استراکچر یا سازه نگهدارنده، اسکلت‌بندی فلزی مقاومی است که پنل‌های خورشیدی روی آن نصب می‌شوند. این سازه‌ها معمولاً از جنس فولاد گالوانیزه گرم، آلومینیوم یا آلیاژهای ضدزنگ ساخته می‌شوند تا در برابر شرایط سخت جوی (رطوبت، باران، باد و تغییرات دمایی) مقاومت بالایی داشته باشند.
اهمیت نقشه استراکچر پنل خورشیدی
طراحی و تهیه نقشه استراکچر پنل خورشیدی اولین قدم در احداث نیروگاه است. یک نقشه مهندسی‌شده باید بر اساس نرم‌افزارهای تحلیلی (مانند SAP2000 یا AutoCAD) و با در نظر گرفتن پارامترهای زیر طراحی شود:
- محاسبه بار باد و برف: نقشه باید تحمل سازه در برابر حداکثر سرعت باد منطقه و وزن برف را تضمین کند.
- زاویه شیب (Tilt Angle): زاویه قرارگیری پنل‌ها در نقشه باید متناسب با عرض جغرافیایی محل نصب تعیین شود تا بالاترین راندمان تولید برق به دست آید.
- فاصله بین ردیف‌ها: در نقشه باید فاصله استراکچرها به‌گونه‌ای محاسبه شود که در طول روز، ردیف‌های جلویی روی ردیف‌های پشتی سایه‌اندازی (Shading) نداشته باشند.
- نوع بستر نصب: نقشه استراکچر زمینی با استراکچر سقفی (سقف شیروانی یا مسطح) کاملاً متفاوت است و نوع فونداسیون در آن مشخص می‌شود.
انواع استراکچر خورشیدی کدامند؟
استراکچر خورشیدی در بازده و راندمان پنل بسیار اهمیت دارد، که کمتر کسی به این موضوع می‌پردازد. استراکچر در سیستم اگر اصولی نباشد، بعد از چند سال تغییر جهت داده و راندمان پنل خورشیدی را کاهش می‌دهد، به این دلیل که استراکچر خورشیدی اگر تغییر جهت بدهد، پنل‌های خورشیدی از حالت استاندارد خارج شده و به صورت عمود بر نور خورشیدی نمی‌باشند و حداکثر توان تولید برق را از دست می‌دهند.
در بازار فروش تجهیزات برق خورشیدی، انواع مختلفی از سازه های نگهدارنده پنل وجود دارد که معمولا با توجه به شکل طراحی و جنس استراکچر و نوع کاربری متفاوت هستند؛ و نوع طراحی و ساخت و همچنین مقاومت آن در برابر بارهای ساکن و دینامیک از پارامترهای اساسی در اجرای نیروگاه خورشیدی می باشد. اما بصورت گسترده سازه‌ها، یا ثابتند و یا با پایه نگهدارنده متغیر نصب می‌شوند.
انواع سازه استراکچرهای خورشیدی
1.استراکچرهای ثابت
در این مدل تنها یک بار امکان انتخاب زاویه وجود دارد به همین دلیل در مدل های مستقل از شبکه که هیچ گونه پشتیبانی برای مصرف کننده وجود ندارد؛ زاویه نصب پنل ها با توجه به بدترین روز سال (کم ترین ارتفاع خورشید) تعیین می شود تا کاربر در هیچ کدام از روزهای سال با مشکل کمبود برق مواجه نشود.
2.استراکچر با پایه نگهدارنده متغیر
استراکچرهای زاویه متغیر با توجه به شرکت مبدا دارای تنوع گسترده ای در طراحی هستند، که قابلیت تامین تعداد بیشتری از زوایا را فراهم می کند. نوع رایج آن دارای سه یا چهار زاویه (قابل تنظیم برای هر فصل) بوده اما در مدل های پیشرفته تر که شرکت تک اینورتر از پیشگامان تولید این نوع از استراکچر نیز می باشد امکان تغییر زاویه بین 0 تا 180 درجه به صورت پیوسته می باشد.
3.استراکچرهای دو فصل
این سازه‌ها نیز مانند سازه‌های ثابت طراحی می‌شود، اما در این مدل قابلیت تغییر زاویه دستی برای نیمه اول سال و نیمه دوم سال با توجه به زاویه مناسب قابلیت تغییر دارد.
4.استراکچرهای چهار فصل
طراحی این سازه‌ها بر اساس زاویه مناسب ۴ فصل بهار، تابستان، پاییز و زمستان بوده و بصورت دستی قابلیت تغییر دارند. پایه‌های دنبال کننده خورشید (ترکر خورشیدی): این روش خود به دو حالت تک محوره و دو محوره انجام می‌پذیرد. در حالت تک محوره حرکت افقی و از شرق به غرب است، ولی در حالت دو محوره حرکت علاوه بر شرق به غرب، بصورت بالا به پایین نیز انجام می‌پذیرد. بدین صورت که در هر زمان بهترین حالت قرارگیری صفحات خورشیدی محاسبه شده و استراکچرها بسته به محور قابل تغییرشان بصورت اتوماتیک در بهترین موقعیت، قرار می‌گیرند.
5.استراکچرهای دنبال کننده خورشید تک محوره
این سازه‌ها به صورت شرقی-غربی نور خورشید را دنبال می‌کنند و افزایش ۱۵ الی ۲۰ درصدی راندمان نیروگاهی را در پی دارد.
6.استراکچرهای دنبال کننده خورشید دو محوره
این نوع ترکر‌ها به صورت شمالی- جنوبی و شرقی- غربی نور خورشید را دنبال می‌کنند و موجب افزایش ۲۰ الی ۳۰ درصدی راندمان نیروگاهی می‌شود. معمولا استراکچرها در قالب موارد فوق با ظاهر‌های گوناگون بر اساس تعداد پنل‌های خورشیدی طراحی می‌شوند.
روش های نصب استراکچر خورشیدی
پنل با پایه نگهدارنده ثابت
در این روش ابتدا بهترین موقعیت قرارگیری پنل ها را مشخص نموده (که معمولاً در کشور ما رو به جنوب و با زاویه بین ۲۰ الی ۳۰ درجه بسته به منطقه جغرافیایی) و سپس پایه ها را در مکان مورد نظر ثابت می نمایند. این روش ارزانترین روش نصب پنل خورشیدی می باشد.
پنل با پایه نگهدارنده متغیر
در این روش از استراکچرهایی استفاده می شود که قابلیت تغییر زاویه از حدود ۱۰ تا ۶۵ درجه را داشته باشند و با توجه به تغییر زاویه خورشید در فصول متفاوت سال بهترین حالت قرار گیری پنل را مشخص نموده و زاویه قرارگیری پنل را در همان حالت قرار می دهیم. بازده این روش حدوداً تا ۲۰ درصد نسبت به روش ثابت بیشتر است.
پایه های دنبال کننده خورشید
این روش خود به دو حالت یک بعدی (حرکت افقی از شرق به غرب) و دو بعدی (حرکت عمودی از پایین به بالا) تقسیم می شود که در هر زمان بهترین حالت قرارگیری پنل ها محاسبه شده و استراکچرها بسته به محور قابل تغییرشان بصورت اتوماتیک در بهترین موقعیت قرار می گیرند. بازده این روش بین ۱۵ الی ۳۰ درصد افزایش می یابد ولی قیمت پیاده سازی آن زیاد است و صرفه اقتصادی ندارد فقط در مکان ها و کاربردهایی که محدودیت فضا و وزن دارند استفاده می شوند.
معرفی کامل اجزای استراکچر پنل خورشیدی
یک سازه خورشیدی از قطعات مختلفی تشکیل شده است که مونتاژ صحیح آن‌ها پایداری کل سیستم را رقم می‌زند. مهم‌ترین اجزای استراکچر عبارتند از:
۱. پایه‌ها یا ستون‌ها (Legs / Columns)
پایه‌ها اصلی‌ترین بخشی هستند که وزن کل سازه و پنل‌ها را به زمین یا سقف منتقل می‌کنند. در نیروگاه‌های زمینی، این پایه‌ها معمولاً در بتن (فونداسیون) قرار می‌گیرند یا به‌صورت کوبشی در زمین نصب می‌شوند.
۲. ریل‌ها (Rails)
ریل‌های پروفیلی (معمولاً آلومینیومی یا گالوانیزه) روی پایه‌ها سوار می‌شوند. پنل‌های خورشیدی مستقیماً روی این ریل‌ها قرار می‌گیرند. طراحی ریل‌ها باید به‌گونه‌ای باشد که نصب پنل‌ها روی آن‌ها به‌سرعت و با کمترین نیاز به سوراخ‌کاری انجام شود.
۳. کلمپ‌ها یا گیره‌های نگهدارنده (Clamps)
کلمپ‌ها وظیفه محکم کردن پنل‌ها به ریل‌ها را بر عهده دارند و به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
مید کلمپ (Mid Clamp): گیره میانی که بین دو پنل قرار می‌گیرد و هر دو را هم‌زمان نگه می‌دارد.
اند کلمپ (End Clamp): گیره انتهایی که در لبه‌های کناری آخرین پنل‌های هر ردیف بسته می‌شود.
۴. اتصالات، پیچ و مهره‌ها (Fasteners)
برای اتصال قطعات استراکچر به یکدیگر از پیچ، مهره و واشرهای مخصوص استفاده می‌شود. در سازه‌های استاندارد، این اتصالات حتماً باید از نوع استیل ضدزنگ (Stainless Steel) یا گالوانیزه گرم باشند تا در مرور زمان دچار خوردگی و زنگ‌زدگی نشوند.
۵. بادبندها یا مهاربندها (Bracing)
در سازه‌های بزرگ زمینی که ارتفاع بالاتری دارند، برای جلوگیری از لرزش و پیچش سازه در برابر طوفان، از پروفیل‌های مورب به عنوان بادبند استفاده می‌شود که استحکام اسکلت را دوچندان می‌کند.
کاتالوگ استراکچر خورشیدی
برای اطلاعات بیشتر از استراکچر خورشیدی، می توانید با کلیک روی گزینه دانلود، مطالعه نمایید و با تک اینورتر در تماس باشید. تمامی استراکچرهای خورشیدی دارای روکش گالوانیزه گرم می باشد.
استراکچرهای خورشیدی جهت نگهداری پنل در ارتفاع مناسب از سطح زمین و زاویه متناسب با مختصات جغرافیایی ضروری هستند. هر پنل خورشیدی باید متناسب با عرض جغرافیایی در زاویه خاصی قرار بگیرد تا بتواند با بیشترین بازده کار کند. هر چند که این زاویه در اوقات مختلف سال متفاوت است و با توجه به نوع سیستم باید درباره آن تصمیم‌گیری شود؛ برای مثال در صورتی که سامانه فتوولتائیک از نوع مستقل از شبکه باشد، باید بدترین روز سال از نظر زاویه ارتفاع خورشید، که در آن خورشید کوتاه‌ترین زاویه ارتفاع دارد در نظر گرفته شود تا در این روزها مصرف‌کننده با کمبود انرژی در دسترس مواجه نشود.
سوالات متداول در رابطه با استراکچر خورشیدی
استراکچر خورشیدی چیست؟
یکی از مهم ترین تجهیزات زیر ساختی استراکچر آرایه های فتوولتاییک می باشد زیرا استحکام، ماندگاری و نیز دقت زاویه از سطح زمین در سیستم های فتوولتاییک بسیار مهم می باشد.
استراکچر خورشیدی در کجا کاربرد دارد؟
استراکچر یا پایه پنل خورشیدی سازه ای برای نگهداشتن پنل های خورشیدی در یک جهت و یا یک زاویه مشخص می باشد. به طور معمول یک استراکچر یا پایه پنل خورشیدی یک پنل خورشیدی یا تعدادی پنل را در کنار یکدیگر قرار می دهد و در مقابل فشار باد ، رعد و برق و … پنل ها را حفظ می نماید.
شرایط استفاده از استراکچر ثابت چیست؟
استراکچر ثابت در یک زاویه و مکان مشخص قرار می گیرد وامکان تغیر زاویه ندارند . معمولا پایه های استراکچر را در بتون محکم کرده ویا روی سقف با پیچ و مهره ویا وزنه محکم می کنند تا در مقابل بادها وفشار های مکانیکی مقاوم باشندواز جا کنده نشوند.
