Las vibraciones causadas por el viento pueden transformarse en un peligro grave para los paneles fotovoltaicos, causando microfracturas, fallas mecánicas y, en los casos más extremos, el colapso del sistema. Un estudio internacional reciente realizado por investigadores de los Emiratos Árabes Unidos y Singapur ha investigado este fenómeno en profundidad, proponiendo nuevas soluciones para mejorar la resistencia de los paneles fotovoltaicos.
Vibraciones inducidas por el viento: ¿por qué los paneles fotovoltaicos grandes son más vulnerables?
Con el aumento en la propagación de grandes módulos solares, las vibraciones causadas por el viento representan un desafío cada vez más significativo. Según la investigación, las frecuencias torsionales primarias del sistema rastreador, entre 4 Hz y 5 Hz, pueden desencadenar movimientos que dañan las estructuras de los paneles. Sagarika Kumarel principal autor del estudio, explica: «Estos movimientos torsionales pueden conducir a microcack, desalineaciones estructurales y, en el peor de los casos, al colapso del sistema».
Un problema aún más complejo está relacionado con los estándares de certificación actuales de los paneles fotovoltaicos, que pueden no ser suficientes para enfrentar nuevos desafíos ambientales. El estándar IEC 61215-2por ejemplo, incluye pruebas de carga estática y dinámica, pero no representa completamente las condiciones extremas que ocurren durante eventos meteorológicos intensos, como los huracanes.
Dos fases para enfrentar el problema: el enfoque innovador de los investigadores
Para comprender y enfrentar mejor las tensiones mecánicas causadas por el viento, el equipo ha desarrollado un plan de dos fases. La primera fase se centró en el análisis de sistemas fotovoltaicos, incluidas simulaciones de cargas estáticas y dinámicas en diferentes condiciones de viento, modelado de vibraciones inducidas por el flujo de aire y el análisis modal. La segunda fase, por otro lado, profundizó los aspectos dinámicos de fluido a través de las pruebas de la galería de viento, las simulaciones CFD (dinámica de fluido computacional) y el análisis de datos históricos relacionados con los vientos.
Las pruebas mostraron que una velocidad del viento del nivel de 10 m/sa del suelo (equivalente a un huracán de categoría 1) corresponde a aproximadamente 33 m/sa del rastreador, lo que provoca un movimiento del módulo de aproximadamente 5.1 cm en la parte trasera. Este tipo de deformación, si no se prevenía adecuadamente, puede tener efectos devastadores en la estabilidad del sistema.
Nuevos protocolos de prueba para simular condiciones reales
El equipo de investigación propuso protocolos de prueba innovadores para representar mejor el estrés real. Entre estos encontramos:
Estos protocolos representan una novedad porque incluyen Cargas asimétricas y torsionalesvariables a menudo pasadas por alto por las pruebas convencionales.
El equipo de investigación, compuesto por científicos de Centro de investigación energética renovable y sostenible por Abu Dhabi y el Instituto de Investigación de Energía Solar de Singapur (Seris)Se espera que los resultados obtenidos puedan integrarse en estándares futuros internacionales, como los definidos por elComisión Electrotécnica Internacional (IEC).
Los resultados del estudio se publicaron en el artículo científico titulado Prueba de vibraciones inducidas por el viento en módulos solares fotovoltaicos.