Utforma panelerna genom att simulera storm

Den här artikeln är en översättning av en nederländsk artikel, skriven av Joyce Beuken, som publicerades den 30 april 2021 på www.solar365.nl

För att säkerställa att panelerna inte blåser av taket vid kraftiga stormar genomförs tester av solpanelsystem (prototyper) i vindtunnel. Hur simulerar man en storm?

Jeroen Weller, Research & Compliance Manager på Esdec, förklarar hur processen fungerar: ”Det har visat sig att en vinkel på 10 grader är det gyllene medelvärdet för våra montagesystem: Vid denna vinkel får panelerna fortfarande gott om solljus, utan att de fångar för mycket vind. Det du är ute efter är en balans mellan maximal solexponering och minimal vindpåverkan.”

Betydelsen av byggnadens form

Tillsammans med det geografiska läget bestäms mängden vindlast som verkar på ett solpanelsystem i stor utsträckning av byggnadens höjd och form. ”Byggnadens utformning är kanske den viktigaste parametern för hur vinden påverkar panelsystemet. Panelsystemet måste utformas så att det anpassas så bra som möjligt till de toppvindtryck som inträffar utan att öka dem ytterligare. Det är därför vi i blåsiga områden använder sluttande sidoplåtar som i stort sett stänger igen systemet så att vinden inte blåser in under panelerna,” berättar Weller.

Det finns olika företag som tillverkare av montagesystem kan samarbeta med inom vindtunneltester. ”Vi valde Peutz för att det är ett företag som tänker på samma sätt som vi, och som samtidigt är innovativt,” säger Weller. På en marknad som fortfarande är under stark utveckling är han övertygad om att detta ger ett stort mervärde för företaget.

Tryckutjämning

Under vindtunneltesterna hos Peutz använder Esdec skalstorleken 1:15. Vindtunnel har specialanpassats för att utgöra en korrekt modell av gränslagret, den omgivande turbulensen och byggnadens inverkan i den här skalan.

Tidigare har de flesta vindtunneloperatörer använt skalan 1:200/1:50 eftersom denna är vanlig vid byggnadskonstruktioner, förklarar Weller: ”Detta har varit standard i åratal, tills Peutz bestämde sig för att de ville använda en skala som var mer exakt, särskilt för solpaneler, nämligen skalan 1:15. Fördelen med denna större skala är att den gynnsamma effekten av de sluttande sidoplåtarna, spaltbredderna och avståndet mellan panelerna kan tas med i beräkningen på ett korrekt sätt. Dessa ger tryckutjämning (red. skillnaden mellan yttre och inre tryck). Tryckutjämningen behövs. Vi har spalter eftersom vi inte ville stänga igen systemet helt. Vi behöver spalterna för att systemet ska kunna andas.”

Skalmodell

I testmodellen av FlatFix Wave lades extra mätpunkter till på olika platser. Esdec kan till exempel även mäta de krafter som sidoplåtarna utsätts för. ”Från basplattan som systemet står på och sidoplåtarna, till spalter: allt är skalenligt gjort. Esdec står själva för utformningen av dessa skalmodeller”, säger Weller.

Insidan

”Tidigare koncepttester av FlatFix Wave visade att bultar, skruvar och klämmor ger cirka 18 procent extra luftmotstånd. Utifrån detta bestämde vi oss för att ta bort alla utstickande delar från systemet. Dessa byggs i stället riktade inåt. På utsidan finns enbart platta delar. Panelerna skruvas inte dit, utan kläms fast. Det här är saker man inte lägger märke till vid en första anblick”, enligt Weller, men som är väl genomtänkta.

Sällsynt men viktigt

Weller poängterar att många olika konfigurationer har granskats i dessa vindtunneltester: ”Vi har testat större och mindre fält, med eller utan sidoplåtar, men vi tittade också på vad som händer om paneler bara finns i mitten av taket eller bara i en rad på sidan.” Är detta vanligt förekommande konfigurationer? ”Verkligen inte, men för att ta fram en robust beräkningsmetod måste även extremfallen mätas.”
Weller avslutar: ”Alla data från mätningarna har införlivats i vår metod för ballastberäkning. Metoden har också kontrollerats av Peutz själva. ”

Verifiering

De flesta företag nöjer sig här. Esdec bestämde sig för att lägga till en sluttamp till processen, med mekaniska tester: ”Vi började testa de mekaniska kopplingarna med så kallade lyfttester. Detta innebär att vi lyfter paneler för att se vad som händer med de andra panelerna som de är kopplade till.”
Du kan läsa mer om de mekaniska testerna i den avslutande tredje delen i slutet av maj.

Den här artikeln är den andra av tre artiklar om montagesystem, vindtunneltester och mekaniska tester. Den tredje delen publiceras i maj.