W systemie fotowoltaicznym (PV), system montażu paneli PV odgrywa nieodzowną rolę. Jako kluczowa konstrukcja do podtrzymywania i zabezpieczania paneli słonecznych, jego znaczenie jest porównywalne do fundamentu domu – bezpośrednio wpływa na stabilność, bezpieczeństwo i wydajność wytwarzania energii całego systemu PV.
Systemy montażu PV występują w szerokiej gamie typów, aby sprostać różnym wymaganiom instalacyjnym i warunkom na miejscu.
-
Systemy montażu PV stałego są szeroko stosowane. Podczas fazy projektowania uwzględnia się warunki geograficzne i klimatyczne miejsca instalacji, aby wstępnie obliczyć stały kąt, który pozwala modułom PV na przechwytywanie maksymalnego promieniowania słonecznego, osiągając w ten sposób optymalną moc wyjściową. Po zainstalowaniu pozycja modułów pozostaje niezmieniona. Systemy te są ekonomiczne, stabilne strukturalnie i generują niskie koszty utrzymania w dłuższej perspektywie.
-
Systemy montażu PV śledzące są wyposażone w mechanizm śledzący, umożliwiający modułom PV regulację kątów w regularnych odstępach czasu, zgodnie z ruchem słońca. To znacznie wydłuża średni roczny czas ekspozycji na światło słoneczne i znacznie zwiększa wytwarzanie energii. Wymagają jednak wyższych nakładów początkowych, regularnej konserwacji i większej przestrzeni między panelami, gdy moduły PV są instalowane pod bardziej stromym kątem.
Z perspektywy scenariuszy instalacji, typowe typy obejmują:
- Systemy montażu naziemnego: Odpowiednie dla dużych elektrowni PV, można je elastycznie regulować, aby dostosować się do złożonego terenu, oferując doskonałą stabilność i bezpieczeństwo.
- Systemy montażu dachowego: Zaprojektowane do instalacji na dachu, skutecznie oszczędzają miejsce i zwiększają wydajność wytwarzania energii.
- Systemy montażu pływającego: Umożliwiają realizację projektów PV na zbiornikach wodnych, takich jak jeziora i zbiorniki retencyjne.
- Systemy montażu słupowego: Używane głównie do instalacji większych modułów PV, są często rozmieszczane na obszarach o silnym wietrze. Systemy te umożliwiają regulację kąta poziomego w razie potrzeby i nie wymagają spawania na miejscu podczas instalacji, co sprawia, że proces jest wygodny i wydajny.
Obecnie systemy montażu PV powszechnie stosowane w Chinach są podzielone na trzy typy w oparciu o materiał: beton, stal i stop aluminium.
-
Systemy montażu betonowego: Charakteryzują się dużą masą własną, są zwykle stosowane w dużych elektrowniach PV i wymagają instalacji na terenach zewnętrznych o dobrych warunkach fundamentowych. Pomimo tego oferują wyjątkową stabilność i mogą obsługiwać ponadwymiarowe panele słoneczne.
-
Systemy montażu stalowego: Charakteryzują się stabilnym działaniem, dojrzałymi procesami produkcyjnymi, dużą nośnością i łatwą instalacją. Są szeroko stosowane w cywilnych systemach PV, przemysłowych projektach PV i elektrowniach słonecznych. Wśród nich stal kształtowa jest w większości produkowana w sposób znormalizowany w fabrykach, charakteryzując się jednolitymi specyfikacjami, stabilnym działaniem, doskonałą odpornością na korozję i estetycznym wyglądem.
Warto zauważyć, że połączony system montażu stalowego wymaga jedynie montażu stali kanałowej ze specjalnie zaprojektowanymi łącznikami podczas instalacji na miejscu. Zapewnia to szybką prędkość budowy i eliminuje potrzebę spawania, skutecznie zachowując integralność powłoki antykorozyjnej. Jednak jego łączniki obejmują złożone procesy produkcyjne i szeroką gamę typów, co stawia wysokie wymagania w zakresie produkcji i projektowania, prowadząc do stosunkowo wyższej ceny.
- Systemy montażu ze stopu aluminium: Zazwyczaj stosowane w projektach solarnych na dachach budynków mieszkalnych. Oferują odporność na korozję, niewielką wagę, trwałość i atrakcyjny wygląd. Jednak ich nośność własna jest stosunkowo niska, co sprawia, że nie nadają się do projektów elektrowni słonecznych, a ich koszt jest nieco wyższy niż w przypadku stali ocynkowanej ogniowo.
Projektowanie systemów montażu PV wymaga kompleksowego uwzględnienia wielu czynników.
-
Odporność na warunki atmosferyczne jest najwyższym priorytetem: System musi być solidny i niezawodny, zdolny do wytrzymania korozji atmosferycznej, obciążeń wiatrem i innych wpływów zewnętrznych.
-
Wybór materiału: Materiały muszą mieć wystarczającą wytrzymałość, aby wytrzymać działanie czynników klimatycznych przez co najmniej 30 lat i pozostać stabilne nawet w ekstremalnych warunkach pogodowych, takich jak zamiecie i tajfuny.
-
Projekt szyny szczelinowej: Systemy montażowe powinny być wyposażone w szyny szczelinowe do układania przewodów, aby zapobiec zagrożeniom porażenia prądem. Jednocześnie sprzęt elektryczny powinien być instalowany w miejscach, które nie są narażone na trudne warunki i umożliwiają łatwą regularną konserwację.
-
Wymagania instalacyjne: Proces instalacji musi być bezpieczny i niezawodny, osiągając maksymalną użyteczność przy minimalnych kosztach instalacji. System powinien być również prawie bezobsługowy, a wszelkie niezbędne naprawy powinny być proste i niezawodne.
Aby spełnić te wymagania projektowe, wysokiej jakości systemy montażowe zwykle wykorzystują oprogramowanie komputerowe do symulacji ekstremalnych warunków pogodowych w celu weryfikacji projektu. Przechodzą również rygorystyczne testy wydajności mechanicznej – takie jak testy wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności – w celu zapewnienia trwałości produktu. Na przykład na obszarach o silnym wietrze projekt odporności na wiatr jest szczególnie krytyczny; środki takie jak zwiększenie wytrzymałości konstrukcyjnej i optymalizacja formy wspornika są stosowane w celu poprawy odporności na wiatr. W środowiskach o wysokiej wilgotności lub korozyjnych (np. obszary przybrzeżne) wybierane są materiały o dużej odporności na korozję lub stosowane są specjalne obróbki antykorozyjne materiałów.
Systemy montażu PV są szeroko stosowane w różnych scenariuszach wytwarzania energii PV.
-
Duże naziemne elektrownie PV: Poprzez racjonalny układ systemów montażu naziemnego uzyskuje się instalację paneli słonecznych na dużą skalę, przekształcając rozległe nieużytki i pustynie w bazy produkcji zielonej energii i dostarczając duże ilości czystej energii elektrycznej do sieci energetycznej.
-
Dachy przemysłowe i mieszkalne: Instalacja systemów montażu dachowego i modułów PV na dachach zakładów przemysłowych i budynków mieszkalnych nie tylko efektywnie wykorzystuje wolną przestrzeń, aby zrealizować „samokonsumpcję z nadwyżką energii wprowadzaną do sieci” (obniżając koszty energii elektrycznej dla przedsiębiorstw i gospodarstw domowych), ale także zmniejsza zależność budynków od tradycyjnych źródeł energii, przyczyniając się do oszczędności energii i redukcji emisji.
-
Projekty „Rybołówstwo-PV komplementarne” i „Rolnictwo-PV komplementarne”: Połączone wykorzystanie systemów montażu pływającego i naziemnego integruje wytwarzanie energii PV z hodowlą ryb i uprawą rolną. To tworzy dodatkową wartość zielonej energii bez zakłócania istniejących działań produkcyjnych, poprawiając kompleksową efektywność wykorzystania zasobów lądowych i wodnych.
-
Obszary odległe lub o niestabilnym zasilaniu: Małe, rozproszone systemy PV, połączone z odpowiednimi systemami montażu PV, zapewniają niezawodne wsparcie energetyczne dla lokalnych mieszkańców i obiektów, poprawiając warunki życia i produkcji.
Jako kluczowy element systemów energetycznych PV, typ, materiał, konstrukcja i zastosowanie systemów montażu PV są ściśle powiązane z wydajnością i korzyściami całego systemu. Wraz z ciągłym rozwojem branży PV, technologia montażu PV również podlega ciągłym innowacjom i ulepszeniom, aby lepiej dostosować się do złożonych środowisk i różnorodnych potrzeb aplikacyjnych, odgrywając istotną rolę w promowaniu globalnego przejścia na zieloną energię.