Фотоэлектрические системы слежения за солнцем: революционное решение для стадионов

В качестве значительного шага к устойчивым энергетическим решениям для спортивных сооружений исследователи из Университета Салерно и Неаполитанского университета имени Федерико II в Италии разработали инновационную фотоэлектрическую (PV) систему, специально разработанную для малых и средних спортивных стадионов. Этот новаторский проект представляет собой новый подход к использованию солнечной энергии в контексте архитектуры стадиона.

Недавно разработанная фотоэлектрическая система представляет собой гармоничное сочетание металлических кровельных модулей и легких, гибких фотоэлектрических панелей. Одной из ее наиболее примечательных особенностей является ее легкая конструкция в сочетании с «исключительными» свойствами жесткости. По словам Фернандо Фратернали, соответствующего автора исследования, развертываемая структура, предназначенная для активации механизма слежения за солнцем, была тщательно продумана. «Развертываемая структура механизма слежения за солнцем была разработана таким образом, чтобы обеспечить легкое применение на существующих стадионах», — сообщил он журналу pv. «Его можно легко интегрировать в крышу любого стадиона, соответствующим образом подключив шинный кабель к опорной конструкции, которая размещается поверх существующей крыши».

В своей статье под названием «Структура тенсегрити для крыши стадиона с солнечной батареей и функцией слежения за солнцем», опубликованной в уважаемом журнале Thin-Walled Structures, исследовательская группа углубилась в детали предлагаемой ими конструкции. Они отнесли ее к системе тенсегрити класса 4, где структурная целостность зависит от равновесия натяжных элементов.

Исследователи более подробно остановились на конструкции крыши, которая определена как V-расширитель. Этот термин относится к включению V-образной жесткой стойки в структуру тенсегрити. «Оригинальный V-расширитель, представленный Рене Мотро в его известном учебнике, представляет собой V-образную систему, состоящую из восьми стержней, расположенных в двух отдельных группах по четыре стержня в каждой, все одинаковой длины», — пояснили они. «Наша вариация — это структура тенсегрити класса 4, которая состоит из восьми стержней и семи тросов».

Предлагаемое покрытие крыши PV основано на треугольных металлических кровельных модулях, каждый из которых оснащен отслеживающими солнце PV-панелями. Движение, приводящее в действие механизм наклона, инициируется лебедкой, стратегически расположенной в соответствующем месте. Регулируя остаточную длину кабеля шины, система может достигать движения с впечатляюще низким уровнем потребления энергии.

«Стратегия слежения за солнцем использует технику активации тенсегрити, которая регулируется путем регулировки остаточной длины кабеля шины, соединенного со стойками», — отметили исследователи. «Этот механизм позволяет легким кровельным пластинам, покрытым фотоэлектрическими полосами, наклоняться оптимальным образом для максимального поглощения солнечной энергии. Фотоэлектрические полосы могут быть изготовлены из аморфных тонкопленочных ячеек, органических фотоэлектрических ячеек или гибких фотоэлектрических панелей. Кроме того, можно использовать более традиционные фотоэлектрические панели, если их вес тщательно учитывается во время структурного анализа».

Предлагаемый подход, как говорят, обеспечивает существенное повышение годовой мощности производства электроэнергии солнечной крышей. По сравнению с солнечной крышей с фиксированным уклоном, он может увеличить производство энергии до 54%. «Локально-изменяемая стратегия слежения за солнцем оказывается особенно выгодной в зимние месяцы, приводя к увеличению производства электроэнергии до 80%», — подчеркнули ученые. «В состоянии покоя подъемная конструкция функционирует как легкая система тенсегрити».

Исследовательская группа считает, что система имеет значительный потенциал для дальнейшей оптимизации. Они предполагают, что развертывание ее подблоков с различными углами наклона или использование двухосных солнечных трекеров может повысить ее производительность. «Дополнительные усовершенствования в стратегии проектирования солнечного стадиона могут включать принятие высокоэффективных кремниевых солнечных элементов, которые могут достигать эффективности до 27% - 28%, а также интеграцию двусторонних элементов», - заключили они. «Более того, концепция тенсегрити-стадиона может быть масштабирована для размещения крупных стадионов, открывая новые возможности для устойчивых энергетических решений в спортивной индустрии».