ما هو الأرفف الشمسية؟ فهم مكونات تركيب الطاقة الشمسية

يتم استخدام نظام الأرفف الشمسية، أو تركيب الألواح الشمسية، لدعم مجموعة الطاقة الشمسية على أي سطح، عادة على السطح أو مباشرة على الأرض. عادة ما تكون حوامل السطح أقل تكلفة لأنها يمكن أن تستخدم الدعم الهيكلي الموجود للسقف. لكن،&نبسب;الأنظمة المثبتة على الأرض&نبسب;يسهل الوصول إليها وصيانتها، ولا تتضمن مخاوف السلامة التي تأتي مع العمل على السطح.

أنواع الجبال

على السطح، تتكون معظم الحوامل من إطار يتم تثبيته على هيكل عوارض السقف والعوارض الخشبية. إذا كان نظام اختراق السقف غير مرغوب فيه، مثل أسطح القرميد الطيني، أو الأسطح المعدنية، أو السقف المسطح حيث قد تتجمع المياه، فيمكن أن تكون أنظمة الأرفف قائمة بذاتها وصابورة.

أنظمة الأرفف المثبتة على الأرض هي إما إطارات معدنية مثبتة على لوح أسمنتي أو مثبتة على أعمدة للسماح بإزالة أسهل أدناه، كما هو الحال في المناطق ذات الثلوج الكثيفة أو في الأنظمة ثنائية الغرض مثل&نبسب;زراعية، والتي تدمج الزراعة مع الألواح الشمسية.

معظم مكونات الأرفف في كل من الأنظمة المثبتة على السطح والأرض مصنوعة من الألومنيوم عالي الجودة والفولاذ المقاوم للصدأ. أحد الاعتبارات المهمة هو قوة الأرفف، والتي تحتاج إلى دعم الثلوج والرياح العاتية في العديد من المناطق. قد يدعم نظام الأرفف القوي ما يصل إلى 90 رطلاً لكل قدم مربع من حمولة الثلج ورياح تبلغ سرعتها 190 ميلاً في الساعة.

مكونات السطح

المكونات الثلاثة الرئيسية للنظام الشمسي المثبت على السقف هي:

• ملحقات السقف، والتي يتم تثبيتها على هيكل السقف

• قضبان التثبيت، التي يتم تركيب الألواح الشمسية عليها

• المشابك، التي تربط قضبان التثبيت بمرفقات السقف والألواح بالقضبان.

قد تختلف ملحقات السقف حسب نوع السقف. يتم حفر ملحقات السقف الأكثر شيوعًا، المستخدمة في الأسطح المصنوعة من الألواح الخشبية، في العوارض الحاملة والعوارض الخشبية للسقف، ثم يتم إغلاقها بالوميض ومانع التسرب. على السقف المعدني الملحوم، تدعم مشابك السقف أو الأقواس المتصلة بالصفائح المعدنية قضبان التثبيت.

يتكون نظام السطح الصابورة من إطار سكة ومشبك باستثناء ملحقات السقف، والتي يتم استبدالها بكتل خرسانية لتثبيت الإطار لأسفل. تأتي بعض الإطارات التجارية مزودة بمكونات صابورة مدمجة فيها. بسبب وزنها، تعمل أنظمة الصابورة فقط على الأسطح منخفضة الانحدار، وقد لا تتمكن العديد من الأسطح القديمة من تحمل الوزن الزائد.

المكونات الأخرى الشائعة في أنظمة الأسطح هي حوامل القنوات، والتي ترفع الأسلاك عن السطح لحمايتها من الحرارة الزائدة.

المكونات المثبتة على الأرض

تشبه الأنظمة المثبتة على الأرض والتي تستخدم الإطارات أنظمة الأسطح، باستثناء أن الإطارات موضوعة في بلاطة خرسانية، الأمر الذي يتطلب خطوات إضافية للحفر ووضع القواعد وصب الأسمنت. يمكن تعديل العديد من الإطارات المثبتة على الأرض يدويًا لزيادة التعرض لأشعة الشمس إلى أقصى حد.

يستخدم النظام المثبت على عمود عمودًا يتم تثبيته في فتحة مملوءة بالخرسانة يبلغ طولها حوالي نصف طول العمود. يمكن أن تأتي الأنظمة المثبتة على عمود إما مع جهاز تعقب شمسي تلقائي أو يمكن تعديلها يدويًا. قد تستخدم هذه الأنظمة أعمدة متعددة، والتي يمكن أن تدعم مجموعة ألواح أكبر بمساحة أقل مما كانت عليه عند ربط الإطار مباشرة ببلاطة خرسانية.

المكونات المشتركة لجميع أنظمة الأرفف

تأتي أنظمة الأرفف الشمسية مزودة بعاكسات تعمل على تحويل كهرباء التيار المباشر (العاصمة) التي تنتجها أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى التيار المتردد (تكييف) الذي تعمل عليه المباني السكنية والتجارية. في بعض الأحيان يتم دمج هذه العاكسات مباشرة في نظام الأرفف، ولكن في معظم الأنظمة، يتم ربطها بمشابك.

تمر الأسلاك عبر مصفوفة شمسية داخل قضبان التثبيت، لتوصيل صندوق التوصيل الكهربائي المتصل بالجزء الخلفي من اللوحة الشمسية بصندوق توصيل النظام.

العروات، والمسامير، والأغطية الطرفية، والمشابك الطرفية، ومشابك الأسلاك، والأقواس، ومختلف أجهزة التثبيت الأخرى هي أيضًا عناصر شائعة في أي نظام أرفف.

العثور على الميل الصحيح

على الإطار المثبت على السطح أو على الأرض والذي لا يتمتع بزاوية مثالية للحصول على أكبر قدر ممكن من التعرض لأشعة الشمس، يمكن لأرجل الإمالة ضبط الألواح بحيث تكون مائلة بزوايا مثالية للشمس، أفقيًا وعموديًا.

زاوية الميل هي الزاوية الرأسية بينما زاوية السمت هي الزاوية الأفقية بالنسبة إلى خط الاستواء. يعد ضبط زاوية العنوان أمرًا سهلاً: اضبطها على خط العرض الخاص بك. العثور على زاوية السمت أكثر صعوبة إلى حد ما.

في نصف الكرة الشمالي، يجب أن تواجه الألواح (دائمًا تقريبًا) الجنوب الحقيقي بدلاً من الجنوب المغناطيسي، والذي يمكن أن يختلف اعتمادًا على المجال المغناطيسي للأرض. يمكنك العثور على الجنوب الحقيقي إذا كان لديك بوصلة وعامل الانحراف المغناطيسي باستخدام حاسبة المجال المغناطيسي الخاصة بـ نوا.

التكاليف

يمكن أن تمثل الأرفف على السطح 10٪ من التكلفة الإجمالية لنظام شمسي متوسط ​​على السطح، أو ما يقرب من 40 إلى 80 دولارًا لكل لوحة، لا يشمل التثبيت. على النقيض من ذلك، يمكن أن تكلف أجهزة الأرفف لنظام الإطار المثبت على الأرض ما بين 60 إلى 100 دولار لكل لوحة. نظرًا لأن هناك حاجة إلى أنابيب وخرسانة إضافية للنظام المثبت على الأرض، فإن هذه التكاليف يمكن أن تتضاعف.

يعد النظام المثبت على عمود مع أجهزة التتبع هو الخيار الأكثر تكلفة، حيث تصل تكلفته إلى ضعف تكلفة نظام الإطار المثبت على الأرض. ومع ذلك، فإن زيادة كفاءة الألواح الشمسية باستخدام جهاز التتبع قد تجعل التكلفة الأولية الإضافية تستحق العناء.