چگونه سیستم های نصب خورشیدی فتوولتائیک را بر اساس الزامات انتخاب کنیم؟

1. انواع فولاد مورد استفاده در سیستم‌های نصب فولادی خورشیدی
با توجه به ساختار ساده و اندازه کوچک سیستم‌های نصب فتوولتائیک خورشیدی، فولاد سازه‌ای سبک وزن و فولاد سازه‌ای معمولی با مقطع کوچک عمدتاً در انتخاب مواد فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فولاد سازه‌ای سبک وزن: فولاد سازه‌ای سبک وزن عمدتاً به فولاد گرد، فولاد زاویه‌ای کوچک و فولاد نازک دیواره اشاره دارد. فولاد زاویه‌ای، هنگامی که به عنوان اعضای پشتیبانی استفاده می‌شود، می‌تواند به طور موثر از استحکام فولاد استفاده کند و نصب کلی سیستم نصب را تسهیل کند. با این حال، هنگامی که به عنوان اعضای خمشی یا فشاری استفاده می‌شود، تمایل به ایجاد تغییر شکل‌های نسبتاً بزرگ دارد. در حال حاضر، محدوده مدل‌های فولاد زاویه‌ای موجود در استانداردهای ملی برای سیستم‌های نصب خورشیدی محدود است که نیاز به انواع گسترده‌تری از مدل‌های فولاد زاویه‌ای کوچک برای انطباق با بازار خورشیدی در حال توسعه سریع را برجسته می‌کند. برای اعضای پرلین، فولاد نازک دیواره معمولاً از ورق‌های فولادی نازک با ضخامت 1.5 تا 5 میلی‌متر ساخته می‌شود که از طریق خم شدن سرد یا نورد سرد به شکل‌ها و اندازه‌های مختلف مقطعی تبدیل می‌شوند.

در مقایسه با فولاد نورد گرم، فولاد نازک دیواره می‌تواند شعاع ژیراسیون را برای همان سطح مقطع 50 تا 60 درصد افزایش دهد، در حالی که ممان اینرسی مقطع و ممان مقاومت می‌تواند 0.5 تا 3 برابر افزایش یابد. این امر امکان استفاده کارآمدتر از استحکام مواد را فراهم می‌کند. با این حال، پردازش فولاد نازک دیواره بیشتر در کارخانه‌ها انجام می‌شود که نیاز به حفاری با دقت بالا برای هم‌ترازی با سوراخ‌های پیچ در پشت پنل‌های فتوولتائیک دارد. پردازش و حفاری کارخانه‌ای قبل از گالوانیزه کردن گرم برای جلوگیری از زنگ‌زدگی ضروری است. در طول نصب در محل، مقطع کوچک فولاد، کار با ابزار را دشوار می‌کند و فرآیند ساخت را پیچیده می‌کند. در حال حاضر، اکثر پنل‌های فتوولتائیک داخلی را نمی‌توان مستقیماً با فولاد نازک دیواره نصب کرد و به ساختارهای تثبیت‌کننده کمکی اضافی (مانند بلوک‌های گیره) نیاز دارد.

فولاد سازه‌ای معمولی: فولاد سازه‌ای معمولی معمولاً از فولاد سازه‌ای کربنی یا فولاد کم آلیاژ استفاده می‌کند که ذوب و مقرون به صرفه هستند. انواع مختلفی از مقاطع وجود دارد که معمولاً در فتوولتائیک‌ها استفاده می‌شود، از جمله تیرآهن، تیرآهن H، تیرآهن L و مقاطع خاص با طراحی سفارشی. روش‌های پردازش نیز متنوع هستند. به عنوان مثال، مقاطع فولادی جوش داده شده شامل انتخاب ورق‌های فولادی با ضخامت‌های مختلف و جوش دادن آن‌ها به فولادهای شکل‌دار در کارخانه‌ها مطابق با الزامات طراحی است. این روش امکان استفاده از ورق‌های فولادی با ضخامت‌های مختلف در قسمت‌های مختلف سازه را بر اساس محاسبات نیرو برای بخش‌های مختلف پروژه فتوولتائیک فراهم می‌کند. این رویکرد از نظر توزیع تنش در مقایسه با محصولات یک‌بار شکل‌دهی نورد گرم منطقی‌تر است و آن را برای نصب در محل مناسب‌تر می‌کند و باعث صرفه‌جویی در مواد فولادی می‌شود.

2. الزامات عملکردی فولاد در سیستم‌های نصب خورشیدی
فولاد مورد استفاده در سازه‌های فولادی خورشیدی باید دارای خواص زیر باشد:

1) مقاومت کششی و نقطه تسلیم. نقطه تسلیم بالا امکان استفاده از مقاطع کوچکتر اعضای فولادی را فراهم می‌کند، وزن سازه را کاهش می‌دهد، در مصرف فولاد صرفه‌جویی می‌کند و هزینه کلی پروژه را کاهش می‌دهد. مقاومت کششی بالا، حاشیه ایمنی کلی سازه را افزایش می‌دهد و قابلیت اطمینان آن را افزایش می‌دهد.

2) شکل‌پذیری، چقرمگی و مقاومت در برابر خستگی. شکل‌پذیری خوب، سازه را قادر می‌سازد تا قبل از شکست، تغییر شکل‌های قابل توجهی را متحمل شود و امکان تشخیص به موقع و اقدامات اصلاحی را فراهم می‌کند. شکل‌پذیری خوب همچنین به تنظیم تنش‌های اوج محلی کمک می‌کند. پنل‌های فتوولتائیک اغلب با استفاده از روش‌های اجباری برای تنظیم زوایا نصب می‌شوند و شکل‌پذیری امکان توزیع مجدد نیروی داخلی در سازه را فراهم می‌کند و تنش‌ها را در مناطق متمرکز قبلی یکنواخت‌تر می‌کند و ظرفیت باربری کلی سازه را بهبود می‌بخشد. چقرمگی خوب، سازه را قادر می‌سازد تا انرژی بیشتری را هنگام قرار گرفتن در معرض بارهای ضربه‌ای خارجی جذب کند، به ویژه در نیروگاه‌های صحرایی و نصب‌های روی پشت بام که اثرات باد قابل توجه است. چقرمگی فولاد می‌تواند به طور موثر خطرات را کاهش دهد. مقاومت خوب در برابر خستگی نیز سازه را قادر می‌سازد تا بارهای باد متناوب و تکراری را به طور موثرتری تحمل کند.

3) عملکرد پردازش. عملکرد پردازش خوب شامل کار سرد، کار گرم و قابلیت جوشکاری است. فولاد مورد استفاده در سازه‌های فولادی فتوولتائیک نه تنها باید به راحتی به اشکال مختلف سازه‌ها و اجزا پردازش شود، بلکه باید اطمینان حاصل شود که این سازه‌ها و اجزا به دلیل پردازش، اثرات نامطلوب قابل توجهی بر استحکام، شکل‌پذیری، چقرمگی و مقاومت در برابر خستگی نداشته باشند.

4) عمر مفید. از آنجایی که سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی برای عمر مفید بیش از 20 سال طراحی شده‌اند، مقاومت در برابر خوردگی خوب نیز یک شاخص مهم از کیفیت سیستم نصب است. اگر سیستم نصب عمر کوتاهی داشته باشد، به ناچار بر پایداری کل سازه تأثیر می‌گذارد، دوره بازگشت سرمایه گذاری را طولانی می‌کند و مزایای اقتصادی کلی پروژه را کاهش می‌دهد.

5) تحت شرایط فوق، فولاد مورد استفاده در سازه‌های فولادی فتوولتائیک نیز باید به راحتی در دسترس، آسان برای تولید و مقرون به صرفه باشد.

3. تجزیه و تحلیل فنی سیستم‌های نصب سازه فولادی خورشیدی جدید
استفاده از فولاد زاویه‌ای در سیستم‌های نصب خورشیدی به طور فزاینده‌ای محدود شده است، که در درجه اول به دلیل کیفیت نامناسب فولاد و نیاز به حفاری گسترده در محل است که می‌تواند منجر به زنگ‌زدگی شود. بنابراین، سیستم‌های نصب جدید برای جایگزینی سیستم‌های فولاد زاویه‌ای برای کاهش خوردگی و افزایش عمر مفید مورد نیاز هستند.

اشکال اصلی سازه‌ای سیستم نصب خورشیدی جدید:

1) سیستم نصب فولادی نازک دیواره با شکل خاص و سرد شکل‌داده شده. فولاد نازک دیواره با شکل خاص و سرد شکل‌داده شده یک سیستم سازه فولادی سبک وزن پیش‌ساخته و خشک مونتاژ شده است که امکان تولید انبوه، مونتاژ سریع و ویژگی‌های مصرف کم فولاد، صرفه‌جویی در زمان و راندمان نیروی کار را فراهم می‌کند. سیستم نصب سازه فولادی از فولاد نازک دیواره با شکل خاص و سرد شکل‌داده شده شامل اتصال فولاد نازک دیواره با شکل خاص و سرد شکل‌داده شده پیش‌ساخته شده در کارخانه در محل با پیچ و مهره برای تشکیل چارچوب سازه است، و به دنبال آن نصب پنل‌های فتوولتائیک برای تکمیل آرایه.

2) سیستم نصب فولادی یکپارچه پیش‌ساخته شده در کارخانه. این سیستم شامل سازه‌های فولادی پیش‌ساخته شده در کارخانه با پرلین‌ها است که فقط نیاز به مونتاژ و تثبیت در محل دارد و به دنبال آن نصب پنل‌های فتوولتائیک برای تشکیل کل آرایه است. این سیستم سرعت ساخت سریع را ارائه می‌دهد و برای نیروگاه‌های بزرگ مقیاس مناسب است. الزامات نصب برای این سیستم نصب سازه فولادی بسیار زیاد است و معمولاً شامل با کیفیت‌ترین فولاد، فرآیندهای عالی تصفیه سطح و ارتباط کامل با تولیدکنندگان اجزای فتوولتائیک برای دستیابی به سازگاری مونتاژ کامل است.

3) سیستم نصب فتوولتائیک دیوار پرده‌ای از نوع قاب تیر-ستون. دیوارهای پرده‌ای فتوولتائیک برای سیستم‌های نصب سازه فولادی از نوع قاب تیر-ستون مناسب هستند. این سازه سبک وزن و قابل اعتماد است. با این حال، به دلیل سفتی جانبی کم آن، در صورت بلند بودن سازه یا داشتن ارتفاع طبقات زیاد، برای تشکیل یک سازه قاب مهاربندی شده، به مهاربندی جانبی نیاز است. در طراحی دیوارهای پرده‌ای فتوولتائیک مرتفع، سازه‌های ترکیبی که فولاد و قطعات تعبیه‌شده در محل را ترکیب می‌کنند، معمولاً برای افزایش مقاومت کلی سازه در برابر جابجایی جانبی، کاهش مصرف فولاد و کاهش کل هزینه استفاده می‌شوند.

4. نصب اجزای سیستم‌های نصب خورشیدی جدید نازک دیواره سرد شکل‌داده شده:

1) اتصال اعضای سازه فولادی: سیستم نصب خورشیدی جدید نازک دیواره سرد شکل‌داده شده از اتصالات هیبریدی فولادی-پلاستیکی پیش‌ساخته شده در کارخانه مونتاژ می‌شود. این اتصالات در مدل‌های مختلف برای مطابقت با شرایط نصب مختلف وجود دارند. انتخاب صحیح اشکال و روش‌های اتصال برای اجزای هیبریدی یک جنبه مهم از طراحی سازه کلی است.

2) اتصال سیستم نصب به فونداسیون: سیستم نصب خورشیدی جدید نازک دیواره سرد شکل‌داده شده سبک وزن است و دارای چندین سوراخ نصب است. به طور کلی از فونداسیون‌های مستقل استفاده می‌شود و در صورت لزوم تیرهای اتصال بتنی مسلح اضافه می‌شوند. برای مناطقی با شرایط زمین‌شناسی نامناسب، می‌توان از فونداسیون‌های نواری یا فونداسیون‌های صلیبی شکل استفاده کرد، در حالی که تا حد امکان از فونداسیون‌های رَفت اجتناب می‌شود. تمام پایه‌های ستون بالایی اتصالات لولایی را اتخاذ می‌کنند، در حالی که قطعات تعبیه‌شده می‌توانند از پایه‌های ستون درج شده یا پیچ‌های از پیش تعبیه‌شده که با بتن ضد آب پوشانده شده‌اند، استفاده کنند. هر دو نوع پایه ستون ساده برای پردازش، آسان برای ساخت و ارائه عملکرد اتصال خوب هستند.

3) اتصال پرلین‌های سیستم نصب: سه نوع گره اتصال وجود دارد: صلب، لولایی و نیمه صلب. روش‌های تولید مدولار برای این انواع اتصال در حال حاضر در دسترس هستند. اتصالات لولایی در ساخت ساده هستند و آسان‌ترین نوع برای ساخت و نصب هستند. با این حال، در مناطقی با بادهای شدید، برای کمک به دیوار در برابر بارهای افقی و ایجاد سفتی اضافی، به مهاربندی افقی یا مهاربندی قطری نیاز است. هنگامی که مهاربندی نصب نشده است، گره‌های اتصال بین تیرها و ستون‌ها باید صلب شوند. اتصالات نیمه صلب ساده‌تر از اتصالات صلب هستند و عملکرد بهتری نسبت به اتصالات لولایی ارائه می‌دهند. با این حال، به دلیل دشواری در کنترل توزیع نیرو، کاربرد عملی نیاز به تجربه دارد و در حال حاضر به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند. اتصالات در محل معمولاً شامل اتصالات لولایی پیچ و مهره‌ای و به دنبال آن جوشکاری در هر دو انتها است.