Com a rápida expansão da economia verde do nosso país, a geração de energia fotovoltaica com silício monocristalino/policristalino e a tecnologia BIPV de película fina estão amadurecendo. As estruturas de aço apresentam vantagens significativas sobre outros tipos de estruturas em termos de função de uso, projeto, construção e custo total. Consequentemente, o desenvolvimento e a fabricação de um novo tipo de sistema de montagem fotovoltaica em estrutura de aço para substituir o atual sistema de montagem com cantoneiras de aço são cruciais.
1. Suporte solar de aço tipo aço
Atualmente, o aço estrutural leve e o aço estrutural comum de pequena seção são utilizados na seleção do aço devido às características de estrutura simples e pequeno volume de suporte para painéis fotovoltaicos.
Aço estrutural leve: Este termo refere-se a aço redondo, cantoneiras de aço de pequeno diâmetro e aço de paredes finas. Quando o aço de cantoneira é utilizado como elemento de suporte, ele aproveita a resistência do aço e é útil para a instalação da estrutura como um todo. Atualmente, o padrão nacional para aço de cantoneira em relação ao suporte solar apresenta poucas opções de modelos, sendo necessário o desenvolvimento de mais cantoneiras de aço de pequeno diâmetro para acompanhar o rápido crescimento da indústria de energia solar. As terças de aço de paredes finas são geralmente feitas de chapas de aço de 1,5 a 5 mm de espessura, conformadas a frio ou laminadas a frio, resultando em produtos de aço de paredes finas com seções transversais e diâmetros variáveis.
Em comparação com o aço laminado a quente, o raio de rotação do aço de paredes finas pode ser aumentado em 50-60%, e o momento de inércia e o momento resistente da seção podem aumentar de 0,5 a 3 vezes. No entanto, como o aço de paredes finas é geralmente processado em fábrica, há necessidade de furos de alta precisão e de furos para parafusos para painéis fotovoltaicos. Devido ao pequeno tamanho da seção do aço, as ferramentas são difíceis de usar e a montagem é mais complexa. Após o processamento em fábrica, os botões de perfuração podem ser galvanizados a quente para proteção contra ferrugem e transportados para instalação no local. Atualmente, a maioria dos painéis residenciais não pode ser acoplada diretamente à instalação de aço de paredes finas e precisa ser fixada a outra estrutura auxiliar (como um bloco de pressão).
Os painéis fotovoltaicos frequentemente utilizados geralmente apresentam seções transversais perfiladas em forma de I, H e L, com diversas necessidades de projeto, e são normalmente construídos em aço carbono estrutural ou aço de baixa liga, o que facilita a construção e reduz o custo. Os métodos de processamento também são diversos, com a seleção de chapas de aço de diferentes espessuras para a soldagem, de acordo com os requisitos do projeto. Esse método de conformação permite calcular as forças que atuam em diferentes partes estruturais do projeto fotovoltaico, e chapas de aço com diferentes espessuras podem ser utilizadas em diferentes partes, o que é mais adequado do que a utilização de chapas de aço laminadas a quente em uma única etapa.
2. Requisitos de desempenho do material de aço para suporte à energia solar: o material de aço da estrutura metálica para energia solar deve apresentar o seguinte desempenho:
1) Resistência à tração e ao escoamento. Um limite de escoamento elevado pode diminuir a seção transversal dos elementos de aço, reduzir o peso da construção, economizar aço e diminuir os custos totais do projeto. Uma alta resistência à tração pode aumentar a margem de segurança geral de uma estrutura e melhorar sua confiabilidade.
2) Tenacidade e resistência à fadiga. Uma boa plasticidade permite que a estrutura se deforme significativamente antes da falha, possibilitando que a equipe identifique e implemente ações corretivas em tempo hábil. Uma boa plasticidade também pode ser utilizada para ajustar a tensão máxima local, o ângulo de instalação dos painéis solares, o uso de instalação forçada e a plasticidade da estrutura para produzir redistribuição de forças internas, de modo que a concentração de tensão original na estrutura ou em alguns componentes tenda a se uniformizar, melhorando a capacidade de carga geral da estrutura. Uma melhor tenacidade permite que a estrutura absorva mais energia quando destruída por uma carga de impacto, o que é especialmente importante para usinas de energia em áreas desérticas e usinas em telhados expostas a ventos fortes. Uma melhor resistência à fadiga também torna a estrutura mais resistente a variações na capacidade de suportar cargas de vento repetidas.
3) A velocidade de processamento. A trabalhabilidade a frio, a trabalhabilidade a quente e a soldabilidade são exemplos de boa trabalhabilidade. O alumínio usado em estruturas de aço fotovoltaicas não deve apenas ser facilmente usinado em diversas estruturas e componentes, mas também deve ser usinado de forma a não comprometer sua resistência, plasticidade, tenacidade e resistência à fadiga.
4) Vida útil. Como a vida útil projetada de um sistema fotovoltaico é superior a 20 anos, um bom desempenho anticorrosivo também é um indicador importante da qualidade do sistema de montagem. Se a vida útil do suporte for muito curta, isso prejudicará a estabilidade geral da estrutura, prolongando o período de retorno do investimento e reduzindo o benefício econômico geral do projeto.
5) De acordo com as condições anteriores, o aço para estruturas solares deve ser de fácil aquisição, fabricação e venda.
3. Avaliação técnica de suportes estruturais de aço para painéis solares de nova geração
O uso de suportes de aço angular para energia solar está atualmente sujeito a um número crescente de condições, sendo a principal delas a qualidade irregular do aço disponível. A instalação exige uma grande quantidade de furos no local, e após a perfuração, o aço fica suscetível à corrosão. Portanto, um novo tipo de suporte se faz necessário para substituir esses suportes de aço angular, a fim de retardar a corrosão e prolongar a vida útil.
A estrutura principal do novo apoio à energia solar é a seguinte:
1) Um sistema de estruturas de suporte em aço de paredes finas conformado a frio com formatos especiais. O aço de paredes finas conformado a frio com formatos especiais é um sistema estrutural de aço leve que pode ser fabricado em lotes, construído rapidamente e totalmente operacional. O suporte da estrutura de aço de um sistema de aço de paredes finas conformado a frio com formatos especiais é um tipo de estrutura metálica feita de aço de paredes finas pré-fabricado e conformado a frio, que é parafusado no local da obra.
2) Sistema de montagem monolítico em aço pré-fabricado. A estrutura de aço pré-fabricada com terças pode ser montada e fixada no local antes de ser combinada com os painéis para formar todo o conjunto fotovoltaico. Os requisitos de instalação deste suporte de estrutura de aço são bastante elevados, o aço utilizado é da mais alta qualidade, o processo de tratamento de superfície é excelente e é necessário um contato prévio com os fabricantes de componentes fotovoltaicos para garantir uma montagem bem-sucedida.
3) Sistema de estrutura de suporte fotovoltaico para fachada cortina com estrutura de viga-coluna. É apropriado utilizar uma solução de montagem com estrutura de aço de viga-coluna para fachadas cortina fotovoltaicas. Devido à sua baixa rigidez lateral, quando a altura da estrutura ou do pavimento é elevada, devem ser instalados contraventamentos laterais para formar a estrutura de suporte. Estruturas de aço e elementos embutidos moldados in loco são frequentemente utilizados para produzir uma estrutura híbrida no projeto de fachadas cortina fotovoltaicas de grande altura, o que pode melhorar a resistência lateral de toda a estrutura, reduzindo a quantidade de aço necessária e, consequentemente, o custo total.
4. Instalação de novos componentes de suporte solar de parede fina conformados a frio:
1) O inovador suporte de parede fina para energia solar, conformado a frio, para elementos de estrutura de aço, é construído na fábrica utilizando diversos conectores mistos de aço e plástico. Existem várias variedades de conectores mistos de aço e plástico que podem ser adaptados a diversas condições de instalação.
2) O novo suporte para energia solar de parede fina, conformado a frio, é mais leve e possui mais furos de montagem. Em geral, a fundação independente é a fundação principal, com a viga de ligação em concreto armado adicionada conforme necessário. Fundações em faixa ou fundações cruzadas podem ser empregadas em locais com condições geológicas desfavoráveis, mas as fundações em radier devem ser evitadas ao máximo. As bases das colunas superiores são todas articuladas, enquanto os componentes embutidos são bases de colunas inseridas ou parafusos embutidos em concreto impermeável. Ambos os tipos são simples de processar, fáceis de construir e bem conectados.
