Влияние пыли и затенения на фотоэлектрические системы, установленные на опорах

Сравнение пяти конфигураций фотоэлектрических систем, проводившееся в течение года, показало, как доступ для обслуживания, затенение и конструктивные ограничения влияют на выбор автономной системы. Исследователи объединили полевые измерения с аналитическими моделями, чтобы количественно оценить эти ограничения и помочь в выборе конфигурации.

Исследовательская группа из Университета Хамада бин Халифы в Катаре изучила технико-экономические показатели различных конфигураций фотоэлектрических систем, устанавливаемых на опорах, с целью определить наиболее подходящие конструкции для автономных систем в жарких и засушливых регионах с ограниченным доступом для обслуживания.

В таких системах используются солнечные модули, прикрепленные к опорам или встроенные в них, для питания автономного оборудования, такого как уличные фонари, камеры, датчики и телекоммуникационные устройства.

«Солнечные системы, устанавливаемые на опорах, традиционно выбирались по одному критерию: стоимость за ватт. Наши полевые измерения, проводившиеся в течение года, показывают, почему инженерам также необходимо учитывать доступность для обслуживания, затенение и ветровые нагрузки, — рассказал автор исследования Халед А’амар. — Насколько нам известно, это первая система выбора автономных фотоэлектрических систем, устанавливаемых на опорах, основанная на экспериментальных измерениях, проводившихся в течение целого года».

По словам Аамара, исследователи разработали индексы для количественной оценки дополнительных требований к конструкции, связанных с различными ограничениями, а также систему из шести критериев, которая поможет инженерам выбрать наиболее подходящую конфигурацию для конкретного объекта.

«Следующий шаг — перенести эти результаты с испытательного стенда на улицы», — сказал он, добавив, что компания Sunray Solutions, председателем которой он является, ищет партнеров для пилотного внедрения систем, интегрированных в опоры.

В период с августа 2025 года по август 2026 года исследователи наблюдали за пятью конфигурациями фотоэлектрических систем на открытом испытательном полигоне Катарского института экологических и энергетических исследований (QEERI) в Дохе. Конфигурации включали в себя U-образные модули и двусторонние модули, установленные под углом 22 градуса или вертикально, а также восьмиугольную вертикальную фотоэлектрическую трубу. Команда фиксировала выходную мощность и условия окружающей среды с интервалом в одну минуту, сохранив данные за 311 дней после отбора.

Используя данные о низком уровне освещенности, исследователи рассчитали размер фотоэлектрических панелей, чтобы обеспечить ежедневную нагрузку в 1 кВт⋅ч, оценили площадь, необходимую для установки, и рассчитали потребность в аккумуляторных батареях на основе данных за три контрольных дня. Они использовали измерения загрязнения и геометрические коэффициенты для оценки потерь энергии и требований к очистке, в то время как аналитические модели использовались для оценки требований к конструкции, связанных с затенением и ветром.

Команда рассчитала штрафы, связанные с различными ограничениями, и оценила конфигурации по шести критериям: установленная мощность, занимаемая площадь, хранение, техническое обслуживание, устойчивость к затенению и структурная компактность. В ходе анализа чувствительности изучалось влияние весовых коэффициентов критериев, температуры и затрат.

«Геометрия существенно влияет на воздействие пыли», — говорит Аамар. «Если модули никогда не очищаются, то для компенсации наклона панелей требуется на 26,90 % больше фотоэлектрической мощности по сравнению с 1,07 % для вертикальной фотоэлектрической трубки — разница в 25 раз».

Он добавил, что в условиях Дохи затенение является еще более серьезным препятствием.

«Наша модель показывает, что при затенении более чем на 67 % все плоские конфигурации перестают работать, в то время как трубка продолжает функционировать», — сказал он.

«Однако однозначного победителя нет», — добавил А’амар. «Наклонные двусторонние модули требуют наименьшей установленной мощности, если на площадке нет ограничений. Но когда возникают проблемы с доступом для обслуживания, затенением, пространством или конструктивными ограничениями, трубчатые модули оказываются наименее затратными, даже несмотря на то, что их базовая потребность в мощности примерно в 2,7 раза выше».

Результаты представлены в исследовании «Технико-экономический анализ автономных фотоэлектрических систем на опорах для доступных и труднодоступных участков в засушливом климате», опубликованном в журнале Solar Energy.

Challenger AS12-7.0E  https://invertory.ru/product/akkumuljator-challenger-as12-70e-/