ما هي هياكل تركيب الألواح الكهروضوئية؟
تُعدّ هياكل تثبيت الألواح الكهروضوئية هياكل معدنية مصممة ضمن أنظمة توليد الطاقة الشمسية لتحديد مواقع الألواح الشمسية وتركيبها وتثبيتها. تدعم هذه الهياكل المكونات الرئيسية لتوليد الطاقة في محطة الطاقة الكهروضوئية؛ فهي بمثابة الهيكل الأساسي للمنشأة، وتشكل عنصرًا بالغ الأهمية في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية ككل.
اعتمادًا على الظروف البيئية المتغيرة ومتطلبات التركيب، يمكن تصنيف أنظمة تركيب الخلايا الكهروضوئية إلى: تركيبات ثابتة، وتركيبات قابلة للتعديل، وتركيبات تتبع تلقائية، وتركيبات مرنة.
ما هو نظام تركيب الألواح الكهروضوئية ذو الميل الثابت؟
نظام تثبيت الألواح الكهروضوئية ذو الميل الثابت هو هيكل داعم يمكّن مصفوفة الألواح الكهروضوئية من استقبال الإشعاع الشمسي في وضع ثابت. يُصمّم هذا النظام خصيصًا للموقع الجغرافي المحلي والعوامل البيئية والظروف المناخية، حيث يُوضع الحامل بزاوية تزيد من مساحة السطح المعرضة للإشعاع الشمسي؛ وبمجرد تركيبه، لا يخضع موضعه عادةً لتعديلات متكررة.
استنادًا إلى سيناريو التطبيق، يتم تصنيف حوامل الألواح الكهروضوئية الثابتة إلى ثلاث فئات: حوامل على السطح، وحوامل أرضية، وحوامل مائية.
تسقيف:
حامل تثبيت الألواح الكهروضوئية للأسقف مصنوع من الفولاذ الملون
نظام تركيب الألواح الكهروضوئية على الأسطح المائلة
نظام تركيب الألواح الكهروضوئية على الأسطح المسطحة
الأرضيات:
نظام تركيب الألواح الكهروضوئية أحادي العمود
نظام تركيب الألواح الكهروضوئية ثنائي الأعمدة
الطعوم السطحية:
نظام تركيب الألواح الكهروضوئية العائم
نظام تركيب الألواح الكهروضوئية العائم المثبت على عمود
توفر حوامل الألواح الكهروضوئية الثابتة المزايا التالية:
1. **ثبات عالٍ:** تتميز حوامل الألواح الشمسية الثابتة بتصميم هيكلي متين قادر على الحفاظ على الثبات في مختلف الظروف المناخية. سواءً أكانت تواجه رياح وأمطار الصيف أو برد الشتاء، فإن هذه الحوامل تدعم الألواح الشمسية بثبات.
٢. **تكاليف صيانة منخفضة:** نظرًا لأن حوامل الألواح الشمسية الثابتة لا تحتوي على أجزاء متحركة وتتميز بتصميم بسيط - مما يجعل تصنيعها وتركيبها سهلاً نسبيًا - فإن تكاليف صيانتها منخفضة نسبيًا. كل ما هو مطلوب لضمان التشغيل السليم هو إجراء فحوصات وتنظيف دوريين للألواح الشمسية.
3. **تطبيقات واسعة النطاق:** تتميز حوامل الألواح الشمسية الثابتة بمتطلبات موقعية بسيطة، وهي مناسبة لمجموعة متنوعة من المواقع، بما في ذلك أسطح المنازل والمواقع الأرضية وسفوح التلال. ويمكن نشرها بمرونة في البيئات الحضرية والريفية على حد سواء.
4. **عمر طويل:** تتميز حوامل الألواح الكهروضوئية الثابتة بعمر خدمة طويل، حيث تدوم عادةً لمدة 30 عامًا أو أكثر.
ما هو حامل تثبيت الألواح الكهروضوئية القابل للتعديل؟
يتشابه تصميم دعامة التثبيت القابلة لتعديل الميل مع تصميم الدعامة الثابتة، ويختلف عنها فقط بإضافة آلية تعديل إضافية. يمكن تعديل زاوية ميل الدعامة القابلة للتعديل يدويًا لتتوافق مع التغيرات الموسمية أو الدورية في زاوية سقوط أشعة الشمس. ومن خلال تعديل ميل الدعامة دوريًا، يتحسن امتصاص ضوء الشمس المباشر، مما يزيد من إنتاج الطاقة من الألواح الكهروضوئية.
حامل تثبيت كهروضوئي قابل للتعديل والإمالة
حامل تثبيت ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية القابل للتعديل على السطح
حامل ألواح شمسية قابل للتعديل مثبت على الأرض
ما هو نظام تركيب الخلايا الكهروضوئية للتتبع التلقائي؟
يشير حامل التتبع الشمسي إلى نظام تركيب كهروضوئي قادر على ضبط زاوية المصفوفة الشمسية تلقائيًا لمتابعة التغيرات في زاوية سقوط أشعة الشمس.
تُصنف حوامل تتبع الطاقة الشمسية بشكل أساسي إلى حوامل تتبع أحادية المحور أفقية، وحوامل تتبع أحادية المحور مائلة، وحوامل تتبع ثنائية المحور.
في أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية التي تستخدم حوامل التتبع، يتم تعديل اتجاه الألواح الشمسية تلقائيًا استجابةً لظروف الإضاءة. هذا يقلل من الزاوية بين الألواح وأشعة الشمس المباشرة، مما يؤدي عادةً إلى زيادة في إنتاج الطاقة بنسبة تتراوح بين 10% و25%.
تُعد حوامل التتبع مناسبة بشكل خاص للتضاريس المعقدة ويتم نشرها بشكل متكرر في محطات الطاقة الكهروضوئية المركزية.
نظام تثبيت الألواح الكهروضوئية أحادي المحور
يشير نظام التتبع أحادي المحور إلى نظام يدور تلقائيًا حول محور واحد لتتبع ضوء الشمس، وبالتالي ضبط الوضع الزاوي للوحة الشمسية. تهدف هذه العملية إلى زيادة شدة الإشعاع الشمسي الساقط عموديًا على سطح اللوحة، مما يعزز كفاءة تحويل الطاقة الكهروضوئية.
يتميز هيكل حامل التتبع أحادي المحور ببساطته النسبية، إذ يقتصر على محور دوران واحد. وبناءً على اتجاه محور الدوران، يمكن تصنيف حوامل التتبع أحادية المحور إلى نوعين: حوامل تتبع أفقية أحادية المحور وحوامل تتبع مائلة أحادية المحور.
حامل تتبع أفقي أحادي المحور
يشير حامل التتبع الأفقي أحادي المحور إلى هيكل تثبيت يتتبع حركة الشمس بالدوران حول محور أفقي. عادةً ما يكون هذا المحور موجهًا في اتجاه شمال-جنوب؛ ويدور مستوى المصفوفة الكهروضوئية حول هذا المحور - متحركًا من الشرق إلى الغرب - استجابةً لتغير موقع الشمس. يُعد هذا النوع من حوامل التتبع مناسبًا بشكل خاص للاستخدام في المناطق ذات خطوط العرض المنخفضة.
تتكون أنظمة التتبع أحادية المحور من هيكل دعم الألواح الشمسية، وشعاع عمود دوار، ونظام قيادة، ونظام تحكم كهربائي، ونظام مراقبة مركزي، ومكونات أخرى.
حامل تتبع أحادي المحور قابل للإمالة
يشير حامل التتبع أحادي المحور المائل إلى هيكل تثبيت يتتبع الشمس بالدوران حول محور واحد مائل باتجاه الشمال والجنوب. ونظرًا لميل محور الدوران، يستخدم هذا النظام عادةً هيكل دعم ثلاثي النقاط. وتُعدّ حوامل التتبع أحادية المحور المائلة مناسبةً بشكل خاص للاستخدام في المناطق ذات خطوط العرض المتوسطة والعالية.
حامل تتبع شمسي ثنائي المحور
يتميز حامل التتبع ثنائي المحور بمحاور دوران في اتجاهين، مما يُمكّن وحدة الخلايا الكهروضوئية من تتبع موقع الشمس في كلٍ من السمت والارتفاع في آنٍ واحد. وهذا يضمن بقاء الوحدة عمودية على ضوء الشمس الساقط. نظريًا، يُمكن لحامل التتبع ثنائي المحور تتبع مسار الشمس بالكامل بدقة، وبالتالي تحقيق زاوية سقوط صفرية.
تصنف آليات التتبع ثنائية المحور إلى نوعين: أنظمة تتبع الارتفاع والسمت وأنظمة تتبع المحور القطبي.
يتميز حامل التتبع الرأسي-السمتي بمحورين دورانيين: محور السمت ومحور الميل. محور السمت عمودي على سطح الأرض، ويتحكم دورانه في زاوية سمت الوحدة الكهروضوئية (وتحديدًا، العمودي على سطحها)؛ أما محور الميل فهو محور أفقي، ويتحكم دورانه في زاوية ميل (أو زاوية ارتفاع) الوحدة. يُمكّن الدوران المتناسق لهذين المحورين سطح اللوحة الشمسية من البقاء عموديًا على ضوء الشمس الساقط.
يتكون حامل التتبع القطبي من محور قطبي ومحور ميل؛ يشير المحور القطبي نحو القطب الشمالي للأرض ويمتد بالتوازي مع محور دوران الأرض، بينما يكون محور الميل عموديًا على المحور القطبي. ولأن الزاوية بين ضوء الشمس والمحور القطبي تتغير بتغير الفصول، يجب تعديل اللوحة الشمسية دوريًا - عن طريق تحريكها حول محور الميل - لضمان بقاء متجهها العمودي موازيًا لضوء الشمس الساقط.
ما هو نظام تركيب الألواح الكهروضوئية المرن؟
نظام تركيب الألواح الكهروضوئية المرن عبارة عن هيكل داعم واسع النطاق للوحدات الكهروضوئية، مثبت من كلا الطرفين ويتكون من مجموعة كابلات مرنة مسبقة الإجهاد. يتألف النظام الهيكلي للتركيب المرن من هياكل كابلات، ونظام دعم، ونظام تخميد، ونظام تثبيت. يتراوح طول هيكل الكابلات عادةً بين 20 و40 مترًا، مع إمكانية امتداده حتى 100 متر. تشمل هياكل الكابلات الشائعة الاستخدام حاليًا مصفوفات الكابلات أحادية الطبقة، ومصفوفات الكابلات ثنائية الطبقة، وشبكات الكابلات.
تُصنف هياكل الدعم المرنة إلى هياكل كابلات تعليق أحادية الطبقة، وهياكل دعامات كابلات ثنائية الطبقة، وهياكل دعامات كابلات على شكل بطن السمكة، وهياكل دعامات الكابلات.
تتيح أنظمة التركيب المرنة رفع الألواح الشمسية على ارتفاع يتراوح بين مترين و30 مترًا فوق سطح الأرض، مما يوفر مزايا تصميمية مميزة، مثل توفير مساحة كافية أسفل الألواح وتقليل الحاجة إلى ركائز الأساس. وتُعدّ هذه الأنظمة المرنة مناسبة بشكل خاص لمجموعة واسعة من مواقع التطبيقات ذات المساحات الكبيرة، بما في ذلك التضاريس الجبلية العادية، والمنحدرات الجرداء، والخزانات، وأحواض تربية الأسماك، والأراضي الحرجية. ومن خلال التخفيف الفعال من العوامل السلبية، مثل التضاريس المتموجة والغطاء النباتي الكثيف، تُحوّل هذه الأنظمة الأراضي التي كانت تُعتبر سابقًا غير صالحة للاستخدام بسبب القيود البيئية إلى أصول منتجة، مما يُحسّن بشكل كبير من كفاءة استخدام الأراضي.
بالمقارنة مع حلول الهياكل الفولاذية التقليدية، يمكن لأنظمة تركيب الألواح الكهروضوئية المرنة أن تقلل من استهلاك الفولاذ بنسبة 35% وتخفض التكاليف الإجمالية. وبفضل تصميمها القابل للتعديل بزوايا متعددة، تتيح هذه الأنظمة إجراء تعديلات خاصة بكل مشروع على تباعد الألواح، مما يعزز توليد الطاقة ويحقق خفضًا في التكاليف وكفاءةً محسّنة.