Tuul- ja päikeseümbrikusüsteemi tõrked & lahendused

1. Tavalised vead ja nende põhjused tuulpannaudis

Tuulpannaudid on tuul-päikese hübriidsüsteemide oluline komponent ning neil esinevad tavaliselt veas kolmes valdkonnas: mehaanilises struktuuris, elektrisüsteemides ja juhtimisfunktsioonides. Lehe kulumine ja murdmine on kõige levinumad mehaanilised vead, mis põhjustatakse tavaliselt pikalise tuule mõjuna, materjali väsingu või tootmise puudustena. Väljakumistöö andmed näitavad, et ranniku piirkondades on keskmine lehe eluiga 3–5 aastat, kuid lõunanael piirkondades, kus on sagedased liivitormid, võib see lüheneda 2–3 aastani. Lisaks on horisontaalses teljes tuulpannaudis eriti välja ehitatud eksentriksete liugikute kulumine, mis on peamiselt tingitud pikalise ümber painduva töö ja ebavõrdse pingete leviku tõttu.

Elektrisüsteemides on kaheks tavaliseks probleemiks fasi kadumine ja voltagi ebastabiilsus. Tuulpannaudid toodavad kolme faasi vaikevoolu ja halb kestus või lööde vedud võivad lihtsasti põhjustada ebatasakaalustatud või puuduvaid faseid. Tööstuse statistika näitab, et umbes 25% tuulpannaudi veadest on seotud vedudega. Teine levinud probleem on pidurimissüsteemi vege, kui rombi kiirus ei langeda pärast kolme faasi lühikese ühenduse tekkimisel oluliselt, mis võib olla tingitud piduri kulumisest või elektrilise juhtimise veast.

Juhtimisvead ilmnevad peamiselt vigaste energiajaotuse loogikana. Traditsioonilised fikseeritud limiidriteegikud ei suuda kohaneda keeruliste ja muutuvate ilmateadeolukordadega. Näiteks varahommikul, kui tuul on nõrgane ja päikesevalgus kasvab, jääb traditsiooniline juhtimine tuulpannaudi väljund ainult 30%–40% niminaalsest võimsusest, sest tuulekiirus on ebapiisav, mis maha jätab olulise tuuleenergia. Statistika näitab, et tuul-päikese hübriidsüsteemidel, mis kasutavad traditsioonilisi juhtimisstrateegiaid, on keskmine energiakasutustase 15%–20% madalam kui intelligentsed süsteemid.

2. Tavalised vead ja nende põhjused päikesepaneelidel

Päikesepaneelidel hübriidsüsteemides esineb ka mitmeid veasid. Pinnapõletused ja terminalide ühendusvead on kõige nähtavamad füüsikaliselt veas, mis põhjustatakse tavaliselt raskeimate ilmates, liivimõju või vale paigaldamise tõttu. Kõrge tuule kiirusega piirkondades kannatab päikesepaneelid keskmiselt 5%–8% aastane kahjustus, mis nõuab regulaarset kontrollimist ja hooldust.

Elektriliselt on kuuma punkti efekt ja osaline vari jagamine olulised tegurid, mis mõjutavad fotogaania efektiivsust. Kui paneeli osa on vari, siis energiast, mis tuleb vari mittekaetud alalt, virtub tagurpidi vari alale, põhjustades lokaliseeritud ülekuumenemise ja kuuma punktide tekkimise. Pikkajaline kuuma punkti efekt võib vähendada paneeli efektiivsust 15%–20% ja isegi põhjustada püsivat kahju. Lisaks on PID (Potential Induced Degradation) oluline tegur, mis mõjutab paneeli eluiga, eriti nõrgalt niiskuses, kus efektiivsus võib langeda 5%–10% jooksul 1–2 aasta jooksul.

Efektiivsuse langus on peamiselt tingitud valguseindutud degradatsioonist ja empaakeerimismaterjali veast. Tööstuse standardid nõuavad, et kõrgekvaliteedilised fotogaania moodulid peaksid oma 25-aastase eluiga jooksul aastas vähendama 0.3%–0.5%. Praktikas aga võivad keskkonnategurid ja materjali vananemine põhjustada aastase degradatsiooni 0.8%–1.2%, mis oluliselt mõjutab kogu süsteemi efektiivsust.

3. Juhtimis- ja akusüsteemide veaanalüüs

Kui "aju" tuul-päikese hübriidsüsteemis, mõjutab juhtimisseadme jõudlus otse süsteemi stabiilsust. Peamised probleemid on seotud traditsiooniliste energiajaotuse strateegiate piirangutega, mis põhinevad fikseeritud empiiriliste parameetrite ja lihtsalt künnisväärtuste hindamisel, mis ei suuda kohaneda reaalajas energiahõngudega. Komplekssete ilmateaduslike tingimuste all ei saa need juhtimisseadmed reguleerida energiakaetust kiiresti, mis viib halvenenud energia stabiilsusele. Näiteks kiiretes ilmamuutustes, nagu tuule kiiruse kiired muutused või kiiresti liiguv pilvede kaetuse, võivad traditsioonilised juhtimisseadmed võtta mitme minuti või pikemalt vastata, mis ei vasta tänapäevaste tööstusliku varustuse rangele energiakvaliteedi nõudmistele.

Akusüsteemide vead jagunevad peamiselt alla laetuse, vee sisekandmise ja kapasiteedi degradatsiooniga. Alla laetuse tekkimine toimub, kui voltagi langeb alla juhtimisseadme käivitamise künnise. Pikaajaline alla laetuse viib sügava lahendamiseni, mis lühendab aku eluiga. Vee sisekandmine on tavaliselt tingitud valest paigaldamisest või halvast tiivitusest, mis põhjustab äärmiselt madalaid, nullilisi või valeid voltagi lugemusi, mis põhjustab tõsist aku kahjustust. Statistika näitab, et umbes 15% hübriidsüsteemide veast on seotud aku vee sisekandmisega.

Kapasiteedi degradatsioon on loomulik vananemisprotsess, kuid keskkonnategurid võivad seda oluliselt kiirendada. Plateau piirkondades võib ööl madalad temperatuurid vähendada päikesepaneelide jõudlust 30%–40%, samas kui see vähendab aku kasutatava kapasiteeti, mis muudab raskeks kohtuda madala valguse tingimustes. Lisaks korroobivad kõrge soolisuusega keskkonnad akuid; ranniku piirkondades on aku eluiga hübriidsüsteemides tavaliselt 30%–50% lühem kui sisemaa piirkondades.