Фотовольтаїка, що відстежує сонце: революційне рішення для стадіонів

Здійснюючи значний крок у напрямку рішень для сталого використання енергії для спортивних споруд, дослідники з Університету Салерно та Університету Неаполя Федеріко II в Італії розробили інноваційну фотоелектричну (PV) систему, розроблену спеціально для малих і середніх спортивних стадіонів. Цей новаторський дизайн представляє новий підхід до використання сонячної енергії в контексті архітектури стадіону.

Нещодавно розроблена фотоелектрична система — це гармонійне поєднання металевих покрівельних модулів і легких гнучких фотоелектричних панелей. Однією з його найбільш помітних особливостей є його легка конструкція в поєднанні з «винятковими» властивостями жорсткості. За словами Фернандо Фратерналі, відповідного автора дослідження, розгорнута конструкція, призначена для активації механізму стеження за сонцем, була ретельно розроблена. «Розгортану структуру механізму відстеження сонця було розроблено таким чином, що дозволяє легко застосовувати його на існуючих стадіонах», — повідомив він журналу pv. «Її можна легко інтегрувати в будь-який дах стадіону, належним чином підключивши кабель шини до опорної конструкції, яка розміщена на даху».

У своїй статті під назвою «Структура тенсегріті для сонячного даху стадіону з можливістю відстеження сонця», опублікованій у поважному журналі Thin-Walled Structures, дослідницька група заглибилася в деталі запропонованого дизайну. Вони класифікували її як систему тенсегріті класу 4, де структурна цілісність залежить від рівноваги елементів натягу.

Дослідники детальніше розповіли про конструкцію даху, яка ідентифікована як V-подібний розширювач. Цей термін стосується включення V-подібної жорсткої стійки в структуру тенсегріті. «Оригінальний V-Expander, представлений Рене Мотро у своєму відомому підручнику, являє собою V-подібну систему, що складається з восьми смужок, розташованих у двох окремих групах по чотири смужки в кожній, усі однакової довжини», — пояснили вони. «Наш варіант — це структура тенсегріті класу 4, яка складається з восьми смуг і семи кабелів».

Пропоноване фотоелектричне покриття даху базується на трикутних металевих покрівельних модулях, кожен з яких обладнано фотоелектричними панелями, що відстежують сонце. Рух, який приводить в рух механізм нахилу, ініціюється лебідкою, стратегічно розташованою у відповідному місці. Регулюючи решту довжини кабелю шини, система може досягати руху з вражаюче низьким рівнем споживання енергії.

«Стратегія відстеження сонця використовує техніку активації тенсегріті, яка регулюється шляхом регулювання решти довжини кабелю шини, з’єднаного зі стійками», — зазначили дослідники. "Цей механізм дозволяє легким даховим пластинам, які покриті фотоелектричними стрічками, нахилятися оптимальним чином для максимального поглинання сонячної енергії. Фотоелектричні стрічки можуть бути виготовлені з аморфних тонкоплівкових елементів, органічних фотоелектричних елементів або гнучких фотоелектричних панелей. Крім того, можна використовувати більш звичайні фотоелектричні панелі, якщо їх вага ретельно враховується під час структурного аналізу".

Стверджується, що запропонований підхід суттєво збільшує річну потужність виробництва електроенергії сонячним дахом. У порівнянні з сонячним дахом з фіксованим нахилом, він може збільшити виробництво енергії до 54%. «Стратегія локально змінного відстеження сонця виявляється особливо вигідною в зимові місяці, що призводить до збільшення виробництва електроенергії до 80%», — підкреслили вчені. «У стані спокою підйомна конструкція функціонує як легка система тенсегріті».

Дослідницька група вважає, що система має значний потенціал для подальшої оптимізації. Вони припускають, що розгортання його підрозділів із різними кутами нахилу або використання двовісних сонячних трекерів може підвищити його продуктивність. «Додаткові вдосконалення стратегії проектування сонячних стадіонів можуть передбачати використання високоефективних кремнієвих сонячних елементів, які можуть досягати ефективності до 27% – 28%, а також інтеграцію двосторонніх елементів», – підсумували вони. «Крім того, концепцію тенсегріті-стадіону можна розширити для розміщення великих стадіонів, що відкриває нові можливості для стійких енергетичних рішень у спортивній індустрії».