Einführungof Vier gängige PV-Montagesysteme
Welche PV-Montagesysteme werden üblicherweise verwendet?
Säulen-Solarmontage
Dieses System ist eine Bodenverstärkungskonstruktion, die hauptsächlich für die Installation von großformatigen Solarmodulen konzipiert wurde und im Allgemeinen in Gebieten mit hohen Windgeschwindigkeiten eingesetzt wird.
Freiflächen-Photovoltaikanlage
Es wird häufig bei Großprojekten eingesetzt und verwendet typischerweise Betonstreifen als Fundamentschalung. Zu seinen Merkmalen gehören:
(1) Einfache Struktur und schnelle Installation.
(2) Anpassbare Formflexibilität zur Erfüllung komplexer Baustellenanforderungen.
Flachdach-PV-Anlage
Es gibt verschiedene Arten von Flachdach-PV-Systemen, wie z. B. Betonflachdächer, Flachdächer aus farbigem Stahlblech, Flachdächer in Stahlkonstruktion und Kugelknotendächer, die folgende Eigenschaften aufweisen:
(1) Sie können übersichtlich in großem Maßstab ausgelegt werden.
(2) Sie verfügen über mehrere stabile und zuverlässige Fundamentverbindungsmethoden.
Photovoltaikanlage auf Schrägdach
Obwohl sie als Photovoltaikanlagen auf Schrägdächern bezeichnet werden, gibt es Unterschiede zwischen den einzelnen Konstruktionen. Hier sind einige gemeinsame Merkmale:
(1) Es werden höhenverstellbare Komponenten verwendet, um den Anforderungen unterschiedlicher Ziegeldicken gerecht zu werden.
(2) Viele Zubehörteile verwenden Mehrlochkonstruktionen, um eine flexible Anpassung der Montageposition zu ermöglichen.
(3) Die Abdichtung des Daches darf nicht beschädigt werden.
Kurze Einführung in PV-Montagesysteme
PV-Montagesysteme – Typen und Funktionen
Die PV-Montagevorrichtung ist eine spezielle Vorrichtung zur Unterstützung, Befestigung und Drehung von PV-Komponenten in einer Photovoltaikanlage. Sie bildet das Rückgrat des gesamten Kraftwerks und gewährleistet dessen Stabilität und zuverlässigen Betrieb unter verschiedensten, komplexen Witterungsbedingungen über einen Zeitraum von mehr als 25 Jahren.
Je nach den für die tragenden Hauptkomponenten der PV-Montage verwendeten Materialien lassen sich diese in Aluminiumlegierungs-, Stahl- und Nichtmetallmontagen unterteilen, wobei Nichtmetallmontagen weniger häufig verwendet werden, während Aluminiumlegierungs- und Stahlmontagen jeweils ihre eigenen Eigenschaften aufweisen.
Je nach Installationsmethode lassen sich PV-Anlagen hauptsächlich in feste und nachgeführte Anlagen unterteilen. Nachgeführte Anlagen folgen der Sonne aktiv, um eine höhere Stromerzeugung zu erzielen. Bei festen Anlagen wird üblicherweise der Neigungswinkel genutzt, der das ganze Jahr über die maximale Sonneneinstrahlung empfängt. Dieser Winkel ist in der Regel nicht verstellbar oder erfordert eine saisonale manuelle Anpassung (einige neuere Produkte ermöglichen eine Fern- oder automatische Anpassung). Im Gegensatz dazu passt die nachgeführte Anlage die Ausrichtung der Komponenten in Echtzeit an, um die Sonneneinstrahlung optimal zu nutzen und so die Stromerzeugung und damit die Einnahmen zu steigern.
Die Konstruktion einer festen Montage ist relativ einfach und besteht hauptsächlich aus Stützen, Hauptträgern, Pfetten, Fundamenten und weiteren Bauteilen. Die Nachführmontage verfügt über ein komplettes elektromechanisches Steuerungssystem und wird daher oft als Nachführsystem bezeichnet. Sie besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: dem Tragwerk (Drehlager), dem Antriebssystem und dem Steuerungssystem. Im Vergleich zur festen Montage sind zusätzliche Antriebs- und Steuerungssysteme vorhanden.
Vergleich der Leistungsfähigkeit von PV-Montagesystemen
Die in China üblicherweise verwendeten Solar-PV-Montagesysteme lassen sich derzeit hauptsächlich nach dem Material in Beton-, Stahl- und Aluminiumlegierungsmontagesysteme unterteilen. Betonmontagesysteme werden aufgrund ihres hohen Eigengewichts vorwiegend in großen PV-Kraftwerken eingesetzt und können nur auf Freiflächen mit gutem Fundament installiert werden. Sie zeichnen sich jedoch durch hohe Stabilität aus und können große Solarmodule tragen.
Bei Solaranlagen auf Wohnhäusern werden üblicherweise Halterungen aus Aluminiumlegierungen verwendet. Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch Korrosionsbeständigkeit, geringes Gewicht und Langlebigkeit aus, weisen jedoch eine geringe Tragfähigkeit auf und eignen sich daher nicht für Solarkraftwerke. Zudem sind Aluminiumlegierungen etwas teurer als feuerverzinkter Stahl.
Stahlkonstruktionen zeichnen sich durch stabile Leistung, ausgereifte Fertigungsprozesse, hohe Tragfähigkeit und einfache Montage aus und finden breite Anwendung im Wohnungsbau, in der Industrie und in Solarkraftwerken. Die Stahlkonstruktionen werden werkseitig gefertigt und verfügen über standardisierte Spezifikationen, stabile Leistung, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und ein ansprechendes Erscheinungsbild.
PV-Montage – Branchenbarrieren und Wettbewerbsmuster
Die Montageindustrie für Photovoltaikanlagen erfordert hohe Investitionen, eine starke Finanzkraft und ein effizientes Cashflow-Management, was zu finanziellen Hürden führt. Darüber hinaus werden hochqualifizierte Mitarbeiter in Forschung und Entwicklung, Vertrieb und Management benötigt, um auf Veränderungen im Technologiemarkt zu reagieren, insbesondere auf den Mangel an internationalen Fachkräften, der eine zusätzliche Herausforderung darstellt.
Die Branche ist technologieintensiv, und technologische Hürden zeigen sich im Systemdesign, der Konstruktion mechanischer Strukturen, den Produktionsprozessen und der Regelungstechnik. Stabile Kooperationsbeziehungen sind schwer zu verändern, und neue Marktteilnehmer stoßen auf Schwierigkeiten beim Markenaufbau und hohen Eintrittspreisen. Mit zunehmender Marktreife im Inland werden finanzielle Voraussetzungen ein Hindernis für das Wachstum des Unternehmens darstellen, während im Ausland hohe Markteintrittsbarrieren durch externe Bewertungen geschaffen werden müssen.
Konstruktion und Anwendung von PV-Montagesystemen aus Verbundwerkstoffen
Als wichtiges Produkt der Wertschöpfungskette der Photovoltaikindustrie sind Sicherheit, Anwendbarkeit und Langlebigkeit von PV-Montagesystemen zu Schlüsselfaktoren für den sicheren und langfristigen Betrieb von PV-Anlagen während ihrer Stromerzeugungsphase geworden. In China werden Solar-PV-Montagesysteme derzeit hauptsächlich nach Material in Beton-, Stahl- und Aluminiumlegierungsmontagesysteme unterteilt.
● Betonfundamente werden hauptsächlich in großen Photovoltaik-Kraftwerken eingesetzt, da sie aufgrund ihres hohen Eigengewichts nur im Freien auf Flächen mit guten Baugrundverhältnissen errichtet werden können. Beton ist jedoch wenig witterungsbeständig und neigt zu Rissen und sogar Fragmentierung, was hohe Wartungskosten verursacht.
● Bei Solaranlagen auf Wohnhäusern werden üblicherweise Halterungen aus Aluminiumlegierungen verwendet. Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch Korrosionsbeständigkeit, geringes Gewicht und Langlebigkeit aus, weisen jedoch eine geringe Tragfähigkeit auf und sind daher für Solarkraftwerksprojekte ungeeignet.
● Stahlhalterungen zeichnen sich durch Stabilität, ausgereifte Produktionsprozesse, hohe Tragfähigkeit und einfache Montage aus und werden häufig in Wohngebäuden, industriellen Photovoltaikanlagen und Solarkraftwerken eingesetzt. Aufgrund ihres hohen Eigengewichts sind sie jedoch aufgrund hoher Transportkosten und ihrer allgemeinen Korrosionsbeständigkeit schwierig zu installieren. Wattflächen und Küstenregionen haben sich aufgrund ihres flachen Geländes und der starken Sonneneinstrahlung zu wichtigen neuen Gebieten für die Entwicklung erneuerbarer Energien entwickelt und bieten großes Entwicklungspotenzial, hohe Gesamtnutzen und umweltfreundliche Bedingungen. Allerdings korrodieren metallbasierte PV-Montagesysteme aufgrund der starken Bodenversalzung und des hohen Chlorid- und Sulfatgehalts in den Böden von Wattflächen und Küstenregionen stark an den darunter und darüber liegenden Strukturen. Dies stellt eine Herausforderung für herkömmliche PV-Montagesysteme dar, die Anforderungen an Lebensdauer und Sicherheit von PV-Kraftwerken in stark korrosiven Umgebungen zu erfüllen. Langfristig wird Offshore-PV mit der Weiterentwicklung nationaler Richtlinien und der PV-Industrie ein wichtiger Bereich der PV-Planung werden. Darüber hinaus führt die hohe Belastung bei der Montage von Mehrkomponentenanlagen mit der Weiterentwicklung der PV-Industrie zu erheblichen Installationsproblemen. Daher sind Langlebigkeit und geringes Gewicht die wichtigsten Entwicklungstrends für PV-Montagesysteme. Um ein strukturell stabiles, langlebiges und leichtes PV-Montagesystem zu entwickeln, wurde basierend auf realen Bauprojekten ein PV-Montagesystem aus harzbasiertem Verbundwerkstoff entwickelt. Ausgehend von Wind-, Schnee-, Eigengewichts- und Erdbebenlasten, die auf das PV-Montagesystem wirken, wurden die wichtigsten Komponenten und Knotenpunkte des Montagesystems rechnerisch auf ihre Festigkeit geprüft. Gleichzeitig wurde die praktische Anwendbarkeit von PV-Montagesystemen aus Verbundwerkstoffen durch aerodynamische Windkanaltests und eine Untersuchung der Alterungseigenschaften der verwendeten Verbundwerkstoffe über 3000 Stunden nachgewiesen.
Veröffentlichungsdatum: 05.01.2024