עם ההתרחבות המהירה של הכלכלה הירוקה של ארצנו, ייצור חשמל פוטו-וולטאית מסיליקון מונו-קריסטלי/סיליקון פולי-קריסטלי וטכנולוגיית BIPV בשכבה דקה מתפתחות. למבני פלדה יתרונות משמעותיים על פני סוגים אחרים של מבנים מבחינת שימוש פונקציונלי, תכנון, בנייה ועלות כוללת. כתוצאה מכך, פיתוח וייצור של מערכת הרכבה פוטו-וולטאית מסוג חדש למבני פלדה שתחליף את מערכת ההרכבה הפלדה הזוויתית הנוכחית הוא קריטי.
1. סוג פלדה של סוגר פלדה סולארי
פלדת מבנה קלה ופלדת מבנה רגילה בעלת חתך קטן משמשות כיום בבחירת פלדה בשל מאפייני המבנה הפשוט ונפח קטן של תמיכה סולארית פוטו-וולטאית.
פלדת מבנה קלה: מונח זה מתייחס לפלדה עגולה, פלדת זווית קטנה ופלדה דקה דופן. כאשר משתמשים בפלדת זווית כאלמנט תומך, היא עשויה לנצל ביעילות את חוזקה של הפלדה והיא שימושית להתקנת המסגרת הכוללת. נכון לעכשיו, הסטנדרט הלאומי לפלדת זווית ביחס לתמיכה סולארית, המודל האופציונלי הוא מועט, ולכן יש צורך בדגמי פלדה דקה דופן נוספים כדי להסתגל להתפתחות המהירה הנוכחית של תעשיית האנרגיה הסולארית. מסגרת פלדה דקה דופן עשויה בדרך כלל מלוחות פלדה דקים דופן בעובי 1.5-5 מ"מ, אשר מעוצבת בקור או מגולגלת בקור לייצור מוצרי פלדה דקים דופן בעלי חתכים וקטרים משתנים.
בהשוואה לפלדת חתך מגולגלת בחום, ניתן להגדיל את רדיוס הסיבוב של פלדת חתך דקה דופן ב-50-60%, ואת מומנט האינרציה ואת מומנט ההתנגדות של החתך ניתן להגדיל פי 0.5-3, אך מכיוון שפלדה דקה דופן מעובדת בעיקר במפעל, יש צורך בקידוח חורים מדויק ובלוחות פוטו-וולטאיים לאחר חור הבורג. מכיוון שחתך הפלדה קטן, קשה לעבוד עם הכלים, והבנייה קשה יותר לאחר עיבוד כפתור המקדח במפעל, ניתן לגלוון חם ולחסום חלודה ולהובלה לאתר ההתקנה. נכון לעכשיו, רוב לוחות הבית אינם ניתנים לחיבור ישיר להתקנת פלדה דקה דופן ויש לחבר אותם למבנה קבוע עזר אחר (כגון בלוק לחץ).
פוטו-וולטאי הנמצא בשימוש תכוף מכיל בדרך כלל חתכים מסוג I, מסוג H, מסוג L וצרכים מגוונים של חתכים פרופיליים, ובדרך כלל עשוי מפלדת פחמן מבנית או פלדת סגסוגת נמוכה, שהיא קלה לבנייה ועלותה נמוכה. שיטות העיבוד מגוונות גם כן, כאשר פלדת חתך הריתוך נבחרת בעוביים שונים של לוח פלדה, בהתאם לדרישות התכנון בעיבוד פלדת הצורה של המפעל, ניתן לחשב שיטת עיצוב זו בהתאם לכוחות על חלקים מבניים שונים של הפרויקט הפוטו-וולטאי, וניתן להשתמש בלוח פלדה בעוביים שונים בחלקים שונים, וזה סביר יותר מהכוח על לוח פלדה חד פעמי מגולגל חם.
2. דרישות הביצועים של חומר פלדה לתמיכה באנרגיה סולארית, חומר הפלדה של קונסטרוקציית פלדה לאנרגיה סולארית יהיה בעל הביצועים הבאים:
1). חוזק מתיחה וחוזק כניעה. נקודת כניעה גבוהה עשויה להקטין את חתך רכיבי הפלדה, להפחית את משקל הבנייה, לחסוך בפלדה ולהוריד את עלויות הפרויקט הכוללות. חוזק מתיחה גבוה יכול להגביר את עתודת הבטיחות הכוללת של מבנה ולשפר את אמינותו.
2). קשיחות ועמידות בפני עייפות. פלסטיות טובה יכולה לגרום למבנה להתעוות באופן משמעותי לפני כשל, מה שמאפשר לצוות לזהות וליישם פעולות מתקנות בזמן. ניתן להשתמש בפלסטיות טובה גם כדי להתאים את שיא המאמץ המקומי, את זווית התקנת הפאנלים הסולאריים, את השימוש בהתקנה בכפייה ואת הפלסטיות של המבנה כדי לייצר פיזור מחדש של כוח פנימי, כך שהמבנה או חלק מריכוז המאמץ המקורי של פיזור המאמץ של המבנה נוטים להיות אחידים, ולשפר את כושר הנשיאה הכולל של המבנה. קשיחות טובה יותר מאפשרת למבנה לספוג יותר אנרגיה כאשר הוא נהרס על ידי עומס פגיעה, דבר שחשוב במיוחד עבור תחנות כוח מדבריות ותחנות כוח על גג החשופות לרוחות חזקות. עמידות טובה יותר בפני עייפות יכולה גם להפוך את המבנה לעמיד יותר בפני שינויים ביכולת לעמוד בעומסי רוח חוזרים ונשנים.
3). מהירות העיבוד. יכולת עיבוד בקור, יכולת עיבוד בחום ויכולת ריתוך הן כולן דוגמאות ליכולת עיבוד טובה. אלומיניום המשמש במבני פלדה פוטו-וולטאיים חייב לא רק להיות קל לעיבוד למבנים ורכיבים שונים, אלא גם להיות מעובד באופן כזה שהחוזק, הפלסטיות, הקשיחות ועמידות העייפות לא ייפגעו.
4). משך השירות. מכיוון שאורך החיים המתוכנן של מערכת סולארית פוטו-וולטאית הוא יותר מ-20 שנה, ביצועים טובים של עמידות בפני קורוזיה הם גם מדד חשוב לאיכות מערכת ההרכבה. אם אורך החיים של התמיכה קצר מדי, הדבר יפגע ביציבות הכוללת של המבנה, יאריך את תקופת ההחזר ויפחית את התועלת הכלכלית הכוללת של הפרויקט.
5). בהתאם לתנאים הקודמים, פלדת מבנה פלדה סולארית צריכה להיות פשוטה לרכישה, ייצור ומכירה.
3. הערכה טכנית של תומכי מבנה פלדה סולארית מהדור החדש
השימוש בתמיכת אנרגיה סולארית מפלדת זווית כפוף כיום ליותר ויותר תנאים, הסיבה החשובה ביותר היא שאיכות הפלדה אינה אחידה כרגע, ההתקנה דורשת מספר רב של קידוחים באתר, אך לאחר הקידוח הפלדה קלה להחליד, ולכן נדרש סוג חדש של תושבת כדי להחליף את תושבות הפלדה הזוויתיות הללו על מנת להאט את הקורוזיה ולהאריך את חיי השירות.
המבנה העיקרי של תמיכת האנרגיה הסולארית החדשה הוא כדלקמן:
1). מערכת של מבני תמיכה מפלדה דקה-דופן בצורת קר. פלדה דקה-דופן בצורת קר היא מערכת מבנית פלדה קלה שניתן לייצר בקבוצות, לבנות אותה במהירות ולפעול במלואה. תושבת מבנה הפלדה של מערכת מבנה פלדה דקה-דופן בצורת קר היא סוג של מסגרת מבנה פלדה העשויה מפלדה דקה-דופן טרומית בעיצוב קר, המחוברת יחד באתר העבודה.
2). מערכת הרכבה מונוליטית מפלדה מתוצרת בית חרושת. ניתן לבנות ולתקן את שלדת הפלדה הטרומית עם קורות הגג באתר לפני שהיא משולבת עם פאנלים ליצירת מערך פוטו-וולטאי כולו. דרישות ההתקנה של תושבת מבנה פלדה זו הן גבוהות למדי, הפלדה בה נעשה שימוש היא באיכות הגבוהה ביותר, תהליך טיפול פני השטח טוב, ונדרשת תקשורת מוקדמת עם יצרני רכיבים פוטו-וולטאיים כדי להבטיח הרכבה מוצלחת.
3). מערכת מבנה תמיכה פוטו-וולטאי לקירות מסך עם מסגרת קורה-עמוד. מתאים להשתמש בפתרון הרכבה של מבנה פלדה עם מסגרת קורה-עמוד עבור קירות מסך פוטו-וולטאי. בשל קשיחותו הצידית הנמוכה, כאשר גובה המבנה או הקומה גבוה, יש למקם את התומכים הצידיים כדי ליצור את מבנה המסגרת התומכת. מבנה פלדה ואלמנטים משובצים יצוקים במקום משמשים לעתים קרובות לייצור מבנה היברידי בתכנון קיר מסך פוטו-וולטאי רב קומות, דבר שיכול לשפר את היכולת האנטי-צידית של המבנה כולו תוך הפחתת כמות הפלדה הנדרשת ולכן הורדת העלות הכוללת.
4. התקנת רכיבי תמיכה סולאריים חדשים בעלי דופן דקה בעיצוב קר:
1). תמיכת האנרגיה הסולארית החדשנית בעלת הדופן הדקה בעיצוב קר עבור רכיבי מבנה פלדה נבנית במפעל באמצעות מגוון מחברים מעורבים של פלדה ופלסטיק. ישנם מספר סוגים של מחברים מעורבים של פלדה ופלסטיק שיכולים להתאים לתנאי התקנה מגוונים.
2). תמיכת האנרגיה הסולארית החדשה בעלת הדופן הדקה בעיצוב קר קלה יותר במשקלה ובעלת יותר חורי הרכבה. באופן כללי, היסודות העצמאיים הם היסודות העיקריים, כאשר קורת החיבור מבטון מזוין מוסיפה לפי הצורך. ניתן להשתמש ביסודות רצועות או יסודות צולבים במקומות עם תנאים גיאולוגיים ירודים, אך יש להימנע ככל האפשר מיסודות רפסודות. בסיסי העמודים העליונים כולם קשורים בצירים, בעוד שהרכיבים המשובצים הם בסיסי עמודים מוכנסים או ברגים משובצים העטופים בבטון עמיד למים. שני הסוגים פשוטים לעיבוד, קלים לבנייה ומחוברים היטב.
