industrielle netzgekoppelte PV-Systeme

EinführungMit der Verschärfung der globalen Erwärmung stellt das El-Niño-Phänomen immer größere Herausforderungen dar. Photovoltaik-KraftwerkeViele extreme Klimabedingungen, die es vorher noch nie gegeben hat, beeinflussen nun unsere aktuellen Branchenstandards für Konstruktion. InhaltKapitel Eins: Eine Katastrophe bricht vom HimmelKapitel Zwei: Downstrike BurstKapitel Drei: Plötzliche Zunahme der WindgeschwindigkeitKapitel Vier: Plötzliche Änderung der WindrichtungKapitel Fünf: Erwachen der Industrie Kapitel Eins: Eine Katastrophe bricht vom Himmel17. März 2025, 4 Uhr morgens, Texas, USA. Draußen hatte es die ganze Nacht genieselt. Plötzlich zerriss ein blendender Donnerschlag, wie ein scharfes Schwert, den pechschwarzen Himmel. Unmittelbar danach heulte der heftige Wind, wie ein wildes Tier, das sich von seinen unsichtbaren Fesseln befreit hatte, und fegte über den Boden. Die darauf folgenden seltsamen Knistergeräusche zerstörten allmählich die Ruhe der kleinen Stadt. „Ich schlief tief und fest, als ich plötzlich von einem lauten Knall geweckt wurde, als würde jemand Steine ​​gegen mein Haus werfen.“ Hausfrau Luna war im Interview noch immer sichtlich erschüttert. „Aber die Steine ​​kamen aus allen Richtungen, ohne erkennbares Muster. Ich hatte furchtbare Angst. Die Pferde im Stall wieherten unaufhörlich. Dieses Geräusch war unheimlich.“▽ Gewitterwetter Es dauerte nicht lange, bis die Sonne aufging und der Regen aufhörte. Früh am Morgen fuhr der erfahrene Polizist Frank auf dem Highway 36. Früher konnte man, wenn man an der nächsten Kreuzung rechts abbog, an einem Photovoltaik-Kraftwerk vorbeifahren. Doch heute bot sich ihm ein erschreckender Anblick: ein weitläufiges Überwachungssystem. Auf den ursprünglich schwarz getönten Bauteilen bildeten sich verschiedene Löcher unterschiedlicher Größe, die die Bauteile wie Schneeflocken bedeckten.▽ Bauteil wurde durch Hagel zerstört ▽ Der Tracker wurde durch Hagel beschädigt In den letzten Jahren ist das El-Niño-Phänomen unter dem maßgeblichen Einfluss der globalen Erwärmung immer stärker in den Vordergrund getreten. Extreme Wetterereignisse, die einst als äußerst selten galten und nur einmal in hundert oder gar tausend Jahren auftraten, sind heute häufiger zu beobachten.Herkömmliche Planungsmethoden setzen oft auf Voraussicht, um absolute Fehlerfreiheit zu gewährleisten. Allerdings treten extreme Wetterereignisse immer unregelmäßiger und unvorhersehbarer auf.▽ Der Tracker wurde durch einen Tornado beschädigt ▽ Brände in Photovoltaik-Kraftwerken treten häufig auf. Unter den zahlreichen extremen Wetterbedingungen gibt es eine, die besonders Kopfschmerzen verursacht. Ihr Auftreten ist weder an Zeit noch an geografische Gegebenheiten gebunden.Wie ein unsichtbarer Geist umhüllt er stillschweigend das Gebiet, in dem eine Krise entstehen könnte, und stellt eine große Bedrohung für Photovoltaik-Kraftwerke dar. Kapitel Zwei: Downstrike BurstGewitter sind ein häufiges Wetterphänomen und treten vorwiegend in der Dämmerung oder nachts auf. Während eines Gewitters sammelt sich oft eine große Menge Wasserdampf an, wodurch sich dynamische, sich schnell über den Boden bewegende Gewitterwolken bilden.▽ Wolkenbild eines Gewitters Diese mobilen Festungen sind üblicherweise mit zahlreichen starken Waffen bestückt. Sobald die Bedingungen günstig sind, starten die Festungen Angriffe am Boden und verursachen dabei extreme Wetterphänomene wie Starkregen, Hagel und heftige Winde.Den größten Einfluss auf Photovoltaik-Tracker hat das lokale Klima, das durch Gewitter verursacht wird: Fallwinde.▽ Abwärtsschlag-Explosion Ein Fallwind, auch Downburst genannt, ist eine lokale, kleinräumige und starke Abwärtsströmung. Trifft diese starke Luftströmung auf den Boden, erzeugt sie zerstörerische, geradlinige Starkwinde.Es ist wie eine „Luftbombe“. Die Bedrohung von Photovoltaik-Nachführsystemen durch diese „Luftbombe“ ergibt sich hauptsächlich aus zwei Aspekten: • ein plötzlicher Anstieg der Windgeschwindigkeit, wobei die Windgeschwindigkeit innerhalb kurzer Zeit rapide zunimmt; • Die Windrichtung ändert sich plötzlich und rasch innerhalb kurzer Zeit. Kapitel Drei: Plötzliche Zunahme der WindgeschwindigkeitKenner von Photovoltaik-Trackern wissen, dass diese bei Überschreitung einer bestimmten Windgeschwindigkeit in den Starkwindschutzmodus wechseln. In diesem Modus dreht sich der Tracker in den für ihn günstigsten Winkel und verharrt dort, um extremen Windgeschwindigkeiten standzuhalten. Daraus können wir ableiten, dass es für den Tracker zwei wichtige Windgeschwindigkeitsparameter gibt:• Betriebswindgeschwindigkeit: Die minimale Windgeschwindigkeit, die den Starkwindmodus auslöst.• Extreme Windgeschwindigkeit: Die maximale Windgeschwindigkeit, die beim Anlegewinkel toleriert werden kann Wir fragen uns unwillkürlich: Wenn der Tracker den Starkwindmodus auslöst und die Windgeschwindigkeit während seiner Rotation weiter zunimmt, welche Auswirkungen hat das auf die Struktur des Trackers?Um dieses Thema zu erörtern, müssen wir einen meteorologischen Begriff einführen: „plötzliche Zunahme der Windgeschwindigkeit“. ▽ Zwei Arten von Fallwinden verursachen einen starken Anstieg der WindgeschwindigkeitFallwind (Teil 1)Derecho (Teil 2)Ein plötzlicher Anstieg der Windgeschwindigkeit, also ein plötzlicher Anstieg der Windgeschwindigkeit innerhalb kurzer Zeit, kann dazu führen, dass der Tracker nicht rechtzeitig auf den Winkel des starken Windes reagieren kann und dadurch zerstört wird. Dieses Phänomen ist besonders gefährlich für Tracker mit Einzelpunktantrieb, die den Luv-Docking-Modus verwenden.▽ Eine Grafik, die den starken Anstieg der Windgeschwindigkeit in einer bestimmten Region des Nahen Ostens im Laufe der Jahre veranschaulicht.(15 m/s Referenzgeschwindigkeit, 3 s bei 10 m)Die Windgeschwindigkeit kann innerhalb von 2 Minuten von 15 m/s auf bis zu 33 m/s ansteigen.Die Windgeschwindigkeit erreichte 9 Meter pro Sekunde pro Minute. Bei Trackern mit Einzelpunktantrieb ist 0° der ungünstigste Winkel. Je näher der Winkel an 0° liegt, desto geringer ist die Stabilität des Trackers. Befindet sich der Tracker in diesem Moment im Lee, obwohl er dem Wind zugewandt ist, muss er nach Aktivierung des Windschutzmodus in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden, was gemeinhin als „Umdrehen“ bezeichnet wird. Diese Art der U-Turn-Verfolgung führt unweigerlich dazu, dass das System die 0°-Markierung passiert. Dadurch wird der Tracker mit zunehmender Rotation immer instabiler, und die kritische Windgeschwindigkeit Ucr sinkt immer weiter. Der Tracker gerät allmählich in den Gefahrenbereich. Steigt die Windgeschwindigkeit in diesem Moment rapide an, kann der sogenannte Starkwindschutzmodus in einen „Starkwind-Selbstmordmodus“ umschlagen, und die U-Turn-Verfolgung würde tatsächlich einer Kehrtwende gleichkommen. ▽ Einpunktantrieb „Anlegen gegen den Wind“Die Risiken, die durch den plötzlichen Anstieg der Windgeschwindigkeit entstehen, lassen sich nicht vermeiden. Das Problem plötzlicher Windgeschwindigkeitszunahmen verschärft sich zunehmend, insbesondere in der Wüste Gobi. Aufgrund der großen Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht erlitten viele Wanderer Schäden unterschiedlichen Ausmaßes, die hauptsächlich auf die plötzliche Zunahme der Windgeschwindigkeit zurückzuführen sind. Neben der plötzlichen Zunahme der Windgeschwindigkeit stellt jedoch auch ein plötzlicher Windrichtungswechsel eine potenzielle Gefahr dar.▽ Ein plötzlicher Anstieg der Windgeschwindigkeit verursachte Schäden an Trackern in einem bestimmten Gebiet des Nahen Ostens. Kapitel Vier: Plötzliche Änderung der WindrichtungUm den Winddruck auf die Module zu verringern und ihre strukturelle Stabilität zu erhöhen, wenden herkömmliche Photovoltaik-Nachführsysteme üblicherweise die Schutzstrategie des „Andockens gegen den Wind“ an, d. h. die Module werden in Windrichtung ausgerichtet.Die Windrichtung ist jedoch nicht konstant. Unter bestimmten extremen Wetterbedingungen, beispielsweise bei einem Fallwind, kann sich die Windrichtung plötzlich ändern.An diesem Punkt muss der Tracker seinen Winkel sofort anpassen, um Schäden durch Wind, der von der Rückseite des Bauteils weht, zu verhindern.▽ Um die Rotationszeit des Trackers zu verkürzen, wird ein schneller Motor eingesetzt. Die durch einen Fallwind verursachte plötzliche Änderung der Windrichtung zeichnet sich durch ihre kurze Dauer und hohe Geschwindigkeit aus. und kann sogar innerhalb von fünf Minuten eine 180-Grad-Drehung vollziehen.Das bedeutet, dass der Tracker nur fünf Minuten Zeit hat, die Winkeleinstellung abzuschließen. Viele Tracker-Hersteller haben dieses Problem erkannt und verwenden daher schnellere Motoren, um die Rotationsgeschwindigkeit der Tracker zu erhöhen.▽ Die Windrichtung änderte sich innerhalb von fünf Minuten um 180 Grad. Leider verwenden die meisten Tracker-Hersteller eine Parkstrategie mit einem großen Winkel von 60° zum Wind. Im ungünstigsten Fall, um von 60° Ost nach 60° West zu drehen, muss der Tracker einen Drehwinkel von 120° erreichen. Aufgrund der schnellen Windrichtungsänderung bleiben dem Tracker selbst mit einem leistungsstarken Motor nur fünf Minuten Zeit, um die Zielposition rechtzeitig vor dem Windrichtungswechsel zu erreichen. Aus diesem Grund haben die Hersteller von Trackern eine Windstoppstrategie für den gesamten Winkel vorgeschlagen. Das bedeutet, dass der Tracker unabhängig von Änderungen der Windrichtung an der Position mit dem maximalen Winkel stoppt, die dem aktuellen Tracking-Winkel am nächsten liegt. ▽ Viele Hersteller von Trackingsystemen mussten das Andocken gegen den Wind aufgebenUmstellung auf eine Parkstrategie „großer Winkel ohne Windrichtung“Das obige Bild: PVHDas folgende Bild: GameChange Diese Konstruktion bricht mit dem traditionellen „Anlegen im Wind“, da der Tracker in diesem Fall der maximalen Windgeschwindigkeit bei maximalem Anstellwinkel auf der Leeseite standhalten muss. Dies stellt extrem hohe Anforderungen an die strukturelle Zuverlässigkeit des gesamten Trackers und stellt auch eine große Herausforderung für die Drucktragfähigkeit der Komponenten dar. ▽ Der Auftriebsdruck von Bauteilen ist im Allgemeinen zu hoch, wenn sie vor dem Wind geschützt sind. Kapitel Fünf: Erwachen der IndustrieNach der Taifunkatastrophe in Jordanien 2018 erlebte die Windenergiebranche einen regelrechten Boom. Umfangreiche finanzielle und personelle Ressourcen wurden in die Windtechnik investiert. Die Bedeutung der Windenergie ist tief im Bewusstsein der Menschen verankert. Viele herausragende Ingenieure haben sich fundierte Kenntnisse in diesem Bereich angeeignet und können es mit etablierten Experten aufnehmen. Die durch extreme Wetterereignisse verursachten Schäden an Photovoltaik-Kraftwerken haben die Branche für Nachführsysteme erneut alarmiert. Zahlreiche Projekte sehen sich mit nie dagewesenen Herausforderungen konfrontiert. Die meisten Extremwetterbedingungen wurden in der frühen Planungsphase nicht ausreichend berücksichtigt und analysiert. Daher können wir vorhersagen, dass die Atmosphärenwissenschaft in Zukunft ein wichtiger Faktor bei der Entwicklung von Trackern sein wird und mit Sicherheit die zweite Blütezeit der Trackerindustrie auslösen wird. ▽ Die Atmosphärenwissenschaft ist ein Teilgebiet der Geowissenschaften Inzwischen haben auch viele Dritte die gravierenden Herausforderungen erkannt, die extreme Wetterereignisse für Photovoltaik-Montagesysteme darstellen. So haben beispielsweise Institutionen wie der VDE und das RETC herausragende Leistungen im Bereich der Hagelbeständigkeitsforschung erbracht. Nehmen wir beispielsweise die unabhängige Non-Profit-Organisation RMI in den USA. Diese Organisation hat drei Analyseberichte über die Auswirkungen von Extremwetterereignissen auf Photovoltaik-Montagesysteme veröffentlicht. Die Berichte sind detailliert und hochprofessionell und bieten der Branche wichtige Referenzinformationen. Neben der Unterstützung durch externe Institutionen erforschen auch die Hersteller von Wettertrackern aktiv Methoden zur Gewinnung realer meteorologischer Daten. Durch den Vergleich und die Analyse der Ergebnisse mit Windkanaltests wollen sie die Konstruktion der Tracker optimieren und deren Fähigkeit verbessern, mit extremen Wetterbedingungen umzugehen.▽ NREL Flatirons CampusDas Freiluft-Windpark-Testgelände von NX und ATI ▽ Das integrierte Mikronetzprojekt Puertollano in SpanienArctech Testgelände für Windparks im Freien Die Branche der Photovoltaik-Nachführsysteme hat im Laufe der Zeit einige Schwierigkeiten und Herausforderungen erlebt. Extremwetterereignisse sind zwar beängstigend, aber nicht unüberwindbar. Doch gerade am Scheideweg des Branchenwandels zeichnet sich eine noch größere Krise ab. ➡️Wir freuen uns auf Ihren Besuch auf unserer Website und darauf, mit Ihnen über technisches Wissen zum Thema Solarenergie zu diskutieren: https://www.esolarfirst.com