Attualmente, le forme comuni di supporti fotovoltaici in Cina sono: supporti fissi, supporti fissi con angolo regolabile, supporti a inseguimento e supporti flessibili e galleggianti applicati a scenari speciali.

Sebbene la quota di mercato sia aumentata anno dopo anno man mano che lo sviluppo tecnologico dei supporti fissi e regolabili a inseguimento si è gradualmente perfezionato, la quota di mercato dei supporti fissi rimane ancora tra il 70% e l'80%, e questi continuano a rappresentare la soluzione prevalente nei supporti fotovoltaici. Questo articolo si concentra sulla classificazione dei supporti fissi, dei supporti fissi con angolo regolabile e dei supporti a inseguimento, e propone un primo scambio e una prima condivisione riguardo alla progettazione ottimizzata dei supporti fissi.

01, staffa fissa

Le figure sopra riportate sono rispettivamente: profilo della struttura a staffa a doppia colonna e profilo della struttura a staffa a pila singola

Al momento, la tecnologia più matura, dal costo più basso e ampiamente utilizzata è l'installazione fissa. Le forme strutturali comuni delle strutture fisse includono lo schema del sistema di supporto a due colonne e lo schema del sistema di supporto a pila singola.

Tutti adottano un angolo fisso, orientato esattamente a sud; in genere si sceglie la superficie irradiata annuale massima per l'angolo del supporto fisso. Il vantaggio è che la precisione della fondazione è relativamente bassa, la struttura è semplice e la manutenzione è minore; tuttavia, il supporto fisso presenta la più bassa produzione di energia tra tutti i tipi di supporti.

02, staffa fissa regolabile

La staffa fissa regolabile è attualmente sostanzialmente una forma a colonna singola, classificata in base alla regolazione; i tipi più comuni sono i seguenti.

Tipo 1: Slot per scheda fisso

La staffa fissa per lo slot per schede è dotata di uno slot per schede; si regola il braccio mobile, si regolano il braccio mobile e la connessione alla trave; la componente orizzontale corta è provvista di uno slot per schede e della connessione alla colonna. La struttura fissa dello slot per schede è relativamente semplice, ma durante la messa a punto è necessario che molte persone effettuino le regolazioni; la sincronizzazione è scarsa, l'efficienza della regolazione è bassa e la connessione tra la barra di supporto e la colonna tende a arrugginirsi facilmente, con conseguenti elevati costi di manutenzione successiva.

Tipo 2: tipo di trave ad arco curvo

La struttura a trave ad arco curvo è simile alla staffa fissa. La trave ad arco curvo viene utilizzata al posto della diagonale della staffa fissa e viene posizionata sull'arco curvo. Anche la trave ad arco curvo richiede regolazioni da parte di molte persone, tuttavia la rotazione del supporto richiede meno lavoro, l'efficienza delle regolazioni è maggiore, la struttura è affidabile e i costi di manutenzione successivi sono contenuti.

Tipo 3: Tipo Jack

Il tipo a martinetti è una struttura fissa e regolabile composta da martinetti come dispositivo di azionamento e arresto. La staffa regolabile dispone di un'interfaccia per la regolazione manuale e per la regolazione elettrica; l'attrezzo di regolazione è relativamente leggero, può essere riutilizzato, consente un funzionamento a ciclo continuo e può ridurre efficacemente il carico sul personale, migliorando l'efficienza della regolazione. Tuttavia, i denti regolabili in seta sono esposti e vulnerabili all'invasione di vento e sabbia, con conseguenti costi di manutenzione più elevati.

03, staffa di tracciamento

L'angolo di elevazione del sole nello stesso luogo cambia costantemente nel corso della giornata; pertanto, anche l'angolo di inclinazione dell'array fotovoltaico, necessario per ricevere la massima quantità di radiazione solare in diversi momenti, varia continuamente. La funzione del sistema di inseguimento è quella di utilizzare algoritmi per determinare la posizione del sole in tempo reale e monitorare l'angolo del motore tramite l'encoder motorizzato, in modo che il sole sia sempre allineato con il pannello e possa così ottenere la massima energia radiante incidente. Nel rispetto della sicurezza operativa del supporto, l'angolo ottimale di generazione energetica del componente viene calcolato in tempo reale sulla base delle prestazioni ottimali di generazione energetica del componente stesso; i tipi più comuni sono i seguenti.

Tipo 1: Staffa di inseguimento monoassiale piatta

L'asse della staffa di inseguimento monoassiale piatta è orientato da nord a sud, e l'insieme ruota da est a ovest per seguire l'azimut solare. Essa presenta i vantaggi di non richiedere una precisione superiore della fondazione rispetto ai supporti fissi, di avere costi di costruzione civile contenuti, di evitare la fondazione su pali, di offrire un supporto multipunto, di resistere efficacemente al vento, di avere costi strutturali ridotti, di garantire un basso costo per kWh, di assicurare una resa elevata e di essere economicamente conveniente.

Tipo 2: Staffa di inseguimento monoassiale inclinata

L'asse del supporto di inseguimento monoassiale inclinato è orientato da nord a sud, con il lato nord più alto e il lato sud più basso; questo orientamento è più favorevole alla raccolta della radiazione luminosa rispetto al supporto monoassiale piano. Esso presenta i vantaggi di non richiedere una precisione superiore rispetto al supporto fisso, di avere costi di costruzione civile contenuti e di essere più adatto alle aree a latitudine elevata, ecc. Lo svantaggio consiste nella deviazione dovuta alla resistenza del vento, nell'ampia impronta territoriale, nel prezzo elevato e in un rendimento e un rapporto costo-prestazioni inferiori nell'applicazione su grandi impianti a terra.

Tipo 3: Staffa di inseguimento a due assi

Il sistema di inseguimento a due assi può tracciare l'azimut e l'altezza del sole e seguirne con precisione la posizione in tempo reale. Il vantaggio è che, grazie al doppio asse, la produzione di energia è la più elevata tra tutti i tipi di supporti, superiore del 25% ~ 35% rispetto a quella dei supporti fissi. Gli svantaggi sono il prezzo elevato, l'investimento iniziale consistente, un ingombro maggiore (circa il doppio rispetto ai supporti fissi), costi di manutenzione elevati nel periodo successivo e un rapporto costo-prestazioni inferiore nelle applicazioni su grandi impianti a terra.

04, ottimizzazione del design della staffa fissa

La quantità di acciaio utilizzata nella staffa ha un grande impatto sul costo del progetto; pertanto, è necessario ottimizzare la progettazione al fine di ridurre i costi. Si studia la staffa fissa, mantenendo controllata una sola variabile e confrontando e analizzando la quantità totale di acciaio utilizzata una volta ottenuto lo schema progettuale. Le tre variabili principali includono il confronto tra strutture di staffe equidistanti con diversi spaziamenti, il confronto tra strutture di staffe a distanze non uguali e il confronto tra strutture di staffe grandi e piccole.

Il confronto delle dimensioni della struttura di supporto, ovvero il confronto della quantità di acciaio utilizzata nel progetto con diversi numeri di campate e numero di componenti alle stesse condizioni di input progettuale, viene convertito in un numero identico di componenti.

Disposizione del supporto per l'assemblaggio di piccoli supporti con spaziatura diseguale

Il confronto delle diverse distanze della struttura di supporto equidistante, ovvero il confronto della quantità di acciaio utilizzata nel progetto con differenti distanze di supporto alle stesse condizioni di input progettuale.

Conclusione sull'ottimizzazione del design:

1. Con l'aumentare della distanza tra le pile nord e sud del supporto, la sezione delle travi secondarie aumenta, e di conseguenza cresce la quantità di acciaio utilizzata nel sistema di sostegno. Pertanto, dal punto di vista della quantità di lavoro nell'ingegneria delle strutture in acciaio, si consiglia di scegliere una sezione trasversale ridotta per le travi secondarie, ovvero una minore distanza tra i punti di appoggio.

2. Se le condizioni lo consentono, scegliere una campata con spaziatura non uniforme può ridurre il momento flettente della trave di copertura, diminuendo così la quantità di travi di copertura in acciaio.

3, la quantità di acciaio utilizzata per le dimensioni della staffa è più vicina, poiché la sezione della trave non è cambiata.

05. Riassunto

Vari tipi di forme di supporto sono stati utilizzati in progetti pratici guidati da società di progettazione, migliorando efficacemente la produzione di energia dei moduli fotovoltaici. Inoltre, attraverso la progettazione e l'ottimizzazione del sistema di sostegno, si riduce efficacemente la quantità di acciaio impiegata nel supporto, raggiungendo così l'obiettivo di abbattimento dei costi e aumento dell'efficienza.

La generazione di energia fotovoltaica è diventata la principale forza nelle nuove fonti energetiche: con lo sviluppo rapido del fotovoltaico, ossia sistemi sicuri e affidabili che consentono di ridurre i costi e aumentare l'efficienza, anche le strutture di sostegno vengono costantemente aggiornate e ottimizzate. Mentre si impara attivamente e si esplorano nuovi tipi di supporti, per progetti specifici occorre effettuare una comparazione e un'analisi scientifica in base alla situazione reale del progetto e, garantendo l'economia e la sicurezza del progetto, selezionare e ottimizzare il tipo di supporto più adatto al progetto stesso.

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