Fiabilidad de los productos TRAXLE
En los seguidores se usan paneles solares de silicona bien comprobados y motores continuos con el imán permanente (es decir, no se usan tecnologías exóticas ni sustancias peligrosas como freones).
El motor continuo de bajas revoluciones (500 rev./min) para condiciones difíciles está completamente protegido contra la sobrecarga. Durante los ensayos de aceleración, la unidad de tracción realizó 10000 ciclos se seguimiento, lo que representa 30 años de funcionamiento. En las componentes de la unidad de tracción sólo se puede observar un desgaste insignificante. La vida útil de los cepillos del motor es 2000 horas con 5000 rev./min, o sea, 600 millones de revoluciones, mientras que el motor sólo realiza 6 millones de revoluciones durante 30 años. Componentes no fiables y costosas como batería y sistema electrónico de tracción fueron eliminadas por completo. Así la fiabilidad aumentó notablemente.
Los ángulos casi constantes del impacto de la radiación solar en el transcurso del ciclo de trabajo (en comparación con sistemas fijos) a menudo permiten usar sistemas de seguimiento sin el sistema electrónico Maximum Power Point Tracker (MPPT), pues desvíos del punto de trabajo del sistema solar de seguimiento son muy pequeños.
La energía producida por sistemas de seguimiento corresponde mucho más al diagrama diario de carga que en los sistemas fijos. El sistema de seguimiento genera también temprano por la mañana y por la tarde cuando el rendimiento de los sistemas fijos es mínimo. Esto permite más aplicaciones sin baterías. Sin embargo, si las baterías se usan, su capacidad puede ser más pequeña. Como la eficacia de la batería común de plomo con el ácido es <80%, la eficacia del sistema con el aprovechamiento limitado de baterías es mayor que en un sistema donde hay que guardar una cantidad notable de la energía.
El uso de los sistemas solares por eso permite con más frecuencia la conexión directa con los electrodomésticos sin baterías costosas y poco fiables y MPPT.
Las baterías junto con MPPT son las componentes menos fiables de sistemas fotovoltaicos. Por eso los sistemas fotovoltaicos sin baterías y MPPT son más fiables y más baratos que los sistemas fotovoltaicos fijos.
Carga de viento
Sistemas solares de seguimiento que se usan actualmente con más frecuencia que nunca tienen que trabajar por lo menos durante 20 años con el mantenimiento mínimo para sustituir con éxito los sistemas fijos. El equipo que se instala afuera tiene que cumplir los parámetros internacionales de seguridad, incluida la resistencia contra el viento. Así aumentan los requerimientos de la fiabilidad. El viento de velocidad v del aire de densidad r que actúa en una superficie rectangular S, provoca la fuerza F determinada por la fórmula
cx es coeficiente de la resistencia del aire para la superficie rectangular S, que se orienta de modo perpendicular a la corriente del aire. El valor cx es aproximadamente cx = 1,2 para el común sistema fotovoltaico rectangular.
La fórmula indica claramente que para el proyecto del sistema fotovoltaico hay que medir cuidadosamente la velocidad local del viento porque las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre el sistema fotovoltaico con proporcionales con la segunda potencia de la velocidad del viento. Con la velocidad v = 160 km.h-1 , la fuerza aerodinámica es casi doble en comparación con la fuerza aerodinámica con la velocidad del viento v = 120 km.h-1. Con la velocidad v = 160 km.h-1 , la misma fuerza aerodinámica que actúa en el sistema fotovoltaico es en un nivel mayor que la fuerza de gravitación que actúa en un sistema solar típico.
Sin embargo, la corriente del aire nunca actúa en el sistema fotovoltaico en el sentido perpendicular y la fuerza definitiva es influida por otras fuerzas domo la fuerza aerodinámica de arrastre. También hay que tomar en consideración los fenómenos marginales. Por eso los cálculos teóricos son difíciles e imprecisos. Mucho más eficaz es realizar ensayos en el túnel aerodinámico y en el ambiente real.
La norma internacional ENV 1991-2-4 „Base de proyectos y cargas de construcciones, parte 2-4 Cargas de construcciones por el viento“ determina la resistencia de construcciones contra el viento. Toda la zona de Europa nunca se expone al viento con una velocidad mayor de v = 160 km.h-1 junto al suelo. Por eso el equipo fue ensayado en el túnel aerodinámico con esta velocidad del aire.
Las fuerzas que actúan en el sistema solar hasta este momento o han sido calculadas teóricamente o el equipo ha sido sometido al ensayo estático o dinámico por carga simulada. Hasta ahora no hemos encontrado en la literatura mención alguna de ensayos de paneles solares instalados en un bastidor en el túnel aerodinámico.
Los ensayos de la carga por el viento fueron realizados en junio de 1998 en un túnel aerodinámico grande con el diámetro de 3 metros que está instalado en el Centro de Ensayos de la Investigación Aérea en Praga. Esta institución tiene la autorización para realizar ensayos aerodinámicos.
El fundamento de TRAXLE de dos paneles fotovoltaicos de seguimiento 55W tiene una protección contra el viento por medio del cierre automático de la caja de transmisión con el máximo momento de torsión M = 500 N.m y está proyectado de modo que aguantará en el aire de una velocidad mayor de v = 160km.h-1. Todo el sistema solar fue colocado poco a poco en las siguientes cuatro posiciones respecto al sentido del viento: perpendicular contra el viento, perpendicular según el viento, perpendicular del lado y bajo el ángulo de 45° desde atrás. En cada posición la velocidad del viento fue aumentando hasta la velocidad de v = 160km.h-1 y después el viento se dejó actuar durante t = 3 min.
En el transcurso de los ensayos descritos, todo el equipo estaba muy estable indicando las mínimas vibraciones. La corriente del aire alrededor de los sistemas solares también estaba muy tranquila. Los sistemas se quedaron estables hasta con un aumento corto de la velocidad del viento a v = 180 km.h-1 Los ensayos no ocasionaron daño alguno del seguidor solar, lo que suponemos debido a su funcionamiento correcto después de los ensayos.
En el estadio inicial no fuimos capaces de realizar ensayos con golpes de viento, sin embargo, estamos planificando la pronta realización de ensayo de TRAXLE en el túnel aerodinámico con golpes de viento simulados donde logremos fuerzas resultantes que actúen en el sistema fotovoltaico con fuerza semejante a la fuerza de tormentas de viento. También se realizrán ensayos en modelos disminuidos de los equipos TRAXLE más grandes que soportan hasta 52 unidades de paneles fotovoltaicos 55W.
En diciembre del 1998 fue instalado el sistema de seguimiento 1kW TRAXLE en el centro de ensayos ITER (Tenerife, las Islas Canarias) cerca de una finca donde los golpes fuertes de viento son muy frecuentes. Actualmente se está realizando el ensayo del equipo en duración de un año. El sistema solar de seguimiento en Tenerife se demuestra en la galería de fotos.
Los seguidores solares tienen que ser diseñados con una mayor consideración de la carga de viento que los sistemas fijos. En seguidores pasivos (de freones) no suele haber una protección automática propia contra golpes de viento. Las unidades de tracción de los seguidores activos suelen ser protegidos por el cierre automático de la caja de transmisión, sin embargo, también en estas cajas de transmisión siempre se producen ciertos choques de retroacción y marcha muerta.
Un diseño incorrecto del cierre automático de la caja de transmisión puede ocasionar su daño debido a la influencia de las vibraciones ocasionadas por golpes de viento. Nuestros experimentos prácticos demuestran que las cajas de transmisión de seguidores solares deberían ser diseñadas para la máxima velocidad de viento dada con el factor de seguridad por lo menos 3.
El seguidor solar TRAXLETM soportó con cierta reserva fuerzas ocasionadas por el viento estable de la velocidad de v = 160 km.h-1 . Por lo tanto, cumplió la norma internacional ENV 1991-2-4 „Bases de propuestas y cargas de las construcciones, parte 2-4 Cargas de construcciones por el viento“. Cumplió también los criterios de seguridad para el montaje en el exterior.
Proyectando sistemas fotovoltaicos, tanto estacionados como sobre todo de seguimiento, se recomienda consecuentemente medir cuidadosamente la velocidad del viento en el lugar, pues la fuerza de viento representa la mayor fuerza que actúa en los sistemas fotovoltaicos.