مقدمةof أربعة أنظمة شائعة لتركيب الألواح الكهروضوئية
ما هي أنظمة تركيب الطاقة الشمسية المستخدمة بشكل شائع؟
تركيب الطاقة الشمسية على العمود
هذا النظام عبارة عن هيكل تقوية أرضي مصمم بشكل أساسي لتلبية متطلبات تركيب الألواح الشمسية كبيرة الحجم ويُستخدم عمومًا في المناطق ذات سرعات الرياح العالية.
نظام الطاقة الكهروضوئية الأرضية
يُستخدم عادةً في المشاريع الكبيرة، وعادةً ما يستخدم شرائح خرسانية كقوالب أساس. ومن ميزاته:
(1) هيكل بسيط وتركيب سريع.
(2) مرونة الشكل القابلة للتعديل لتلبية متطلبات موقع البناء المعقدة.
نظام الطاقة الشمسية على السطح المسطح
هناك أشكال مختلفة من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ذات الأسطح المسطحة، مثل الأسطح الخرسانية المسطحة، والأسطح المسطحة المصنوعة من ألواح الصلب الملونة، والأسطح المسطحة ذات الهيكل الفولاذي، والأسطح ذات العقد الكروية، والتي تتميز بالخصائص التالية:
(1) يمكن وضعها بشكل أنيق على نطاق واسع.
(2) لديهم طرق متعددة لتوصيل الأساس المستقر والموثوق به.
نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية ذو السقف المائل
على الرغم من تسميتها بنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية ذي السقف المائل، إلا أن هناك اختلافات في بعض الهياكل. فيما يلي بعض الخصائص المشتركة:
(1) استخدام مكونات ذات ارتفاع قابل للتعديل لتلبية متطلبات السماكات المختلفة لأسقف البلاط.
(2) تستخدم العديد من الملحقات تصميمات متعددة الفتحات للسماح بتعديل مرن لموضع التركيب.
(3) لا تتلف نظام العزل المائي للسقف.
مقدمة موجزة عن أنظمة تركيب الطاقة الكهروضوئية
تركيب الألواح الكهروضوئية - الأنواع والوظائف
تركيب الألواح الكهروضوئية هو جهاز خاص مصمم لدعم وتثبيت وتدوير مكونات الألواح الكهروضوئية في نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية. وهو بمثابة العمود الفقري لمحطة الطاقة بأكملها، حيث يوفر الدعم والاستقرار، ويضمن التشغيل الموثوق لمحطة الطاقة الكهروضوئية في ظل ظروف طبيعية معقدة ومختلفة لأكثر من 25 عامًا.
وفقًا للمواد المختلفة المستخدمة في مكونات تحمل القوة الرئيسية لتركيب الطاقة الكهروضوئية، يمكن تقسيمها إلى تركيب سبائك الألومنيوم، وتركيب الفولاذ، وتركيب غير معدني، مع كون التركيب غير المعدني أقل استخدامًا، في حين أن تركيب سبائك الألومنيوم والتركيب الفولاذي لكل منهما خصائصه الخاصة.
وفقًا لطريقة التركيب، يُمكن تصنيف تركيب الألواح الكهروضوئية بشكل رئيسي إلى تركيب ثابت وتركيب تتبعي. يعتمد التركيب التتبعي على تتبع الشمس بفعالية لزيادة توليد الطاقة. يعتمد التركيب الثابت عادةً على زاوية الميل التي تستقبل أقصى قدر من الإشعاع الشمسي على مدار العام كزاوية تركيب للمكونات، وهي زاوية غير قابلة للتعديل عادةً أو تتطلب تعديلًا يدويًا موسميًا (بعض المنتجات الجديدة تتيح الضبط عن بُعد أو تلقائيًا). في المقابل، يُضبط التركيب التتبعي اتجاه المكونات آنيًا لتحقيق أقصى استفادة من الإشعاع الشمسي، مما يزيد من توليد الطاقة ويحقق إيرادات أعلى.
هيكل التركيب الثابت بسيط نسبيًا، ويتألف بشكل رئيسي من أعمدة، وعوارض رئيسية، وأعمدة خشبية، وأساسات، ومكونات أخرى. أما التركيب المتتبع، فيتميز بمجموعة كاملة من أنظمة التحكم الكهروميكانيكية، ويُطلق عليه غالبًا نظام التتبع، ويتكون بشكل رئيسي من ثلاثة أجزاء: النظام الهيكلي (التركيب الدوار)، ونظام الدفع، ونظام التحكم، مع أنظمة دفع وتحكم إضافية مقارنةً بالتركيب الثابت.
مقارنة أداء تركيب الألواح الكهروضوئية
حاليًا، تُقسّم حوامل الطاقة الشمسية الكهروضوئية الشائعة الاستخدام في الصين بشكل رئيسي حسب المادة إلى حوامل خرسانية، وحوامل فولاذية، وحوامل سبائك ألومنيوم. تُستخدم الحوامل الخرسانية بشكل رئيسي في محطات الطاقة الكهروضوئية الكبيرة نظرًا لوزنها الثقيل، ولا يُمكن تركيبها إلا في الحقول المفتوحة ذات الأساسات الجيدة، ولكنها تتميز بثبات عالٍ وتحمل الألواح الشمسية كبيرة الحجم.
تُستخدم حوامل سبائك الألومنيوم عادةً في تطبيقات الطاقة الشمسية على أسطح المباني السكنية. تتميز سبائك الألومنيوم بمقاومتها للتآكل وخفة وزنها ومتانتها، إلا أن قدرتها على التحمل منخفضة، ولا يمكن استخدامها في مشاريع محطات الطاقة الشمسية. إضافةً إلى ذلك، فإن تكلفة سبائك الألومنيوم أعلى قليلاً من تكلفة الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن.
تتميز الحوامل الفولاذية بأداء مستقر، وعمليات تصنيع متطورة، وقدرة تحمل عالية، وسهولة تركيب، وتُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات السكنية والصناعية ومحطات الطاقة الشمسية. من بينها، تُنتج أنواع الفولاذ في المصانع، بمواصفات موحدة، وأداء مستقر، ومقاومة ممتازة للتآكل، ومظهر جمالي.
تركيب الطاقة الكهروضوئية - عوائق الصناعة وأنماط المنافسة
تتطلب صناعة تركيب الألواح الكهروضوئية استثمارات رأسمالية ضخمة، ومتطلبات عالية للقوة المالية وإدارة التدفقات النقدية، مما يؤدي إلى عوائق مالية. إضافةً إلى ذلك، هناك حاجة إلى كوادر بحث وتطوير ومبيعات وإدارة عالية الكفاءة لمواكبة التغيرات في سوق التكنولوجيا، وخاصةً نقص الكفاءات الدولية، الذي يُشكل عائقًا أمام هذه الكفاءات.
تعتمد هذه الصناعة بشكل كبير على التكنولوجيا، وتتجلى العوائق التكنولوجية في تصميم النظام العام، وتصميم الهياكل الميكانيكية، وعمليات الإنتاج، وتكنولوجيا التحكم في التتبع. يصعب تغيير علاقات التعاون المستقرة، ويواجه الوافدون الجدد عوائق في بناء العلامات التجارية ودخول السوق بقوة. عندما ينضج السوق المحلي، ستصبح المؤهلات المالية عائقًا أمام نمو الأعمال، بينما في السوق الخارجية، يجب وضع عوائق كبيرة من خلال تقييمات خارجية.
تصميم وتطبيق تركيب المواد المركبة للألواح الكهروضوئية
باعتبارها منتجًا داعمًا لسلسلة صناعة الطاقة الكهروضوئية، أصبحت سلامة وفعالية ومتانة حوامل الطاقة الكهروضوئية عوامل أساسية لضمان التشغيل الآمن والطويل الأمد لنظام الطاقة الكهروضوئية خلال فترة توليد الطاقة الفعالة. حاليًا، تُصنف حوامل الطاقة الشمسية الكهروضوئية في الصين بشكل رئيسي حسب المادة إلى حوامل خرسانية، وحوامل فولاذية، وحوامل من سبائك الألومنيوم.
تُستخدم الحوامل الخرسانية بشكل رئيسي في محطات الطاقة الكهروضوئية واسعة النطاق، نظرًا لوزنها الكبير الذي لا يمكن تركيبه إلا في الحقول المفتوحة ذات الأساسات الجيدة. ومع ذلك، تتميز الخرسانة بضعف مقاومتها للعوامل الجوية، وهي عرضة للتشقق وحتى التفتت، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف صيانتها.
تُستخدم حوامل سبائك الألومنيوم عادةً في تطبيقات الطاقة الشمسية على أسطح المباني السكنية. تتميز سبائك الألومنيوم بمقاومتها للتآكل وخفة وزنها ومتانتها، إلا أن قدرتها على التحمل منخفضة، ولا يمكن استخدامها في مشاريع محطات الطاقة الشمسية.
● تتميز التركيبات الفولاذية بالاستقرار وعمليات الإنتاج الناضجة والقدرة العالية على التحمل وسهولة التركيب، وتُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات السكنية والصناعية للطاقة الشمسية الكهروضوئية ومحطات الطاقة الشمسية. ومع ذلك، فإنها تتمتع بوزن ذاتي مرتفع، مما يجعل التركيب غير مريح مع ارتفاع تكاليف النقل وأداء مقاومة التآكل العام. من حيث سيناريوهات التطبيق، نظرًا للتضاريس المسطحة وأشعة الشمس القوية، أصبحت المسطحات المدية والمناطق القريبة من الشاطئ مناطق جديدة مهمة لتطوير الطاقة الجديدة، مع إمكانات تطوير كبيرة وفوائد شاملة عالية وإعدادات بيئية صديقة للبيئة. ومع ذلك، نظرًا للملوحة الشديدة للتربة ومحتوى Cl- و SO42- العالي في التربة في المسطحات المدية والمناطق القريبة من الشاطئ، فإن أنظمة تركيب الطاقة الكهروضوئية القائمة على المعدن شديدة التآكل للهياكل السفلية والعلوية، مما يجعل من الصعب على أنظمة تركيب الطاقة الكهروضوئية التقليدية تلبية متطلبات عمر الخدمة والسلامة لمحطات الطاقة الكهروضوئية في البيئات شديدة التآكل. على المدى الطويل، مع تطوير السياسات الوطنية وصناعة الطاقة الكهروضوئية، ستصبح الطاقة الكهروضوئية البحرية مجالًا مهمًا لتصميم الطاقة الكهروضوئية في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك، مع تطور صناعة الطاقة الكهروضوئية، فإن الحمل الكبير في التجميع متعدد المكونات يجلب إزعاجًا كبيرًا للتثبيت. لذلك، فإن متانة وخصائص خفيفة الوزن لحوامل الطاقة الشمسية هي اتجاهات التطوير. لتطوير حامل طاقة شمسية مستقر هيكليًا ودائم وخفيف الوزن، تم تطوير حامل طاقة شمسية من مادة مركبة قائمة على الراتنج بناءً على مشاريع بناء فعلية. بدءًا من حمل الرياح وحمل الثلج وحمل الوزن الذاتي والحمل الزلزالي الذي يتحمله حامل الطاقة الشمسية، يتم فحص المكونات والعقد الرئيسية للحامل من خلال الحسابات. في الوقت نفسه، من خلال اختبار الأداء الديناميكي الهوائي لنظام التركيب في نفق الرياح ودراسة خصائص الشيخوخة متعددة العوامل للمواد المركبة المستخدمة في نظام التركيب لأكثر من 3000 ساعة، تم التحقق من جدوى التطبيق العملي لحوامل الطاقة الشمسية من المواد المركبة.
وقت النشر: 5 يناير 2024