Kuri saulės surišimo sistema tinka komerciniams FV projektams?

Pagrindiniai saulės surišimo sistemų tipai komerciniam naudojimui

Fiksuoto nuolydžio, reguliuojamo nuolydžio ir sekimo sistemos: apžvalga ir taikymo sritys

Fiksuoto pasvirimo saulės montavimo sistemos dominuoja komerciniuose stoguose, nes jos paprastos, sukurtos ilgam ir dažniausiai turi eksploatacijos trukmę, viršijančią 25 metus. Jos yra prasmingos verslui, kur pastovus našumas svarbesnis nei kiekvieno paskutinio vato išspaudimas iš skydelių. Taip pat yra reguliuojamo pasvirimo variantai, leidžiantys montuotojams keisti kampus sezoniniu pagrindu, potencialiai padidinant metinį pajėgumą apie 15 %. Tačiau tai kainuoja, nes kažkas turi išeiti ir rankiniu būdu sureguliuoti šiuos kampus, dėl ko prie techninės priežiūros grafiko pridedamos papildomos darbo valandos. Kai biudžetas nėra problema ir žemės plotas leidžia, vieno ašies sekimo sistemos tampa patraukliomis parinktimis. Jos sekasi paskui saulę per visą dieną, užtikrindamos nuo 20 % iki net 35 % geresnį energijos rinkimą lyginant su standartinėmis fiksuotomis montavimo sistemomis, remiantis įvairiais pramonės tyrimais ir lauko stebėjimais skirtingose klimato zonose.

Stogo montuojamos ir žemėje montuojamos saulės energijos montavimo sistemos

Labai prasminga ant stogų montuoti saulės baterijas, nes naudojama jau esanti erdvė, o ne brangi žemės plota. Tačiau prieš ką nors montuoti inžinieriai turi patikrinti, ar stogas ištvers svorį ir atlaikys stiprius vėjus. Kitas variantas – ant žemės sumontuotos sistemos. Šios sistemos leidžia montuotojams tiksliai sureguliuoti kampus maksimaliam saulės apšvietimui, taip pat palengvina priežiūrą. Remiantis NREL tyrimais, šios ant žemės įrengtos masyvos vietose su vidutiniais orais iš tiesų veikia apie 5–10 procentų geriau, nes niekas neblokuoja jų kelio link saulės šviesos. Koks niuansas? Dažnai būna sunku rasti pakankamai laisvos erdvės, be to, gauti leidimus gali būti sudėtinga. Be to, tinkamai paruošti žemę gali reikėti papildomų lėšų, priklausomai nuo vietinių taisyklių ir reljefo sąlygų.

Saulės automobilių stovėjimo aukštos ir baldakimai kaip dvigubo tikslinio komerciniai sprendimai

Saulės stogeliai pavertžia įprastas automobilių stovėjimo vietas energijos gamybos vietomis, tuo pačiu apsaugodami automobilius nuo perkaitimo ir sumažindami miestų temperatūrą. Šie įrenginiai gali pagaminti nemažą kiekį elektros energijos – nuo 30 iki 60 procentų to, ko pastatas reikalingas. Pavyzdžiui, viename dideliame „Walmart“ sandėlyje kažkur Vakaruose 2022 m. buvo sumontuotas toks įrenginys, kuris nuo to laiko kasmet pagamina apie 4 gigavatvalandžių energijos. Be to, jų sunkvežimiams dabar reikia mažiau kondicionavimo, nes po stogeliu jie išlieka vėsesni, taupant apie 18 % šaldymo sąnaudų. Kai kurie naujesni modeliai net turi susitraukiančius dangtus, kurie automatiškai prisitaiko prie oro sąlygų, todėl puikiai veikia tiek labai karšta, tiek lyjant kaip iš kibiro.

Vertinant ant stogo montuojamas sistemas: balastuotos ir mechaniniu būdu pritvirtintos

Balastuotos sistemos plokštiems stogams: kaip jos veikia TPO, EPDM ir PVC dangose

Apšvarintos montavimo sistemos veikia naudodamos svorius, tokius kaip betono blokai ar plytelės, kad prilaikytų saulės paneles, neskverbiantis į stogo paviršių. Dėl to jos ypač tinka stogams, pagamintiems iš vieno sluoksnio medžiagų, įskaitant tokius kaip TPO, EPDM ir PVC membranos. Montuojant šios sistemos paprastai nustatomos 5–15 laipsnių kampu ir reikalauja nuo keturių iki šešių svarų svorio kvadratiniam pėdos plotui, atsižvelgiant į daugumos pramonės gairių rekomendacijas, skirtas atlaikyti vėjo jėgoms. Didžiausias privalumas? Jokių skylių – tai reiškia, jog nėra rizikos pažeisti apačioje esantį hidroizoliacinį sluoksnį. Tyrimai parodo, kad šis metodas ilgainiui taip pat sumažina techninės priežiūros išlaidas, vienas pranešimas nurodė apie 19 procentų sutaupymą, palyginti su tradiciniais mechaninio tvirtinimo būdais. „Solar Energy International“ 2023 m. paskelbė panašius rezultatus.

Mechaniškai pritvirtintos sistemos: stogo skverbimo rizikos ir ilgalaikė tvirtumas

Mechaniškai tvirtinamos sistemos remiasi varžtais, įsukamais į stogo dangos medžiagą. Šios konstrukcijos tikrai geriau atlaiko stiprius vėjus, tačiau sukuria vietas, kuriomis vanduo gali patekti. Pagal paskutiniais metais paskelbtus tyrimus, komercinėse patalpose, naudojančiose šias pramušančias montavimo sistemas, per dešimt metų buvo apie 23 procentus daugiau draudimo ieškinių, susijusių su vandens žalą. Tačiau tinkamai atlikta izoliacija ir aukštos kokybės sandarikliai padeda sumažinti problemas. Kai kalba eina apie senesnių stogų atnaujinimą naudojant šiuos mechaninius tvirtinimus, dauguma rangovų klientams sako, kad struktūrinio stiprinimo reikia už kainą nuo dvylikos iki trisdešimties dolerių kvadratiniam pėdos plotui. Tokia kaina labai greitai susideda ir verčia daugelį pastatų savininkų du kartus pagalvoti, ar tęsti darbus.

Vėjo kilpimo, struktūrinės apkrovos ir pastato amžiaus aspektai

Trys pagrindiniai veiksniai nurodo pasirinkimą stogo tvirtinimui:

• Vėjo kilpimas : Taikant svorinės sistemos vėjo audrų linksmose vietovėse gali prireikti 20–30 % didesnio svorio kvadratiniam pėdos plotui
• Apkrovos talpa : Dažnai brangios stiprinimo priemonės būtinos montuoti masyvams ant stogų, senesnių nei 20 metų
• Medžiagos nuovargis : Mechaniniai tvirtinimai greičiau suardo bituminio stogo dangą iki 40 % lyginant su neskeliančiomis svorinėmis konstrukcijomis

Atvejo analizė: Didelės prekybos įmonės pasirinkimas – svorinė sistema vietoj skverbimosi aukšto vėjo zonoje

Prekybos tinklas Floridoje sutaupė 220 000 JAV dolerių struktūrinių patobulinimų kaštų naudodamas svorines tvirtinimo sistemas savo 13 900 m² (150 000 ft²) PVC stoge. Sistema išlaikė 177 km/h (110 mylių per valandą) vėją per „Ian“ uraganą (2022 m.) be jokios membranos žalos, kas patvirtino svorinių sistemų veiksmingumą ekstremaliomis oro sąlygomis. Energijos taupymas grąžino diegimo išlaidas per 5,2 metų – 1,8 metų greičiau nei numatyta skverbtinėms alternatyvoms.

Žemėje montuojamos ir saulės energijos automobilių stovėjimo aikštelės sprendimai mastinimui ir dvigubam naudojimui

Žemėje montuojamų ir automobilių stovėjimo aikštelėse saulės baterijų tvirtinimo sistemų inžinerinis projektavimas

Kalbant apie ant žemės montuojamas saulės energijos sistemas, dauguma įrenginių remiasi cinkuotais plieniniais arba aliumininiais rėmais, sukurtomis atlaikyti bet kokius gamtos reiškinius. Šie rėmai paprastai nustatomi kampu, specifiniu konkrečios vietovės platumai. Saulės automobilių stogeliai daro dar vieną žingsnį pirmyn – jie turi stipresnius pagrindus ir tuos puikius dvipuses šviesą sugeriančius modulius, kurie sugauna saulės šviesą iš abiejų pusių. Pagal Nacionalinio atkūriamosios energijos tyrimų laboratorijos (NREL) 2024 m. paskelbtus tyrimus, tokie stogelių dizainai iš tiesų pagamina apie 30 procentų daugiau elektros energijos lyginant su įprastais ant žemės montuojamais sprendimais, nes leidžia geresnę oro cirkuliaciją aplink modulius ir pasinaudoja šviesos atspindžiu nuo aplinkinių paviršių. Kitas vertas minėjimo pranašumas yra tas, kad kai moduliai yra pakelti aukščiau, juos valyti daug lengviau, todėl laikui bėgant kaupiasi mažiau purvo ir dėl to užtikrinamas geresnis bendras našumas.

Žemės panaudojimo maksimalizavimas: energijos generavimas ir pavėsio nauda automobilių stovėjimo aikštelėse

Saugos stogeliai su saulės baterijomis, sumontuoti komercinėse aikštelėse, paverčia tuščią plotą švarios energijos gamybos vietomis, kartu teikdami reikalingą pavėsį automobiliams. Temperatūros skirtumas gali būti gana didelis – kai kurie tyrimai rodo apie 4 laipsnių Celsijaus vėsesnį orą po šiomis konstrukcijomis, kas padeda kovoti su varginančiais miesto karščio salynais, su kuriais susiduriame visi vasaros mėnesiais, kaip nurodyta praėjusiais metais paskelbtame EPA ataskaitoje. Kai šios sistemos derinamos su elektromobilių įkrovimo stotelėmis, jos pradeda kurti tai, ką daugelis vadina tvariais transporto tinklais – būtent ten, kur žmonėms jie labiausiai reikalingi. Apžvelgiant kitas inovacijas šioje srityje, yra kažkas vadinama agrivoltaika, kai ūkininkai tiesiogiai auginia augalus po saulės baterijomis, montuojamomis pakankamai aukštai, kad nebūtų užtemdoma saulės šviesa. Šis protingas išdėstymas leidžia žemės savininkams gaminti elektrą, nemažindami žemės ūkio produktyvumo, ir efektyviau naudoti turimą žemės plotą – apie du trečdalius geriau nei tradiciniais metodais.

Atvejo studija: universiteto miestelis diegia saulės energijos stogus automobilių stovėjimo aikštelėse

Mičigeno universiteto saulės energijos stogų projektas 2025 m. apima apie 1200 automobilių stovėjimo vietų ir turi įspūdingą 8,5 megavatų pajėgumą, kuris kasmet gali aprūpinti elektra apie 1400 namų. Tai, ką daro šią sistemą ypatinga, yra jos modulinė konfigūracija, leidžianti sezoniniškai reguliuoti plokštes. Ši paprasta korekcija iš tikrųjų padidina žiemos metu gaunamą energiją apie 18 procentų, palyginti su fiksuoto kampo sistemomis, kurias dauguma vietų naudoja. Stogas taip pat turi integruotus apkrovos jutiklius, kurie stebi sniego kaupimąsi ir esamos struktūros viduje automatiškai perskirsto svorį pagal poreikį. Tai rodo, kaip gerokai pagerėjo dalykai dėka IoT technologijos, kuri šiuos protinius statinius daro saugesniais ir efektyvesniais nei bet kada anksčiau mūsų dabartiniuose statybos metodų standartuose.

Plokščių charakteristikų ir aplinkos veiksnių poveikis tvirtinimo pasirinkimui

Šiuolaikinių plokščių matmenys ir svoris: poveikis rėmelio sistemos dizainui

Šiandieniniai saulės panelai yra ilgesni nei 80 colių ir sveria daugiau nei 45 svarus, todėl jų stogų statyba yra 30% stipresnė nei ankstesnių modelių. Didesni moduliai gali padidinti vėju veikiančias pakėlimo jėgas iki 18%, todėl būtina sustiprinti klijuokles ir didinti sukimo momento toleranciją, kad būtų užtikrintas saugus montavimas ir ilgalaikis stabilumas.

Senesnių komercinių pastatų apkrovos apribojimai ir atnaujinimo iššūkiai

Daugelyje iki 2000 m. esančių komercinių pastatų stogo krovinių apkrova nėra pakankamai, kad būtų galima naudoti saulės energiją be brangiai kainuojančių modernizavimo darbų. Struktūriniai stiprinimai ir elektros energijos atnaujinimas gali padidinti projekto išlaidas 15-25%, ypač istorinių objektų atveju. Tokiais atvejais ant žemės arba prie automobilio prieplaukos montuojami sprendimai dažnai yra ekonomiškesnė ir labiau pritaikoma alternatyva.

Atliekant bandymus, reikia nustatyti, ar yra tinkamų medžiagų, kurių reikia naudoti, ir, jei reikia, nustatyti, ar yra tinkamų medžiagų, kurių reikia naudoti, kiekį.

Montavimo sistemos turi būti pritaikytos vietos klimato sąlygoms:

• Pakrančių zonos : Reikia nerūdijančio plieno aparatūros, atsparios druskos purškimui
• Sniegių regionai : Reikia ≥35° nuolydžių ir apkrovos, atsparios 5,4 kPa sniego apkrovai
• Vėjuotose vietovėse : Turi atitikti ASCE 7-22 vėjo iškilimo skaičiavimus

Pavyzdžiui, Australijoje ciklonais pasižyminčioje D regione sistemos turi atlaikyti vėjo greitį, viršijantį 55 m/s (198 km/h), užtikrindamos dešimtmečius ilgą patikimą veikimą ekstremaliomis sąlygomis.

Komercinių saulės montavimo technologijų ateities tendencijos

Išmanios ir IoT sujungtos saulės energijos montavimo sistemos našumui stebėti

Prie dalykų interneto jungiamos montavimo sistemos stebi tokius dalykus kaip struktūrinis apkrovimas, kaip išdėstyti skydeliai ir kas vyksta su aplinka aplink juos visą parą. Dar 2023 metais „SolarTech Innovations“ ataskaitoje buvo parodyta, kad šios protingos sistemos iš tikrųjų gali padidinti metinę energijos gamybą nuo 8 iki 12 procentų, nes siunčia įspėjimus apie techninio aptarnavimo poreikius ir automatiškai atlieka nedidelius reguliavimus. Kai kurios aukščiausios kokybės versijos yra aprūpintos specialiomis kompiuterinėmis programomis, reaguojančiomis į orų sąlygas. Šios programos sustiprina tvirtinimus prieš stiprius vėjo audras ar kai numatoma daug sniego, dėl ko viskas tampa saugesne ir veikia geriau.

Inovacijos sekime ir hibridinių montavimo konfigūracijų srityse

Vienos ašies sekimo sistemų rinka šiuo metu patiria įdomių pokyčių, kai gamintojai derina tradicinius ant žemės montuojamus sprendimus su stogine statyne sumontuotomis fiksuoto pasvirimo sistemomis. Jau matėme lauko tyrimų, kuriuose dvieju eilučių sekimo konfigūracijos padidina energijos išvestį apie 22 procentais, palyginti su standartiniais variantais, vis dar išlaikant svarbius uraganų atsparumo reikalavimus. Šios naujos traukiamos sekimo sistemos taip pat kelia entuziazmą automobilių stovėjimo aikštelių savininkams. Tokios protingos sistemos iš tikrųjų keičia saulės elementų padėtį priklausomai nuo to, ar po jais pastatyti automobiliai, ar ne – tai padeda maksimaliai padidinti saulės energijos gavybą, nesukeldamos vairuotojams jausmo, kad jie visą dieną praleidžia šešėlyje. Tai logiška, jei pažvelgsime tiek iš energijos gamybos, tiek galutinio naudotojo patirties perspektyvos.

Atsinaujinančiosios energijos montavimo konstrukcijų tvarumas ir perdirbamumas

Vadovaujantys gamintojai pradėjo gaminti tvirtinimo sistemas beveik iš visiškai perdirbto aliuminio ir plieno, dėl ko jų anglies pėdsakas sumažėja apie 40 %, lyginant su tradiciniais gamybos metodais. Daugelis įmonių priima ratinės ekonomikos principus, vykdo atvirkštinio surinkimo programas, kurios senoms saulės baterijų rėmų sistemoms suteikia antrą gyvenimą vietiniuose bendruomenių saulės energetikos projektuose visoje šalyje. Kai kurios bandymo iniciatyvos Kalifornijoje taip pat parodė įspūdingus rezultatus: dėka vienodų išmontavimo procedūrų sėkmingai atgaunama apie 8 iš 10 medžiagų. Šie skaičiai rodo didžiulę pažangą link žalesnių saulės energijos infrastruktūros sprendimų, kurie geriau tarnauja tiek aplinkai, tiek ilgalaikėms sąnaudų taupymo galimybėms.