Учёные из Ирана смоделировали влияние угла наклона солнечных панелей на удары града

Исследователи из Шахрудского технологического университета, компаний Radsun Energy Pars и Asoo Vision Pardaz разработали численную модель для расчёта траекторий града и силы его удара по фотоэлектрическим модулям, сообщает pv-magazine.com. Авторы смоделировали падение сферических градин диаметром от 1 до 10 см с начальной высоты 2000 м при скорости ветра от 1 до 50 м/с pv-magazine.compv-magazine.compv-magazine.comОткрыть источник ↗. Уравнения движения с учётом силы тяжести и аэродинамического сопротивления решались методом Рунге — Кутты четвёртого порядка при постоянной плотности воздуха и льда.

В качестве примера расчёта использовались погодные архивы за период с 2004 по 2024 год для солнечной электростанции мощностью 3 МВт в Такестане pv-magazine.compv-magazine.compv-magazine.comОткрыть источник ↗. Авторы сопоставили углы наклона панелей 25° и 30° при четырёх сценариях ветра: 22,8 м/с с азимута 350°, а также 24 м/с с направлений 200°, 350° и 360° pv-magazine.compv-magazine.compv-magazine.comОткрыть источник ↗.

Расчёт аэродинамического сопротивления

Анализ показал, что допущение о постоянном коэффициенте лобового сопротивления приводит к существенным погрешностям для крупных частиц pv-magazine.compv-magazine.compv-magazine.comОткрыть источник ↗. По заявлению соавтора работы Армина Хасанпура, для градин диаметром от 8 см постоянный коэффициент даёт отклонения до 14% по сравнению с расчётом, учитывающим зависимость от числа Рейнольдса pv-magazine.compv-magazine.compv-magazine.comОткрыть источник ↗.

Векторы скорости градин проецировались на нормаль к плоскости панели для вычисления перпендикулярной составляющей кинетической энергии pv-magazine.compv-magazine.compv-magazine.comОткрыть источник ↗. Для оценки образования трещин и вмятин авторы применили концептуальную модель с пороговым значением энергии разрушения 2 Дж, сопоставив результаты с теоретическими формулами с поправкой на угол падения pv-magazine.compv-magazine.compv-magazine.comОткрыть источник ↗.

Влияние ветра и ориентации панелей

Моделирование показало, что одной скорости ветра недостаточно для описания условий столкновения pv-magazine.compv-magazine.compv-magazine.comОткрыть источник ↗. Как отметил Хасанпур, совместное действие направления ветра, его скорости и ориентации модуля меняет угол соударения и распределение передаваемой кинетической энергии pv-magazine.compv-magazine.compv-magazine.comОткрыть источник ↗.

Изменение угла наклона фотоэлектрической панели с 25° до 30° привело к изменению перпендикулярной составляющей кинетической энергии при неизменных параметрах бури pv-magazine.compv-magazine.compv-magazine.comОткрыть источник ↗. Авторы заключили, что выбор угла установки конструкций должен учитывать не только максимизацию выработки электроэнергии, но и локальные риски повреждения градом pv-magazine.compv-magazine.compv-magazine.comОткрыть источник ↗.