Affidabilità dei prodotti TRAXLE
Inseguitori impiegano pannelli solari in silicone provati con successo e motori unidirezionali con magnete permanente (non sono quindi utilizzate tecnologie straniere, né materie pericolose, quali freon).
Motore unidirezionale a basso numero di giri (500 giri/min) per condizioni difficili è completamente protetto contro sovraccarico. Durante le prove dell’accelerazione l’unità di propulsione ha compiuto 10000 cicli d’inseguimento, ciò rappresenta 30 anni di funzionamento. Sui componenti dell’unità di propulsione è possibile notare soltanto minimo consumo. Durata stabilita delle spazzole del motore sono 2000 ore ai 5000 giri/min, cioè 600 milioni dei giri, mentre il motore esegue solo 6 milioni dei giri durante i 30 anni. Componenti poco affidabili e costosi, come batterie ed elettronica di propulsione sono stati completamente eliminati. Ciò ha aumentato notevolmente affidabilità del sistema.
Angoli quasi costanti dell’incidenza dei raggi solari durante il ciclo operativo (in comparazione con le unità fisse) spesso permettono utilizzo del sistema d’inseguimento senza il sistema elettronico Maximum Power Point Tracker (MPPT), dato che variazione del punto del sistema solare d’inseguimento dai valori ottimali è minima.
Energia generata con i sistemi d’inseguimento corrisponde molto di più al diagramma di carico giornaliero, rispetto le unità fisse. Il sistema d’inseguimento genera energia elettrica anche presto in mattina e nel tardo pomeriggio, quando le unità fisse generano solo una potenza limitata. Ciò permette più applicazioni senza batterie. In caso d'utilizzo delle batterie il rendimento del sistema può essere minore. Effettività della batteria a piombo con acido è <80%, effettività del sistema con utilizzo limitato risulta essere più alta rispetto il sistema, cui deve depositare una quantità sostanziale d’energia.
Utilizzo dei sistemi solari d’inseguimento perciò permette collegamento diretto con gli utenti più frequente senza utilizzo delle batterie costose e poco affidabili e MPPT.
Batterie, insieme a MPPT, sono i meno affidabili componenti dei sistemi fotovoltaici. I sistemi fotovoltaici d’inseguimento senza batterie e MPPT perciò sono più affidabili ed economici, dei sistemi fotovoltaici fissi.
Carico del vento
Sistemi d’inseguimento solari, cui attualmente sono utilizzati più spesso rispetto il passato, devono ora operare minimo 20 anni con minime esigenze di manutenzione, se devono riuscire a sostituire sistemi fissi. Impianto installato all’esterno deve essere conforme ai parametri di sicurezza internazionali, incluso la resistenza contro il vento. Questo aumenta le esigenze dell’affidabilità. Il vento di velocità v nell’aria di una densità r cui agisce perpendicolarmente sulla superficie rettangolare S, sviluppa forza F stabilita dalla formula
cx è coefficiente di resistenza dell’aria per la superficie rettangolare S, cui è orientata perpendicolarmente al flusso dell’aria. Valore cx è circa cx = 1,2 per un corretto sistema rettangolare.
La formula indica con chiarezza, che per il progetto dell’unita fotovoltaica deve essere misurata con precisione la velocità locale dell’aria, dato che le forze aerodinamiche, le quali agiscono sull’unita fotovoltaica corrispondono al quadrato della velocità dell’aria. Con velocità v = 160 km.h-1 la forza aerodinamica è quasi doppia rispetto la forza aerodinamica corrispondente alla velocità dell‘aria v = 120 km.h-1. Con velocità v = 160 km.h-1 è anche la forza aerodinamica sviluppata sull’unita fotovoltaica più grande di un grado della forza di gravità sviluppata sull’unità solare tipica.
Flusso dell’aria non agisce sull’unità fotovoltaica nel senso perpendicolare e la forza risultante influenzano anche le altre forze di trazione, quali forza di trazione aerodinamica. Devono essere anche valutati agenti esterni supplementari. Calcoli teorici sono difficili e poco precisi. È molto più effettivo compiere le prove nel tunnel aerodinamico e nell’ambiente reale.
Normativa internazionale ENV 1991-2-4 „Basi di calcolo ed azioni sulle strutture – Azioni sulle strutture – Azioni del vento“ stabilisce la resistenza delle costruzioni al vento. L’impianto è stato quindi provato nel tunnel aerodinamico con questa velocità dell’aria.
Forze, sviluppate sull’unita solare venivano fino a questo tempo calcolate teoricamente, o sono state effettuate prove statiche o dinamiche con un carico di prova. Non abbiamo trovato fino ad oggi nessun’informazione sulle prove dei pannelli solari installati sul supporto nel tunnel aerodinamico.
Le prove di carico dal vento sono state e nel giugno 1998 in un tunnel aerodinamico grande con diametro 3 metri, installato nel Centro di prove di ricerca aeronautica. Citato istituto è autorizzato ad eseguire le prove aerodinamiche.
Supporto TRAXLE è completo di due 55 W pannelli fotovoltaici protetti dal vento con un sistema di chiusura automatico alla coppia di torsione massima M = 500 N.m ed è realizzato in maniera tale, che resiste all’aria di una velocità più alta di v = 160km.h-1. Intero sistema solare è stato gradualmente posizionato in quattro posizioni successive rispetto il senso del vento: in perpendicolare contro il vento, in perpendicolare nel senso del vento, in perpendicolare da fianco e sotto angolo 45°di poppa. In ogni posizione la velocità dell’aria aumentava gradualmente fino al valore v = 160km.h-1, e questo valore è stato mantenuto per il tempo t = 3 min.
Durante le prove sopra descritte l’impianto è stato stabile e sviluppava minime vibrazioni. Flusso dell’aria in prossimità ai sistemi solari è stato molto moderato. Sistemi sono rimasti stabili anche dopo che abbiamo aumentato per breve la velocità dell’aria sul valore v = 180 km.h-1 Le prove non hanno in alcun modo danneggiato l’inseguitore solare, ciò risulta dal fatto, che anche dopo delle prove effettuate continuava a compiere correttamente la propria funzione.
Nella fase iniziale non siamo stati in grado ad eseguire le prove con aria di sbalzo - stiamo comunque programmando di eseguire le prove TRAXLE nel tunnel aerodinamico con vento simulato, dove è possibile raggiungere forze risultanti sull’unità fotovoltaica di un valore simile a quello delle burrasche di vento. Saranno anche effettuate le prove sui modelli diminuiti degli impianti più grandi TRAXLE indicati per 52 pezzi dei pannelli fotovoltaici a 55W.
A dicembre 1998 èstato installato un sistema d’inseguimento TRAXLE a 1kW nel centro di prove ITER (Tenerife, Isole Canarie) in prossimità alla fattoria, località di frequente azione del vento forte. In questo periodo sono in corso le prove di questo impianto di un anno. Il sistema solare a Tenerife è dimostrato in fotogalleria.
Inseguitori solari devono essere progettati con massimo riguardo al carico causato dal vento rispetto i sistemi fissi. Inseguitori passivi (a freon) non sono di solito completi del sistema per protezione automatica contro il vento. Unità di propulsione degli inseguitori attivi sono spesso complete di un sistema per protezione automatica di blocco del cambio delle velocità, mentre anche questi cambi delle velocità spesso sono esposti ai contraccolpi e corsa a vuoto.
Inadeguato design del sistema per blocco automatico del cambio può causare il danneggiamento dello stesso in merito alle vibrazioni provocate dal vento. Le nostre pratiche prove dimostrano, che il cambio dei sistemi solari dovrebbe essere progettato per un determinato valore di velocità dell’aria almeno con il coefficiente di sicurezza N.3.
Inseguitore solare TRAXLETM è riuscito a resistere con una certa riserva alle forze, causate dagli effetti dell’aria di una velocità v = 160 km.h-1. Secondo questo fatto corrisponde alla normativa internazionale ENV 1991-2-4 „Basi di calcolo ed azioni sulle strutture, parte 2-4 azioni sulle strutture - azioni del vento“. Rispetta anche criteri per il montaggio nell’ambiente esterno.
Durante la progettazione delle unità fotovoltaiche del tipo fisso, che quello ad inseguimento si raccomanda eseguire dettagliate misurazioni della forza del vento nel luogo dell’installazione, perché la forza del vento rappresenta la forza più grande, cui può aver effetto sulle unità fotovoltaiche.