Αξιοπιστία των προϊόντων TRAXLE
Στους ηλιοστάτες χρησιμοποιούνται ασφαλή ηλιακά πάνελ από σιλικόνη και συνεχής κινητήρες με διαρκή μαγνήτη (δε χρησιμοποιούνται εξωτικές τεχνολογίες ούτε επικίνδυνες ύλες όπως το φρέον).
Ο συνεχής κινητήρας χαμηλών στροφών (500 στρ./λεπτό) για δύσκολες συνθήκες προστατεύεται πλήρως από την οποιαδήποτε επιβάρυνση. Στις δοκιμές της επιτάχυνσης εκτέλεσε η κινητήρια μονάδα 10000 κύκλους παρακολούθησης, το οποίο αναπαριστάνει 30 χρόνια λειτουργίας. Στους παράγοντες της κινητήριας μονάδας μπορούμε να παρατηρήσουμε ελάχιστη φθορά. Η καθορισμένη χρήση των βουρτσών του κινητήρα είναι 2000 ώρες κατά τις 5000 στρ./λεπτό, δηλ. 600 εκατομμύρια στροφές, ενώ ο κινητήρας θα πραγματοποιήσει μόνον 6 εκατομμύρια στροφές κατά τη διάρκεια 30 ετών. Οι αμφίβολοι και δαπανηροί παράγοντες, όπως οι μπαταρίες και η κινητήρια ηλεκτρονική καταργήθηκαν. Γι΄ αυτό και αυξήθηκε η ασφάλεια.
Οι σχεδόν σταθερές γωνίες της ηλιακής ακτινοβολίας, που προσπίπτουν κατά τη διάρκεια του λειτουργικού κύκλου συχνά δίνουν τη δυνατότητα να χρησιμοποιούνται συστήματα παρακολούθησης χωρίς ηλεκτρονική Maximum Power Point Tracker (MPPT), επειδή οι παραλλαγές του λειτουργικού σημείου του ηλιακού συστήματος παρακολούθησης από τις ιδανικές ποσότητες είναι πάρα πολύ μικρές.
Η ενέργεια που παράγεται από τα συστήματα παρατήρησης αντιστοιχεί περισσότερο στο ημερήσιο επιβαρυντικό διάγραμμα, παρά στην ενέργεια των σταθερών συστημάτων. Το σύστημα παρακολούθησης παράγει ηλεκτρική ενέργεια επίσης νωρίς το πρωί και αργά το απόγευμα, σε αντίθεση με τα σταθερά συστήματα που δίνουν μόνον ελάχιστη απόδοση. Αυτό δίνει τη δυνατότητα περισσότερων εφαρμογών χωρίς τη χρήση των μπαταριών. Εφόσον όμως οι μπαταρίες είναι χρησιμοποιημένες, η χωρητικότητά τους μπορεί να είναι μικρότερη. Επειδή η αποτελεσματικότητα της συνήθους μπαταρίας με οξέα είναι <80%, η αποτελεσματικότητα του συστήματος με περιορισμένη χρήση της μπαταρίας είναι υψηλότερη, από ότι στο σύστημα όπου η ουσιαστική ποσότητα ενέργειας αποθηκεύεται.
Η χρησιμοποίηση των ηλιακών συστημάτων παρακολούθησης δίνει τη δυνατότητα συχνότερης ευθείας σύνδεσης σε συσκευές χωρίς δαπανηρές και αναξιόπιστες μπαταρίες και MPPT.
Οι μπαταρίες, συμπεριλαμβάνοντας και το MPPT, είναι οι ποιο αμφίβολοι παράγοντες των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Γι΄ αυτό τα παρατηρητικά φωτοβολταϊκά συστήματα χωρίς μπαταρίες και MPPT είναι ασφαλέστερα και φτηνότερα, από ότι τα σταθερά φωτοβολταϊκά συστήματα.
Επιβάρυνση του ανέμου
Τα ηλιακά συστήματα παρακολούθησης, τα οποία σήμερα χρησιμοποιούνται συχνότερα από παλαιότερα, πρέπει τώρα να λειτουργούν τουλάχιστον 20 χρόνια με ελάχιστη συντήρηση, για να μπορέσουν επιτυχώς να παραμερίσουν τα σταθερά συστήματα. Οι συσκευές, οι οποίες εγκαθίστανται στο ύπαιθρο, πρέπει να εκπληρώνουν τις διεθνείς παραμέτρους ασφαλείας, επιπλέον και την αντίσταση κατά του άνεμου. Αυτό αυξάνει τις απαιτήσεις της σταθερότητας. Ο άνεμος ταχύτητας v στον αέρα πυκνότητας r, ο οποίος επιδρά κάθετα στην ορθογώνια επιφάνεια S, προκαλεί δύναμη F , αναφερόμενη με μαθηματικό τύπο
Το cx είναι συντελεστής αντίστασης του ανέμου για την ορθογώνια επιφάνεια S, η οποία είναι τοποθετημένη κάθετα προς το ρεύμα του ανέμου. Η ποσότητα cx είναι περίπου cx = 1,2 για το συνήθη φωτοβολταϊκό σύστημα.
Η μαθηματική σχέση εκφράζει με σαφήνεια, ότι για τον σχεδιασμό του φωτοβολταϊκού συστήματος πρέπει επιμελώς να μετρηθεί η τοπική ταχύτητα του ανέμου, επειδή οι αεροδυναμικές δυνάμεις, οι οποίες επιδρούν στο φωτοβολταϊκό σύστημα είναι ανάλογες στη δεύτερη δύναμη της ταχύτητας του ανέμου. Κατά την ταχύτητα v = 160 km.h-1 είναι η αεροδυναμική δύναμη σχεδόν διπλάσια σε σύγκριση με την αεροδυναμική δύναμη της ταχύτητας του ανέμου v = 120 km.h-1. Κατά την ταχύτητα v = 160 km.h-1 είναι η αεροδυναμική δύναμη, η οποία επιδρά στο φωτοβολταϊκό σύστημα για ένα βαθμό υψηλότερη, παρά η ελκτική δύναμη, η οποία επιδρά στο τυπικό ηλιακό σύστημα.
Το ρεύμα του ανέμου ωστόσο δεν επιδρά στο φωτοβολταϊκό σύστημα κάθετα και την αποτελεσματική δύναμη την επιδρούν άλλες δυνάμεις, όπως η αεροδυναμική απαγωγική δύναμη. Πρέπει επίσης να θεωρούνται και τα απόμερης φαινόμενα. Γι΄ αυτό οι θεωρητικοί υπολογισμοί είναι δύσκολοι και ανακριβείς. Πολύ πιο αποτελεσματικές είναι οι δοκιμές στο αεροδυναμικό τούνελ και στο πραγματικό περιβάλλον.
Η διεθνής προδιαγραφή ENV 1991-2-4 „Βάση των σχεδίων και επιβαρύνσεων των κατασκευών, τμήμα 2-4 Επιβάρυνση των κατασκευών από τον άνεμο“ καθορίζει την αντίσταση των κατασκευών κατά τον άνεμο. Ολόκληρη η περιοχή της Ευρώπης δεν είναι ποτέ εκθεμένη σε ανέμους ταχύτητας μεγαλύτερη από v = 160 km.h-1 επί τη γη. Γι΄ αυτό η συσκευή δοκιμάστηκε σε αεροδυναμικό τούνελ για την αναφερόμενη ταχύτητα του ανέμου.
Οι δυνάμεις, οι οποίες επιδρούν στο ηλιακό σύστημα, μέχρι σήμερα λογαριάζονταν θεωρητικά ή η συσκευή δοκιμάζονταν στατικά ή δυναμικά μέσω προσποιημένης επιβάρυνσης. Ως τώρα δε βρήκαμε στη βιβλιογραφία καμία αναφορά για δοκιμές των ηλιοστατών σε αεροδυναμικό τούνελ.
Οι δοκιμές επιβάρυνσης με τον άνεμο πραγματοποιήθηκαν τον Ιούνιο του 1998 σε μεγάλο αεροδυναμικό τούνελ διαμέτρου 3 μέτρων, το οποίο βρίσκεται στο Κέντρο δοκιμών των αεροπορικών ερευνών στην Πράγα. Το Ίδρυμα αυτό είναι εξουσιοδοτημένο για την εκτέλεση των αεροδυναμικών δοκιμών.
Η βάση TRAXLE σε δυο 55W φωτοβολταϊκά πάνελ παρακολούθησης προστατεύεται από τον άνεμο με τη δυνατότητα κλειδώματος του κιβώτιου ταχυτήτων επί τη μέγιστη ροπή στρέψεως M = 500 N.m και είναι σχεδιασμένη έτσι, ώστε να αντέξει στον άνεμο με υψηλότερη ταχύτητα από την v = 160km.h-1. Ολόκληρο το ηλιακό σύστημα τοποθετήθηκε βαθμιαία στις ακόλουθες τέσσερις στάσεις σε σχέση με την κατεύθυνση του ανέμου: κάθετα εναντίον του ανέμου, κάθετα με τον άνεμο, κάθετα από μεριά και υπό γωνία 45° από πίσω. Σε κάθε στάση η ταχύτητα του ανέμου αυξανόταν βαθμιαία έως ότου να φτάσει την ταχύτητα v = 160km.h-1, με την περίοδο επίδρασης του ανέμου t = 3 λεπτά.
κατά τη διάρκεια των περιγραφομένων δοκιμών η συσκευή ήταν σταθερή και παρουσίαζε ελάχιστες δονήσεις. Το ρεύμα του ανέμου γύρο στα ηλιακά συστήματα ήταν επίσης πολύ ελαφρό. Τα συστήματα απόμειναν σταθερά, και τη στιγμή που βραχύχρονα υψώσαμε την ταχύτητα έως την v = 180 km.h-1 Οι δοκιμές με κανέναν τρόπο δεν κατάστρεψαν τον ηλιοστάτη, και αυτό το κρίνουμε στην πραγματικότητα, γιατί μετά τις δοκιμές λειτουργούσε κανονικά.
Στο αρχικό στάδιο δε μπορέσαμε να εκτελέσουμε δοκιμές με έντονο άνεμο, προγραμματίζουμε ωστόσο να εκτελέσουμε δοκιμές του TRAXLE σε αεροδυναμικό τούνελ με προσποιημένο έντονο άνεμο, όποτε θα κατορθώσουμε αποτελεσματική δύναμη, που θα επιδρά στο φωτοβολταϊκό σύστημα, παρόμοια με τη δύναμη, η οποία αναπτύσσεται στις ανεμοθύελλες. Θα εκτελέσουμε επίσης δοκιμές σε ελαττωμένα μοντέλα των μεγαλύτερων TRAXLE συσκευών, οι οποίες φέρνουν έως 52 τεμάχια 55W φωτοβολταϊκών πάνελ.
Το Δεκέμβριο του 1998 εγκαταστάθηκε 1kW TRAXLE σύστημα παρακολούθησης στο κέντρο δοκιμών ITER (Tenerife, Κανάρια νησιά) κοντά σε αγρόκτημα, όπου είναι συχνοί οι έντονοι άνεμοι. Μόλις ακριβώς εξακολουθεί η ετήσια δοκιμή της συσκευής αυτής. Το ηλιακό σύστημα παρακολούθησης στο Tenerife εμφανίζεται στις φωτογραφίες.
Οι ηλιοστάτες πρέπει να σχεδιάζονται με μεγαλύτερη προσοχή λόγω της επιβάρυνσης του ανέμου, απ’ ότι τα σταθερά συστήματα. Οι παθητικοί (των φρέον) ηλιοστάτες συνήθως δεν έχουν αυτόματη προστασία κατά του έντονου ανέμου. Οι κινητήριες μονάδες των ενεργών ηλιοστατών προφυλάσσονται με τη δυνατότητα της αυτόματου κλειδώματος του κιβώτιου ταχυτήτων, παρ΄ όλα αυτά και τα κιβώτια αυτά καταλήγουν σε αναδρομικούς τράκους και σε νεκρή λειτουργία.
Ο λάθος σχεδιασμός του αυτόματου κλειδώματος του κιβώτιου ταχυτήτων μπορεί να καταλήξει στο βλάψιμό του, σχετικά με τις δονήσεις δημιουργημένες από τον εντατικό άνεμο. Οι πρακτικές μας δοκιμές αποδεικνύουν, ότι τα κιβώτια ταχυτήτων των ηλιοστατών θα πρέπει να σχεδιάζονται για τη μέγιστη ταχύτητα του ανέμου με δείκτη ασφαλείας τουλάχιστον 3.
Ο ηλιοστάτης TRAXLETM άντεξε με ορισμένη εφεδρεία των δυνάμεων, οι οποίες προκαλούνται από τον σταθερό άνεμο ταχύτητας v = 160 km.h-1 Έτσι εκπλήρωσε την διεθνής προδιαγραφή ENV 1991-2-4 „Βάση των σχεδίων και επιβαρύνσεων των κατασκευών, τμήμα 2-4 Επιβάρυνση των κατασκευών από τον άνεμο“. Εκπλήρωσε επίσης τα κριτήρια ασφαλείας για την συναρμολόγηση στην ύπαιθρο.
Κατά τον σχεδιασμό των φωτοβολταϊκών συστημάτων, όπως των σταθερών και προπαντός των συστημάτων παρακολούθησης, συνεπώς συστήνεται η μέτρηση της ταχύτητας του ανέμου, επειδή η δύναμη του παρουσιάζει τη μεγαλύτερη δύναμη, η οποία επιδρά στα φωτοβολταϊκά συστήματα.