Fotovoltiniai laikikliai (plieninės konstrukcijos) tarnauja kaip fotovoltinių elektrinių „skeletas“, palaikantis visą fotoelektros masyvą ir tiesiogiai veikiantis saugą, energijos gamybos efektyvumą ir ilgalaikį elektrinės veikimo stabilumą{0}}. Jų projektinis tarnavimo laikas paprastai turi atitikti bendrą fotovoltinės elektrinės eksploatavimo laiką (daugiau nei 25 metus). Sudėtingoje lauko aplinkoje jie turi atlaikyti tokius iššūkius kaip vėjo apkrovos, sniego apkrovos, korozija ir kt. Šiame vadove sistemingai išdėstomi pagrindiniai fotovoltinių plieninių konstrukcijų standartai, pritaikymas aplinkai ir pagrindiniai medžiagų sprendimai, padedant projektų kūrėjams, EPC įmonėms ir savininkams moksliškai pasirinkti tipus.
I. Pagrindiniai pramonės standartai ir projektavimo reikalavimai
Fotovoltinių laikiklių projektavimas ir priėmimas turi griežtai atitikti atitinkamus nacionalinius ir pramonės standartus, kad būtų užtikrinta konstrukcijos sauga ir ilgalaikis patvarumas:{0}}
JG/T 490-2016 „Bendrieji techniniai reikalavimai saulės fotovoltinės sistemos laikikliams“: tai statybos pramonės gaminio standartas, aiškiai nurodantis, kad laikikliai turi būti pakankamai tvirti, standūs ir gerai apsaugoti nuo korozijos ir anti-rūdžių. Medžiagos parinkimas turi atitikti antikorozinius reikalavimus. Vėjo apkrovos ir gravitacinės apkrovos skaičiavimai ir priėmimas turi atitikti GB 50205-2020 „Plieninės konstrukcijos inžinerinės konstrukcijos kokybės priėmimo specifikacija“.
Projektinis tarnavimo laikas: antžeminių fotovoltinių elektrinių sekimo laikiklių projektinis tarnavimo laikas paprastai yra 25 metai; Pastatų integruotos fotovoltinės (BIPV) projektai turi atitikti pagrindinės pastato konstrukcijos eksploatavimo laiką. Konstrukcijos saugos lygis paprastai yra trečias.
Anti-korozijos ir pamatų reikalavimai: laikikliuose turi būti naudojamos anti-korozinės ir anti-rūdžių medžiagos, varžtų jungtys turi būti patikimos (didelio stiprumo varžtai atitinka JGJ 82 standartą), o pamatams naudoti betoną, viršijantį C25. Priimant projektą pagrindinis dėmesys skiriamas vėjo atsparumo ir seisminio atsparumo galimybėms išnagrinėti.
Maitinimo garantijos atitikimas: fotovoltiniai moduliai paprastai suteikia 25{6}} metų linijinės galios garantiją (pirmaisiais metais slopinimas 2–3%, vėliau 0,5–0,65% per metus, galia ne mažesnė kaip 80–81,4% po 25 metų). Aukštos kokybės plieninės konstrukcijos laikikliai, perkarštasis{0}}cinkavimasarba cinko -aliuminio-magnio ir kitų antikorozinių -apdorojimų, gali pasiekti 25–30 metų ar net ilgesnį tarnavimo laiką.
Dabartinėse pramonės tendencijose pabrėžiamas aplinkai nekenksmingų medžiagų naudojimas, pvz., kai kurių tradicinių karštojo{0} cinkavimo pakeitimas cinko-aliuminio-magnio dangomis, siekiant geriau atitikti anglies neutralumo tikslus ir ilgalaikius stabilaus veikimo poreikius.
II. Gedimų režimai ir iššūkiai skirtingose klimato aplinkose
Plieninės fotovoltinės konstrukcijos yra ilgai{0}}veikiamos lauke, jautrios korozijai, vėjui ir smėliui, užšalimui-atšilimui ir kitiems veiksniams. Gedimų režimai skirtinguose regionuose labai skiriasi:
Dykumos / sausringos vietovės (pvz., šiaurės vakarų Gobis, dykumos): daugiausia susiduriama su vėjo ir smėlio dilimo ir dulkių kaupimosi problemomis. Vėjo ir smėlio srautas sukels dulkių kaupimąsi ant komponentų paviršių, eroziją ir dilimą bei konstrukcinius pažeidimus, sumažins energijos gamybos efektyvumą; paviršiaus erozija ir kaupimasis dar labiau sustiprina vėjo eroziją. Plieninių konstrukcijų dangos yra linkusios greičiau susidėvėti dėl smėlio dalelių poveikio. Verta paminėti, kad fotovoltinės matricos gali sumažinti beveik -žemės vėjo greitį 20–60 %, o tai atlieka tam tikrą vaidmenį vėjo prevencijos ir smėlio fiksavimo ekologijoje, tačiau žemės tankinimas statybos metu laikinai padidins dirvožemio vėjo erozijos riziką.
Pakrantės / daug druskos rūko zonos: didžiausia grėsmė yra druskos rūko korozija. Didelė drėgmė ir daug druskos aplinka pagreitins metalo koroziją. Įprastas anglinis plienas arba karštai cinkuoti sluoksniai yra linkę greitai sugesti, todėl sumažėja laikiklio stiprumas ir pablogėja konstrukcijos sauga.
Plokštumos / šaltos sritys: užšalimo{0}}atšilimo ciklai lengvai sukelia medžiagos trapumą, dangos įtrūkimus ir galinio sluoksnio lupimąsi. Dideli temperatūrų skirtumai taip pat padidins dangos įtempimą.
Kiti ekstremalūs klimatai: didelės drėgmės atogrąžų zonose daugiausiai yra drėgnos karščio korozija; kruša, stiprus sniegas, taifūnas turi sutelkti dėmesį į didelio{0}}tvirto atsparumo smūgiams dizainą.
Apskritai tradicinis karštasis{0}} cinkavimas yra nepakankamai patvarus atšiaurioje aplinkoje, o naujos medžiagos, pvz.cinko aliuminio magnioatsparumas korozijai yra iki 6–15 kartų didesnis nei jis (dažniausiai apie 10 kartų), o tai žymiai pailgina laikiklio tarnavimo laiką.
III. Pagrindiniai plieno konstrukcijų medžiagų sprendimai
Šiuo metu fotovoltiniuose laikikliuose daugiausia naudojami anglinio plieno pagrindai, todėl paviršius apdorojamas antikorozine{0}}, daugiausia naudojamas antžeminėse elektrinėse ir pramoniniuose bei komerciniuose stogų projektuose. Toliau pateikiamas pagrindinių kategorijų palyginimas:
Karštai{0}}cinkuotas plienas (Q235 / Q355 ir kt.)
Specifikacijos: Storis 1,5-8mm (poliniai pamatai storesni).
Privalumai: Didelis stiprumas, mažesnė kaina, geras tvirtumas, puikus seisminis veikimas.
Trūkumai: po apdorojimo reikalingas karštasis{0}} cinkavimas, didelės logistikos sąnaudos; pjaunami paviršiai lengvai suformuoja korozijos pradžios taškus; Patvarumas yra vidutinis atšiaurioje aplinkoje, pavyzdžiui, pakrantėje ir dykumoje.
Taikomi scenarijai: bendrosios vidaus teritorijos, fiksuotų laikiklių sistemos.
Gyvenimas: apie 25 metus.
Cinku-aliuminiu-magniu (Zn-Al-Mg) dengtas plienas (atsirandantis pagrindinis srautas)
Dangos charakteristikos: Sudėtyje yra Zn + Al (1,5-11%) + Mg (1,5-3%).
Pagrindiniai privalumai: atsparumas korozijai yra 6-15 kartų didesnis nei tradicinio karštojo-galvanizavimo, pasižymintis pjovimo briaunų savaiminio-gijimo (savaime-remonto) savybėmis, dideliu atsparumu dilimui, nekenksmingam aplinkai ir mažai teršiantis; gali būti formuojamas šaltai, lengvai apdorojamas.
Trūkumai: netinka suvirinimui aukštoje{0}}temperatūroje (turės įtakos vietiniam stiprumui), pradinė kaina šiek tiek didesnė.
Specifikacijos: storis 1,5-5 mm, dažniausiai naudojamas S350GD, S420GD didelio stiprumo plienas.
Taikomi scenarijai: didelės antžeminės elektrinės, dykumos, potvynių atoslūgiai, pakrantės ir kiti atšiaurios aplinkos projektai.
Tarnavimo laikas: iki 30-35 metų – madingas produktas, pakeičiantis karštąjį cinkavimą.
Nerūdijantis plienas
Didelis atsparumas korozijai, tinka itin ėsdinančioms aplinkoms (pvz., stipraus druskos rūko vietose). Geras stiprumas, bet didžiausia kaina priklauso ne-pagrindiniam ekonominiam pasirinkimui, siauram pritaikymo diapazonui.
Kitos medžiagos
Aliuminio lydinio laikikliai: lengvas, stiprus atsparumas korozijai, tačiau stiprumo ir kainos charakteristikos skiriasi, tinka svoriui{0}}jautriems stogų projektams.
Atsparus atmosferos poveikiui plienas: gerai veikia atmosferinėje aplinkoje, tačiau vis tiek reikia papildomos apsauginės dangos daug druskos arba užterštose vietose.
Pasirinkimo pasiūlymai: kryptingas medžiagų pasirinkimas + dangos storinimas + reguliari priežiūra yra pagrindinė strategija. Bendroje atmosferinėje aplinkoje atmosferos poveikiui atsparus plienas veikia gerai; esant dideliam druskos rūkui arba stipraus vėjo ir smėlio srityse, pirmenybę teikite cinku-aliuminiu-magniu dengtam plienui ir atitinkamai padidinkite dangos storį.
IV. Išvada ir ateities perspektyvos
Plieninės fotovoltinės konstrukcijos yra pagrindinė infrastruktūra, užtikrinanti ilgalaikę patikimą{0}}elektrinių energijos gamybą. Tobulėjant dvigubo anglies dioksido tikslams ir didėjant didelių bazinių projektų skaičiui, reikalavimai ilgaamžiškiems laikiklių medžiagoms, aukštam atsparumui korozijai ir mažai-anglies išskiriančioms aplinkos apsaugai keliami vis labiau. Nauji dengti plienai, tokie kaip cinko -aliuminio-magnis, greitai pakeičia tradicinį karštąjį- cinkavimą ir tampa pagrindine pramonės kryptimi. Priimant sprendimą dėl projekto, rekomenduojama derinti konkrečias klimato sąlygas ir projekto gyvavimo ciklo sąnaudas (LCOE), kad būtų galima atlikti išsamų įvertinimą, pasirinkti atitinkančius plieninių konstrukcijų sprendimus ir griežtai laikytis projektavimo, konstravimo, eksploatavimo ir priežiūros standartų, kad būtų pasiektas stabilus veikimas ilgiau nei 25–30 metų.
