Wytyczne techniczne dotyczące oceny wybranych technologii fotowoltaicznych na lotniskach

Uwaga dla czytelników

Prosimy o pozostawienie wszelkich komentarzy na stronie Dyskusja (patrz zakładka powyżej), w tym dodatkowych zasobów/artykułów/linków itp. Artykuły można dodawać do odpowiednich sekcji, jeśli zostaną sporządzone w porządku chronologicznym, ze wszystkimi informacjami o cytatach i krótkim streszczeniem lub streszczeniem. Dziękuję.

Lista wyszukiwania

• Wytyczne techniczne dotyczące oceny wybranych technologii fotowoltaicznych na lotniskach Federal

[1]

Zgłaszaj tematy i dyskusje

Chociaż na powyższej „liście wyszukiwania” znajdują się kompletne, szczegółowe badania, poniższe dane stanowią albo interpretację tematów, albo pochodzą bezpośrednio z raportu w takiej postaci, w jakiej są

Co FAA ma do powiedzenia na temat energii słonecznej na lotniskach?

Energia słoneczna ewoluuje jako główna forma wytwarzania energii odnawialnej od początku lat 90-tych. Energia słoneczna stanowi dla portów lotniczych i przemysłu lotniczego szansę na zaspokojenie zapotrzebowania na energię na miejscu i zmniejszenie kosztów energii. Chociaż energię słoneczną postrzega się jako korzystną we wszystkich kwestiach, ale szczególnie w sektorze lotniczym, powoduje to wprowadzenie pewnych nowych i nieznanych problemów. Za największe z nich uważa się możliwość olśnienia (lub odbicia) i zakłóceń częstotliwości w systemach komunikacyjnych. Wspomniane wcześniej dwa i kilka innych wyzwań skłoniły FAA do przeglądu i ustalenia procesu zatwierdzania tej technologii.

W przypadku lotniska panele fotowoltaiczne można umieszczać w lokalizacjach, które nie są wykorzystywane do działalności lotniczej i dlatego mają niewielką wartość dla portu lotniczego lub alternatywnych inwestycji.[1]

Jak energia słoneczna wpływa na lotniska

Dzieje się tak ze względu na dostępność dużej przestrzeni i ogromne zapotrzebowanie na energię przez same lotniska, co doprowadziło do ogromnego zainteresowania sektora energetycznego portami lotniczymi! Zanim jednak przejdziemy dalej, istnieje szereg nowych wyzwań charakterystycznych dla przemysłu lotniczego:

Poza federalnymi zobowiązaniami sponsora portu lotniczego dotyczącymi samowystarczalności finansowej i zatrzymywania dochodów portu lotniczego, a także krajową polityką ochrony środowiska, istnieją tu 3 tematy budzące poważne obawy.

Odbicie i odblaski

Często w obliczeniach stosuje się 1000 W/m^2 jako szacunkową energię słoneczną oddziałującą z panelem, gdy nie są dostępne żadne inne informacje. Według naukowców z Sandia National Lab ślepota błyskowa trwająca 4–12 sekund (tj. czas do odzyskania wzroku) występuje, gdy 7–11 W/m^2 (lub 650–1100 lumenów/m^2) osiąga oko. [2]

Należy wziąć pod uwagę, czy odbite światło jest „lustrzane”, czy „rozproszone”. Odbicia lustrzane są bardziej skoncentrowanym rodzajem odbić światła i występują, gdy powierzchnia odbijająca jest gładka i wypolerowana. Dokładny procent światła odbijanego lustrzanie przez panele fotowoltaiczne nie jest obecnie znany. Poza bardzo nietypowymi okolicznościami ślepota błyskowa może wystąpić jedynie w wyniku odbić lustrzanych. [1]

FAA nie ma konkretnych norm dotyczących instalacji fotowoltaicznych na lotniskach i potencjalnego olśnienia, rodzaj potrzebnej analizy olśnienia może się różnić. W zależności od specyfiki miejsca (np. istniejącego sposobu użytkowania terenu, lokalizacji i wielkości projektu) akceptowalna ocena może obejmować jeden lub więcej z następujących poziomów oceny:[1]

(1) Jakościowa analiza potencjalnego wpływu w porozumieniu z Wieżą Kontrolną, pilotami i urzędnikami lotniska

(2) Demonstracyjny test terenowy z panelami słonecznymi w proponowanym miejscu w porozumieniu z personelem FAA Tower

(3) Analiza geometryczna w celu określenia dni i godzin przewidywanego uderzenia.

• Ocena podstawowych warunków odbicia — należy wziąć pod uwagę olśnienie powodowane przez fotowoltaikę, biorąc pod uwagę istniejące źródła odblasku na lotnisku, takie jak budynki, przechylone szopy, zbiorniki wodne itp.
• Analiza geometryczna – ponieważ pozycja słońca zmienia się w sposób ciągły w zależności od czasu i pory roku, konieczne jest sprawdzenie odbicia paneli fotowoltaicznych i wpływu na nie.
• Testy w terenie — od czasu do czasu przeprowadzanie rzeczywistych testów na próbkach w terenie, ponieważ rzeczywiste dane mogą różnić się od przewidywań.

Zakłócenia radarowe

Fizyczna penetracja przestrzeni powietrznej

Systemy wytwarzania energii słonecznej (inne niż moduły fotowoltaiczne) uwzględnione w Raporcie

Nie wszyscy omawiani są koniecznie producenci energii, ale nazywani są, ponieważ oszczędzają energię elektryczną zużywaną na określony przez siebie cel

Skoncentrowane Słońce

• Systemy wykorzystują duże powierzchnie odblaskowe w masywnych układach, aby skupić energię słoneczną w ustalonym punkcie i wytworzyć intensywne ciepło

Zaleta - Podgrzane płyny można wykorzystać do magazynowania energii i późniejszego dostarczania mocy

Wada — centralna wieża odbiorcza z pewnością naruszy przestrzeń powietrzną i inne problemy, takie jak współczynnik odbicia (główne, ponieważ opiera się na odbiciu zamiast absorpcji w porównaniu z fotowoltaiką, smugami termicznymi i zakłóceniami radarowymi).

Ciepła woda termalna wykorzystująca energię słoneczną

• Jak sama nazwa wskazuje, są to panele do podgrzewania wody i nie wytwarzają prądu, co jest odpowiednią metodą w przypadku, gdy energia elektryczna jest wykorzystywana do ogrzewania i jest na nią ciągłe zapotrzebowanie

Zaleta - brak problemów związanych z odbiciami, smugami termicznymi, zakłóceniami radarowymi, a nawet naruszeniem przestrzeni powietrznej

Wada - Nadaje się do użytku domowego w porównaniu z systemem lotniskowym

Transpirowane kolektory słoneczne

• Systemy wykorzystują pochłaniające ciepło metalowe powierzchnie na ścianach, aby skupić energię słoneczną na ogrzewaniu powietrza w celu wentylacji

Zaleta - brak problemów związanych z odbiciami, smugami termicznymi, zakłóceniami radarowymi, a nawet naruszeniem przestrzeni powietrznej

Wada - systemy te są szczególnie skuteczne w słonecznym klimacie z długimi sezonami grzewczymi.

Standardy projektowania lotnisk

Ważne jest, aby zrozumieć, że nie wszystkie wolne tereny w systemie lotniskowym można wykorzystać do wytwarzania energii słonecznej. Lokalizacje takie jak wymienione poniżej muszą być jasno zrozumiane-[1]

• Linia ograniczenia zabudowy
• Clearway
• Obszar wolny od obiektów
• Strefa bezpieczeństwa drogi kołowania
• Strefa wolna od przeszkód
• Strefa ochrony drogi startowej (RPZ)
• Strefa bezpieczeństwa drogi startowej (RSA)
• Obszar wolny od obiektu drogi kołowania

Przy określaniu zgodności proponowanych projektów fotowoltaicznych z działalnością lotniczą należy wziąć pod uwagę następujące kwestie: [1]

• Projekt nie może być zlokalizowany w obszarze wolnym od obiektów na drodze startowej, strefie wolnej od przeszkód, obszarze bezpieczeństwa na drodze startowej, obszarze wolnym od obiektów na drodze kołowania lub obszarze bezpieczeństwa drogi kołowania.
• Projekt nie może penetrować wyimaginowanych powierzchni wyznaczających dolne granice przestrzeni powietrznej, łącznie z drogą bezpieczeństwa.
• Projekt musi wykazać, że odblaski nie będą miały wpływu na bezpieczeństwo przestrzeni powietrznej.
• Projekt musi wykorzystywać teren lotniska, który nie jest przeznaczony do działalności lotniczej, lub wymagać formalnego udostępnienia terenu lub zmiany sposobu użytkowania gruntu.

RPZ – jak sama nazwa wskazuje, nie jest zwykle dostępny dla żadnego rodzaju konstrukcji, ale istnieją wyjątkowe przypadki, takie jak „Lokalizacja projektu fotowoltaicznego na międzynarodowym lotnisku Fresno Yosemite”, od których po odpowiednim rozważeniu zrobiono pewne wyjątki.

Studium przypadku z punktami do odebrania

Międzynarodowe lotnisko w Denver

Zrealizowano 2 projekty, jeden z jednoosiowym systemem śledzenia, a drugi z zamontowaniem na stałe. Montaż na stałe okazał się bardziej opłacalny, ponieważ był solidniejszy i mniej narażony na wiatr/kurz/zużycie i rozdarcie, co zmniejszyło koszty i częstotliwość konserwacji!

Międzynarodowy port lotniczy Fresno Yosemite

Przypadek 2 – Międzynarodowy port lotniczy Fresno Yosemite wykorzystujący obszar RPZ pod panele słoneczne, źródło – miasto Fresno

Lotnisko to korzystało z obszaru RPZ po stwierdzeniu, że teren ten, ze względu na swoje położenie względem ruchu lotniczego, nie nadawał się do jakichkolwiek zastosowań lądowych wymagających regularnej obecności ludzi. Ponadto konstrukcje bezzałogowe ograniczono do konstrukcji niskoprofilowych, które nie przenikały do ​​strefy podejścia. Z tych powodów grunt miał niewielką wartość, co czyniło go bardzo odpowiednią lokalizacją dla projektu fotowoltaicznego.

Metropolitan Oakland International Airport

Case 3 - Metropolitan Oakland International Airport Source - [1

]A great example where three of the major concerns of an airport+Solar colaboration was solved.

• Panels were kept at a minimum distance of 500ft from the nearest Radar system.
• Panels were positioned keeping Air traffic control tower in mind and it was made sure the effective glare from the panels was not a concern at any time of the year.
• The panels were located approximately 400 feet from the runway avoiding any penetration of the imaginary surface of airspace.

Random Points

The electricity conversion efficiency for today's photovoltaic panels is between 6 and 20% of the total energy available. In comparison, the burning of fossil fuels is about 28% efficient. Also, as operating panels age and degrade, their efficiency goes down (on average about 0.5% each year).

• With stationary water bodies close to airports, can we have floating panels (Saves a lot of space, probably will solve problems related with glare, airspace etc, might need longer transmission and probably not owned by airport)
• RPZ-Runway protection zones are suitable unused areas to explore. In general, the FAA does not recommend that airports locate solar projects in the RPZ. However, the FAA will review specific airport proposals like the one presented by Fresno Yosemite International Airport on a case-by-case basis.
• Airspace Penetration???
  • FAA says - The exact percentage of light that is specularly reflected from PV panels is currently unknown. However, because the panels are a flat, polished surface, it is a reasonable assumption that most of the light is reflected in a specular way and thus is fundamentally different from that reflected off a rougher surface.

Often 1000W/m2 is used in calculations as an estimate of the solar energy interacting with a panel when no other information is available. According to researchers at Sandia National Lab, flash blindness for a period of 4-12 seconds (i.e., time to recovery of vision) occurs when 7-11 W/m2 (or 650-1,100 lumens/m2) reaches the eye. Using the previously mentioned value for solar irradiance, this would mean roughly 20 W/m2 are reflected off of a typical PV panel. This is close to that of water

• To minimize unexpected glare, windows of air traffic control towers and airplane cockpits are coated with anti-reflective glazing and operators will wear polarized eye wear. Potential glare from solar panels should be viewed in this context. Any airport considering a solar PV project should first review existing sources of glare at the airport and the effectiveness of measures used to mitigate that glare.
• The exact percentage of light that is specularly reflected from PV panels is currently unknown.
• Ponieważ intensywność światła odbitego od panelu słonecznego maleje wraz ze wzrostem odległości, właściwym pytaniem jest, jak daleko należy się znajdować od powierzchni odbijającej światło słoneczne, aby uniknąć ślepoty błyskowej? Wiadomo, że odległość ta jest wprost proporcjonalna do rozmiaru rozpatrywanej tablicy [3], ale nadal wymaga dalszych badań, aby uzyskać pełną odpowiedź. Korzystnym narzędziem byłby specyficzny dla lotnictwa model dynamiczny, który mógłby ocenić potencjalny wpływ na nieruchome (wieża kontrolna) i poruszające się (samoloty) wrażliwe receptory.[1]

Cytaty

Użytkownik: Anurag