Ulkokäyttöisen aurinkosähköinvertterin hiekanerottimen testauksen suunnittelu ja toteutus

Abstract

Aurinkosähköinverttereitä käytetään maailmanlaajuisesti aurinkopaneelien ja -voimaloiden yhteydessä. Aurinkovoiman ollessa jatkuvassa kasvussa oleva uusiutuvan energian muoto täytyy myös sen mahdollistavien invertterien olla aina toimintakykyisiä. Osa inverttereistä asennetaan äärimmäisen haastaviin olosuhteisiin, minkä takia invertterivalmistajien on jatkuvasti kehitettävä uusia tapoja tehostaa tuotteidensa toimintaa. Yksi lukuisista haasteista on aavikko-olosuhteet, joissa suuri määrä ilmassa olevaa hiekkaa kulkeutuu jäähdytysilman mukana laitteen sisälle.

Työn tavoite on suunnitella testauslaitteisto, jolla voidaan simuloida hiekkamyrskyn olosuhteet. Laitteistolla suoritetaan testejä kahteen olemassaolevaan hiekanerottimeen, sekä tavanomaisiin käyttöolosuhteisiin suunniteltuun sääsuojaan. Testituloksilla luodaan yhtenäinen päätelmä hiekanerottimien käytettävyydestä.

Suunnittelu toteutetaan tuotekehityksenä käyttäen PTC Creo 3D CAD -ohjelmistoa. Laitteisto kokoonpannaan ja testit suoritetaan työn tilaajan laboratoriotiloissa.

Hiekkatestit suoritettiin MIL-STD-810G Sand and Dust Method 510.5 standardin mukaisesti. Testien tulokset eivät tuottaneet yhdenmukaista tulosta, mutta loivat mahdollisuuden jatkotutkimuksille, joiden perusteella saisi tarkempia tutkimustuloksia.

Solar inverters are used globally alongside solar panels and powerplants. As solar energy is a growing sector of renewable energy, the solar inverters making it possible always need to be fully functional. A large portion of solar inverters is installed in challenging conditions, which results in inverter manufacturers having to continuously push their limits to develop ways of making their products more efficient. One of the many challenges faced are desert conditions where the large concentration of sand particles in the air find their way into the inverters through air cooling systems.

The aim of this thesis was to design a tester, which can be used to simulate the conditions during a sandstorm. The tester would be used to run tests for two available sand trap designs and an original weather hood. Data collected would then be used to conclude if the sand traps are a usable design over the original weather hood.

The tester was designed as an R&D project using the PTC Creo 3D CAD software. The tester was assembled, and the tests were run in the employer’s laboratory.

The sand tests were performed in accordance to the MIL-STD-810G Sand and Dust Method 510.5 standard. The results of the tests were not uniform and led to a tentative conclusion but created an excellent opportunity for further research.