Ülkemizin yeşil ekonomisinin hızla genişlemesiyle birlikte, monokristal silikon/polikristal silikon fotovoltaik enerji üretimi ve ince film BIPV teknolojisi olgunlaşmaktadır. Çelik yapılar, kullanım fonksiyonu, tasarım, inşaat ve genel maliyet açısından diğer yapı türlerine göre önemli avantajlara sahiptir. Sonuç olarak, mevcut açılı çelik montaj sisteminin yerini alacak yeni bir çelik yapı fotovoltaik montaj sisteminin geliştirilmesi ve üretilmesi kritik önem taşımaktadır.
1. Çelik tipi güneş paneli çelik braketi
Güneş paneli desteklerinin basit yapısı ve küçük hacmi nedeniyle, çelik seçiminde şu anda hafif hizmet tipi yapısal çelik ve küçük kesitli sıradan yapısal çelik kullanılmaktadır.
Hafif yapısal çelik: Bu terim, yuvarlak çelik, küçük açılı çelik ve ince cidarlı çeliği ifade eder. Açılı çelik, destekleyici bir eleman olarak kullanıldığında, çeliğin mukavemetinden etkin bir şekilde yararlanabilir ve genel çerçeve kurulumu için faydalıdır. Şu anda, güneş enerjisi desteğiyle ilgili ulusal standart açılı çelik için opsiyonel model sayısı azdır, bu nedenle güneş enerjisi sektörünün mevcut hızlı gelişimine uyum sağlamak için ek küçük açılı çelik modellerine ihtiyaç duyulmaktadır. İnce cidarlı çelik aşıklar, genellikle 1,5-5 mm kalınlığında ince cidarlı çelik levhalardan yapılır ve çeşitli kesit ve çaplarda ince cidarlı çelik ürünler yapmak için soğuk şekillendirme veya soğuk haddeleme işlemine tabi tutulur.
Sıcak haddelenmiş profil çeliğine kıyasla, ince cidarlı profil çeliğinin dönme yarıçapı %50-60 oranında artırılabilir ve profilin atalet momenti ve direnç momenti 0,5-3 kat artırılabilir. Ancak ince cidarlı çelik çoğunlukla fabrikada işlendiği için, yüksek hassasiyetli delme delikleri ve fotovoltaik panellere vida deliği açılması gerekmektedir. Çelik profil küçük olduğu için, aletlerle çalışmak zordur ve fabrikada işlendikten sonra delme deliği açılması daha zordur; bu nedenle sıcak daldırma galvanizleme ile paslanmaya karşı koruma sağlanabilir ve şantiyeye taşınabilir. Şu anda, çoğu ev tipi panel doğrudan ince cidarlı çelikle monte edilemez ve başka bir yardımcı sabitleme yapısına (örneğin pres bloğu) bağlanması gerekir.
Genellikle I tipi, H tipi, L tipi ve çeşitli tasarım ihtiyaçlarına göre profilli kesitler içeren fotovoltaik paneller sıklıkla kullanılır ve genellikle karbon yapısal çelik veya düşük alaşımlı çelikten imal edilir; bu da yapımını kolaylaştırır ve maliyeti düşürür. İşleme yöntemleri de çeşitlidir; kaynak kesitinde kullanılan çelik levhalar, tasarım gereksinimlerine göre fabrikada kaynakla şekillendirilir. Bu şekillendirme yöntemi, fotovoltaik projenin farklı yapısal parçalarına etki eden kuvvetlere göre hesaplanabilir ve farklı parçalarda farklı kalınlıklarda çelik levhalar kullanılabilir; bu da tek seferde sıcak haddelenmiş çelik levhalara göre daha mantıklıdır.
2. Güneş enerjisi destek çelik malzemesinin performans gereksinimleri: Güneş enerjisi çelik konstrüksiyonunda kullanılan çelik malzeme aşağıdaki performans özelliklerine sahip olmalıdır:
1). Çekme ve akma dayanımı. Yüksek bir akma noktası, çelik elemanların kesitini azaltabilir, yapı ağırlığını düşürebilir, çelikten tasarruf sağlayabilir ve toplam proje maliyetlerini düşürebilir. Yüksek çekme dayanımı, bir yapının genel güvenlik rezervini artırabilir ve güvenilirliğini iyileştirebilir.
2). Sağlamlık ve yorulma direnci. İyi bir plastisite, yapının arıza öncesinde önemli ölçüde deforme olmasına neden olarak personelin düzeltici önlemleri zamanında tespit etmesine ve uygulamasına olanak tanır. İyi plastisite ayrıca, yerel tepe gerilimini, güneş paneli montaj açısını, zorlamalı montajı ve yapının plastisitesini ayarlayarak iç kuvvet dağılımını yeniden düzenleyebilir; böylece yapının veya bazı bileşenlerinin orijinal gerilim yoğunlaşmasının gerilim dağılımı homojen hale gelir ve yapının genel taşıma kapasitesi iyileştirilir. Daha iyi sağlamlık, yapının darbe yüküyle tahrip olduğunda daha fazla enerji emmesini sağlar; bu, özellikle çöl enerji santralleri ve yüksek rüzgarlara maruz kalan çatı enerji santralleri için önemlidir. Daha iyi yorulma direnci, yapının tekrarlanan rüzgar yüklerine dayanma yeteneğindeki değişimlere karşı daha dirençli olmasını da sağlayabilir.
3). İşleme hızı. Soğuk işlenebilirlik, sıcak işlenebilirlik ve kaynaklanabilirlik, iyi işlenebilirliğin örnekleridir. Fotovoltaik çelik yapılarda kullanılan alüminyum, çeşitli yapı ve bileşenlere kolayca işlenebilmesinin yanı sıra, mukavemet, plastisite, tokluk ve yorulma direncinden ödün verilmeyecek şekilde de işlenmelidir.
4). Hizmet süresi. Güneş enerjisi sistemlerinin tasarım ömrü 20 yıldan fazla olduğundan, iyi korozyon direnci de montaj sisteminin kalitesinin önemli bir göstergesidir. Destek ömrü çok kısa olursa, yapının genel stabilitesine zarar verir, geri ödeme süresini uzatır ve projenin genel ekonomik faydasını azaltır.
5). Yukarıdaki koşullara uygun olarak, güneş enerjisi çelik yapı çeliğinin temini, üretimi ve satışı kolay olmalıdır.
3. Yeni nesil güneş enerjili çelik yapısal desteklerin teknik değerlendirmesi
Günümüzde açılı çelik güneş enerjisi desteklerinin kullanımı giderek daha fazla koşula tabidir; bunun en önemli nedeni, çeliğin kalitesinin şu anda düzensiz olması, kurulumun sahada çok sayıda delme işlemi gerektirmesi ve delme işleminden sonra çeliğin kolayca paslanmasıdır. Bu nedenle, korozyonu yavaşlatmak ve kullanım ömrünü uzatmak için bu açılı çelik desteklerin yerine yeni bir tip destek gereklidir.
Yeni güneş enerjisi destek sisteminin temel yapısı aşağıdaki gibidir:
1). Özel şekilli soğuk şekillendirilmiş ince duvarlı çelik destek yapıları sistemi. Özel şekilli soğuk şekillendirilmiş ince duvarlı çelik, seri üretim yapılabilen, hızlı bir şekilde inşa edilebilen ve tamamen işlevsel olan hafif çelik yapı sistemidir. Özel şekilli soğuk şekillendirilmiş ince duvarlı çelik yapı sisteminin çelik yapı braketi, şantiyede cıvatalarla birleştirilen, önceden üretilmiş soğuk şekillendirilmiş ince duvarlı çelikten yapılmış bir çelik yapı çerçevesi türüdür.
2). Fabrikada üretilmiş monolitik çelik montaj sistemi. Önceden üretilmiş çelik çerçeve ve kirişler, tüm fotovoltaik diziyi oluşturmak üzere panellerle birleştirilmeden önce sahada kurulup sabitlenebilir. Bu çelik yapı braketinin kurulum gereksinimleri oldukça yüksektir; kullanılan çelik en yüksek kalitededir, yüzey işleme süreci iyidir ve başarılı bir montaj sağlamak için fotovoltaik bileşen üreticileriyle erken iletişim kurulması gerekmektedir.
3). Kiriş-kolon çerçeveli perde duvar fotovoltaik destek yapısı sistemi. PV perde duvarlar için kiriş-kolon çerçeveli çelik yapı montaj çözümü kullanılması uygundur. Düşük yanal rijitliği nedeniyle, yapının veya katın yüksekliği yüksek olduğunda, destek çerçeve yapısını oluşturmak için yanal destekler yerleştirilmelidir. Yüksek katlı fotovoltaik perde duvar tasarımında, çelik yapı ve yerinde dökme gömme elemanlar sıklıkla hibrit bir yapı oluşturmak için kullanılır; bu da gerekli çelik miktarını azaltırken ve dolayısıyla toplam maliyeti düşürürken tüm yapının yanal direncini artırabilir.
4. Yeni soğuk şekillendirilmiş ince cidarlı güneş paneli destek bileşenlerinin montajı:
1). Çelik yapı elemanları için yenilikçi soğuk şekillendirilmiş ince duvarlı güneş enerjisi destek sistemi, fabrikada çeşitli çelik-plastik karışımlı bağlantı elemanları kullanılarak üretilmektedir. Çeşitli montaj koşullarına uyum sağlayabilecek birçok çelik-plastik karışımlı bağlantı elemanı çeşidi mevcuttur.
2). Yeni soğuk şekillendirilmiş ince duvarlı güneş enerjisi destek sistemi daha hafiftir ve daha fazla montaj deliğine sahiptir. Genel olarak, bağımsız temel birincil temeldir ve gerektiğinde takviyeli beton bağlantı kirişi eklenir. Şerit temeller veya çapraz temeller, jeolojik koşulların zayıf olduğu yerlerde kullanılabilir, ancak radye temellerden mümkün olduğunca kaçınılmalıdır. Üst kolon tabanlarının tamamı menteşelidir, gömülü bileşenler ise ya yerleştirilmiş kolon tabanları ya da su geçirmez betona gömülmüş gömülü cıvatalardır. Her iki tip de işlenmesi basit, yapımı kolay ve iyi bağlantılıdır.
