ข้อกังวลทางเทคนิคเกี่ยวกับ-ระบบการติดตั้ง PV ที่มีต้นทุนต่ำ: การวิเคราะห์อย่างเป็นระบบตั้งแต่แรงลมไปจนถึงความน่าเชื่อถือของโครงสร้าง

ในการออกแบบโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (PV) การเลือกระบบติดตั้งจะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าโดยรวมและความปลอดภัยของโครงสร้าง ตัวอย่างเช่น ระบบติดตามสามารถเพิ่มผลผลิตพลังงานได้อย่างมากเมื่อเทียบกับระบบเอียงคงที่- แต่กลับกำหนดให้มีความต้องการที่เข้มงวดมากขึ้นในการออกแบบโครงสร้าง ในการใช้งานจริง -โซลูชันการติดตั้งบนราง- เช่น การใช้รางแผงโซลาร์เซลล์และฮาร์ดแวร์สำหรับติดตั้งที่เกี่ยวข้อง- มีหลายรูปแบบ อย่างไรก็ตาม ความปลอดภัยขึ้นอยู่กับความถูกต้องทางวิทยาศาสตร์ของการคำนวณแรงลมและวิธีการตรวจสอบโครงสร้าง

 

 

 

แรงลมเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในการกำหนดขนาดโครงสร้างและความเสถียรในการออกแบบระบบติดตั้ง PV ปัจจุบันมีวิธีการคำนวณหลักสองวิธีในสาขาวิศวกรรม: วิธีที่ใช้ค่าสัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์จากมาตรฐาน และวิธีการปรับปรุงตามการทดสอบในอุโมงค์ลม

 

การออกแบบที่เป็นมาตรฐาน-เช่น การใช้โปรไฟล์รางอะลูมิเนียมหรือรางแร็ค- มักจะอาศัยโมเดลแรงลมที่เรียบง่าย อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้มักล้มเหลวในการจับสัญญาณรบกวนทางอากาศพลศาสตร์ระหว่างอาร์เรย์และความซับซ้อนของสนามลมสามมิติ-

 

ในทางตรงกันข้าม-การออกแบบระดับ-เช่น ระบบติดตั้งรางบนหลังคา- จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ มากขึ้น เช่น ความแปรปรวนของทิศทางลม เอฟเฟกต์การป้องกันโมดูล และการตอบสนองทางโครงสร้างควบคู่กัน

 

นอกจากนี้ ในทางปฏิบัติทางวิศวกรรมจริง ส่วนประกอบเฉพาะที่ (เช่น ตัวเชื่อมต่อรางอลูมิเนียมหรือรางสั้นสำหรับยึดหลังคา) อยู่ภายใต้สภาวะความเครียดที่ซับซ้อน หากมีการกำหนดค่าแรงลมโดยใช้แนวทางอนุรักษ์นิยมมากเกินไปหรือเชิงประจักษ์ล้วนๆ อาจมีความเสี่ยงต่อความไม่เสถียรของโครงสร้างเฉพาะที่

 

 

ในการออกแบบโครงสร้าง มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในมาตรฐานต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการรักษาโหมดความเค้นของส่วนประกอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับการคัปปลิ้งแบบบิด-

 

ตัวอย่างเช่น ในระบบโมดูลาร์-เช่น ขายึดรางอเนกประสงค์หรือ-ชุดติดตั้งรางขนาดเล็ก- คานหลักและตัวเชื่อมต่อมักจะได้รับโมเมนต์การโค้งงอและแรงบิดพร้อมกัน อย่างไรก็ตาม วิธีการออกแบบที่เรียบง่ายบางวิธีปฏิบัติต่อส่วนประกอบเหล่านี้โดยใช้โมเดลการดัดงอแกนเดียว- ซึ่งอาจนำไปสู่การประเมินระดับความเค้นจริงต่ำเกินไป นอกจากนี้ สำหรับโครงสร้างกลางแจ้งที่ออกแบบมาเพื่อ-การบริการระยะยาว-เช่น รางนำแบบกันน้ำและรางยึดหลังคาอะลูมิเนียม- จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องคำนึงถึงผลกระทบของการกัดกร่อน ความผันผวนของอุณหภูมิ และการคืบคลานของวัสดุ-ในระยะยาว

 

จากมุมมองของระบบ ความสมบูรณ์ของการออกแบบระบบรางยึดหลังคาจะกำหนดความต่อเนื่องและความเสถียรของเส้นทางการถ่ายโอนโหลดทั่วทั้งอาเรย์โดยตรง

 

 

ระบบติดตั้ง PV น้ำหนักเบาไวต่อการตอบสนองการสั่นสะเทือนในสภาพแวดล้อมที่มีลมแรงสูง- โดยแสดงออกมาในรูปแบบต่างๆ เช่น แรงสั่นสะเทือนที่เหนี่ยวนำให้เกิดกระแสน้ำวน- การกระแทก และความไม่เสถียรตามหลักอากาศพลศาสตร์

 

ระบบ-รางช่วง-ยาว เช่น การใช้ตัวเชื่อมต่อหรือการกำหนดค่า-รางยาวแบบโมดูลาร์-แสดงความยืดหยุ่นของโครงสร้างที่สูงกว่า ทำให้มีแนวโน้มที่จะขยายเสียงสะท้อนภายในช่วงความเร็วลมเฉพาะเจาะจงมากขึ้น

 

นอกจากนี้ สำหรับส่วนประกอบแบริ่งรับน้ำหนักที่ต่อเนื่อง- เช่น รางยึดหลังคาอะลูมิเนียม การกระจายความแข็งที่ไม่สม่ำเสมอที่จุดเชื่อมต่ออาจทำให้เกิดการสะสมความล้าเฉพาะที่

 

จากจุดยืนทางวิศวกรรม การสั่นสะเทือนดังกล่าวไม่เพียงแต่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของโครงสร้างเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็ก{0}}ในโมดูลและทำให้การเชื่อมต่อหลวม ซึ่งส่งผลให้ความน่าเชื่อถือโดยรวมของระบบลดลง

 

 

 

เมื่อเลือกส่วนประกอบสำหรับโครงการจริง ระยะขอบด้านความปลอดภัยของโครงสร้างการติดตั้งจะต้องได้รับการประเมินอย่างเป็นระบบ แทนที่จะมุ่งเน้นไปที่ต้นทุนเริ่มต้นหรือพารามิเตอร์วัสดุที่แยกเดี่ยวเพียงอย่างเดียว

 

ตัวอย่างเช่น ในการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับรางยึดที่เหมาะกับหลังคาประเภทต่างๆ สภาพหลังคาที่แตกต่างกันจะเปลี่ยนเส้นทางการถ่ายโอนน้ำหนักอย่างมาก ซึ่งจำเป็นต้องมีกลยุทธ์การออกแบบที่แตกต่างกัน

 

ในส่วนของการเลือกใช้วัสดุนั้นรางยึดอลูมิเนียมต้องเป็นไปตามข้อกำหนดการบริการกลางแจ้ง-ในระยะยาวที่เกี่ยวข้องกับความแข็งแกร่ง ความแข็ง และความต้านทานการกัดกร่อน

 

นอกจากนี้ ในการออกแบบโครงสร้างแบบผสมผสาน พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตและวิธีการเชื่อมต่อของรางอลูมิเนียมส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรโดยรวมของระบบและความต้านทานลม

 

 

 

ความปลอดภัยของระบบการติดตั้ง PV ไม่ได้ถูกกำหนดโดยปัจจัยเดียว แต่เป็นผลมาจากการผสมผสานระหว่างการคำนวณแรงลม วิธีการตรวจสอบโครงสร้าง และความสามารถในการควบคุมการสั่นสะเทือน การพึ่งพา-สูตรเชิงประจักษ์หรือแบบจำลองอย่างง่ายมากเกินไปอาจช่วยลดต้นทุนเริ่มต้น แต่ยังทำให้เกิดความเสี่ยงเชิงโครงสร้างที่สำคัญในระหว่าง-การดำเนินงานระยะยาว ดังนั้นในการออกแบบทางวิศวกรรม ควรเน้นที่ข้อมูลการทดสอบตามหลักอากาศพลศาสตร์ การวิเคราะห์โครงสร้างโดยละเอียด และการประเมินความน่าเชื่อถือของวงจรชีวิต-อย่างครบถ้วน เพื่อให้แน่ใจว่าระบบเซลล์แสงอาทิตย์จะรักษาการทำงานที่มั่นคง ปลอดภัย และมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน