Meie riigi rohelise majanduse kiire laienemisega on monokristallilise räni/polükristallilise räni fotogalvaanilise energia tootmine ja õhukese kilega BIPV-tehnoloogia küpsemas. Teraskonstruktsioonidel on muud tüüpi konstruktsioonide ees märkimisväärsed eelised kasutusfunktsiooni, disaini, ehituse ja üldkulude osas. Seetõttu on praeguse nurkterasest kinnitussüsteemi asendamiseks uut tüüpi teraskonstruktsioonide fotogalvaanilise kinnitussüsteemi väljatöötamine ja tootmine kriitilise tähtsusega.
1. Päikesepaneelide terasest kronsteini terastüüp
Lihtsa konstruktsiooni ja väikese päikesepaneelide toe mahu tõttu kasutatakse terase valikul praegu kergkonstruktsiooniterast ja väikese profiiliga tavalist konstruktsiooniterast.
Kergkonstruktsiooniteras: see termin viitab ümarterasele, väikese nurgaga terasele ja õhukeseinalisele terasele. Nurkterase kasutamine tugielemendina võimaldab terase tugevust tõhusalt ära kasutada ja on kasulik kogu raami paigaldamisel. Praegu on päikesepaneelide toestamiseks riiklikke standardseid nurkteraseid ja valikulisi mudeleid vähe, seega on vaja täiendavaid väikese nurgaga terasmudeleid, et kohaneda päikeseenergia tööstuse kiire arenguga. Õhukeseinalised terasprussid on tavaliselt valmistatud 1,5–5 mm paksustest õhukeseinalistest terasplaatidest, mida külmvormitakse või külmvaltsitakse, et valmistada erineva ristlõike ja läbimõõduga õhukeseinalisi terastooteid.
Võrreldes kuumvaltsitud profiilterasest saab õhukeseinalise profiilterase pöörderaadiust suurendada 50–60% ning profiili inertsimomenti ja takistusmomenti 0,5–3 korda, kuid kuna õhukeseinalist terast töödeldakse enamasti tehases, on vaja suure täpsusega puurauke ja kruviaukude järel fotogalvaanilisi paneele. Kuna terasprofiil on väike, on tööriistadega raske töötada ning pärast tehases töödeldud puurinuppu on ehitamine keerulisem, saab kuumtsinkida roostekindlalt, transportida ehitusplatsile ja paigaldada. Praegu ei saa enamikku majapidamispaneele õhukeseinalise terase paigaldamisega otse ühendada ja need tuleb kinnitada teise abikonstruktsiooni (näiteks pressploki) külge.
Sageli kasutatav fotogalvaanika sisaldab üldiselt I-tüüpi, H-tüüpi, L-tüüpi ja erinevaid profiilse ristlõike projekteerimisvajadusi ning on tavaliselt valmistatud süsinikkonstruktsiooniterasest või madallegeeritud terasest, mida on lihtne ehitada ja mis on odav. Töötlemismeetodid on samuti mitmekesised, kusjuures keevitusprofiili teras valitakse erineva paksusega terasplaadist vastavalt tehase keevitusprotsessi kuju terase projekteerimisnõuetele, seda vormimismeetodit saab arvutada vastavalt fotogalvaanika projekti erinevatele konstruktsiooniosadele mõjuvatele jõududele ja erineva paksusega terasplaati saab kasutada erinevates osades, mis on mõistlikum kui kuumvaltsitud ühekordse terasplaadi jõud.
2. Päikeseenergia toe terasmaterjali toimivusnõuded, päikeseenergia teraskonstruktsiooni terasmaterjalil peavad olema järgmised omadused:
1). Tõmbe- ja voolavuspiir. Kõrge voolavuspiir võib vähendada terasdetailide ristlõiget, vähendada konstruktsiooni kaalu, säästa terast ja vähendada projekti kogukulusid. Suur tõmbetugevus võib suurendada konstruktsiooni üldist ohutusreservi ja parandada selle töökindlust.
2). Sitkus ja väsimuskindlus. Hea plastilisus võib põhjustada konstruktsiooni olulist deformatsiooni enne purunemist, võimaldades personalil õigeaegselt tuvastada ja rakendada parandusmeetmeid. Hea plastilisus võimaldab reguleerida ka lokaalset tipppinget, päikesepaneelide paigaldusnurka, sundpaigaldust ja konstruktsiooni plastilisust, et tekitada sisemine jõu ümberjaotus, nii et konstruktsiooni või mõnede konstruktsiooni algse pingekontsentratsiooni pingejaotuse komponendid ühtlustuvad ja parandavad konstruktsiooni üldist kandevõimet. Parem sitkus võimaldab konstruktsioonil löögikoormuse korral rohkem energiat neelata, mis on eriti oluline kõrbeelektrijaamade ja tugeva tuulega kokkupuutuvate katuseelektrijaamade jaoks. Parem väsimuskindlus võib muuta konstruktsiooni ka vastupidavamaks korduvate tuulekoormuste taluvuse muutustele.
3). Töötlemiskiirus. Külmtöötlemisvõime, kuumtöötlemisvõime ja keevitatavus on kõik hea töödeldavuse näited. Fotogalvaanilistes teraskonstruktsioonides kasutatavat alumiiniumi peab olema võimalik mitte ainult hõlpsalt mitmesugusteks konstruktsioonideks ja komponentideks töödelda, vaid seda tuleb töödelda ka nii, et tugevus, plastilisus, sitkus ja väsimuskindlus ei kannataks.
4). Kasutusaeg. Kuna päikesepaneelide süsteemi kavandatud eluiga on üle 20 aasta, on hea korrosioonikindlus ka kinnitussüsteemi kvaliteedi oluline näitaja. Liiga lühike tugijaam kahjustab konstruktsiooni üldist stabiilsust, pikendades tasuvusaega ja vähendades projekti üldist majanduslikku kasu.
5). Eelnevate tingimuste kohaselt peaks päikesepaneelide teraskonstruktsioonide terast olema lihtne osta, toota ja müüa.
3. Uue põlvkonna päikesepaneelide teraskonstruktsioonide tugede tehniline hindamine
Nurkterasest päikeseenergia toe kasutamine on praegu üha enam seotud tingimustega, mille peamiseks põhjuseks on see, et terase kvaliteet on hetkel ebaühtlane, paigaldamine nõuab kohapeal palju puurimist, kuid pärast puurimist on teras kergesti roostetav, seega on vaja uut tüüpi kronsteini, mis asendaks need nurkterasest kronsteinid, et aeglustada korrosiooni ja pikendada kasutusiga.
Uue päikeseenergia toe peamine struktuur on järgmine:
1). Erikujuliste külmvaltsitud õhukeseinaliste terasest tugikonstruktsioonide süsteem. Erikujuline külmvaltsitud õhukeseinaline teras on kergekaaluline teraskonstruktsioonisüsteem, mida saab toota partiidena, kiiresti ehitada ja mis on täielikult töökorras. Erikujuliste külmvaltsitud õhukeseinaliste teraskonstruktsioonide süsteemi teraskonstruktsiooni kronstein on teatud tüüpi teraskonstruktsiooniraam, mis on valmistatud eelnevalt valmistatud külmvaltsitud õhukeseinalisest terasest ja mis poltidega kinnitatakse ehitusplatsil.
2). Tehases valmistatud monoliitne terasest kinnitussüsteem. Eelmonteeritud terasraami koos pärlinidega saab kohapeal ehitada ja kinnitada enne paneelidega ühendamist, et moodustada kogu PV-massiiv. Selle teraskonstruktsiooni kronsteini paigaldusnõuded on üsna kõrged, kasutatav teras on kõrgeima kvaliteediga, pinnatöötlusprotsess on hea ja eduka montaaži tagamiseks on vaja varajast suhtlust fotogalvaaniliste komponentide tootjatega.
3). Kardinseina fotogalvaaniline tugikonstruktsioonisüsteem tala-posti raamiga. PV-kardinseinte puhul on asjakohane kasutada tala-posti raamiga teraskonstruktsiooni paigalduslahendust. Madala külgjäikuse tõttu tuleks konstruktsiooni või korruse kõrguse korral paigaldada külgmised toed tugiraami moodustamiseks. Teraskonstruktsiooni ja kohapeal valatud elemente kasutatakse kõrghoonete fotogalvaaniliste kardinseinte projekteerimisel sageli hübriidkonstruktsioonide loomiseks, mis võib parandada kogu konstruktsiooni külgmist vastupidavust, vähendades samal ajal vajaliku terase hulka ja seega ka kogumaksumust.
4. Uute külmvaltsitud õhukeseinaliste päikesepaneelide tugikomponentide paigaldamine:
1). Teraskonstruktsioonielementidele mõeldud uuenduslik külmvaltsitud õhukeseinaline päikeseenergia tugikonstruktsioon valmistatakse tehases, kasutades erinevaid teras-plast segaliitmikke. Teras-plast segaliitmikke on mitut tüüpi, mis sobivad erinevate paigaldustingimustega.
2). Uus külmvaltsitud õhukeseinaline päikeseenergia tugikonstruktsioon on kergem ja sellel on rohkem kinnitusavasid. Üldiselt on esmane vundament iseseisev vundament, millele lisatakse vajadusel raudbetoonist ühendustala. Halbade geoloogiliste tingimustega kohtades saab kasutada lintvundamente või ristvundamente, kuid parvvundamente tuleks võimalikult palju vältida. Ülemised sammasalused on kõik hingedega, samas kui sisseehitatud komponendid on kas sisestatud sammasalused või veekindlasse betooni kinnitatud poldid. Mõlemat tüüpi on lihtne töödelda, ehitada ja hästi ühendada.
