Wie viel Drehmoment benötigt ein Solar-Tracker-Schwenkantrieb?

Die Auswahl des richtigen Schwenkantriebs für einen Solar-Tracker ist entscheidend für die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Photovoltaik (PV)-Nachführsystems. Einer der wichtigsten Parameter ist das Ausgangsdrehmoment. Aber wie viel Drehmoment benötigt ein Solar-Tracker genau?

Die Antwort hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Größe des PV-Arrays, das gesamte bewegte Gewicht, der Schwerpunkt, Windlasten, die Montagekonstruktion und die Nachführungskonfiguration. Die Auswahl eines Schwenkantriebs, der nur auf dem Gewicht der Solarmodule basiert, ist in der Regel nicht ausreichend.

1. Warum ist Drehmoment für Solar-Tracker wichtig?

Ein Schwenkantrieb wandelt die Rotationskraft eines Motors in eine kontrollierte Bewegung für den Solar-Tracker um. Während des normalen Betriebs benötigt die Schwenkantriebseinheit ausreichend Drehmoment, um Folgendes zu überwinden:

Das Gewicht der beweglichen Struktur

Reibung in Lagern und mechanischen Komponenten

Windlasten, die auf die PV-Module wirken

Ungleichgewicht durch einen verschobenen Schwerpunkt

Anlauf- und Bremslasten

Dynamische Lasten während der Trackerbewegung

Bei Solar-Nachführsystemen im Freien ist die Windlast oft einer der bedeutendsten Faktoren, der das erforderliche Drehmoment beeinflusst.

In vereinfachten mechanischen Berechnungen ist das Drehmoment eine Funktion der Kraft und des effektiven Hebelarms. Je weiter die angelegte Last von der Drehachse entfernt ist, desto größer ist daher das erforderliche Drehmoment.

2. Grundlegende Drehmomentberechnung für Solar-Tracker

Eine vereinfachte Berechnungsformel lautet: T = F × r

Wobei:

T = Erforderliches Drehmoment

F = Angelegte Kraft

r = Effektiver Abstand zur Drehachse

Für Solar-Tracker ist die tatsächliche Berechnung jedoch komplexer, da die Last mit dem Winkel des Trackers und der Windrichtung variiert.

Wenn beispielsweise Wind auf ein großes PV-Array wirkt, erzeugen aerodynamische Kräfte ein Moment (Drehmoment) auf die Drehachse des Trackers. Dieses Moment muss bei der Auswahl der Schwenkantriebseinheit berücksichtigt werden.

Daher sollten tatsächliche technische Berechnungen Folgendes berücksichtigen:

Erforderliches Drehmoment ≥ Statisches Lastdrehmoment + Winddrehmoment + Reibungsdrehmoment + Dynamische Lastreserve

Folglich ist die Bereitstellung von Winddaten für den Projektstandort für die richtige Modellauswahl unerlässlich.

3. Windlast kann bedeutender sein als Modulgewicht

Ein häufiger Fehler ist die Berechnung des Drehmoments ausschließlich auf Basis des Gewichts der PV-Module. Ein Tracker kann beispielsweise Hunderte von Kilogramm an Komponenten und Stahlkonstruktionen tragen. Wenn jedoch starke Winde auf ein großes Array wirken, kann das resultierende aerodynamische Drehmoment das Gravitationsdrehmoment weit übersteigen.

Daher ist es bei der Auswahl eines Schwenkantriebs für einen Solar-Tracker unerlässlich, sowohl die Betriebswindgeschwindigkeit als auch die Überlebenswindgeschwindigkeit (Sicherheit) anzugeben.

4. Lage des Schwerpunkts (CoG) ist entscheidend

Der Schwerpunkt (CoG) der Tracker-Baugruppe ist ein weiterer kritischer Faktor.

Wenn der CoG nahe an der Drehachse liegt, kann das Gravitationsdrehmoment relativ gering sein.

Wenn es eine signifikante Abweichung zwischen dem CoG und der Drehachse gibt, erhöht sich das erforderliche Drehmoment.

Folglich können zwei Solar-Tracker mit demselben Gesamtgewicht sehr unterschiedliche Schwenkantriebs-Drehmomentbewertungen erfordern.

5. Einachsige vs. Zweiachsige Tracker

5.1 Einachsige Solar-Tracker

Einachsige Tracker drehen das PV-Array typischerweise um eine einzige Hauptachse.

Die folgenden Faktoren sollten bei der Auswahl eines Schwenkantriebs berücksichtigt werden:

* Gesamtgewicht des Arrays

* Abmessungen des Arrays

* Lage des Schwerpunkts

* Windgeschwindigkeit

* Ausrichtung der Drehachse

* Erforderlicher Nachführungswinkel

* Mechanische Stützstruktur

5.2 Zweiachsige Solar-Tracker

Zweiachsige Tracker verfügen typischerweise über zwei unabhängige Drehachsen:

Azimutachse

Höhenachse

Diese beiden Achsen können sehr unterschiedlichen Lastbedingungen ausgesetzt sein.

Wenn beispielsweise das PV-Array geneigt ist, kann der Höhenantrieb ein signifikantes Gravitationsdrehmoment erfahren, während der Azimutantrieb je nach Position des Arrays einem erheblichen Winddrehmoment ausgesetzt sein kann.

Daher sollten die Drehmomentanforderungen für die beiden Schwenkantriebe separat berechnet werden.

6. Wählen Sie Schwenkantriebe nicht nur nach Drehmoment aus

Obwohl das Drehmoment sicherlich wichtig ist, ist es nicht der einzige zu berücksichtigende Parameter.

Wichtige Überlegungen:

Halte-Drehmoment

Der Schwenkantrieb muss eine ausreichende Haltekapazität aufweisen, um die Position des Photovoltaik (PV)-Arrays bei Einwirkung externer Lasten zu halten.

Kippmoment / Tragfähigkeit

Der Schwenkantrieb muss in der Lage sein, die durch das PV-Array und die Windlasten erzeugten Kippmomente aufzunehmen.

Spiel

Ein geringes Spiel ist für Anwendungen, die eine präzise Solarnachführung erfordern, unerlässlich.

Selbsthemmende Fähigkeit

Schneckengetriebe-Schwenkantriebe bieten hohe Untersetzungsverhältnisse und bieten – abhängig von Design und Betriebsbedingungen – einen wirksamen Widerstand gegen Rückwärtsantrieb (d. h. eine selbsthemmende Funktion).

Schutzart (IP-Schutzart)

Solar-Tracker im Freien sind Regen, Staub, Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen ausgesetzt. Mit einer ordnungsgemäßen Gesamtkonstruktion ist ein Schwenkantrieb mit IP66-Schutzart eine ideale Wahl für raue Umgebungen im Freien.

Betriebstemperatur

Motoren, Getriebe, Dichtungen, Schmierstoffe und andere Komponenten müssen für den Temperaturbereich am Projektstandort geeignet sein.

7. Welche Informationen werden benötigt, um einen Schwenkantrieb auszuwählen?

Um eine erste Auswahl eines Solar-Tracker-Schwenkantriebs durchzuführen, werden folgende Informationen empfohlen: