Новости

Apr 06, 2024

Сброс снега и повышение мощности: исследователи ищут способы увеличить солнечную энергию в снежном климате

Жизнь на полуострове Кевино предлагает короткое погодное окно для летних развлечений, но возможность использовать солнечную энергию круглый год, пишет исследователь Ана Дайресон, доцент кафедры машиностроения.

Жизнь на полуострове Кевино предлагает короткое погодное окно для летних развлечений, но возможность использовать солнечную энергию круглый год, пишет исследователь Ана Дайресон, доцент кафедры машиностроения. В этом гостевом блоге она рассказывает об усилиях, предпринимаемых в самом северном региональном испытательном центре страны по улучшению фотоэлектрических характеристик в холодном климате.

Любой, кто провел зиму в Мичиганском технологическом институте, может понять наблюдения доктора Айзекса. Здесь смогут преуспеть только те, кто умеет ориентироваться в снежный сезон, который длится с октября по май, будь то лыжи, снегоступы, снегоходы или собственные бесстрашные навыки вождения. Для каждой проблемы тот, кто достаточно вынослив и предприимчив, чтобы попытаться найти решение, может найти решение.

То же самое относится и к созданию устойчивых и адаптивных электроэнергетических систем в холодном климате. Такие технологии, как солнечные фотоэлектрические панели, которые впервые получили распространение в солнечном климате, становятся все более распространенными в снежном климате. Если инженеры смогут адаптировать конструкции систем, солнечную энергию можно будет оптимизировать для нашего климата. Уроки, которые мы извлекаем здесь из опыта сильного снегопада, полезны и в других местах, где выпадает обычный снег.

Хотя некоторые склонны думать о солнечной энергии в меньших масштабах — для домов или отдельных предприятий — около 65% солнечной мощности в США приходится на коммунальные услуги. Солнечная фотоэлектрическая энергия (PV) составляет крупнейшую технологическую категорию новых энергетических установок в США, и ожидается, что в ближайшие десятилетия рост этого сектора только ускорится.

Крупномасштабные фотоэлектрические установки и другие макротенденции, такие как декарбонизация и электрификация, являются глобальными тенденциями. Однако я считаю, что их успех зависит от того, учтут ли дизайнеры особенности регионального климата и социальные барьеры в масштабе сообщества.

Проектирование фотоэлектрических систем для холодных, высоких широт и снежного климата, особенно для сокращения времени, в течение которого фотоэлектрические системы находятся под снегом, является важной региональной задачей. Мои исследования сосредоточены на том, как улучшить производительность зимой и понять влияние высокого уровня проникновения солнечных фотоэлектрических систем на энергосистему.

Будучи доцентом кафедры машиностроения в Мичиганском технологическом институте, я возглавляю энергетическую группу Великих озер. Работа члена группы Аюша Чутани, доктора философии. студент, является иллюстрацией нашей миссии. Исследования Чутани сосредоточены на затенении снега, которое описывает состояние, которое возникает, когда снег на панелях достаточно глубокий, чтобы солнечная фотоэлектрическая система не могла вырабатывать электроэнергию. Он стремится оптимизировать конструкцию фотоэлектрических систем с одноосным слежением, чтобы минимизировать затенение снега и увеличить количество энергии, которую фотоэлектрическая система может производить в течение зимы.

На крупных солнечных объектах солнечные батареи имеют либо фиксированный наклон, то есть они вообще не перемещаются, либо отслеживание по одной оси, либо отслеживание по двум осям. Одноосные системы слежения, которые в настоящее время являются наиболее распространенным вариантом для новых объектов, автоматически вращаются в течение дня с востока на запад, следуя за солнцем. Двухосные системы слежения могут перемещаться по оси север-юг, а также восток-запад, обеспечивая более высокую выработку энергии при более высоких затратах.

Независимо от типа системы слежения, когда снег покрывает большую солнечную электростанцию, удалить его не так практично и легко, как в случае с небольшой жилой системой. Наша исследовательская группа видит возможность уменьшить затенение снега в одноосных системах слежения за счет изменения положения панелей и оптимизации слежения для предотвращения накопления снега. Мы наблюдаем за снежным покровом и условиями окружающей среды в режиме реального времени по мере движения панелей. Как расположение способствует падению тающего снега с панелей? Как мы можем оптимизировать положение снега, учитывая скорость ветра, освещенность и температуру?