Investigadores desarrollan una innovadora solución para montar módulos de energía solar en estructuras de madera
16 mayo, 2024
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Un equipo de investigadores de la Universidad de Western Ontario en Canadá, en colaboración con colegas chinos, ha desarrollado una innovadora solución para montar módulos de energía fotovoltaica (PV) en estructuras de madera. Los diseños de montaje, que pueden ser impresos en 3D utilizando materiales comunes, son más económicos y tienen menos energía y carbono incorporados que los materiales de montaje convencionales.
El autor principal del estudio, Uzair Jamil, explicó a la revista pv que las estructuras de madera son especialmente adecuadas para la agrivoltaica montada en el suelo, pero pueden utilizarse en cualquier lugar. Además, las estructuras de madera ofrecen ventajas como la facilidad de fabricación distribuida, un menor costo por vatio de materiales y la ausencia de corrosión o herrumbre.
El equipo propuso cuatro tipos de mecanismos de montaje, que fueron simulados utilizando el software Abaqus y el análisis de elementos finitos (FEA), una técnica comúnmente utilizada para resolver ecuaciones diferenciales en ingeniería y modelado matemático. Cada mecanismo fue simulado como si fuera impreso con uno de tres materiales comunes: polietileno tereftalato glicol (PETG), acrilonitrilo estireno acrilato (ASA) y policarbonato (PC).
Los mecanismos de montaje están diseñados para soportar módulos de 410 W con dimensiones de 1,880 mm x 1,042 mm x 40mm y un peso de 19.7 kg. También están diseñados para utilizar pernos de 127 mm de longitud con un diámetro de 6.4 mm.
Entre los diseños propuestos se encuentran una abrazadera en forma de T, donde la barra T descansa sobre el marco del módulo PV y sostiene el módulo a la estructura de montaje, y una abrazadera en forma de U, que utiliza su propia base para apoyar el módulo mientras una arandela cuadrada sostiene el módulo desde arriba.
Los otros dos mecanismos son espaciadores. En el primero, se utiliza un espaciador cuadrado con una arandela cuadrada para soportar el movimiento de los módulos. En el segundo, un espaciador en forma de H es asistido por dos arandelas cuadradas que sostienen los módulos solares, mientras que el montaje actúa como un espaciador entre ellos.
Según los investigadores, la abrazadera en forma de T mostró mejores resultados con un estrés máximo en el marco de aluminio de 34.27 MPa. Los resultados de la simulación fueron confirmados con la impresión de varios mecanismos de montaje para garantizar su aplicabilidad en el campo.
Además, el grupo realizó un análisis económico de la producción, teniendo en cuenta los precios de los materiales utilizados para las piezas impresas, el consumo de energía, el tiempo de impresión, las tarifas de electricidad, el costo de la arandela y el costo de los pernos.
Según los investigadores, el costo de las diferentes soluciones varía desde CAD1.50 ($1.10) hasta CAD3.83 para el espaciador cuadrado y la abrazadera en forma de U, respectivamente. En comparación, las soluciones disponibles en el mercado, que suelen ser abrazaderas de metal, cuestan entre CAD 1.76 por pieza y CAD4.50 por pieza. Esto representa un ahorro de costos del 14.7% al 66% para las abrazaderas de montaje.
Los mecanismos propuestos fueron presentados en el artículo «Fabricación distribuida para generación distribuida: Mecanismos de montaje de módulos fotovoltaicos solares impresos en 3D para estanterías de madera», publicado en la revista Renewable Energy.
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