Análisis Estructural de un Sistema Fotovoltaico Modular de Alta Concentración Operando a ~1200 Soles
Autores: Maatallah, Taher; Alzahrani, Mussad; Cameron, William; Shanks, Katie; Alimi, Souheil El; Mallick, Tapas K.; Ali, Sajid
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis Estructural de un Sistema Fotovoltaico Modular de Alta Concentración Operando a ~1200 Soles
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Investigación
Sistemas fotovoltaicos de concentración
Células solares de múltiples uniones de alta eficiencia
Configuración mecánica
Componentes ópticos
Seguidor solar
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
La progresión de la investigación en sistemas fotovoltaicos de concentración paralela al avance de las células solares de múltiples uniones de alta eficiencia. Para traducir el marco óptico teórico en experimentación práctica, se desarrolló una configuración mecánica modular y estructuralmente validada para un sistema fotovoltaico de alta concentración (HCPV), incorporando condiciones de contorno y asegurando la integración completa del sistema. El sistema incorpora una arquitectura mecánica modular, permitiendo la integración flexible e intercambiabilidad de componentes ópticos para configuraciones experimentales. La arquitectura ofrece un alto grado de flexibilidad mecánica, proporcionando a cada etapa óptica múltiples capacidades de ajuste lineal y angular para apoyar la alineación de precisión. Para garantizar la precisión de seguimiento, el sistema se acopló con un seguidor solar tridimensional capaz de soportar torques de hasta 60 Nm y de soportar una carga combinada de 80 kg, incluyendo contrapeso. La integración requirió la implementación de un mecanismo de contrapeso junto con un análisis exhaustivo de carga estática para asegurar la estabilidad de alineación y la resistencia mecánica. Una estructura de soporte triangular reforzada, fabricada en acero inoxidable, fue validada a través de simulación para mantener la deformación por debajo de 0.1 mm bajo niveles de estrés que alcanzan 5 MN/m, confirmando su robustez mecánica y fiabilidad. El análisis de viento confirmó que el seguidor podría operar de manera segura a 15 m/s de velocidad del viento para ángulos de inclinación de 35 grados (en sentido antihorario) y -5 grados (en sentido horario), mientras que la operación a un ángulo de inclinación de 80 grados (en sentido antihorario) es segura hasta 12 m/s, asegurando el cumplimiento con las condiciones ambientales locales. En general, el sistema validado demuestra resiliencia estructural y modularidad, apoyando el despliegue experimental y la escalabilidad futura.
Descripción
La progresión de la investigación en sistemas fotovoltaicos de concentración paralela al avance de las células solares de múltiples uniones de alta eficiencia. Para traducir el marco óptico teórico en experimentación práctica, se desarrolló una configuración mecánica modular y estructuralmente validada para un sistema fotovoltaico de alta concentración (HCPV), incorporando condiciones de contorno y asegurando la integración completa del sistema. El sistema incorpora una arquitectura mecánica modular, permitiendo la integración flexible e intercambiabilidad de componentes ópticos para configuraciones experimentales. La arquitectura ofrece un alto grado de flexibilidad mecánica, proporcionando a cada etapa óptica múltiples capacidades de ajuste lineal y angular para apoyar la alineación de precisión. Para garantizar la precisión de seguimiento, el sistema se acopló con un seguidor solar tridimensional capaz de soportar torques de hasta 60 Nm y de soportar una carga combinada de 80 kg, incluyendo contrapeso. La integración requirió la implementación de un mecanismo de contrapeso junto con un análisis exhaustivo de carga estática para asegurar la estabilidad de alineación y la resistencia mecánica. Una estructura de soporte triangular reforzada, fabricada en acero inoxidable, fue validada a través de simulación para mantener la deformación por debajo de 0.1 mm bajo niveles de estrés que alcanzan 5 MN/m, confirmando su robustez mecánica y fiabilidad. El análisis de viento confirmó que el seguidor podría operar de manera segura a 15 m/s de velocidad del viento para ángulos de inclinación de 35 grados (en sentido antihorario) y -5 grados (en sentido horario), mientras que la operación a un ángulo de inclinación de 80 grados (en sentido antihorario) es segura hasta 12 m/s, asegurando el cumplimiento con las condiciones ambientales locales. En general, el sistema validado demuestra resiliencia estructural y modularidad, apoyando el despliegue experimental y la escalabilidad futura.