Δυναμική ανάλυση και βελτιστοποίηση βάσης στήριξης φωτοβολταϊκών πάνελ

Abstract

Μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων (FEM), θεωρείται η προσεγγιστική και αριθμητική μέθοδος επίλυσης προβλημάτων, συνεχούς μέσου αυθαίρετης γεωμετρίας, οριακών συνθηκών και φορτίων. Βασίζεται στον συνδυασμό μεταβλητών μεθόδων και τοπικών προσεγγίσεων που ισχύουν σε περιορισμένη περιοχή του πεπερασμένου στοιχείου για την διακριτοποίηση του προβλήματος.. Τα στάδια που ακολουθήθηκαν για την μοντελοποίηση με πεπερασμένα στοιχεία της εξεταζόμενης βάσης στήριξης για φωτοβολταϊκά πάνελ είναι ο “καθαρισμός” της γεωμετρίας επιλογή του είδους των πεπερασμένων στοιχείων, διακριτοποίηση της γεωμετρίας σε πεπερασμένα στοιχεία και δημιουργία βέλτιστου πλέγματος. Στη συνέχεια έγινε ορισμός των μηχανικών και φυσικών ιδιοτήτων των υλικών, επιβολή των οριακών συνθηκών, δέσμευση των βαθμών ελευθερίας και εισαγωγή φορτίσεων στο μοντέλο. Η ανάπτυξη του μοντέλου και η μετέπειτα επεξεργασία των αποτελεσμάτων έγινε χρησιμοποιώντας τον προ-επεξεργαστή ANSA και μετα-επεξεργαστή μETA, της εταιρείας BETA CAE SYSTEMS S.A. Κρίσιμα σημεία στην προσομοίωση ήταν η επιλογή του κατάλληλου μοντέλου υλικού για τα πάνελ, η δημιουργία κατάλληλου πλέγματος πεπερασμένων στοιχείων και η μετέπειτα ρύθμιση των παραμέτρων. Τα φορτία καταπόνησης της κατασκευής από καιρικά φαινόμενα υπολογίστηκαν βάσει των ευρωπαϊκών και εθνικών προτύπων, του Ευρωκώδικα 1 για την μελέτη κατασκευών (ΕΝ1991.1.3 και ΕΝ1991.1.4) Μετά την ολοκλήρωση του μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων της κατασκευής και τον ορισμό των συνθηκών και των παραμέτρων της επίλυσης, ακολούθησε η δημιουργία αρχείου κατάλληλης μορφής και η εισαγωγή του στο πρόγραμμα επίλυσης Dynamis της εταιρείας Dtech, Dynamical Systems Technology. Συνολικά διεξήχθησαν τέσσερεις αναλύσεις για την εξαγωγή συμπερασμάτων σε σχέση με την κατασκευή. Αρχικά έγινε λύση του ιδιοπροβλήματος της κατασκευής, στη συνέχεια έγινε ανάλυση στατικότητας σε φορτία χιονιού και ανέμου και τέλος δυναμική ανάλυση διέγερσης εδάφους λόγω σεισμού. Τα αποτελέσματα της επίλυσης εισάχθηκαν στο πρόγραμμα απεικόνισης μετεπεξεργασίας μΕΤΑ. Μέσω γραφικών απεικονίσεων αναλύονται και επεξεργάζονται τα αποτελέσματα, ώστε να εξαχθούν συμπεράσματα για την συμπεριφορά και την αντοχή της κατασκευής και τις τυχόν τροποποιήσεις που πρέπει να γίνουν σε αυτήν για τη βελτίωσή της.