Nuovo design modulare per piattaforme fotovoltaiche offshore galleggianti

Ricercatori provenienti da Cina e Stati Uniti hanno proposto una nuova soluzione fotovoltaica galleggiante modulare (FPV) per valutare il comportamento di più moduli interconnessi in mare in condizioni combinate di vento e onde. Il team, che comprendeva scienziati della Dalian University of Technology e dell'Università del Maine, ha analizzato diversi tipi di sistemi FPV fissi e articolati per determinare possibili metodi di ottimizzazione.

"Gli FPV", afferma lo studio, "sono sistemi multicorpo complessi soggetti all'azione accoppiata di vento, onde, flusso e altri campi multifisici. Pertanto, lo sviluppo di metodi e modelli ingegneristici robusti per la progettazione di sistemi FPV per ambienti offshore è fondamentale." di fondamentale importanza.

L'analisi ha rilevato che la risposta cinematica è diventata più pronunciata all'aumentare del numero di moduli, con la risposta all'inclinazione della piattaforma 2 x 2 che è stata la più forte per le configurazioni studiate. Il team ha inoltre scoperto che il movimento aggiuntivo generato dalla connessione a cerniera ha prodotto una risposta dinamica “non trascurabile” del sistema FPV multicorpo, mentre il sistema con una connessione fissa non ha mostrato una risposta dinamica significativa. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che lo stress di ancoraggio era maggiore nei sistemi con connessioni incernierate rispetto ai sistemi con connessioni fisse.

In questo studio, il team ha presentato un nuovo design modulare per la piattaforma FPV che incorpora il concetto di piattaforma ingegneristica offshore semisommergibile. Utilizza un sistema di ormeggio tubolare basato su curve comunemente utilizzate per l'ormeggio di ponti, navi e piattaforme offshore. Le prestazioni idrodinamiche complessive e le caratteristiche comportamentali di diversi tipi di piattaforme FPV sono state valutate utilizzando l'analisi del dominio della frequenza in un sito offshore nella provincia cinese di Shandong.

I ricercatori hanno costruito la piattaforma FPV da un pontone cilindrico e una piastra ondulata. Hanno installato pannelli solari su travi di acciaio sopra i pontoni con un'inclinazione di 10 gradi, ciascuna trave fornisce almeno 250 kilowatt di potenza per piattaforma. Hanno studiato il comportamento del movimento dei sistemi FPV ancorati singoli, 2 x 2 e 3 x 3 in condizioni estreme.

"La stabilità delle piattaforme FPV", affermano i ricercatori, "è di fondamentale importanza quando si tratta di prevenire la perdita di apparecchiature di alimentazione elettrica a causa del ribaltamento e di minimizzare i danni ai cavi di trasmissione." La progettazione dell'ormeggio è quindi fondamentale per mitigare il comportamento dinamico dei sistemi FPV.

Lo studio sottolinea che il comportamento delle onde è influenzato dal rapporto tra massa e rigidità. I ricercatori hanno scoperto che un sistema FPV 2 x 2 risponde più fortemente all’onda quando la depressione è esattamente il punto in cui i due moduli si incontrano e i moduli hanno una forma a V. Tuttavia, l'aggiunta di una terza fila di moduli ha contribuito a ridurre il movimento relativo in modo che il "movimento di beccheggio massimo della piattaforma 3 x 3" fosse inferiore al movimento di beccheggio massimo della piattaforma 2 x 2.

Sulla base della loro analisi, il team raccomanda che i sistemi FPV multi-corpo siano montati con un angolo di almeno 15 gradi per ridurre il movimento e la risposta strutturale.

I risultati del team sono pubblicati nel rapporto di ricerca "Valutazione del comportamento dinamico dei sistemi fotovoltaici galleggianti offshore multi-connessi sotto carico combinato onda-vento: un'analisi numerica completa", apparso su Sustainable Horizons.

"Il sistema di ormeggio può essere ottimizzato per migliorare ulteriormente le prestazioni e ridurre il comportamento del movimento della piattaforma. Tale ottimizzazione può portare a risparmi sui costi e rendere il sistema complessivo più economicamente sostenibile", conclude il team.