Güneş Dizi Seçeneklerine İlişkin Yerel İklim Koşullarının Etkisi
Giriş: Neden İklim Güneş Tasarımı
Güneş fotovoltaik (PV) sistemleri, güneş enerjisine geçişin temel fizikleri haline geldi, güneş serisinin performansını, uzun ömürlülüğü ve yatırıma geri dönüşleri yerel iklim koşullarına yol açıyor.Bu faktörleri görmezden gelen sistemlere ve kar-laden dağ vadilerine yol açabilirim.
Bir güneş serisi tasarlamak, bir boyutlu-fits-all çaba değildir. Arizona'nın yüksek irradiance ve ısısı için optimize edilmiş bir sistem, Florida'nın rüzgar ve nemleri için inşa edilmiş veya Colorado Mühendisleri, yüklemeciler ve proje geliştiricilerinin bir dizi iklim değişikliğini değerlendirmeleri gerekir - sıcaklık, rüzgar hızı, yağış, nem, güneş kaynakları kullanılabilirliği ve hava kaynaklı kirleticiler - uygun bileşenler için inşa edilen stratejiler ve operasyonel parametreler.Bu makale, yerel iklim koşullarının nasıl şekillendirilmesi için kapsamlı bir inceleme sunar.
Eleştirel iklim değişkenleri ve Güneş Performansı Üzerine Etkileri
Belirli bir yer için etkili bir şekilde tasarlamak için, bir ilk önce PV sistemi bileşenleri ile etkileşim edilen özel iklim faktörlerini anlamalıdır.Her değişken tasarım sürecinden, panel seçiminden yapılandırma ve elektrik düzeni almak için kısıtlamalar ve fırsatlar getirir.
Sıcaklık ve Güçsel Güçlendirici
Sıcaklık, güneş paneli performansını etkileyen en etkili iklim faktörlerin arasındadır. Güneş hücreleri yarı iletken ilkeler üzerinde çalışır ve standart test koşulunun üzerinde (STC) referansı 25°C (77°F) Bu ilişki, genellikle 25°C'nin üzerinde bir oran kaybı olarak ifade edilir.
Çevre sıcaklıklarının rutin olarak 0.10C'yi aştıkları sıcak çöl iklimlerinde, panel sıcaklıkları 65-75°C'ye kadar çıkabilir ve bu da yüksek derecelerde 12-20%'lik güç kayıplarına kıyasla %12-20'lik bir artışla karşılaştırıldığında, işletim sıcaklık katlarını azaltmalıdır, örneğin heteroklik teknoloji (HJT) veya arka-iletişimli hücreler gibi, bu da soğuk kış derecelendirmelerini daha da güçlendirebilir -% 0.2 / °C. ek olarak, yüksek irtifaklama yoluyla panellerin arkasındaki hava akışın daha da azaltılabilir.
Irradiance ve Solar Resource Availability
Herhangi bir PV sistemi için temel giriş, ortalama günlük olarak 3.0 kWh /m2'de bulutlu kuzey sönüllüleri tarafından belirlenenler gibi, Güney Amerika Birleşik Devletleri'nde kalıcı fog, monsoon bulut kapakları veya yüksek yüklemenin önemli ölçüde bölgesel ortalama yüklerden enerjik olarak azaltılabileceğini gösteriyor.
Yüksek diffüz ışık fraksiyonları (bulut veya aşırı koşullar) daha iyi düşük ışık yanıtları ve daha geniş bir spektrumda daha yüksek verimlilik ile panellerden faydalanıyor, her iki taraftan da ışık yakalamak için ışık almak gerekir (UV) zeminden daha fazla verim elde edebilir, zeminden daha az güneşli iklimlere bile cazip hale getirir.Yer yüzeyi yüksek irradiance ve net bir şekilde yüksek bir arsa ile siteler için, panel seçimi, UV (UV) bozulma ve ısı stresiyle karşı verimlilik gerekir.
Rüzgar Yükleniyor ve Yapısal Tasarım
Rüzgar hem güneş dizilerinde hem de daha sonra enerjik kuvvetler uyguluyor ve bu yükler, temel rüzgar hızlarına dayanan rüzgar yük hesaplama yöntemlerine dayanıyor - kasırgalara konu olan alanlardan geçiyor ve sürekli gusts ile açık havadarlar.The International Building Code (IBC) ve ASCE 7 standartları, temel rüzgar hızı, maruz kalma kategorisine ve topografik faktörlere dayanan rüzgar yük hesaplama yöntemleri sağlar.
Çatıya dayalı sistemler için rüzgar, yerel rüzgar yüklerine göre negatif baskı (suksiyon) yaratabilir, potansiyel olarak onları yeterince toplanıp, ek çapraz yük puanlarla doluplak sistemlere kadar sert veya beton toplayıcılar veya beton topları boyutlandırmak için daha yüksek rüzgar bölgelerindeki bazı yüzeylerde (CFD) büyük ölçekli bölgeleri azaltmak için daha düşük eğimli alüminyum veya çelik raflar oluşturur.
Kar Accumulation and Load Management
Kar, güneş dizilerine iki meydan okuma sunuyor: Yaklaşık olarak 113 psf kapasiteli yapısal yükleme, ancak aşırı kar yağışı olan yerlerde 7.000 Pa veya daha yüksek puan alan bazı dağlık alanlardan oluşan standart PV modülleri test edilir. Standart PV modülleri 5,400 Pa (yaklaşık 113 psf) için test edilir, ancak aşırı kar yağışı olan yerler 7.000 Pa veya daha yüksek puana göre güçlendirilebilir.
Dizinin geometrisi kar yönetimi için kritiktir. Steeper eğimli açılar -tipik olarak 30 ° - doğal olarak dışarı çıkmalı, birikimi azaltıp, tüm nesile geri dönmeli.Ancak, diker eğimler rüzgar yüklemesi sırasında, bu yüzden ağır ama infrek kar yağlı kar yağ ile bölgelerde, bazı tasarımcılar ısıtılır paneller veya aktif kar kaldırma sistemleri kullanırlar, ancak bu ek maliyet ve enerji tüketimi.
Nem, Salt Sprey ve Korozyon Riski
Sahil ve tropikal ortamlar yüksek nem ve hava yoluyla tuz katılımcılarına güneş dizilerini ortaya koyar, bu da metalik bileşenlerin korozyonunu hızlandırır -özellikle alüminyum çerçeveler, çelik raflama ve elektrik bağlantıları. korozyon oranı, yüksek rüzgar yönüne bağlıdır ve koruyucu kaplamaların varlığı olarak sınıflandırılır.
Korrosive ortamlar için tasarım adaptasyonları, yeterli kalınlıkta alüminyum çerçeveleri ile belirteçleri içeriyor, paslanmaz çelik veya sıcak kablolar için çelikler kullanıyor ve IP68 standartlarını karşılayan kapalı konektörler kullanıyor. Bazı kıyı yüklemeleri, kristalin korozyon potansiyelini ortadan kaldırmak için ek koruyucu kaplamalar veya modüller de geçerlidir.
Lightning and Elektrik Cerrah Riskleri
Yüksek fırtına frekansıyla bölge, doğu Birleşik Devletleri, Gulf Coast ve tropikal bölgeler gibi, yıldırım grevlerinin yüksek risklerini ortaya koyar ve tüm metalik bileşenleri birleştirerek, düşük enerjili bir zemin sistemine kadar bağlanır.
Hava yoluyla Toz, Sand ve Soiling
Sık toz fırtınaları veya yakın tarımsal aktivite deneyimi önemli topraklama kayıpları ile toz toplama oranları arasındaki toz tutma oranlarının% 0.1'den günde% 0.1'e kadar olan topraklama oranları, doğal yağmurlar tarafından enerji verimini azaltabilir. Tasarım yanıtları, ele alınmamışsa modüller, anti-soiling veya kendi kendine temiz cam kaplamalı kaplamalarla birlikte, hidrofobik veya hidrofilli özellikleri kullanarak, tozları yeniden inşa etmek için büyük miktardaki yüksek çözünürlükte. Tilt açılarını sağlar.
İklim Bölgesi tarafından Uyum Stratejileri
Anahtar iklim değişkenleri ile mühendisler, belirli ortamlarda sistem performansını ve güvenilirliğini optimize etmek için uygun tasarım stratejileri uygulayabilirler. Aşağıdaki yaklaşımlar büyük iklim kategorileri için kanıtlanmış uygulamaları temsil eder.
Sıcak ve Arid İklimleri (Desertler)
Çöl ortamları yüksek irradiance, aşırı ısı, düşük nem ve sık toz. Tasarım öncelikleri termal yönetime, topraklama masyona ve UV direncine odaklanmalıdır.En düşük sıcaklık kat ve daha yüksek UV-stable geri tabloları teşvik etmek için paneller seçin, örneğin poliamid veya cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam cam kaplamalar ve otomatik temizlik sistemleri, yüksek miktardaki sertleştirici yapılara karşı yüksek miktardaki yüksek miktardaki yüksek çözünürlükte yapılmalıdır.
Soğuk ve Kary İklimleri (Alpine ve Kuzey Bölgeleri)
Soğuk iklimlerdeki güneş dizileri, panel verimliliğini artırmak için düşük sıcaklıklardan faydalanır, ancak ağır kar yüklerine, donmuş döngülere dayanmalıdır ve zemin çatılarda boş yere monte edilmelidir. Bifacial modülleri yüksek statik yükler için derece yüksek çözünürlükte derece yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte ısıtılmalıdır.
Humid, Tropikal ve Sahil İklimleri
Korozyon direnci bu ortamlarda çok önemlidir. Sistem boyunca deniz seviyesinin düşmesi için malzeme: paslanmaz çelik veya sıcak-dip kırarma, kalın kaplama ile alüminyum çerçeveler ve kablolar altın kaplamalarla donatılmıştır.Kapit ve hücre dizesi arasındaki dielektrik izolasyonu korozyonu azaltılmalıdır. Tilt açılarını kolaylaştırmak için en az 10° gerekir, ancak yapısal sınırların ötesinde rüzgar yüklemeyi artırmak için dikilmeli.
Bulut ve Low-Irradiance Climates
Pasifik Kuzeybatısı, Kuzey Avrupa veya dağlık alanlar gibi kalıcı bulut kapakları ile Bölgeler, yüksek diffüz ışık fraksiyonları almak için yüksek verimlilik ve olağanüstü düşük ışık performansına öncelik vermeli. Monokristalline PERC (Passivated Emitter and Arka Hücre) hücreler veya arka temas modülleri uygun seçimlerdir. Çünkü sıcaklık nadiren aşırı derecede düşük maliyetlidir.
Gelişmiş Teknoloji İklimli Tasarım için Beklentiler
Temel tasarım adaptasyonlarının ötesinde, gelişmekte olan teknolojiler zorlu iklimler için hedefli çözümler sunar. Aşağıdaki yenilikler, tasarımcıların iklime özgü güneş dizilerine nasıl yaklaştığını yeniden şekillendiriyor.
Modül Teknolojisi: Glass-Glass, Bifacial, ve İnce Film
Cam camlı modüller, hem ön hem de arka plakalar mizaçlı camlar, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek performanslı ortamlarda daha yüksek sıcaklık katlarını da sunarlar.
İzleme Sistemleri: Sabit Tilt vs. Single-Axis vs. Dual-Axis
Güneş pistleri güneşe doğru paneller tarafından enerji verimini artırır, ancak uygun olmayan paneller kar yağdırmak için dik bir açıda kar yağdırır ve aşırı bakım maliyetlerine ulaşırlar, ancak yıllık enerji miktarı yüksek olan yüksek çözünürlükte yüksek irtifak maliyetlerin yüksek olduğu yerlerde, yüksek çözünürlükte yüzde 5-10 oranından tasarruf sağlar.
İndük ve Güç Elektronik Seçimi
İntrat seçimi iklim tarafından da etkileniyor. String inverterleri daha basit ve daha sağlam ama uygun ortamlarda bulunan ve kapalı alanlar, çok soğuk iklimlerde, dönüştürücülere daha fazla yardımcı ısıtma ihtiyacı olsa da, alt-zero sıcaklıklarında çevresel aşırılığa karşı dayanıklılığa dayanmalıdır.In kıyı ortamlarda, uygun devrelerdeki dönüştürücüler ve mühürlenen yüzeylere karşı dayanıklı ortamlara karşı dayanıklı olarak sert engeller ve sert binalara karşı dayanıklı olarak direnç gösterebilirler.
Bölgesel Vaka Çalışmaları: Uygulamada Tasarım Seçenekleri
Gerçek dünya kurulumlarını incelemek, iklim odaklı tasarım ilkelerinin çeşitli coğrafyalarda başarılı projelere nasıl tercüme ettiğini göstermektedir.
Mojave Çölü'nde Çöl Güneş Çiftliği, ABD
Mojave Çölü'nde 100 MW zemin kurulum, kuru mevsim boyunca her iki hafta boyunca seriyi tek eksenli bir şekilde kullanıyor.Kaçlama sistemi, yüksek hacimli çelik ayaklarını kullanarak% 8 oranında artış sağlar.
Dağlarda Alp Çatı Dizileri, ABD
50 kW konut sistemi 9,000 feet yükseklikte takviyeli monokristal paneller, bir kar yağdıran bir zeminden 7.000 luk bir yana monte edilir.Dörtücüler kar tıkanıklığı sırasında kısmi dizinlere izin vermek için seçilir ve tek noktanın yıldırım korumasına izin verilir.
Miami'de Sahil Ticari Tesis, Florida
Miami'deki ticari bir bina üzerinde 500 kW çatı dizisi, yağmur yıkamasına izin verirken cam cam cam cam cam camlı modüller kullanıyor. Tüm konektörler IP68-Dade County. SPDs her kombinasyonlu kutu ve inverter için test edildi.
Uzun Süreli Performans İzleme ve İklim Adaptasyon
Post-installasyon izleme, iklim odaklı tasarım seçimlerinin beklenen performans olduğunu doğrulamak için gereklidir. Gelişmiş izleme sistemleri modülü sıcaklığı, irradiance ve gerçek zamanlı olarak topraklama kayıpları - ısıl veya topraklama cezalarının tasarım varsayımları içinde olup olmadığını ortaya çıkarabilir.Fort ısı incelemeleri hücre kusurları veya topraklama kalıpları tarafından neden edilen sıcak noktaları tanımlar. Data over time information information information information information information information scheduling and possible retrofits - like the array types or improve to more durable arrays in challenging intervals.For the array.
İklim adaptasyonu bir zaman tasarım egzersiz değildir. İklim modelleri geliştikçe, tarihsel hava verileri artık gelecekteki yapısal güçlendirmeleri veya eğim ayarlamalarını daha sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık deneyimleyebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Yerel iklim koşulları sadece güneş serisi tasarımı için arka planda değildir - her çevrenin bir parça seçimi, yapısal mühendislik, elektrik yapılandırması ve operasyonel strateji talep eder.Küresel olarak, rüzgar, kar, nem ve topraklama faktörlerden, elektrik üretimine, uzatılabilir sistem ömrüne kadar, her çevre bir kasıtlı olarak bir tasarım yanıtı talep eder.
En başarılı güneş tesisatları, iklimin bir sonraki aşamalardan ziyade integral bir tasarım değişkeni olarak tedavi edildiği yerdir. Güneş enerjisi dünyanın tüm köşelerine genişlemeye devam ediyor, yerel iklim gerçeklerine göre sistemleri tertemiz hale getirme yeteneği, taşıyıcılar ve geliştiriciler için giderek daha değerli bir beceri haline gelecektir.
Güneş tasarımı hakkında daha fazla yazarlı rehberlik için belirli iklimler için, [[Dönetici:0) Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) Güneş Kaynakları Verileri), [[END:2|IEA Photovoltaic Power Systems Programı, ve [[Dönetici:0)