Wind tunnel test on full array solar PV trackers

The aim of this study is creating threshold aerodynamic loading data for single axis PV tracker systems (PVT). Even if the increasing usage of this type of solar systems in recent years due to increasing efficiency and reducing cost, there are still not many studies about the aerodynamic interaction of the tracker support mechanisms. However, investors need benchmark wind loading data to secure their investment from any kind of wind damage. To test the aerodynamic behavior of 5 x 3 PVT array, 1/15 scale models were built and placed inside a wind tunnel turn table. Turbulence and boundary layer conditions simulated according to Eurocode I terrain profile and pressure coefficients were measured for different pitch and exposure angles for two different ground cover ratio (GCR) arrangements. Recorded pressure coefficients were used to calculate normal force and torque coefficients for three different loading zones. All test results were presented in peak loading graphs and tables. Graphs were organized for different rows and loading zones to investigate the effect of panel location to loading coefficients. Also, peak coefficient graphs were used to point out most critical location in the array. After presenting each set of results, necessary comments made considering the theoretical background of the problem. In addition to that, effect of the test variables such as pitch angle, exposure angle and ground cover ratio were investigated separately.

Il presente studio è volto a definire i dati di carico aerodinamico per la progettazione di un generico sistema di inseguimento fotovoltaico ad asse singolo (PVT). Anche se negli ultimi anni questo tipo di sistema solare è stato interessato da un crescente utilizzo, specialmente a causa della maggiore efficienza e dei costi ridotti, pochi sono gli studi relativi ai carichi generati dal vento sulla struttura del PVT e gli investitori richiedono dati di riferimento per garantire l’impianto rispetto qualsiasi tipo di danno generato dal vento. Al fine di definire il comportamento aerodinamico di un generico schieramento 5x3 di PVT, sono stati costruiti dei modelli in scala 1/15 degli inseguitori fotovoltaici, poi piazzati all’interno della sezione a strato limite atmosferico della galleria del vento del Politecnico di Milano. Sono state simulate le approriate condizioni di vento definite secondo l’Eurocodice e sono stati misurati i coefficienti di pressone per diversi angoli di pitch, di esposizione al vento e due diversi rapporti di copertura del terreno (GCR). Lo schieramento di pannelli è stato diviso in zone in cui gli inseguitori sono soggetti a carichi aerodinamici simili e per ciascuna zona sono stati definiti i coefficienti di carico per la progettazione. I risultati delle prove sono presentati come grafici e tabelle dei carichi di picco. I grafici sono organizzati per le diverse righe e zone di carico dello schieramento per studiare l’effetto della posizione del pannello sui coefficienti di carico. I coefficienti di carico massimi sono stati utilizzati per individuare le posizioni più critiche all’interno dello schieramento. Ogni set di risultati è stato commentato in base alle nozioni teoriche sul problema aerodinamico.