| 研究生: |
黃靖雅 Huang, Ching-Ya |
|---|---|
| 論文名稱: |
太陽光電模組與夾扣件受機械荷重之有限元素分析 Finite Element Analysis of Solar Photovoltaic Modules and Clamps Subjected to Mechanical Loads |
| 指導教授: |
胡宣德
Hu, Hsuan-Teh |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering |
| 論文出版年: | 2018 |
| 畢業學年度: | 106 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 98 |
| 中文關鍵詞: | 太陽光電模組 、夾具 、ABAQUS 、有限元素法 、風壓 |
| 外文關鍵詞: | solar photovoltaic modules, clamps, ABAQUS, finite element method, wind load |
| 相關次數: | 點閱:146 下載:1 |
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隨著科技進步與人口發展,造成環境變遷,帶來全球暖化、氣候變遷的重大環境議題,此外過度使用不可再生能源,引發能源危機,促使各國開始積極發展對環境威脅較低的可再生能源。太陽能因為來源取得容易,發電過程簡易,且安裝完成後之操作成本低等優點,是目前常見的可再生能源之一。太陽光電模組為了直接且有效率的接收陽光,需裝設於室外環境,但在長期反 覆的風壓加載下,以及每年侵襲台灣的颱風所引起的強烈陣風,可能導致太陽光電模組、夾具與支撐架的螺絲鬆動,甚至是面板模組與支撐架完全脫離。
本研究以ABAQUS有限元素分析軟體建立太陽光電模組模型,依據規範IEC 61215於模型上施加均佈載重2400Pa,探討受風壓下模組的變形與受力情況。本文針對矽晶全電池太陽光電模組進行分析,安裝之設置型態為雙支架平鋪型,分析之整體模型包括太陽光電模組、夾具、扣件與支撐架等。分析結果顯示,適當的施加鎖固力可增加模組穩定性,減少模組零件之位移及應力反應,但施加過大之鎖固力,在強風作用下,可能造成橫向支撐架及夾具螺絲損毀。分別採用靜態分析與週期動態分析結果比較,兩者差異性小,可視為相同,而在週期動態之負向風壓作用下,比正向風壓會產生較大之變形量,且負向風壓需要較大之穩定鎖固力,分析才能穩定收斂,因此,負向風壓是可能造成太陽能模組損壞的重大主因。
The solar photovoltaic modules need to be installed outdoors for receiving light energy directly. But external force like wind load results from typhoon would damage the structure of the solar PV system. For example, the fasteners between solar PV modules and frames are loose or even broken because of strong wind loads. Also, the clamps, frames, and solar panel might be damaged if the material strength is not enough. In this research, different uniform wind pressures are applied to the solar panels to discuss the stress and deformation change, and to understand the damage position. In addition, this research investigates the influence of tightening force by applying different force to bolts. Results show that enough tightening force can reduce the deformation and stress; however, the frames, clamps, and fasteners might be damaged due to the excess tightening force under a great wind load. The result of applying periodic wind load is similar to the static wind load analysis. The negative wind load causes larger deformation than the positive one; therefore this condition needs a larger tightening force to make the solar system be stable enough to converge. It means that negative wind load have significant impact on the solar system.
[1] 台灣電力公司 Available:
http://www.taipower.com.tw/content/new_info/new_info-b32.aspx?LinkID=8 [2017.10.20]。
[2] CETC Solar Energy Holdings Co., Ltd. ‘12V PHOTOVOLTAIC MODULE 20Wp - 130Wp’.
[3] 李清安,張克勤,李聰盛,鍾光民(2007),‘颱風對國內安裝使用太陽能熱水系統之損害探討’,中國工程師學會會刊,第80卷,第4期,pp. 134-142。
[4] International Electrotechnical Commission(2005), ‘Crystalline silicon terrestrial photovoltaic (PV) modulus – Design qualification and type approval’, International Standard IEC 61215(04).
[5] 交通部中央氣象局,颱風強度劃分表,Available:
http://www.cwb.gov.tw/V7/knowledge/encyclopedia/ty018.htm
[2017.10.20]。
[6] Auckland Solar Panels, http://www.solarpanels.net.nz/. [2017.06.22]
[7] 齊藤勝裕(2012),‘3小時讀通太陽能電池’,世茂出版有限公司,新北市。
[8] 林冠宏(2017),‘多電極太陽光電模組受機械荷重之有限元素分析’,國立成功大學土木工程研究所,碩士論文。
[9] 蕭為元(2010),‘抗反射膜在顯示技術與太陽能吸收之研究’,國立中央大學光電科學研究所,碩士論文。
[10] 沈輝,曾祖勤(2008),‘太陽能光伏發電技術’,化學工業出版社,北京,pp.67-69。
[11] HENGS CO.,Ltd., Available:
http://www.hengs.com/solarproducts-pv%20module.html [2017.06.20].
[12] 莊嘉琛(2007),‘太陽能工程(太陽能電池篇)’,全華科技圖書股份有限公司,台北市。
[13] Randolph Kissell J., Robber L. Ferry(1995), Alumnium structures: a guide to their specifications and design, New York: Wiley, pp.1-22.
[14] 劉政佑(2013),‘太陽光電模組受機械荷重之有限元素輕量化分析’,國立成功大學土木工程研究所,碩士論文。
[15] Laurence Claus,‘太陽能板扣件’,Fastener Word,技術論壇。
http://www.fastener-world.com.tw/new/news.php?p=7&type=technology&cid=FW&lang=tw [2017.05.10]
[16] 受興鋁業股份有限公司,Available:http://www.sowshin.com/index.php?act=def. [2017.05.12]。
[17] 楊盛雄(2007),‘不銹鋼螺紋鎖緊特性之研究- 以M6-60 長不銹鋼螺紋結合M 形不銹鋼夾緊件為例’,國立交通大學工學院精密與自動化工程學程,碩士論文。
[18] Lucky Bagha, Shankar Sehgal, Amit Thakur, Harmesh Kumar(2017), ‘Effects of powder size of interface material on selective hybrid carbon microwave joining of SS304–SS304.’, ‘Journal of Manufacturing Processes’, Volume 25, Pages 290-295.
[19] 李清安,張克勤,李聰盛,鍾光民(2005),‘颱風對太陽能熱水系統裝置損壞調查剖析:海棠颱風案例’,太陽能及新能源學刊,第10卷,第2期,pp. 2-5。
[20] 陳若華,包匡,曾亮,李旻原(2012),‘太陽能板設置於不同斜屋頂上所受風壓之初探’,空間設計學報。
[21] 許育銘(2013),‘風力負載下太陽能板之結構分析與改善’,國立成功大學航空太空工程研究所,碩士論文。
[22] 周晉成(2009),‘儲水桶對太陽能板空氣動力效應分析’,國立成功大學航空太空工程研究所,碩士論文。
[23] 賈維桓(2012),‘矽晶太陽光電模組機械荷重之數值分析’,國立成功大學土木工程研究所,碩士論文。
[24] Stainless Steel - Grade 304 (UNS S30400). Available:
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=965 [2017.07.08].
[25] AGC Solar. Solite. Available:
http://www.agc-solar.com/agc-solar-products/patterned-glass/solite.html [2017.07.24].
[26] MADICO. TPE光伏電池背板,Available:
http://www.lantictech.com/tpechn.pdf [2017.07.25]。
[27] Ramezani, M. and Ripin Z. M., ‘Combined experimental and numerical analysis of bulge test at high strain rates using split Hopkinson pressure bar apparatus.’ , ‘Journal oh Materials Processing Technology 210(8): 1064-1069’.
[28] Friction and Friction Coefficients. Available:
http://www.engineeringtoolbox.com/friction-coefficients-d_778.html [2017.05.22].
[29] 福岡俊道,‘扭矩法, 重新檢視緊固作業的特性’。
[30] ABAQUS(2010), ABAQUS Analysis User’s Manual Version 6.10.
[31] 太極能源科技股份有限公司,Available:
http://www.tainergy.com.tw/c_product.asp?kind1=Kind_0003&kind2=%E5%96%AE%E6%99%B6%E7%9F%BD%E5%A4%AA%E9%99%BD%E8%83%BD%E9%9B%BB%E6%B1%A0 [2018.03.16]
校內:2021-08-01公開