TS 13891 Kết cấu kim loại - Dùng trong hệ thống năng lượng mặt trời quang điện địa hình

Tiêu chuẩn "TS 13891 Kết cấu kim loại - Sử dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời quang điện trên đất liền", do Viện Tiêu chuẩn Thổ Nhĩ Kỳ (TSE) ban hành, mô tả các yêu cầu về thiết kế kết cấu, sản xuất, kiểm tra, phương pháp thử nghiệm và tiếp thị đối với kết cấu kim loại được sử dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời quang điện trên đất liền. Tiêu chuẩn này cũng áp dụng cho các hệ thống chịu lực có hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời. Hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời được lắp đặt trong hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời phải nằm trong phạm vi của tiêu chuẩn "EN 62817 Hệ thống quang điện - Tính đầy đủ về thiết kế của bộ theo dõi năng lượng mặt trời". Ngoài ra, các kết cấu gỗ được sử dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời không nằm trong phạm vi của tiêu chuẩn này.

Hệ thống điện mặt trời quang điện lắp trên mặt đất dựa vào các cấu trúc hỗ trợ bằng kim loại (hệ thống lắp đặt điện mặt trời hoặc hệ thống giá đỡ) để cố định các tấm pin mặt trời tại chỗ, đảm bảo định hướng chính xác, độ bền và khả năng chống chịu tải trọng môi trường.

Chức năng chính của các hệ thống này là:

• Hỗ trợ kết cấu: Giữ chặt các mô-đun quang điện (PV) trên mặt đất. Cung cấp góc nghiêng tối ưu để tiếp xúc tối đa với ánh sáng mặt trời.
• Khả năng chịu tải: Được thiết kế để chịu được tải trọng gió, tuyết và động đất theo các tiêu chuẩn quốc tế (ví dụ: Eurocode, ASCE 7, IEC 61215).
• Bảo vệ chống ăn mòn: Vì hệ thống hoạt động ngoài trời trong hơn 25 năm nên kim loại phải có khả năng chống ăn mòn (ví dụ: thép mạ kẽm nhúng nóng, hợp kim nhôm, thép không gỉ).
• An toàn điện: Đảm bảo nối đất cho các mô-đun PV.

Các vật liệu thường được sử dụng trong sản xuất các hệ thống này là:

• Thép mạ kẽm (mạ kẽm nhúng nóng): Bền, tiết kiệm chi phí, được sử dụng rộng rãi.
• Hợp kim nhôm: Nhẹ, chống ăn mòn và dễ lắp đặt hơn.
• Thép không gỉ (Các bộ phận quan trọng/đinh vít): Đảm bảo độ bền ở những khu vực có khả năng ăn mòn cao.

Các loại thiết kế của hệ thống năng lượng mặt trời quang điện bao gồm:

• Hệ thống mái dốc cố định: Các tấm pin được lắp đặt ở một góc cố định. Chúng có chi phí thấp và ít cần bảo trì.
• Bộ theo dõi một trục: Các tấm pin xoay theo hướng đông-tây để hướng về mặt trời. Điều này giúp tăng hiệu suất năng lượng khoảng 15-25 phần trăm.
• Thiết bị theo dõi hai trục: Theo dõi mặt trời theo cả hướng đông-tây và bắc-nam. Hiệu suất cao nhất, nhưng đắt tiền và phức tạp hơn.

Các kết cấu kim loại để lắp đặt PV phải tuân thủ nhiều tiêu chuẩn khác nhau ngoài tiêu chuẩn TS 13891:

• Tiêu chuẩn "IEC 61215 Mô-đun quang điện mặt đất (PV) - Chứng nhận thiết kế và phê duyệt loại". Tiêu chuẩn này rất quan trọng đối với chứng nhận mô-đun PV (thử nghiệm tải cơ học).
• ISO 12944 Sơn và vecni - Bảo vệ chống ăn mòn kết cấu thép bằng hệ thống sơn bảo vệ. Tiêu chuẩn này rất quan trọng đối với việc bảo vệ chống ăn mòn cho kết cấu thép.
• UL 2703 Hệ thống lắp đặt, thiết bị lắp đặt, thiết bị kẹp/giữ và đầu nối đất để sử dụng với các mô-đun và tấm pin quang điện tấm phẳng. Tiêu chuẩn này rất quan trọng đối với các yêu cầu về hệ thống lắp đặt, nối đất và liên kết.
• "ASCE 7 Tải trọng thiết kế tối thiểu và các tiêu chí liên quan cho các tòa nhà và công trình khác." Tiêu chuẩn này rất quan trọng để xác định tải trọng thiết kế tối thiểu.
• Tiêu chuẩn "EN 1991 Eurocode 1: Tác động lên kết cấu". Tiêu chuẩn này rất quan trọng để xác định tác động (gió, tuyết) lên kết cấu.

Kết cấu kim loại cho hệ thống điện mặt trời quang điện (PV) lắp đặt trên mặt đất đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính ổn định, độ bền và hiệu suất. Thường được chế tạo từ các vật liệu như thép mạ kẽm hoặc nhôm, những kết cấu này giúp cố định các tấm pin mặt trời xuống đất và tối ưu hóa hướng của chúng để tiếp xúc tối đa với ánh sáng mặt trời. Chúng đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo tính ổn định của kết cấu, độ bền lâu dài và sản xuất năng lượng tối ưu, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn về an toàn và chống ăn mòn.

Hệ thống PV mặt đất tiêu chuẩn sử dụng khung kim loại (thường là thép hoặc nhôm) được cố định xuống đất bằng các trụ bê tông, cọc xoắn ốc hoặc cột dẫn động. Các tấm pin được lắp đặt ở góc nghiêng cố định, tối ưu hóa cho vĩ độ và lượng ánh sáng mặt trời của khu vực. Chúng phù hợp cho các dự án dân dụng, thương mại hoặc quy mô tiện ích với diện tích đất rộng, chẳng hạn như trang trại điện mặt trời hoặc bất động sản nông thôn. Chúng tiết kiệm chi phí, dễ lắp đặt và chắc chắn. Chúng cung cấp định hướng chính xác để tối đa hóa sản lượng điện. Tuy nhiên, chúng cần diện tích đất đủ lớn và có thể dễ bị phá hoại hoặc tích tụ mảnh vụn trong một số môi trường.

Những cân nhắc khi thiết kế hệ thống PV lắp trên mặt đất:

• Phân tích tải trọng: Các kết cấu phải chịu được tải trọng chết (trọng lượng của tấm và khung) và tải trọng sống (gió, tuyết, lực động đất).
• Tối ưu hóa góc dốc: Góc dốc được tính toán dựa trên vị trí địa lý, tính mùa vụ và nhu cầu năng lượng để tối đa hóa lượng ánh sáng mặt trời chiếu vào. Ví dụ, ở các vùng nhiệt đới, độ dốc gần như nằm ngang có thể là đủ, trong khi ở các vùng vĩ độ cao hơn, độ dốc lớn hơn đòi hỏi góc dốc hơn.
• Loại móng: Sự lựa chọn phụ thuộc vào điều kiện đất và quy mô của dự án:
  • Móng bê tông: Khả năng chịu tải cao, phù hợp với nhiều loại đất khác nhau nhưng cần phải đào.
  • Cọc xoắn ốc: Lý tưởng cho đất yếu hoặc đất dạng hạt, có khả năng chịu tải lớn với ít xáo trộn mặt đất.
  • Cọc đóng: Tiết kiệm chi phí cho các dự án quy mô lớn, nhưng yêu cầu thiết bị chuyên dụng như máy đóng cọc.
  • Hệ thống dằn: Không cần xuyên qua, lý tưởng cho không gian hạn chế, nhưng cần mặt đất ổn định và bằng phẳng.
• Yếu tố môi trường: Công trình phải chịu được sức gió (lên đến 240 km/h trong một số thiết kế), tuyết, mưa đá và động đất. Các quy định và tiêu chuẩn xây dựng địa phương đảm bảo việc tuân thủ.
• Giấy phép và quy định về phân vùng: Các hệ thống lắp đặt trên mặt đất thường phải tuân thủ các yêu cầu về phân vùng và cấp phép nghiêm ngặt hơn so với các hệ thống trên mái nhà vì chúng được coi là các công trình độc lập.

Các vật liệu được sử dụng trong hệ thống PV lắp trên mặt đất là:

• Thép mạ kẽm: Được sử dụng rộng rãi nhờ độ bền, độ cứng và khả năng chống ăn mòn (nhờ lớp mạ kẽm). Thích hợp với điều kiện thời tiết khắc nghiệt và có tuổi thọ cao (25-30 năm).
• Nhôm: Nhẹ, chống ăn mòn và lý tưởng cho các công trình lắp đặt nhỏ hoặc dân dụng, mặc dù đắt hơn thép.
• Thép không gỉ: Được sử dụng trong các thành phần như giá đỡ, kẹp và vít để đảm bảo khả năng chống ăn mòn và cố định chắc chắn các tấm.
• Lớp phủ: Mạ kẽm nhúng nóng hoặc sơn ngoại thất bền bỉ giúp tăng khả năng chống lại tia UV, độ ẩm và nhiệt độ khắc nghiệt.

Do đó, kết cấu kim loại cho hệ thống PV lắp đặt trên mặt đất, thường được làm bằng thép mạ kẽm hoặc nhôm, mang lại độ bền, tính linh hoạt và hiệu quả cho việc sản xuất năng lượng mặt trời. Mặc dù chúng cung cấp sản lượng điện vượt trội và dễ bảo trì so với hệ thống lắp đặt trên mái nhà, nhưng chi phí cao hơn và yêu cầu về không gian là những yếu tố đáng cân nhắc.

Tổ chức của chúng tôi, với kinh nghiệm hoạt động nhiều năm và luôn theo sát những phát triển khoa học và công nghệ toàn cầu, sở hữu đội ngũ nhân viên lành nghề và cơ sở hạ tầng rộng lớn để thực hiện thử nghiệm, đo lường và phân tích trong nhiều lĩnh vực cho các doanh nghiệp thuộc mọi ngành nghề. Trong bối cảnh này, chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ thử nghiệm theo tiêu chuẩn TS 13891 về Kết cấu kim loại - Sử dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời quang điện trên đất liền.