A napenergia az egyik legdinamikusabban fejlődő ágazata az energia iparnak. Az elmúlt évtizedben a versenyképesebb energiaforrások általi költségkényszer jelentős előrelépéshez vezetett a napelem panelek hatékonyságában és a költségek csökkentésében. Ennek eredményeként a hardveres innováció, beleértve a hardveres és egyéb költségek csökkentését (pl. munkaerő, ellátási lánc, egyéb általános költségek) egyre fontosabbá vált a rendszer teljes bekerülési költségének szabályozásában.

A Tessolar Inc. egy gyorsan növekedő tervező és gyártó cég, amely a fotovoltaikus energiarendszerek hatékony energiacsökkentésén dolgozik az innovatív hardvertervezés segítségével. A cég kifejlesztett egy olyan napelem rögzítő rendszert, amely sokkal egyszerűbb a hagyományos rögzítő rendszerekhez képest. A Tesserack™ polimer kompozit rögzítő rendszer sokkal gyorsabb telepítést tesz lehetővé, ezzel a rendszer költségeinek jelentős csökkenését eredményezi.

Üzleti kihívások

A kihívást a napelemes rögzítő rendszer fejlesztése jelentette az alkatrészek számának és az általános költségek csökkentésével és a telepítés egyszerűsítésével, miközben a szerkezeti integritást is meg kellett őrizni. Meg kellett érteni az alkatrésztervezés meghibásodási mechanizmusát és terhelési képességeit különböző szél és hóterheléses körülmények között, valamint a telepített napelem sorok közötti egymásra hatást szélterhelés esetén. Emellett szimulálták az UV kitettség, hőmérséklet és páratartalom hatására bekövetkező anyagtulajdonságbeli változásokat 25 éves élettartamra.

Alkalmazott szoftverek

A vizsgálatok során Ansys Mechanical, Workbench, HPC, Discovery Live és Cloud szoftvereket alkalmaztak.

Mérnöki megoldások

Az előzetes terveket a végeselemes szimuláció során alkalmazott anyagtulajdonságok, peremfeltételek és alkalmazott erők alapján értékelték ki. A gyors prototípus gyártáshoz egy megfelelő tervet kiválasztottak az előzetes tervek közül, és elvégezték rajta a teljes terhelt rendszer szimulációját. A prediktív érték javítása érdekében az alkatrészek viselkedését, meghibásodási feltételeit megvizsgálták és a szimulációs eredményeket újraértékelték. Ezt követően iteratív prototípusokat készítettek, amíg a tervezésnél alkalmazott terhelési követelmények nem teljesültek.

Előnyök

Ansys szimuláció segítségével az iteratív tervek közötti ciklusidő jelentősen csökkent, ami továbbá csökkentette a szükséges kialakítások és a teszt ciklusok számát, hogy egy olyan alkatrészt kapjanak, amely megfelel az alkalmazási körülményeknek. A szimuláció javította a kiindulási pontot az alternatív és következő generációs tervek elkészítéséhez. A mérnökök így jobban megértették a meghibásodás lehetséges módjait, és könnyebben tudnak olyan megoldásokkal előállni, amelyek javítják a termék teljesítményét.