Η Simtec μελέτησε την απαγωγή της θερμότητας σε υπόγεια καλώδια μίας μονάδα παραγωγής ρεύματος με φωτοβολταϊκά για την BIOSAR στο Oakey της Αυστραλίας. Αυτά τα καλώδια συνδέουν τα φωτοβολταϊκά στοιχεία με το μετασχηματιστή και υποβάλλονται σε καταπόνηση λόγω θερμότητας εξαιτίας των ωμικών απωλειών και της ηλιακής ακτινοβολίας. Τα καλώδια είναι εγκατεστημένα σε παράλληλες διαδρομές μέσα σε τάφρους με άμμο, η οποία έχει μεγαλύτερη θερμική αγωγιμότητα από το χώμα. Για να εξεταστεί ο κίνδυνος λιωσίματος, πραγματοποιήθηκαν μία ηλεκτρική και η επακόλουθη θερμική ανάλυση των καλωδίων. Η μελέτη χρησιμοποίησε την τεχνολογία των συζευγμένων πεπερασμένων στοιχείων του Ansys Mechanical, για να ληφθούν υπόψιν τα μηχανικά και ηλεκτρικά φορτία.
Η γεωμετρία των καλωδίων δημιουργήθηκε στο Ansys DesignModeler και στο μοντέλο μεταφέρθηκαν η ακριβής διαμόρφωση των ειδών χώματος, η τσιμεντένια βάση και οι προστατευτικοί πλαστικοί σωλήνες. Το κάλυμμα, η μόνωση και οι επιμέρους αγωγοί του κάθε καλωδίου απλοποιήθηκαν με ένα στερεό αγωγό του ρεύματος και αυτές οι υποθέσεις επικυρώθηκαν με δοκιμές, για να διαπιστωθεί ότι τα θερμικά και ηλεκτρικά πεδία προσομοιώνονται κατάλληλα. Η μεταφορά θερμότητας με αγωγή, συναγωγή και ακτινοβολία επιλύθηκαν για βάθος του χώματος μέχρι και τα 11 μέτρα. Για την επιφάνεια του εδάφους, υπολογίστηκε και εφαρμόστηκε το μέσο θερμικό φορτίο της ηλιακής ακτινοβολίας για όλη την ημέρα. Επιπλέον, το θερμικό φορτίο λόγω της ωμικής αντίστασης κρατήθηκε σταθερό στην τιμή που αντιστοιχεί σε πλήρη και αδιάκοπη λειτουργία της μονάδας. Παρόλο που αυτό ήταν το χειρότερο δυνατό σενάριο (και επίσης ανέφικτο), επιβεβαιώθηκε ότι ο υπάρχων σχεδιασμός προστατεύει τα καλώδια από το λιώσιμο.
Εργαλεία Ansys: Ansys DesignModeler, Ansys Mechanical
