انواع رایج سازه های پشتیبانی فولادی

1. سازه پشتیبانی مثلثی
این نوع سازه در پروژه‌های فتوولتائیک اولیه به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گرفت، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. این سازه دارای پایه‌های جلو و عقب با طول‌های متفاوت است که به فونداسیون پیچ می‌شوند. یک مهار قطری پایه بلندتر را در پایه خود پشتیبانی می‌کند و به وسط تیر شیب‌دار متصل می‌شود. پرلین‌های طولی روی تیر شیب‌دار قرار می‌گیرند و سیستم پشتیبانی پنل خورشیدی را تشکیل می‌دهند. این سازه یک سیستم پایدار هندسی است که هیچ محدودیت اضافی ندارد.

اتصال معمولی بین پایه ستون و فونداسیون برای چنین سازه‌هایی در شکل 2 نشان داده شده است. اگر پایه ستون به عنوان یک اتصال لولایی در نظر گرفته شود، سازه تمایل به تغییر شکل قابل توجهی دارد، به فولاد بیشتری نیاز دارد و اغلب منجر به نرخ شکست بالای ماژول‌های فتوولتائیک بدون قاب به دلیل تغییر شکل می‌شود.

2. سازه پشتیبانی مثلثی اصلاح شده
ساختار پشتیبانی مثلثی، تقاضای زیادی را برای اتصال بین پایه‌ها و فونداسیون ایجاد می‌کند. برای رسیدگی مؤثر به این موضوع، سازه پشتیبانی مثلثی اصلاح شده توسعه یافت. این طرح با افزودن مهار قطری به سازه مثلثی اصلی، پایداری کلی را افزایش می‌دهد. اگرچه استفاده از فولاد را کمی افزایش می‌دهد، اما با هماهنگ کردن حرکت ستون‌های جلو و عقب، تغییر شکل را کاهش می‌دهد. این سازه برای انواع مختلف پشتیبانی ماژول فتوولتائیک، به ویژه در پروژه‌هایی با بارهای باد زیاد، زمین ناهموار یا مناطق کوهستانی که یکپارچگی ساختاری بالا و حداقل تغییر شکل مورد نیاز است، مناسب است.

3. سازه پشتیبانی شیروانی
ساختار پشتیبانی شیروانی از "قانون سه جسم صلب" در مکانیک سازه‌ای پیروی می‌کند: سه جسم صلب که به صورت جفتی توسط سه لولای منفرد غیر هم‌خط به هم متصل شده‌اند، یک سیستم پایدار را بدون محدودیت اضافی تشکیل می‌دهند. این یک ساختار باینری ساده است. با حذف نیاز به پایه‌های با طول‌های متفاوت، استفاده از فولاد را کاهش می‌دهد، ساختار را ساده می‌کند و نصب را تسهیل می‌کند.

با این حال، این سازه محدودیت‌های خاصی دارد:
1) از آنجایی که نمی‌تواند ارتفاع را تنظیم کند، فقط برای زمین‌های مسطح یا شیب‌دار ملایم مناسب است.
2) حذف پایه‌های جلو و عقب، طول بیرون‌زدگی تیر را افزایش می‌دهد. تحت بارهای بالاتر، تغییر شکل سازه افزایش می‌یابد و خطراتی را برای پایداری سیستم پشتیبانی فتوولتائیک و نرخ شکست ماژول‌های فتوولتائیک بدون قاب ایجاد می‌کند. بنابراین، سازه پشتیبانی شیروانی فقط برای محیط‌هایی با بارهای باد کم مناسب است.

4. سازه پشتیبانی شیروانی اصلاح شده
برای رسیدگی به مشکل استفاده زیاد از فولاد در تیرهای شیب‌دار سازه پشتیبانی شیروانی، یک نسخه اصلاح شده توسعه یافت. این طرح ویژگی‌های سازه پشتیبانی مثلثی را با افزودن یک پایه عقب به پشتیبانی شیروانی ترکیب می‌کند و در نتیجه طول بیرون‌زدگی تیر را کاهش می‌دهد. این امر پایداری سیستم پشتیبانی را افزایش می‌دهد و نرخ شکست ماژول‌های فتوولتائیک را کاهش می‌دهد. سازه پشتیبانی شیروانی اصلاح شده فقط کمی بیشتر از طراحی شیروانی اصلی از فولاد استفاده می‌کند، اما در مقایسه با دو سازه پشتیبانی مثلثی، مقرون به صرفه‌تر است.

5. سازه پشتیبانی فتوولتائیک تک ستونی
ساختار پشتیبانی فتوولتائیک تک ستونی در درجه اول از اجزای کلیدی مانند تیر اصلی، تیر فرعی، تکیه‌گاه جلو، تکیه‌گاه عقب، ستون فولادی، گیره و فونداسیون تک شمعی تشکیل شده است. این سازه از دو مهار قطری برای پشتیبانی از تیرهای اصلی و فرعی استفاده می‌کند که به نوبه خود پنل‌های فتوولتائیک را نگه می‌دارند. اتصال بین مهارهای قطری فولادی و فونداسیون تک شمعی از طریق گیره‌ها انجام می‌شود و ساختار را ساده و کارآمد می‌کند.

علاوه بر این، سازه پشتیبانی فتوولتائیک تک ستونی فضای کمتری را اشغال می‌کند و امکان استفاده کارآمد از زمین بین ردیف‌های جلو و عقب آرایه‌های فتوولتائیک را فراهم می‌کند. تکیه‌گاه‌های جلو و عقب این سازه اساساً نسخه‌های کشیده شده ستون‌های جلو و عقب در سازه‌های پشتیبانی دو ستونی هستند. با این حال، به دلیل افزودن گیره‌ها، ستون‌های فولادی و سایر اجزا، سازه پشتیبانی تک ستونی به فولاد بسیار بیشتری نسبت به سازه‌های پشتیبانی دو ستونی نیاز دارد.