Oczekiwana długość życia fotowoltaicznych paneli słonecznych
opublikowane: 07/10/13, 13:51
Przewidywana długość życia paneli słonecznych
Panele słoneczne są narażone na różne warunki środowiskowe, które degradują materiał na przestrzeni lat. Naukowcy z Instytutu Mechaniki Materiałów im. Fraunhofera (IWM) we Fryburgu Bryzgowijskim (Badenia-Wirtembergia) opracowali metodę, dzięki której efekt tych wpływów można obliczyć w długim okresie. Umożliwia to wiarygodne przewidywanie żywotności paneli.
Chociaż większość producentów paneli zapewnia swoim klientom gwarancję do 25 lat, sami nie są w stanie wiarygodnie ocenić spodziewanej żywotności paneli. Aby uzyskać zezwolenie na eksploatację, moduły słoneczne muszą rzeczywiście spełniać określone normy. W tym celu są narażone na wysokie temperatury lub duże obciążenia mechaniczne w różnych eksperymentach. „Jednak wyniki wskazują jedynie na odporność nowej próbki na ekstremalne krótkotrwałe obciążenia. Aby określić rzeczywistą żywotność, przeciwnie, istotne są skutki związane z wiekiem, takie jak zmęczenie materiału, oraz pojawiają się one dopiero po pewnym czasie ”, wyjaśnia Alexander Fromm z Instytutu Fraunhofera IWM.
Naukowcy z IWM pracują w ramach projektu „Niezawodność modułów fotowoltaicznych II” finansowanego przez Federalne Ministerstwo Środowiska (BMU) nad nową metodą przewidywania żywotności modułów słonecznych. „Dzięki naszej dwutorowej zasadzie łączymy rzeczywiste dane pomiarowe z symulacją cyfrową” - wyjaśnia Fromm. W tym celu naukowcy najpierw badają w terenie wpływ naprężeń mechanicznych na instalację. Rzeczywiście, ciężar śniegu, wahania temperatury i podmuchy wiatru powodują mechaniczne naprężenia lub odkształcenia paneli. W dłuższej perspektywie prowadzi to do zmęczenia materiału. Materiał zalewowy na bazie plastiku, a zwłaszcza łączniki ogniw (cienkie paski miedzi, z którymi połączone są ogniwa słoneczne) są szczególnie wrażliwe.
Aby zrozumieć czynniki wpływające na materiał, naukowcy zamontowali kompletny moduł słoneczny z czujnikami mierzącymi, poprzez zmiany oporności, deformacje na powierzchni komponentów. Następnie można obliczyć naprężenia mechaniczne materiału. Podczas oceny naukowcy odkryli, że nawet lekki wiatr wystarcza do wygenerowania wibracji w module. Wibracje są tym wyraźniejsze, im wyższa jest temperatura otoczenia. Ponadto częstotliwość oscylacji zwiększa się z czasem, ponieważ tworzywo sztuczne staje się pod działaniem promieniowania UV bardziej sztywne i kruche.
Następnie opracowano szczegółowy model symulacyjny 3D dla modułu słonecznego. Na podstawie wyników pomiarów w terenie dokonuje się dedukcji za pomocą obliczeń numerycznych, aby wyjaśnić, jak wpływy środowiskowe wpływają na elementy modułu w perspektywie długoterminowej i jakie naprężenia mechaniczne występują w materiale. „Na przykład podczas symulacji odkryliśmy, że kruchość wywołana promieniowaniem UV odgrywa znacznie większą rolę w zmęczeniu materiału, niż myśleliśmy” - mówi Fromm. Aby przewidzieć żywotność modułu, badacze łączą pomiary terenowe ze znanymi charakterystycznymi wartościami wytrzymałości odpowiednich materiałów. Liczby te pokazują, od jakiego stopnia naprężenia materiał prawdopodobnie pęknie lub poluzuje się.
Proces jest gotowy do użycia już dziś. Aby jednak stworzyć optymalne i wiarygodne prognozy, programiści potrzebują jak najbardziej szczegółowych danych materiałowych, a także informacji o geometrii testowanego modułu. „Nasza metoda nie obejmuje testu masowego, a wręcz przeciwnie, jest dostosowana do każdego klienta” - wyjaśnia Fromm. Na podstawie swoich obliczeń naukowcy mogą następnie nie tylko wyciągnąć wnioski dotyczące spodziewanego okresu użytkowania, ale także wskazać potencjał ulepszeń pod względem geometrii i materiału. Wreszcie, wyniki te umożliwiają zbadanie różnych materiałów i naprężeń mechanicznych charakterystycznych dla każdego z nich w module.
http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /74063.htm
poprzez: http://www.isolation-chauffage.com/nouv ... 2/#msg5342
Panele słoneczne są narażone na różne warunki środowiskowe, które degradują materiał na przestrzeni lat. Naukowcy z Instytutu Mechaniki Materiałów im. Fraunhofera (IWM) we Fryburgu Bryzgowijskim (Badenia-Wirtembergia) opracowali metodę, dzięki której efekt tych wpływów można obliczyć w długim okresie. Umożliwia to wiarygodne przewidywanie żywotności paneli.
Chociaż większość producentów paneli zapewnia swoim klientom gwarancję do 25 lat, sami nie są w stanie wiarygodnie ocenić spodziewanej żywotności paneli. Aby uzyskać zezwolenie na eksploatację, moduły słoneczne muszą rzeczywiście spełniać określone normy. W tym celu są narażone na wysokie temperatury lub duże obciążenia mechaniczne w różnych eksperymentach. „Jednak wyniki wskazują jedynie na odporność nowej próbki na ekstremalne krótkotrwałe obciążenia. Aby określić rzeczywistą żywotność, przeciwnie, istotne są skutki związane z wiekiem, takie jak zmęczenie materiału, oraz pojawiają się one dopiero po pewnym czasie ”, wyjaśnia Alexander Fromm z Instytutu Fraunhofera IWM.
Naukowcy z IWM pracują w ramach projektu „Niezawodność modułów fotowoltaicznych II” finansowanego przez Federalne Ministerstwo Środowiska (BMU) nad nową metodą przewidywania żywotności modułów słonecznych. „Dzięki naszej dwutorowej zasadzie łączymy rzeczywiste dane pomiarowe z symulacją cyfrową” - wyjaśnia Fromm. W tym celu naukowcy najpierw badają w terenie wpływ naprężeń mechanicznych na instalację. Rzeczywiście, ciężar śniegu, wahania temperatury i podmuchy wiatru powodują mechaniczne naprężenia lub odkształcenia paneli. W dłuższej perspektywie prowadzi to do zmęczenia materiału. Materiał zalewowy na bazie plastiku, a zwłaszcza łączniki ogniw (cienkie paski miedzi, z którymi połączone są ogniwa słoneczne) są szczególnie wrażliwe.
Aby zrozumieć czynniki wpływające na materiał, naukowcy zamontowali kompletny moduł słoneczny z czujnikami mierzącymi, poprzez zmiany oporności, deformacje na powierzchni komponentów. Następnie można obliczyć naprężenia mechaniczne materiału. Podczas oceny naukowcy odkryli, że nawet lekki wiatr wystarcza do wygenerowania wibracji w module. Wibracje są tym wyraźniejsze, im wyższa jest temperatura otoczenia. Ponadto częstotliwość oscylacji zwiększa się z czasem, ponieważ tworzywo sztuczne staje się pod działaniem promieniowania UV bardziej sztywne i kruche.
Następnie opracowano szczegółowy model symulacyjny 3D dla modułu słonecznego. Na podstawie wyników pomiarów w terenie dokonuje się dedukcji za pomocą obliczeń numerycznych, aby wyjaśnić, jak wpływy środowiskowe wpływają na elementy modułu w perspektywie długoterminowej i jakie naprężenia mechaniczne występują w materiale. „Na przykład podczas symulacji odkryliśmy, że kruchość wywołana promieniowaniem UV odgrywa znacznie większą rolę w zmęczeniu materiału, niż myśleliśmy” - mówi Fromm. Aby przewidzieć żywotność modułu, badacze łączą pomiary terenowe ze znanymi charakterystycznymi wartościami wytrzymałości odpowiednich materiałów. Liczby te pokazują, od jakiego stopnia naprężenia materiał prawdopodobnie pęknie lub poluzuje się.
Proces jest gotowy do użycia już dziś. Aby jednak stworzyć optymalne i wiarygodne prognozy, programiści potrzebują jak najbardziej szczegółowych danych materiałowych, a także informacji o geometrii testowanego modułu. „Nasza metoda nie obejmuje testu masowego, a wręcz przeciwnie, jest dostosowana do każdego klienta” - wyjaśnia Fromm. Na podstawie swoich obliczeń naukowcy mogą następnie nie tylko wyciągnąć wnioski dotyczące spodziewanego okresu użytkowania, ale także wskazać potencjał ulepszeń pod względem geometrii i materiału. Wreszcie, wyniki te umożliwiają zbadanie różnych materiałów i naprężeń mechanicznych charakterystycznych dla każdego z nich w module.
http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /74063.htm
poprzez: http://www.isolation-chauffage.com/nouv ... 2/#msg5342