Τον Μάιο του 2019, η ηλιακή βιομηχανία αντιμετώπισε μια καταστροφή σε αντίθεση με οτιδήποτε έχει δει ποτέ, όταν μια μαζική χαλάζι πέρασε από το Δυτικό Τέξας. Στο μονοπάτι της καταιγίδας καθόταν το 174 Power Global 178 MW του Midway Solar Project, βιδώθηκε στο έδαφος και έδειξε τον ουρανό σε 1,500 στρέμματα κοντά στο Midland.

Μόλις είχε περάσει η καταιγίδα, η βιομηχανία έμαθε ότι είχε αφήσει τη μεγαλύτερη απώλεια ενός έργου που σχετίζεται με τον καιρό στην ιστορία της. Περισσότερες από 400,000 από τις 685,000 μονάδες κυττάρων Hanwha Q του εργοστασίου υπέστησαν ζημιές ή καταστράφηκαν. οι απώλειες ασφάλισης ανήλθαν σε 70 εκατομμύρια δολάρια, και οι περισσότεροι που συμμετείχαν υπέμειναν τουλάχιστον μερικές βραδινές νύχτες.

Η εκδήλωση χρησίμευσε ως υπηρεσία αφύπνισης στη βιομηχανία. Αναδιαμόρφωσε πλήρως τον τρόπο μοντελοποίησης των κινδύνων από τον καιρό, τον τρόπο με τον οποίο οι ιδιοκτήτες και οι φορείς εκμετάλλευσης έργων μετριάζουν τις πιθανές ζημιές και πώς οι ασφαλιστές ασφαλίζουν έργα για φυσικές καταστροφές.

Πώς ήταν ότι η ηλιακή βιομηχανία δεν το είδε αυτό να έρχεται; Η απάντηση μπορεί να είναι απλούστερη από ό, τι νομίζετε. Παρόλο που οι καταιγίδες με χαλάζι δεν είναι καινούργιοι στους ανοιχτούς χώρους του Δυτικού Τέξας, τα ηλιακά έργα είναι, ιδιαίτερα ηλιακά πεδία σε μαζική κλίμακα όπως το Midway Solar.

Είναι πιο κοινό για τα ηλιακά έργα να υποφέρουν καταστροφικές ζημιές από πυρκαγιές. Σε τελική ανάλυση, μεγάλο μέρος της πρώιμης ηλιακής αγοράς επικεντρώθηκε στην Καλιφόρνια, μια πολιτεία με υψηλό ετήσιο κίνδυνο πυρκαγιάς. Μόλις η ανάπτυξη άρχισε να επεκτείνεται στα Νοτιοανατολικά, οι τυφώνες, οι ισχυροί άνεμοι και οι πλημμύρες έγιναν περισσότερο ανησυχητικοί.

Εν ολίγοις, η ταχέως αναπτυσσόμενη βιομηχανία δεν ήταν κατάλληλα προετοιμασμένη για καταστροφικό χαλάζι, γιατί δεν είχε αντιμετωπίσει ποτέ πριν.

Προβλέποντας την καταιγίδα

Τώρα που το χαλάζι είναι γνωστός κίνδυνος, ένα βήμα για τον μετριασμό του ως απειλή είναι να γνωρίζουμε τώρα μόνο πού συμβαίνουν αυτές οι καταιγίδες αλλά πόσο συχνά. Ο τομέας μοντελοποίησης χαλάζι έχει αναπτυχθεί ραγδαία τα δύο χρόνια από το Midway. Και για να κατανοήσουμε καλύτερα την εξέλιξη, περιοδικό pv κάθισε με τον Peter Bostock και τον John Sedgwick της VDE Americas. Η εταιρεία παρέχει τεχνική δέουσα επιμέλεια και μηχανικές υπηρεσίες για συστήματα ηλιακής ενέργειας και αποθήκευσης ενέργειας.

Οι δύο δήλωσαν ότι τα ιστορικά μοντέλα πρόβλεψης για χαλάζι ήταν τόσο γενικής όσο και ελάχιστης φύσης, με τους προγραμματιστές να βασίζονται σε βασικούς χάρτες θερμότητας για να εντοπίσουν ποιες περιοχές είχαν σοβαρές δυνατότητες χαλάζι. Οι δύο συνειδητοποίησαν γρήγορα ότι αυτή η προσέγγιση δεν θα ήταν σχεδόν αρκετή και ότι η μοντελοποίηση έπρεπε να γίνει σε μια κοκκώδη, συγκεκριμένη τοποθεσία.

«Ακόμη και σε μια δεδομένη τοποθεσία, υπάρχει κατανομή μεγέθους», δήλωσε ο Μποστόκ. "Και αν χαρτογραφήσετε μεγαλύτερες τοποθεσίες, υπάρχει μια ευρύτερη εξάπλωση σε αυτήν την τοποθεσία."

Για να κατανοήσουμε καλύτερα πώς θα μπορούσε να μοιάζει ένα μελλοντικό συμβάν χαλάζι σε μια συγκεκριμένη περιοχή, η VDE έχει αναπτύξει ένα εργαλείο που συνδυάζει δεδομένα από ανθρώπινους spotters καθώς και από ραντάρ doppler.

Τα δεδομένα Spotter είναι χρήσιμα επειδή μπορούν να παρέχουν απτό πλαίσιο ως προς το μέγεθος του χαλάζι καθώς και τη συγκέντρωση και την κατανομή του. Τα δεδομένα Spotter περιορίζονται συνήθως σε περιοχές με υψηλό πληθυσμό και σε κοινές διαδρομές. Καμία περίπτωση δεν αφορούσε το ηλιακό έργο Midway στις εκτάσεις του Δυτικού Τέξας.

Το ραντάρ Doppler χρησιμοποιείται επίσης καθώς σαρώνει και παρακολουθεί συνεχώς τα δεδομένα καιρού, συνήθως υπό γωνία 11 μοιρών προς τον ουρανό. Αυτό σημαίνει ότι το ύψος σάρωσης είναι υψηλότερο καθώς η απόσταση αυξάνεται από το κέντρο ραντάρ. Αυτό είναι καλύτερο για την παρακολούθηση χαλάζι, που σχηματίζει υψηλή καταιγίδα. Το ραντάρ σαρώνει τις συνθήκες καταιγίδας και μπορεί να προσφέρει πρόχειρες προβλέψεις μεγέθους χαλάζι, αλλά ακόμη και αυτές οι προβλέψεις δεν είναι πάντα ακριβείς.

Όμως, επικαλύπτοντας δεδομένα spotter με δεδομένα ανατροφοδότησης ραντάρ και βρίσκοντας συσχετίσεις μεταξύ των δύο, ο Μποστόκ είπε ότι τα δεδομένα ραντάρ πρέπει να διορθωθούν για το πιθανό μέγεθος και τη συγκέντρωση του χαλάζι σε πραγματικό χρόνο, παρέχοντας μια πιο ακριβή αξιολόγηση κινδύνου.

Η VDE χρησιμοποίησε αυτήν την προσέγγιση για να αναπτύξει ένα εργαλείο που μπορεί να προβλέψει το διάστημα επιστροφής, την πιθανότητα εμφάνισης ενός συγκεκριμένου τύπου χαλάζι και το αναμενόμενο μέγεθος χαλάζι σε διαφορετικές τοποθεσίες.

Ως αποτέλεσμα, ο Sedgwick κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η αποτροπή ενός άλλου Midway μπορεί να είναι ευκολότερη από την πρώτη σκέψη.

«Όταν αρχίσαμε να το κοιτάζουμε», είπε, «σίγουρα είπαμε« Θεέ μου, αυτή η κατάσταση είναι φρικτή ».

Η VDE ξεκίνησε εξετάζοντας πώς οι ασφαλιστικές εταιρείες αντιμετώπισαν το πρόβλημα από πάνω προς τα κάτω. Αυτό σήμαινε ότι οι ασφαλιστές εξέτασαν τις πραγματικές απώλειές τους και στη συνέχεια χρησιμοποίησαν αυτό το ποσό σε δολάρια για τον υπολογισμό των ποσοστών ασφάλισης, δήλωσε ο Sedgwick. Αντ 'αυτού, η VDE επέλεξε να εξετάσει το ζήτημα από διαφορετική γωνία, χρησιμοποιώντας τη φυσική, την τριγωνομετρία και την ενέργεια κρούσης.

Οι Sedgwick και Bostock δήλωσαν ότι εφαρμόζοντας κατάλληλα στοιχεία μετριασμού, λειτουργικά στοιχεία και εξοπλισμό εγκατεστημένο με κατάλληλη διαχείριση στοιβών, τα αποτελέσματα του χαλάζι μπορούν να μετριαστούν σημαντικά.

«Αυτό που μου λέει είναι ότι το ζήτημα δεν είναι τόσο φρικτό όσο όταν αρχίσαμε να το κοιτάζουμε», είπε ο Sedgwick.

Ασφαλιστική εξέλιξη

Περίπου το 70% των απωλειών ηλιακής ασφάλισης τα τελευταία 10 χρόνια έχουν συμβεί από το 2017, σύμφωνα με έκθεση που εξέδωσε ο ασφαλιστής GCube στις αρχές Μαρτίου. Αυτή η πραγματικότητα που έχει προκαλέσει τη σκλήρυνση της ασφαλιστικής αγοράς τους τελευταίους 18 μήνες, με τα ασφάλιστρα να αυξάνονται έως και 400%.

Ωστόσο, αυτή η σκλήρυνση μπορεί να ωφελήσει τον κλάδο Εμπειρογνώμονες που μίλησαν περιοδικό pv επισήμανε την καταστροφή του Midway ως εκδήλωση «άνοιγμα των ματιών» για τη βιομηχανία, με άλλα γεγονότα καταιγίδας να αποκαλύπτουν αυτό που η έκθεση GCube αναφέρεται ως «οι αδυναμίες μιας« μαλακής »και μερικές φορές αφελής ασφαλιστικής αγοράς».

Ο GCube ισχυρίστηκε ότι η σκλήρυνση του ασφαλιστικού τομέα αποτελεί ένδειξη ότι η αγορά βρίσκεται σε ισχυρότερη θέση να παρέχει κάλυψη για μεγάλες αποστάσεις για τον τομέα της ηλιακής ενέργειας.

Για παράδειγμα, ορισμένοι ασφαλιστές έχουν αρχίσει να προσφέρουν συγκεκριμένα προγράμματα ασφάλισης χαλάζι, που ονομάζονται παραμετρική ασφάλιση. Αυτά τα προγράμματα ενεργοποιούν την κάλυψη όταν συμβαίνει ένα μετρήσιμο συμβάν χαλάζι που υπερβαίνει ένα προκαθορισμένο όριο. Η σκανδάλη κάλυψης και πληρωμής καθορίζεται από το μέγεθος του μεγαλύτερου χαλάζι που πέφτει στον ιστότοπο του ηλιακού έργου.

Αυτά τα συμβόλαια καθορίζονται από τους γρήγορους χρόνους πληρωμής τους, ένας παράγοντας που αποτελεί από καιρό εμπόδιο της ασφάλισης φυσικών καταστροφών για ηλιακά έργα. Τα νέα σχέδια πολιτικής σημαίνουν ότι οι πληρωμές μπορούν να πραγματοποιηθούν οπουδήποτε από μια εβδομάδα και 10 ημέρες μετά από μια καταιγίδα και χωρίς παραδοσιακές προσαρμογές αξιώσεων επί τόπου.

Σε μια ανάρτηση ιστολογίου για τον ασφαλιστή Marsh, ο Michael Kolodner, επικεφαλής της βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ανέφερε τρία κριτήρια που πρέπει να λάβουν υπόψη οι ασφαλιστές και οι προγραμματιστές ΦΒ όταν προσπαθούν να ελαχιστοποιήσουν τον κίνδυνο χαλάζι.

Πρώτα είναι η μοντελοποίηση, καθώς ο Kolodner τόνισε τη σημασία της κατανόησης των σχετικών εκθέσεων κάθε τοποθεσίας, καθώς και την ανάγκη αξιολόγησης της συχνότητας και της σοβαρότητας των καταιγίδων χαλάζι για τη δημιουργία αξιόπιστων σεναρίων απώλειας.

Δεύτερον, περιέγραψε την αξία της κατανόησης του υλικού που πρέπει να χρησιμοποιείται σε περιοχές με χαλάζι, συγκεκριμένα την αξία των ιχνηλατών. Ενώ είναι πιο ακριβό εκ των προτέρων, είπε ότι οι ιχνηλάτες μπορούν να μετριάσουν ένα σημαντικό ποσό ζημιάς χαλάζι, οδηγώντας σε συνολικές χαμηλότερες απώλειες σε ένα ακραίο γεγονός και χαμηλότερο μακροπρόθεσμο επίπεδο ενέργειας.

Τρίτον, ο Kolonder είπε ότι η αγορά αλλάζει γρήγορα και και με αυτήν την ανάγκη για επικοινωνία με τα ενδιαφερόμενα μέρη.

Επιβίωση της καταιγίδας

Ενώ οι μονάδες ήταν το επίκεντρο της φθοράς χαλάζι φωτοβολταϊκών και παίρνουν το βάρος των συγκρούσεων με τα παγωμένα βλήματα, η μείωση των ζημιών σε ένα σύστημα δεν ξεκινά με τη μονάδα, αλλά με τον ιχνηλάτη.

Για τον κλάδο NEXTracker, αυτός ο μετριασμός έρχεται με τη μορφή NX Navigator, ενός λογισμικού και ενός έξυπνου συστήματος ελέγχου που περιλαμβάνει μια λειτουργία χαλάζι. Αυτή η λειτουργία μετακινεί ολόκληρη την ηλιακή συστοιχία σε ασφαλέστερη γωνία αποθήκευσης 60 μοιρών.

Το Kent Whitfield, VP ποιότητας στο NEXTracker διαπίστωσε ότι υπάρχει γενικά αρνητική συσχέτιση μεταξύ του μεγέθους του χαλάζι και της ταχύτητας του ανέμου, η οποία μπορεί να φαίνεται αντίθετη όταν σκεφτόμαστε μια μεγάλη καταιγίδα. Ωστόσο, σε σοβαρές καταιγίδες χαλάζι με ιδιαίτερα μεγάλες μπάλες πάγου, αυτές οι μπάλες πέφτουν πιο κάθετα. Με το να αποθηκεύετε το ηλιακό πλαίσιο, γίνεται ευκολότερο να σταματήσετε το χαλάζι από το να χτυπήσει τη μονάδα απευθείας.

Όταν πρόκειται για μικρότερες μπάλες χαλάζι σε υψηλότερες εκδηλώσεις ανέμου, η βιομηχανία είναι καλύτερα προετοιμασμένη, λόγω της εμπειρίας της με τυφώνες. Αυτό σημαίνει ότι τα ηλιακά συστήματα και οι ιχνηλάτες τους, έχουν σχεδιαστεί για να μετριάζουν τις ζημιές που οφείλονται σε άνεμους με αδρανείς δυνάμεις. Ως αποτέλεσμα, είναι ήδη κατάλληλα για να χειριστούν τους ανέμους που μπορούν να συνοδεύσουν καταιγίδες με χαλάζι.

Όπως ήταν αναμενόμενο, το ζήτημα για τις ενότητες ήταν πάντα με επανειλημμένες, μεγάλες επιπτώσεις. Για μεμονωμένες κρούσεις, πολλά πρόσωπα δομοστοιχείων μπορούν να αντέξουν ένα μονοπάτι από μια μπάλα πάγου άνω των 40 χιλιοστών (mm) ή γύρω από το μέγεθος της μπάλας γκολφ, σύμφωνα με τον Whitfield, καθώς και έως 11 χτυπήματα χαλάζι 25 mm. Με το να αποθηκεύετε τις μονάδες, όχι μόνο μειώνεται ο κίνδυνος προσβολών της μονάδας, αλλά το σύστημα δεν διακυβεύεται περαιτέρω από την αυξημένη ταχύτητα ανέμου.

Τα μειονεκτήματα των δοκιμών

Από την πλευρά του υλικού, οι ηλιακές μονάδες έχουν σχεδιαστεί για να πληρούν τα πρότυπα IEC 61215 και IEC 61646, και τα δύο ελέγχουν την αντίσταση μιας μονάδας σε χαλάζι 25 mm που παράγεται στο εργαστήριο. Παρόλο που αυτό μπορεί να δείξει ότι η ενότητα μπορεί να επιβιώσει από ένα χτύπημα με έως και 11 μεμονωμένες απεργίες, οι Μποστόκ και Σεντγουίκ ανέφεραν ότι το διάστημα επιστροφής για μια τέτοια καταιγίδα είναι μία ή δύο φορές κάθε χρόνο στο Δυτικό Τέξας.

Επιπλέον, οι καταιγίδες στο Τέξας μπορούν να δημιουργήσουν χαλάζι πολύ μεγαλύτερο από το πρότυπο δοκιμών 25 mm. Αυτό φέρνει τις ενότητες σε ένα χώρο πέρα ​​από τις δοκιμασμένες παραμέτρους τους.

Οι Bostock και Sedgwick έχουν επίσης βρει ότι το φυσικό χαλάζι σχηματίζεται διαφορετικά από το χαλάζι που παράγεται σε ένα εργαστήριο. Το φυσικό χαλάζι γενικά σχηματίζεται ως περιφερικά σφαιροειδή, με κάποια ποικιλία σε σχήμα από μπάλα σε μπάλα. Πιο ομοιόμορφες σφαιρικές μπάλες χρησιμοποιούνται συνήθως σε εργαστηριακές ρυθμίσεις δοκιμών. Το φυσικό χαλάζι έχει επίσης συνήθως χαμηλότερη πυκνότητα (ειδικά όταν πρόκειται για μεγάλο χαλάζι) από ό, τι οι εργαστηριακές μπάλες πάγου της ίδιας διαμέτρου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερη ενέργεια κατά την πρόσκρουση από το εργαστήριο χαλάζι της ίδιας διαμέτρου.

Η διαφορά μεταξύ φυσικού και εργαστηριακού χαλάζι δεν είναι απαραίτητα κακό. Εάν το χαλάζι που χρησιμοποιείται για τη δοκιμή αποδειχθεί πιο καταστρεπτικό στον αντίκτυπο και η μονάδα εξακολουθεί να επιβιώνει, τότε οι προγραμματιστές ενδέχεται να έχουν μεγαλύτερη εμπιστοσύνη όταν πρόκειται για τη χρήση του προϊόντος στο πεδίο.

Είναι όλα σχετικά με την εύρεση του σωστού μεγέθους και προϋποθέσεων για τη δοκιμή ακραίων επιπτώσεων χαλάζι. «Υπάρχει ανάγκη για τους κατασκευαστές μονάδων να εκτιμήσουν τι συμβαίνει στην πραγματική ζωή όταν το χαλάζι συναντά τη μονάδα και να το κάνει με πολύ πιο εμπεριστατωμένο τρόπο από το να περάσει απλώς τις απαραίτητες δοκιμές IEC», δήλωσε ο Μποστόκ.

Ο λόγος που οι εργαστηριακές δοκιμές που απαιτούνται για φωτοβολταϊκές μονάδες δεν αντικατοπτρίζουν την πραγματικότητα του χαλάζι στο Τέξας και σε άλλες πολιτείες είναι απλός: οι δοκιμές δεν αναπτύχθηκαν με γνώμονα αυτές τις περιοχές.

Σε μια συνέντευξη με περιοδικό pv, Το Kent Whitfield της NEXTracker είπε ότι οι δοκιμές σχεδιάστηκαν όταν η PV ήταν σε μεγάλο βαθμό οικονομικά βιώσιμη μόνο στην Καλιφόρνια. Από το 1977, το Jet Propulsion Lab της NASA συνέστησε στους προγραμματιστές που θέλουν να φέρουν φωτοβολταϊκά έργα στις πολιτείες Great Plains να προετοιμάζονται για χαλάζι με διάμετρο έως 38 mm ή μεγαλύτερο - 50% ή μεγαλύτερο από τα σημερινά πρότυπα δοκιμών - που συμβαίνουν κάθε έξι έως οκτώ χρόνια.

«Η αποδοχή του τρόπου με τον οποίο οι φωτοβολταϊκές μονάδες δοκιμάζονται σήμερα για χαλάζι μπορεί να μην είναι το σωστό να κάνουμε μπροστά», δήλωσε ο Whitfield. «Αυτό που εμείς ως βιομηχανία πρέπει να λάβουμε υπόψη είναι ένα είδος διαφοροποίησης».

Ο Γουάιτφιλντ είπε ότι αναμένει από τη βιομηχανία να υιοθετήσει μια προσέγγιση «all-in», στην οποία θα εξετάσει συλλογικά τα υπάρχοντα πρότυπα δοκιμών και θα τροποποιήσει τα όρια σοβαρότητας με τρόπο που δεν θα τιμωρεί όλες τις ενότητες.

Το μακροπρόθεσμο

Μια τελευταία πτυχή που η τρέχουσα δοκιμή δεν λαμβάνει επαρκώς υπόψη είναι η μη ορατή ζημιά που μπορούν να υποστούν οι μονάδες κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας χαλάζι. Μια σειρά από ενότητες μπορεί να φαίνεται ανεπηρέαστη για μέρες ή ακόμα και εβδομάδες μετά το συμβάν, αλλά η καταιγίδα θα μπορούσε να έχει προκαλέσει ζημιά και μικροκρούσεις στο επίπεδο των κυττάρων. Τέτοιες ζημιές δεν θα ήταν αρχικά ορατές, αλλά θα οδηγήσουν σε πολλά ζητήματα απόδοσης.

Ενώ τέτοιες ζημιές μπορεί να είναι δύσκολο να ελεγχθούν, η αιτία της είναι γνωστή: κινητική ενέργεια. Για το Whitfield, η λύση είναι να εξασφαλίσει μια σωστή στρατηγική στοιβασίας που ανακατευθύνει και μειώνει την κινητική ενέργεια της χαλάζι. Ο μετριασμός και η ανακατεύθυνση αυτής της ενέργειας θα μπορούσε να μειώσει τις ζημιές από χαλάζι όλων των μεγεθών.

Στο τέλος, ο μετριασμός των βλαβών σε επίπεδο κυττάρων μειώνεται στην παρακολούθηση τις εβδομάδες ή μήνες μετά από μια καταιγίδα. Και να θυμάστε ότι η απλή παρουσία ενός microcrack δεν σημαίνει απαραίτητα τίποτα. Είναι πώς αυτή η ρωγμή ανταποκρίνεται σε φυσικές ροές θερμότητας και κινήσεις κατά τη διάρκεια της λειτουργίας που μπορεί να εκδηλωθούν σε ένα δυνητικά επιβλαβές πρόβλημα.

Εξειδίκευση στην αγορά

Στο Whitfield, η συνεχιζόμενη επέκταση των συστοιχιών ηλιακής ενέργειας σε ακραίες περιοχές με χαλάζι ανοίγει δυνατότητες για τη βιομηχανία των μονάδων. Για παράδειγμα, οι κατασκευαστές δομοστοιχείων θα μπορούσαν να παράγουν ανθεκτικά στο χαλάζι δομοστοιχεία ειδικά για περιοχές με ευαισθησία στο χαλάζι. Αυτά τα πάνελ θα μπορούσαν να υποβληθούν σε ακόμη πιο αυστηρές δοκιμές, επιλέγοντάς τα για μια ειδική ετικέτα ή προδιαγραφή ότι τα πάνελ είναι κατάλληλα για περιοχές με ευαισθησία χαλάζι.

Καθώς τα ηλιακά έργα συνεχίζουν να αναπτύσσονται σε περιοχές που είναι επιρρεπείς σε χαλάζι, οι κατασκευαστές ενδέχεται να προσαρμόσουν τις διαδικασίες παραγωγής τους ώστε να παράγουν πιο ανθεκτικές, που μπορούν να επιβιώσουν από μια καταιγίδα και στη συνέχεια να επιστρέψουν στην επιχείρηση παραγωγής καθαρής ενέργειας από τον ήλιο.

Ταμείο PrimeXBT
Συναλλαγή με τους επίσημους συνεργάτες CFD της AC Milan
Πηγή: https://pv-magazine-usa.com/2021/03/18/storm-season-has-the-solar-industry-looking-to-protect-assets-from-costly-hail-damage/