S rýchlym rozmachom zelenej ekonomiky našej krajiny dozrieva výroba energie z monokryštalického/polykryštalického kremíka a technológia BIPV s tenkým filmom. Oceľové konštrukcie majú oproti iným typom konštrukcií významné výhody z hľadiska úžitkovej funkcie, dizajnu, konštrukcie a celkových nákladov. Preto je vývoj a výroba nového typu oceľového konštrukčného systému montáže fotovoltaiky, ktorý nahradí súčasný uhlový oceľový systém montáže, kľúčová.
1. Oceľový typ solárneho oceľového držiaka
Ľahká konštrukčná oceľ a obyčajná konštrukčná oceľ s malým prierezom sa v súčasnosti používajú pri výbere ocele kvôli ich jednoduchej konštrukcii a malému objemu solárnej fotovoltaickej podpory.
Ľahká konštrukčná oceľ: Tento termín sa vzťahuje na okrúhlu oceľ, oceľ s malým uhlom a tenkostennú oceľ. Keď sa ako nosný prvok použije oceľ s malým uhlom, môže efektívne využiť pevnosť ocele a je užitočná pre celkovú inštaláciu rámu. V súčasnosti je národný štandard pre oceľ s malým uhlom v súvislosti s podporou solárnej energie málo voliteľných modelov, takže sú potrebné ďalšie modely ocele s malým uhlom, aby sa prispôsobili súčasnému rýchlemu rozvoju odvetvia solárnej energie. Tenkostenné oceľové väznice sa zvyčajne vyrábajú z tenkostenných oceľových plechov s hrúbkou 1,5 – 5 mm, ktoré sa tvárnia za studena alebo valcujú za studena na výrobu tenkostenných oceľových výrobkov s rôznymi prierezmi a priemermi.
V porovnaní s profilovou oceľou valcovanou za tepla sa polomer otáčania tenkostennej profilovej ocele môže zvýšiť o 50 – 60 % a moment zotrvačnosti a moment odporu profilu sa môže zvýšiť o 0,5 – 3-krát. Keďže sa však tenkostenná oceľ väčšinou spracováva v továrni, je potrebné použiť vysoko presné vŕtanie otvorov a fotovoltaických panelov po otvore pre skrutku. Keďže oceľový profil je malý, je ťažké ho obrábať a po spracovaní v továrni je konštrukcia náročnejšia, je možné ho žiarovo zinkovať, aby nebol hrdzavený, a preprava na miesto inštalácie sú náročnejšie. V súčasnosti sa väčšina domácich panelov nedá priamo spojiť s tenkostennou oceľovou inštaláciou a musí sa pripevniť k inej pomocnej pevnej konštrukcii (napríklad k lisovaciemu bloku).
Často používané fotovoltaické panely zvyčajne obsahujú profily typu I, H, L a rôzne konštrukčné požiadavky na profily prierezov a zvyčajne sú vyrobené z uhlíkovej konštrukčnej ocele alebo nízkolegovanej ocele, čo je jednoduchá výroba a nízke náklady. Metódy spracovania sú tiež rôznorodé, pričom zváraná profilová oceľ sa vyberá s rôznymi hrúbkami oceľových plechov podľa konštrukčných požiadaviek v továrni na zváranie tvarovanej ocele. Túto metódu tvarovania možno vypočítať podľa síl pôsobiacich na rôzne konštrukčné časti fotovoltaického projektu a oceľové plechy s rôznou hrúbkou možno použiť na rôzne časti, čo je rozumnejšie ako sila pôsobiaca na jednorazovo valcované oceľové plechy.
2. Požiadavky na výkon oceľového materiálu na podporu solárnej energie, oceľový materiál oceľovej konštrukcie solárnej energie musí mať nasledujúce vlastnosti:
1). Medza ťahu a medza klzu. Vysoká medza klzu môže zmenšiť prierez oceľových prvkov, znížiť hmotnosť konštrukcie, ušetriť oceľ a znížiť celkové náklady na projekt. Vysoká pevnosť v ťahu môže zvýšiť celkovú bezpečnostnú rezervu konštrukcie a zlepšiť jej spoľahlivosť.
2). Húževnatosť a odolnosť voči únave. Dobrá plasticita môže spôsobiť výraznú deformáciu konštrukcie pred zlyhaním, čo umožňuje personálu včas identifikovať a implementovať nápravné opatrenia. Dobrá plasticita sa dá tiež použiť na úpravu lokálneho špičkového napätia, uhla inštalácie solárnych panelov, použitia nútenej inštalácie a plasticity konštrukcie na vytvorenie vnútorného prerozdelenia síl, takže konštrukcia alebo niektoré komponenty pôvodnej koncentrácie napätia v rozložení napätia v konštrukcii majú tendenciu k rovnomernému rozloženiu a zlepšeniu celkovej únosnosti konštrukcie. Lepšia húževnatosť umožňuje konštrukcii absorbovať viac energie, keď je zničená nárazovým zaťažením, čo je obzvlášť dôležité pre púštne elektrárne a strešné elektrárne vystavené silnému vetru. Lepšia odolnosť voči únave môže tiež zvýšiť odolnosť konštrukcie voči zmenám v schopnosti odolávať opakovanému zaťaženiu vetrom.
3). Rýchlosť spracovania. Spracovateľnosť za studena, spracovateľnosť za tepla a zvariteľnosť sú príkladmi dobrej spracovateľnosti. Hliník používaný vo fotovoltaických oceľových konštrukciách sa musí nielen ľahko obrábať do rôznych štruktúr a komponentov, ale musí sa obrábať aj tak, aby sa neznížila jeho pevnosť, plasticita, húževnatosť a odolnosť proti únave.
4). Trvanie prevádzky. Keďže projektovaná životnosť solárneho FV systému je viac ako 20 rokov, dobrý antikorózny výkon je tiež dôležitým ukazovateľom kvality montážneho systému. Ak je životnosť podpery príliš krátka, poškodí sa celková stabilita konštrukcie, čím sa predĺži doba návratnosti a zníži sa celkový ekonomický prínos projektu.
5). V súlade s predchádzajúcimi podmienkami by mala byť oceľová konštrukcia solárnych panelov jednoduchá na nákup, výrobu a predaj.
3. Technické hodnotenie oceľových konštrukčných podpier novej generácie solárnych systémov
Používanie solárnych podpor z uhlovej ocele v súčasnosti podlieha čoraz väčšiemu počtu podmienok, pričom najdôležitejším dôvodom je, že kvalita ocele je v súčasnosti nerovnomerná, inštalácia si vyžaduje veľké množstvo vŕtaní na mieste, ale po vŕtaní oceľ ľahko hrdzavie, takže na nahradenie týchto uhlových oceľových konzol je potrebný nový typ konzoly, aby sa spomalila korózia a predĺžila sa životnosť.
Primárna štruktúra novej podpory solárnej energie je nasledovná:
1). Systém nosných konštrukcií zo špeciálne tvarovaných tenkostenných oceľových konštrukcií tvarovaných za studena. Špeciálne tvarovaná tenkostenná oceľ tvarovaná za studena je konštrukčný systém z tenkej ocele, ktorý je možné vyrábať v dávkach, rýchlo stavať a je plne funkčný. Konzola oceľovej konštrukcie špeciálne tvarovaného systému tenkostennej oceľovej konštrukcie tvarovanej za studena je typ oceľového rámu vyrobeného z prefabrikovanej tenkostennej ocele tvarovanej za studena, ktorá sa na stavenisku skrutkuje.
2). Továrensky vyrobený monolitický oceľový montážny systém. Prefabrikovaný oceľový rám s väznicami je možné zostaviť a upevniť na mieste predtým, ako sa spojí s panelmi a vytvorí tak celé fotovoltaické pole. Požiadavky na inštaláciu tohto oceľového držiaka sú pomerne vysoké, použitá oceľ je najvyššej kvality, proces povrchovej úpravy je dobrý a na zabezpečenie úspešnej montáže je potrebná včasná komunikácia s výrobcami fotovoltaických komponentov.
3). Systém nosnej konštrukcie fotovoltaickej fasády s nosníkovo-stĺpovým rámom. Pre fotovoltaické fasády je vhodné použiť oceľovú konštrukciu s nosníkovo-stĺpovým rámom. Vzhľadom na nízku priečnu tuhosť by sa pri vysokej výške konštrukcie alebo poschodia mali bočné výstuhy umiestniť tak, aby tvorili nosnú rámovú konštrukciu. Oceľová konštrukcia a prvky odlievané na mieste sa často používajú na vytvorenie hybridnej konštrukcie pri návrhu výškových fotovoltaických fasád, čo môže zlepšiť bočnú odolnosť celej konštrukcie a zároveň znížiť množstvo potrebnej ocele, a tým znížiť celkové náklady.
4. Inštalácia nových tenkostenných solárnych nosných komponentov tvárnených za studena:
1). Inovatívny za studena tvarovaný tenkostenný solárny nosič pre oceľové konštrukcie sa vyrába v továrni s použitím rôznych zmiešaných oceľovo-plastových spojok. Existuje niekoľko druhov zmiešaných oceľovo-plastových spojok, ktoré sa môžu prispôsobiť rôznym podmienkam inštalácie.
2). Nový tenkostenný solárny nosič tvarovaný za studena je ľahší a má viac montážnych otvorov. Vo všeobecnosti je nezávislý základ primárnym základom, pričom sa podľa potreby pridáva železobetónový spojovací nosník. Pásové základy alebo krížové základy sa môžu použiť na miestach so zlými geologickými podmienkami, ale základom s plotovou konštrukciou by sa malo čo najviac vyhnúť. Horné základy stĺpov sú všetky kĺbové, zatiaľ čo zapustené komponenty sú buď vložené základy stĺpov, alebo zapustené skrutky obalené vo vodotesnom betóne. Oba typy sa jednoducho spracovávajú, ľahko sa stavajú a sú dobre spojené.
