只使用阳光发电,光伏(PV)技术提供了一种可持续的能源来源,无需化石燃料。为了更多更好地利用光伏,现在的重点方法是提高效率。其中一种方法是使用跟踪设备,将光伏电池板安装在一个平台上,整个一天转动面对并捕获太阳光。太阳能追踪系统可以产生更多的能量:高达40%以上。这使得在当最需要电能的早晨和下午可以产生更大的输出功率。
然而由于很容易受到强风,平台与跟踪技术只能支持数量有限的光伏电池板。为了减少风荷载,我们安排了一层系统的一半光伏电池板相对于其它的电池板提高一定距离(d ),再他们之间产生一个空间 (见图1) 。空间内形成了一个通风口,可以让迎面而来的风通过阵列,而不是强迫风绕开。其结果是,从风转移到面板的动量减少了。
Figure 1. Photovoltaic (PV) panels arranged side by side (d=0) and in layers, without overlapping (d=n, d=2n).
我们将我们的双层阵列安排到一个跟踪系统(见图2)上 ,并进行了测试,通过开展先进的流体动力学(CFD)计算高风速负载的湍流模型。我们还在悉尼大学的一个大型风洞设施建立了0.5 × 0.5m的模型阵列进行9 块、25块、和49块板的测试。
Figure 2. A 5×5 PV layer concept with tracking mechanism at 45°elevation.
Figure 3. Force on a 5×5PV array, relative to an array with side-by-side panel arrangement (plate).
Figure 4. Force on a 7×7PV array relative to plate.
综上所述,我们已经展示了如何安排光伏电池板层之间的空间,可以降低高达25%的风力对太阳能跟踪系统的影响。这使得跟踪器能够安装更多的面板,并产生更多的能量。为了进一步检验我们的方法,我们正在设计一个两轴跟踪单元的方位角和仰角,以尽量减少朝向地面的阴影。设计将在整个结构有一个相等和奇数数量的面板,允许对角线支柱和布线在层间通过。我们计划根据项目资金的可用性在两年内形成一个运行模型。 |