Томоохон хэмжээний нарны суурилуулалтад мэргэжлийн инженерийн дэмжлэг яагаад чухал вэ?

Их хэмжээний нарны энерги суурилуулах системд бүтцийн бат бөхийг хангах

Томоохон төслүүдэд инженерийн нарийвчлал ба системийн бат бөхийн байдал

Солир цахилгаан станцын барилгыг бэхлэхэд нь тоосгоны хэмжээсийг миллиметрээр нарийвчлан тодорхойлох нь маш чухал. 2023 онд NREL-ийн судалгаагаар үзүүлсэнээр, суурилуулалтын үе шатанд зөв инженерийн шалгалт хийсэн солир цахилгааны талбайд ажиллагааны таван жилийн дараа гарч болох асуудал 19 хувиар багасч байсан. 10 мегаваттын түвшин болон түүнээс дээш хүчин чадалтай томоохон суурилуулалтын хувьд энэ чухал байдал илүү ихээр илэрдэг. Ингэсэн тохиолдолд жижигхэн хэмжээний алдаа ч гэсэн хойчид ихээхэн асуудалд хүргэж, бүтцийн олон төрлийн асуудлыг үүсгэж болзошгүй юм.

Бэхэлгээний тогтвортой байдлыг хангахын тулд суурь болон бүтцийн загварчлал

Хөрсийг шалгаж, материалуудын коррозийн эсрэг тэсвэрт чанарыг шалгах нь цаг хугацаанд тогтвортой байгууламжийн төслүүдийн үндсийг бүрдүүлдэг. Барилгын үйлдвэрлэгчид бэлэн ашиглагдах аргачлалын оронд захидалт сав баглаа боодолтой суурь хийхэд суурилуулах хугацааг ойролцоогоор 34% хэмнэдэг болсон. Энэ талаарх 2022 оны Эрчим хүчний яамны тайлангийн мэдээлэл дээр үндэслэсэн. Мөн бүс нутгийн цаг агаарын байдлын онцлог маш их ач холбогдолтой. Салхины ачааллыг нарийвчлан тооцоолох шаардлагатай бөгөөд эдгээр тооцооллыг зөв хийснээр экстремаль цаг агаартай бүс нутгийн барилгын 100-иin 89-ийг эвдэрлээс сэргийлдэг. Барилт эхлэхээс өмнө бодит газрын нөхцлийг судлах нь материал хаях хэмжээг ойролцоогоор 22%-иар бууруулдаг бөгөөд аюулгүй байдлын стандартад хүрэлцэхгүй байхгүй. Ийм хандлагыг 2023 оны шинжилгээний дүнгээр баталгаажуулсан структур инженерчлэлийн мэргэжилтнүүд одоогоос өмнө л мэдэж байсан.

Ачааллын багтаамж, Жин тараалт, Суурилуулалтын тэсвэрт чанар

Орчин үеийн нарны энерги барилгын систем нь орчны хүчин зүйлсийн улмаас гарах хүндийн 150%-иас илүү динамик ачааллыг тэсвэрлэх чадвартай байх ёстой. Амплуудын суурилуулалтын хэмжээнд стрессийн цэгийг 2%-ийн нарийвчлалтайгаар урьдчилан таамаглах боломжийг орчин үеийн загварчлалт өгч байна. НҮТА-ийн таван жилийн талын судалгаагаар давс ихтэй хөрс, далайн орчимд оптимжуулсан жин тараалт нь системийн амьдралын хугацааг 40%-иар сунгасан байна.

Нарны энергийн суурилуулалтад зориулсан салхи, цас, газар хөдлөлийн ачааллын талаарх авч үзэл

Салхины, цасны ачаалал, газар хөдлөлтийн үед нарны хавтанг бат бөх байдлаар суурилуулах нь бодитой асуудал болдог. Тухайлбал, элсэнцэрийн орчимд салхины ачаалал ASCE 7-22 стандартад зааснаас давж гарах шаардлагатай. Аюултай циклоны бүсэд 150 миль/цаг-аас илүү хурдтай салхин тэсвэрт чадлыг ихээр шаарддаг тул суурилуулалтын тоног төхөөрөмжид томоохон ачаалал үзүүлдэг. Уулархаг бүсэд илүү их цас унах нь өөр нэг гол асуудал болдог. Цасны ачаалал квадрат футанд 300 фунт хүрч болох тул хүчирхийлсэн рам шаардлагатай болдог. NREL-ийн 2023 оны судалгаагаар илүү сайн зохион байгуулсан балканы систем нь цасан дор гэмтэх тохиолдлыг ойролцоогоор 38%-иар бууруулдаг байна. Газар хөдлөлтийн эрсдэлийг авч үзвэл суурь тусгаарлагч технологи чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ийм системүүд 7.0 баллын газар хөдлөлт үед барилгын бүтэц дамжуулах хэлбэлзлийг ойролцоогоор 45%-иар бууруулдаг. Мөн сонирхолтой нь, газар дээр болон газар доор хийгдэх инженерийн аргачлалыг хослуулах нь түүхэн арга барилтай харьцуулахад дүүрэг тэсвэрт чадлыг нэмэгдүүлж, нийт ажиллагааг ойролцоогоор 27%-иар сайжруулдаг.

Цахилгаан станцын байгууламжийн дулааны тэлэлт ба урт хугацааны бүтцийн зан чанар

Давтан халах ба хөргөх горимд материал сонгох нь бүтээгдэхүүний амьдралын хугацаанд ихээхэн нөлөө үзүүлдэг. Жишээ нь хайрцагийн хайлш нь температурын 100 градус Фаренгейтын өөрчлөлтөнд температур зөвхөн 0.35%-иар тэлдэг бөгөөд энэ нь ердийн гангаас ойролцоогоор 60%-иар бага тэлэлттэй гэсэн үг юм. Төмрийг цагаан тугалдаар хучихад илүү хурдан задардаг бөгөөд ялангуяа өдөр шөнийн температурын зөрүү 90 градус Фаренгейт эсвэл түүнээс дээш хүрдэг байдалтай байх үед маш их задардаг. Ийм хэт хэмийн хэлбэлзэл нь металлын гадаргууг ихэд гэмтээдэг. Гэхдээ сайн мэдээ бол Фраунхофер ISE-ийн өнгөрсөн жилийн судалгаагаар ийм тусгай полимер хучилтууд нь 25 жилийн үеийн үйл ажиллагааны дараа дулааны стресстэй холбоотой гэмтлийг ойролцоогоор хагасаар бууруулдаг байна. Ийм учраас олон үйлдвэрлэгчид энэ технологийн хөгжилд хөрөнгө оруулах болсон нь гайхамшиггүй.

Газар дээрх болон гадаа газрын инженерчлэл: Нийлмэг талбайн үр ашгийг үнэлэх

Цахим имитацийг бодит туршилттай хослуулсан гибрид инженерчлэлийн загвар нь тусгай газрын дизайн алдааг 33%-иар бууруулдаг (NREL 2023). 30°-оос илүү налуутай уулархаг газарт газар дээрх бүтцийн шалгалт нь зөвхөн CAD ашиглан төлөвлөхтэй харьцуулахад суурилуулалтын үр ашгийг 19%-иар нэмэгдүүлдэг. Модуль ногоололтын систем нь жигд бус гадаргуун дээр IEC 61215-ийн салхины эсэргүүцлийн стандартыг хангаж, 15% илүү хурдан суурилуулах боломжийг олгодог.

Нарны энерги барилга байгууламжид дүрэм, стандарт, барилгын хуулийн шаардлагад нийцүүлэх

Мэргэжлийн инженерчлэл нь нарны энерги барилга байгууламжийн системүүд хатуу аюулгүй байдлын болон ажиллагааны стандартыг хангасан байхыг баталгаажуулдаг. Худалдааны 72% төслүүд зөвшөөрөл авах үед кодонд тохирсон бүтцийн өөрчлөлт шаарддаг тул зөвшөөрөл болон урт хугацааны найдвартай ажиллагааны хувьд нийцэх нь чухал юм.

Нарны энерги барилга байгууламжийн бүтээцэд дэргэдэх барилгын хуулийн шаардлагыг хангах

Нарны хавтан суурилуулах үед Олон улсын барилгын дүрэм (IBC) болон Орон сууцны дүрмийн (IRC) заалтуудыг дагаж мөрдөх нь зөв байршуулалтад чухал ач холбогдолтой. Эдгээр дүрэм нь самнаас дээвэрт хавтанг хэрхэн бэхлэх, галын аюулгүй байдлын стандарт, барилга ямар жин эсвэл ачааллыг даах чадвартайг тодорхойлоход хүртэл бүхнийг хамардаг. IBC-ийн 1503-р хэсэгт дээврийн цахилгаан станцыг суурилуулах тодорхой заавар, харин 3403-р хэсэгт суурилуулалтын үед салхины эсэргүүцлийг тооцоолох, цасны ачааллыг тодорхойлох асуудалд анхаарч өгсөн байдаг. Ихэнх орон нутгийн зөвшөөрөл өгөх байгууллагууд электрик холболтын дэлгэрэнгүй төлөвлөгөө, бат бөх бэхэлгээний арга зам, мөн барилга нэмэлт жингийн ачааллыг даах чадварын шинжилгээг шаарддаг. Өнгөрсөн жил гаргасан судалгаагаар хувийн нарны энерги зарцуулах төслүүдийн бараг долоон хувьд гарсан цаг хугацааны хоцрогдол нь инженерүүд бүтцийн бичиг баримтаа цагт нь боловсруулаагүйгээс үүссэн байдаг. Энэ нь төслийн эхний шатанд л бүтцийн мэргэжилтнүүдийг татах нь хэр чухал болохыг харуулж байна.

Суурилуулах системийн загварчлалд NEC, UL болон Аюулгүй байдлын стандартыг мөрдөх

Үндэсний Цахилгааны Хуульд дугаар 690 нь суурилуулалтын цахилгаан аюулгүй байдлыг хангахын тулд газардуулалт, гүйдлийн илүүдлийн хамгаалалт болон цахилгаан нумын эвдрэл илрүүлэхийг шаарддаг. Суурилуулах хэрэгсэл хувьд механик хүч чадал болон исэлдэлтийн эсэргүүцэл хоёуланд нь хангахын тулд UL 2703 стандартад нийцэж байх шаардлагатай. Түүнд удаан үед найдвартай байдал нь тодорхойлогдохын тулд мянга мянган ачааллын циклд оруулах, давсны зэсэлтээр удаан хугацааг илчлэх гэх мэт гуравдагч этгээдийн туршилтуудыг өргөнөөр хийдэг. 2024 оны сүүлийн үеийн нарны энергиийн найдвартай байдлын тайлангуудын мэдээллээр, эдгээр комплекс аюулгүй байдлын арга хэмжээнүүд томоохон хэмжээний нарны цахилгаан станцууд дахь багаж хэрэгсэлтэй холбоотой гэмтлийн ойролцоогоор 89 хувийг зогсоож байгаа бөгөөд системийн бүтэн байдлыг хугацааны турш хадгалахад маш их чухал ач холбогдолтой.

Зориулалтын нарны энерги барилгын шийдлээр үзүүлэлтийг оновчтой болгох

Газрын байршилд нийцсэн үр ашгийг нэмэгдүүлэх зорилгоор нарны энерги барилгын системийг захидалж үйлдвэрлэх

Зориулалтын суурилуулалтын шийдлүүд нь ердийн тоног төхөөрөмжийг ашиглах боломжгүй байх хэцүү нөхцөл байдлыг шийдвэрлэдэг. Наалууд эсвэл налуу газарт ажиллах үед тогтвортой байдал хадгалахын тулд зарим тохиолдолд тусгай жинтэй суурь шаардлагатай байдаг. Мөн бүхэлдээ өдөр дунд салхи их blown байх бүс нутагт тусгай цэгээн барагтах дизайн нь гэмтлийг урьдчилан сэргийлдэг. NREL-ийн 2022 оны судалгаагаар харахад, хүмүүс стандарт бэлэн бүтээгдэхүүнийг ашиглан биш харин газан дээрх суурилуулалтыг зориулалтын болгон тохируулах замаар жилдээ дунджаар 9-12 хувийн илүү их энерги үйлдвэрлэдэг байна, учир нь бүх зүйл зөв байрлаж, үр дүнтэй ажилладаг. Өнөөдөр цацрагийн энергийн тавилтын компаниуд ч мөн энэ талаар сайн ойлгож эхэлсэн бөгөөд тэд лазерын сканерийн технологийг ашиглан мөн нарийвчилсан шорооны шинжилгээ хийж, сүүдэр нь үр ашгийг бууруулахгүйн тулд самбаруудыг ямар байрлалд тавих, бусдаас хамааралгүй бүхэл бүтэн бүтэцэд хүчтэй байхыг нарийвчлан тодорхойлдог.

Стандартжуулсан багцууд болон захидалтын суурилуулалтын системийг тэнцвэржүүлэх

2023 оны SEIA-ийн мэдээллээр хэлбэржүүлэн бэлтгэсэн суурилуулах багаж хэрэгсэл нь суурилуулах ажлын хугацааг ойролцоогоор 40%-иар бууруулдаг. Гэсэн хэдий ч нарийн нийлмэл газрын зураглал дээр ажиллах үед компаниуд ихэвчлэн стандарт тоног төхөөрөмж болон бүрэн захидалт шийдлийн хоорондох шийдлийг шаарддаг. Жишээ нь, Пенсильвани дахь нарны энерги зарим проектод дизайн хангамжийн үр дүнтэй байдал 98%-д хүрсэн. Тэд газар нь таван болгонд ердийн вертикаль сандал ашигласан бол, чигээх газар нутагт модифицировлогдсон тулгуур тусгаарлалттай онцгой торкын хоолойнууд руу шилжсэн. Үр дүнд нь цивилийн инженерийн зардал нь суурилуулсан мегаватт бүрт ойролцоогоор 18 ам.доллар буурсан бөгөөд хүнд орчин үеийн экологийн стандартыг хангасан. Энэ нь өнөөгийн бодит ертөнцийн төслүүдийн тулгарч буй янз бүрийн техникийн сорилтууд, логистикийн саад хэцүү байдлууд, санхүүгийн хязгаарлалтуудад тохирсон уян хатан дизайн хандлагын чухлыг харуулж байна.

Том масштабын суурилуулалтанд нарийвчлалтай инженерчлэлээс олж авах үр ашгаа

Сангийн системд төгсгөлөг элементийн шинжилгээг ашигласнаар тэдгээр нь жилийн 130 миль хурдтай салхины эсрэг тэмцэж, инстальлсан мегаватт бүрт хэрэглэгдэх цайрын хэмжээг жинхэндээ ойролцоогоор 22% бууруулдаг. Техасын 500 МВт-ын том цахилгаан станцад юу болсон бэ гэдгийг харцгаана уу – топологийн үр дүнтэй загварыг нэвтрүүлснээр инженерүүд барьж буй үед чичирхийллийн эсрэг тэсвэрт чанар буурахгүйгээр зөвхөн талбайд л 134 тонн материал хэмнэсэн. Түүнээс гадна илүү их давуу талууд байна! Баруун хойдод нэг төслөөр ажиллаж буй зарим хүмүүс өөрсдийн засвар үйлчилгээний горимд сонирхолтой зүйл гарч байгааг анзаарсан. Эдгээр дэвшилтэт загварчлалын аргаар эгнээнүүдийн хоорондын зайг сайжруулсанаар цэвэрлэх үед роботууд самбаруудын хооронд илүү хялбар хөдөлж чаддаг болсон. Үр дүнд нь цэвэрлэх зардлыг хугацаа өнгөрөх тутамд 30% хүртэл бууруулах боломжтой болсон.