부유식 해상 태양광 발전 플랫폼을 위한 새로운 모듈식 설계

중국과 미국의 연구원들은 바람과 파도가 결합된 조건에서 해상에서 상호 연결된 여러 모듈의 동작을 평가하기 위해 새로운 모듈식 부유형 태양광 발전(FPV) 솔루션을 제안했습니다. 다롄 공과대학교와 메인 대학교의 과학자들로 구성된 팀은 다양한 유형의 고정형 및 관절형 FPV 시스템을 분석하여 가능한 최적화 방법을 결정했습니다.

 

연구에 따르면 "FPV는 바람, 파도, 흐름 및 기타 다중 물리학 분야가 결합된 복잡한 다물체 시스템입니다. 따라서 해양 환경을 위한 FPV 시스템 설계를 위한 견고한 엔지니어링 방법 및 모델 개발은 다음과 같습니다. 가장 중요합니다.

 

분석에 따르면 모듈 수가 증가함에 따라 운동학적 반응이 더욱 뚜렷해졌으며, 2 x 2 플랫폼의 틸트 반응이 연구된 구성에서 가장 강력했습니다. 또한 팀은 힌지 연결에 의해 생성된 추가 모션으로 인해 다물체 FPV 시스템의 "무시할 수 없는" 동적 응답이 발생하는 반면, 고정 연결이 있는 시스템은 큰 동적 응답을 나타내지 않는다는 사실을 발견했습니다. 또한 연구자들은 고정 연결이 있는 시스템보다 힌지 연결이 있는 시스템에서 고정 응력이 더 크다는 사실을 발견했습니다.

 

이 연구에서 팀은 반잠수식 해양 엔지니어링 플랫폼의 개념을 통합한 FPV 플랫폼을 위한 새로운 모듈형 설계를 제시했습니다. 교량, 선박, 해양 플랫폼의 계류에 일반적으로 사용되는 곡선을 기반으로 한 관형 계류 시스템을 사용합니다. 다양한 유형의 FPV 플랫폼의 전반적인 유체역학적 성능과 행동 특성은 중국 산둥성 해상 현장에서 주파수 영역 분석을 사용하여 평가되었습니다.

 

연구원들은 원통형 폰툰과 파장판으로 FPV 플랫폼을 구축했습니다. 그들은 10도 경사로 폰툰 위의 강철 빔에 태양 전지판을 설치했으며, 각 빔은 플랫폼당 최소 250kW의 전력을 제공합니다. 그들은 극한 조건에서 고정된 단일, 2 x 2 및 3 x 3 FPV 시스템의 이동 동작을 조사했습니다.

 

연구원들은 "FPV 플랫폼의 안정성은 전복으로 인한 전기 공급 장비의 손실을 방지하고 전송 케이블의 손상을 최소화하는 데 매우 중요합니다"라고 말합니다. 따라서 계류 장치의 설계는 FPV 시스템의 동적 동작을 완화하는 데 중요합니다.

 

이 연구에서는 파도의 거동이 질량 대 강성의 비율에 의해 영향을 받는다는 점을 강조합니다. 연구진은 2 x 2 FPV 시스템이 두 모듈이 만나는 지점에 골이 정확히 있고 모듈이 V자 모양을 가질 때 파도에 가장 강하게 반응한다는 사실을 발견했습니다. 그러나 세 번째 열의 모듈을 추가하면 상대 운동을 줄이는 데 도움이 되어 "3 x 3 플랫폼의 최대 피칭 모션"이 2 x 2 플랫폼의 최대 피칭 모션보다 작아졌습니다.

 

분석 결과에 따르면 팀에서는 움직임과 구조적 반응을 줄이기 위해 다체 FPV 시스템을 최소 15도 각도로 장착해야 한다고 권장합니다.

 

팀의 연구 결과는 Sustainable Horizons에 실린 연구 보고서 "파풍 하중 결합 하에서 다중 연결 해상 부유형 태양광 발전 시스템의 동적 거동 평가: 종합 수치 분석"에 게재되었습니다.

 

"계류 시스템을 최적화하여 성능을 더욱 향상시키고 플랫폼 동작 동작을 줄일 수 있습니다. 이러한 최적화는 비용 절감으로 이어지고 전체 시스템의 경제적 실행 가능성을 높일 수 있습니다."라고 팀은 결론을 내렸습니다.