolge der beiden Neigungswinkel der Photovoltaikmodule (15 Grad und 165 Grad).“
Die Modellierung zeigte, dass die Array-B-Konfiguration am wenigsten empfindlich auf die Windrichtung reagierte. Es hatte auch das geringste Hubmoment und eine geringe Druckverteilung auf der Oberfläche des PV-Moduls. „Im Vergleich zum Widerstand reagiert der Aufzug empfindlicher auf die Anordnung der Photovoltaikmodule, und der Haupteinfluss ist die Hubrichtung“, kamen sie außerdem zu dem Schluss.
Das Team betonte außerdem, dass unabhängig von der Anordnung der PV-Module das erste Modul immer höheren Windlasten ausgesetzt war als die anderen Module. „Die Verteilungskurve des Drucklastwerts (Cp) ist ähnlich, und der Cp-Wert auf der Oberseite ist in der Gradientenverteilung grundsätzlich gleich“, fügten sie hinzu.
„Es wurde festgestellt, dass der Nachlaufwirbel des Photovoltaikmoduls aus zwei Mustern der Wirbelstruktur besteht. Das eine ist der kontinuierlich nachlaufende Wirbel von der linken und rechten Seite des Photovoltaikmoduls. Das andere ist eine kleine Wirbelablösung von der Mitte, " Sie sagten. „Der Widerstand und der Auftrieb der zueinander parallelen Platten zeigen alle den gleichen Trend einer allmählichen Zunahme oder Abnahme mit zunehmendem Neigungswinkel der Plattform.“
