الأقواس الكهروضوئية (PV).هي هياكل متخصصة مصممة لوضع وتركيب وتثبيت الألواح الشمسية، والمعروفة أيضًا باسم أنظمة تركيب الطاقة الشمسية. باعتبارها "العمود الفقري" لمحطة الطاقة الكهروضوئية، تتيح الأقواس الكهروضوئية إمكانية التعديل المرن لبناء محطة الطاقة وفقًا للتضاريس والإشعاع الشمسي وعوامل أخرى. لا يعمل نظام القوس الكهروضوئي السليم علميًا على إطالة عمر خدمة محطة الطاقة الكهروضوئية فحسب، بل يعمل أيضًا على تحسين كفاءة توليد الطاقة بشكل كبير.
يتم تصنيف الأقواس الكهروضوئية بشكل عام إلى ثلاثة أنواع رئيسية: الأقواس الثابتة، وأقواس التتبع، والأقواس المرنة.
I. الأقواس الثابتة
كما يوحي الاسم، فإن الأقواس الكهروضوئية الثابتة هي أنظمة تركيب حيث يظل الموضع والزاوية والاتجاه دون تغيير بعد التثبيت. تعمل طريقة التثبيت هذه على توجيه مكونات الطاقة الشمسية الكهروضوئية مباشرةً نحو مناطق خطوط العرض المنخفضة-(بزاوية معينة على الأرض) وترتيبها بشكل متتابع ومتوازي لتكوين مصفوفة من الطاقة الشمسية الكهروضوئية لتوليد الطاقة. توفر الأقواس الثابتة حلول تركيب متعددة: تتضمن الخيارات المثبتة على الأرض -أساسات الخوازيق، والصابورة الخرسانية، والأجزاء المدمجة، وطرق التثبيت الأرضية، بينما يتم تصميم حلول الأسطح لتناسب مواد التسقيف المختلفة.
(1) الأقواس الكهروضوئية على السطح
يتم تثبيت الأقواس الكهروضوئية على الأسطح على أسطح مائلة أو مسطحة. أثناء التثبيت، يجب أن تتوافق مع بيئة السطح دون الإضرار بالهيكل الأصلي أو نظام مقاومة الماء. تشمل مواد التسقيف الشائعة البلاط المزجج، والبلاط الفولاذي الملون، والألواح الإسفلتية، والأسطح الخرسانية، مع حلول أقواس مخصصة مصممة لكل مادة.
تنقسم أسطح المنازل إلى أنواع مائلة ومسطحة. بالنسبة للأسطح المنحدرة، يتم عادةً وضع الأقواس بشكل مسطح على طول منحدر السقف، على الرغم من إمكانية التثبيت بزاوية أيضًا (طريقة أكثر تعقيدًا مع تطبيقات أقل). بالنسبة للأسطح المسطحة، تتوفر خيارات التثبيت المسطحة والزاوية-.
بين قوسين الكهروضوئية على السطح
(2) دعامات كهروضوئية أرضية - مثبتة
يتم تثبيت الأقواس الكهروضوئية -الأرضية على أرض خارجية مفتوحة. بالنسبة للأنظمة الكهروضوئية الأرضية ذات النطاق الكبير-، تختلف طرق تثبيت الأقواس بناءً على الجيولوجيا والبيئة والمناخ وغيرها من الظروف. تشمل الحلول الشائعة أسس الشريط الخرساني (الكتلة)، وأساسات الخوازيق، والمثبتات الأرضية، والأكوام اللولبية.
الطاقة الشمسية والزراعة-تكامل الطاقة الكهروضوئية: يتميز هذا النموذج بمحطة طاقة كهروضوئية مفتوحة في الطابق العلوي ومساحة لزراعة الأعشاب الطبية الصينية أو تربية الماشية في الأسفل، مما يزيد من استخدام موارد الأراضي إلى الحد الأقصى ويخلق مزيجًا مثاليًا من الزراعة الحديثة والطاقة الجديدة.
الأرضية-الأقواس الكهروضوئية المثبتة
(3) الأقواس الكهروضوئية العائمة/المائية-
مصايد الأسماك-تكامل الطاقة الكهروضوئية: يتيح هذا النموذج توليد الطاقة فوق الماء وتربية الأسماك أدناه، مما يخلق نموذج تنمية مكثفة لـ "مورد واحد وصناعتان". فهو يعمل على تحسين استخدام الموارد، وحماية البيئة البيئية، وتعزيز كفاءة استخدام الموارد المائية، ويقدم فوائد بيئية وموفرة للطاقة- وسياحية.
العائمة بين قوسين الكهروضوئية: تعمل الأنظمة العائمة على القضاء على الأعمال المدنية واسعة النطاق وتقصير دورات التثبيت. إنها تطفو مباشرة على سطح الماء، مما يقلل تكاليف تسوية الموقع، وحفر خنادق الكابلات، وأعمال الأساس الأخرى. يوفر المسطح المائي تأثيرًا تبريديًا، ويمكن أن يؤدي الاستخدام الفعال لموارد الطاقة الشمسية إلى زيادة توليد الطاقة من المحطات الكهروضوئية العائمة بنسبة 15٪ على الأقل، مما يؤدي إلى تسريع عائد الاستثمار.
العائمة/المائية-الأقواس الكهروضوئية
ثانيا. تتبع بين قوسين
تنقسم أقواس التتبع إلى أقواس PV ثابتة قابلة للتعديل وأقواس PV للتتبع التلقائي.
(1) أقواس كهروضوئية ثابتة قابلة للتعديل
يتم بناء الأقواس الثابتة القابلة للتعديل على أنظمة ثابتة، مما يسمح بتعديل الزاوية وفقًا للأشهر أو المواسم المختلفة لتعزيز توليد الطاقة. تشمل الأقواس الكهروضوئية الثابتة القابلة للتعديل ما يلي:
قوس كبير قابل للتعديل بين قوسين
جاك-اكتب أقواسًا قابلة للتعديل
مرفاع المسار-نوع أقواس قابلة للتعديل
(2) أقواس التتبع التلقائي
1) تتبع المحور-المفرد
تتبع أقواس التتبع ذات المحور الواحد- مسار الشمس في اتجاه الشرق-الغرب، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في توليد الطاقة. ومع ذلك، نظرًا لعدم ميل الأقواس ذات المحور الواحد- نحو الجنوب، فإن قدرتها على استقبال الإشعاع تكون ضعيفة عند زوايا الارتفاع الشمسي المنخفضة، وهو عيب ملحوظ بشكل خاص في مناطق خطوط العرض- المرتفعة. في مناطق خطوط العرض العالية-، يتناقص تحسين توليد الطاقة لأقواس المحور الواحد-، وفي الشتاء، قد يكون توليد الطاقة أقل من الأقواس الثابتة.
استنادًا إلى ترتيب المكونات، يتم تقسيم تتبع المحور الفردي- إلى نظام -صف واحد (1P) وصف مزدوج (2P) محور واحد-: يشير 1P إلى مكون واحد مرتب على طول اتجاه عرض القوس، بينما يشير 2P إلى مكونين.
تتبع المحور-المفرد
2) تكوين المحور المفرد - المائل
تتميز أقواس المحور-المفردة المائلة بميل معين نحو الجنوب، مما يوفر أداءً أفضل من أنظمة المحور-المفردة القياسية. ومع ذلك، فإن لها حدودها الخاصة: الميل نحو الجنوب يعني أن الجانب الشمالي من الدعامة يصبح أعلى من الأرض مع إطالة العمود الدوار. نظرًا لأن الأعمدة الخلفية لا يمكن أن تكون طويلة للغاية، فإن العمود الدوار لأقواس المحور الفردي المائل-لا يمكن أن يكون بنفس طول أنظمة المحور الفردي المسطح-، مما يتطلب وحدات مستقلة تزيد من التكلفة وإشغال الأرض.
استنادًا إلى عدد الأعمدة، يتم تقسيم أقواس المحور -المفردة المائلة إلى أنظمة -عمود فردي، وعمود-مزدوج، و-أعمدة متعددة مائلة مفردة-.
تكوين محور -مفرد مائل
3) تتبع المحور المزدوج-.
تستخدم أقواس التتبع ذات المحور المزدوج- عمودين دوارين (رأسيًا وأفقيًا) لتتبع ضوء الشمس في الوقت الفعلي-. تتحرك المجموعة الكهروضوئية على طول محورين دوارين، لتتبع زوايا سمت الشمس وارتفاعها لضمان أن يكون ضوء الشمس متعامدًا مع سطح المكون في جميع الأوقات، مما يزيد من توليد الطاقة إلى الحد الأقصى. هذا النظام مناسب للاستخدام في جميع مناطق خطوط العرض.
ثالثا. أقواس مرنة
فيما يتعلق بالمسارات الفنية، تنقسم الأقواس الكهروضوئية المرنة تقريبًا إلى أنظمة كابلات تعليق ذات طبقة واحدة-وأنظمة طبقة مزدوجة-(محمل-كابلات تثبيت + كابلات تثبيت)، وهياكل شبكية أكثر تعقيدًا مقاومة لرياح التوتر العكسي-. تشتمل الأنواع الشائعة على شبكات الكابلات سابقة الإجهاد، والأنظمة الهجينة، وهياكل الجمالون (الحزم) لسلسلة الشد، والتي تحتوي جميعها على مكونات رئيسية مثل -كابلات التحميل والتثبيت، وكابلات التثبيت، ودعامات الكابلات-المثبتة، والأكوام، وأنظمة التثبيت، والعوارض الفولاذية، وأعمدة المحامل-المثبتة للكابلات.
تتميز أنظمة الأقواس الكهروضوئية المرنة لهيكل الكابل بمساحة رأس عالية تبلغ 3-15 مترًا وخصائص واسعة النطاق تبلغ 10-60 مترًا، وتتكيف بشكل فعال مع التضاريس الجبلية المعقدة وتتجنب العوامل غير المواتية مثل الجبال المتموجة والمنحدرات العديدة. وفي الوقت نفسه، فإنها تحرر المساحة الموجودة تحت الأقواس بالكامل، مما يتيح تكامل الخلايا الكهروضوئية الزراعية والغابات الكهروضوئية، وتحسين توليد الطاقة من المحطات الكهروضوئية، وزيادة كفاءة استخدام الأراضي والمساحة.
تستخدم الأقواس المرنة كمية أقل من الفولاذ، لذلك تعتبر بشكل عام أقل تكلفة في الصناعة. ومع ذلك، نظرًا لأن الأقواس المرنة لا تزال في مرحلة التحسين الفني التدريجي ومراجعة معايير الصناعة، فهناك مجموعة واسعة من أنواع الأقواس المرنة في السوق بجودة متفاوتة، مما يؤدي إلى تقلبات كبيرة في الأسعار. تتراوح تكلفة وحدة الطول والإرتفاع لأنظمة الأقواس المرنة من 0.2 يوان/وات إلى 0.6 يوان/وات، وهو عامل مباشر يجعل الشركات أكثر حذرًا في هذا الصدد. وفيما يتعلق بالتصميم الهيكلي، ستزداد الهوامش المعقولة واستكشاف التصميم الزائد عن الحاجة. يشار إلى أنه مع مزيد من النضج التكنولوجي، سيتم توحيد تطبيق الأقواس المرنة تدريجيًا، وستكون المنتجات أكثر موثوقية، وستكون التكاليف أكثر معقولية.
التعليمات:
س: هل يؤدي تركيب الطاقة الشمسية على السقف- إلى إبطال ضمان السقف؟
ج: قد يبطله إذا تم تثبيته بشكل غير صحيح. استخدم الحشوات والمواد المانعة للتسرب والتركيب الاحترافي لتقليل المخاطر.
س: كيف يتم حساب الحمل الذي يضيفه النظام الشمسي إلى السقف؟
ج: الألواح ~18-22 كجم/م² + الحوامل ~10-15 كجم/م²=إجمالي 25-45 كجم/م². تضيف الأسطح الصابورة 80-120 كجم/م²؛ الفحص الهيكلي إلزامي.
س: ما هي زاوية الميل المثالية للألواح الشمسية؟
ج: ~ يساوي خط العرض المحلي (على سبيل المثال، 30-40 درجة في نصف الكرة الشمالي). تعمل الإمالة القابلة للتعديل على تحسين إنتاجية الشتاء؛ تستخدم المناطق المعرضة للثلوج-زوايا أكثر انحدارًا لتنزلق الثلوج.
س: هل يمكن تركيب الألواح الشمسية على الأسطح المصنوعة من البلاط/المعدن؟
ج: نعم-تستخدم أسطح البلاط خطافات السقف؛ تستخدم الأسطح المعدنية مشابك متخصصة لتجنب الاختراق. آمن دائمًا على العوارض الخشبية/الجمالونات.
ج: مبنى مواقف سيارات مغطى بألواح، يولد الطاقة أثناء تظليل المركبات. يتطلب إطارات معززة لدعم السيارات والألواح.
س: هل تتطلب حوامل التتبع المزيد من الصيانة؟
ج: نعم-تحتاج الأجزاء المتحركة (المحركات/أجهزة الاستشعار) إلى فحوصات سنوية (التشحيم وتحديثات البرامج الثابتة). يستحق كل هذا العناء للحصول على عائد أعلى بنسبة 20-30٪ في المناطق المشمسة.
س: كيفية منع تسرب السقف من تركيب الألواح الشمسية؟
ج: استخدم شريط البوتيل، والحشوات، والمثبتات المختومة. قم بالحفر فقط في الأجزاء الحاملة للحمل - (العوارض الخشبية/الجمالونات) وتأكد من ذلك باستخدام الثقوب التجريبية.