Изследователи разработиха иновативна система за проследяване на слънцето, която увеличава средния добив на електроенергия с почти 40% спрямо неподвижните фотоволтаични панели. Освен това конструкцията автоматично сгъва модулите при градушка, силен вятър и снеговалеж, което намалява риска от повреди и удължава експлоатационния им живот.
Новият тип фотоволтаична система съчетава двуосно проследяване на слънцето с автоматична защита на панелите при неблагоприятни атмосферни условия. Системата е наречена FLAPTrack (Face-to-Face Lay-Down Anti-Degradation Protection) и е дело на екип, ръководен от Армин Бухройтнер от Института по електрически измервания и сензорни системи към Техническия университет в Грац.
За разлика от конвенционалните соларни инсталации, FLAPTrack непрекъснато променя ориентацията на модулите както по хоризонтала, така и по вертикала, така че те винаги да са насочени оптимално към слънцето.
През нощта, както и при прогноза за буря, панелите автоматично се сгъват един към друг и се прибират в защитено положение, което ги предпазва от градушка, силен вятър, натрупване на сняг и замърсявания.
В момента демонстрационна инсталация с мощност 1,8 kWp работи върху покрива на административна сграда в кампуса Inffeldgasse на ТУ Грац. Резултатите от проекта са публикувани в научното списание „Renewable and Sustainable Energy Reviews“.
Един механизъм изпълнява две задачи
Основната технологична новост е патентован линеен задвижващ механизъм, който изпълнява едновременно две функции. Той проследява движението на слънцето през деня и прибира панелите в защитено положение при необходимост.
Според разработчиците, това решение намалява броя на механичните компоненти, което води до по-ниски разходи за изграждане и поддръжка, като същевременно подобрява икономическата ефективност на системата.
Хоризонталното въртене се реализира чрез ремъчно задвижване по кръгов водач, разположен близо до земята, което допринася за стабилността на конструкцията и ограничава механичните натоварвания.
До 56% повече електроенергия в отделни дни
Благодарение на непрекъснатото проследяване на слънцето, FLAPTrack увеличава средния добив на електроенергия с близо 40% в сравнение с неподвижните фотоволтаични панели. При определени атмосферни условия регистрираният ръст достига 56%.
Особено важно е, че най-голямото предимство се проявява в ранните сутрешни и късните следобедни часове. Именно тогава потреблението на електроенергия обикновено е най-високо, а системата произвежда повече от два пъти повече електроенергия спрямо традиционните инсталации благодарение на оптималното си ориентиране към слънцето.
Това може да помогне за намаляване на натоварването върху електроразпределителната мрежа и за ограничаване на нестабилностите, които все по-често възникват при нарастващия дял на възобновяемите енергийни източници.
Ефектът е още по-изразен през зимните месеци и в по-северните географски ширини, където слънцето остава по-ниско над хоризонта. Допълнително предимство е, че сгъването предотвратява задържането на сняг върху панелите, което често намалява ефективността на стандартните соларни системи.
Автоматична защита при градушка и силен вятър
Конструкцията е проектирана така, че при приближаване на буря да намалява максимално площта, изложена на силни пориви на вятъра. Това съществено ограничава механичните натоварвания върху модулите.
Системата е свързана с локална метеорологична станция и използва регионални модели за прогнозиране на времето. При опасност от градушка или буря панелите се сгъват с лицевите си страни една към друга и се поставят хоризонтално върху земята, като задната им страна може допълнително да бъде защитена с евтина противоградова мрежа.
Изследователите посочват, че ударите от градушка могат да причинят микропукнатини в силициевите клетки. Подобни дефекти водят до образуване на т.нар. „горещи точки“ (hotspots), които увеличават вътрешното съпротивление и намаляват ефективността на целия фотоволтаичен модул.
Данни за по-нататъшно усъвършенстване
Демонстрационната инсталация е оборудвана с множество сензори, които непрекъснато събират информация за метеорологичните условия, произведената електроенергия, механичното износване и въздействието на вятъра върху конструкцията.
Натрупаните данни ще бъдат използвани за оптимизиране на автономната работа на системата и за разработване на по-леки конструкции, които да намалят разходите за производство и монтаж.
