Simulation von Stürmen bei der Auslegung Ihrer Module

Dieser Artikel ist eine Übersetzung der niederländischen Version, verfasst von Joyce Beuken und veröffentlicht am 30. April 2021 auf www.solar365.nl

Um sicherzustellen, dass Ihre Module bei starkem Sturm nicht vom Dach geweht werden, werden PV-Systeme (Prototypen) Windkanaltests unterzogen. Wie wird ein Sturm simuliert?

Jeroen Weller, Research & Compliance Manager bei Esdec, erklärt, wie es funktioniert: „Ein Winkel von 10 Grad hat sich als das goldene Mittel für unsere Montagesysteme erwiesen; bei diesem Winkel können Sie noch reichlich Sonne auffangen, ohne dass die Module zu viel Wind ausgesetzt sind. Es soll ein Gleichgewicht zwischen maximaler Sonnenexposition und möglichst geringen Windproblemen erreicht werden.“

Gebäudeform entscheidend

Zusammen mit dem geografischen Ort bestimmen größtenteils Höhe und Form des Gebäudes die Menge der Windlast, die auf PV-Systeme wirkt. „Die Gestaltung eines Gebäudes ist vielleicht der wichtigste Parameter dafür, wie Wind das PV-System beeinflusst.“ Das PV-System muss so gestaltet sein, dass es sich so gut wie möglich an die auftretenden Spitzenwindlasten anpasst, ohne diese weiter zu verstärken. „Daher verwenden wir in windigen Bereichen abgeschrägte Seitenplatten, die das System großteils abschließen, sodass der Wind nicht unter die Module bläst.“

Es gibt verschiedene Unternehmen, mit denen Hersteller von Montagesystemen auf dem Gebiet der Windkanaltests zusammenarbeiten können. „Wir haben uns für Peutz entschieden, da dieses Unternehmen mitdenkt und gleichzeitig innovativ ist“, sagt Weller. In einem Markt, der immer noch einer starken Entwicklung unterliegt, bietet dies seiner Meinung nach großen Zusatznutzen für das Unternehmen.

Druckausgleich

Während der Windkanaltests bei Peutz verwendet Esdec den Maßstab 1:15. Der Windkanal wurde speziell angepasst, um Grenzschicht, Umgebungsturbulenz und den Einfluss des Gebäudes in diesem Maßstab korrekt zu modellieren.

Aus historischer Sicht verwenden jedoch die meisten Windkanalbetreiber normalerweise einen Maßstab von 1:200/1:50, da dieser auch im Bauwesen gängig ist, erklärt Weller. „Dies war jahrelang Standard, bis sich Peutz entschied, einen genaueren Maßstab insbesondere für PV-Module zu verwenden, nämlich den Maßstab 1:15.“ Der Vorteil dieses größeren Maßstabs liegt darin, dass der günstige Effekt der abgeschrägten Seitenplatten und der Abstand zwischen den Modulen ordnungsgemäß berücksichtigt werden kann. Dies sorgt für den Druckausgleich (d. h. den Unterschied zwischen dem Außen- und dem Innendruck). „Wir benötigen diesen Druckausgleich. Die Spalten sind nicht da, weil wir das System nicht hätten abschließen wollen. Wir benötigen die Spalten im Grunde, damit das System atmen kann.“

Maßstabsgetreues Modell

Im Testmodell von FlatFix Wave wurden zusätzliche Messpunkte an verschiedenen Stellen hinzugefügt. Esdec kann zum Beispiel auch die Kräfte messen, die die Seitenplatten aufnehmen müssen. „Von der Dachstütze, auf der das System steht, und den Seitenplatten, bis zu den Spalten ist alles maßstabsgetreu. Esdec liefert die Entwürfe dieser maßstabsgetreuen Modelle selbst“, sagt Weller.

Innen

„Frühere FlatFix Wave-Konzepttests zeigten, dass Bolzen, Schrauben und Klemmen für einen zusätzlichen „Zug“ (Luftwiderstand) von etwa 18 Prozent sorgen. Basierend darauf entschlossen wir uns, das hervorstehende Teile aus dem System zu entfernen. Es ist daher nach innen gebaut. An der Außenseite befinden sich nur flache Teile. Die Module werden nicht geschraubt, sondern geklemmt.“ Diese Dinge sind laut Weller nicht auf den ersten Blick sichtbar, aber gut durchdacht.

Selten, aber wichtig

Weller sagt, dass in diesen Windkanaltests eine Vielzahl von Konfigurationen überprüft wurde. „Wir haben größere und kleinere Felder, mit und ohne Seitenplatten, getestet, uns aber auch angesehen, was passiert, wenn sich nur in der Mitte des Daches etwas befindet oder es nur eine Reihe auf der Seite gibt.“ Treten diese Konfigurationen häufig auf? „Sicher nicht, aber um eine robuste Berechnungsmethode zu entwickeln, muss man auch die Extreme messen.“
Weller sagt abschließend: „Wir haben alle Daten aus den Messungen in unsere Ballastmethode integriert. Peutz selbst hat diese Methode ebenfalls geprüft. “

Verifizierung

Bei den meisten Unternehmen ist hier Schluss. Esdec entschied sich, den Prozess mit einer mechanischen Prüfung abzuschließen. „Wir begannen die Prüfung der mechanischen Kupplung mittels sogenannter Hebetests. Das bedeutet, wir heben die Module an, um zu sehen, was die anderen Module, mit denen sie verbunden sind, als Nächstes tun.“
Mehr über die mechanischen Tests können Sie im dritten Teil des Triptychons Ende Mai lesen.

Dies ist der zweite von drei Artikeln über Montagesysteme, Windkanaltests und mechanische Prüfung. Der dritte Teil wird im Mai veröffentlicht.