Các Hệ Thống Lắp Đặt Tấm Năng Lượng Mặt Trời Có Thể Được Tùy Chỉnh Cho Các Dự Án Thương Mại Không?

Tại Sao Các Dự Án Thương Mại Cần Hệ Thống Giá Đỡ Năng Lượng Mặt Trời Tùy Chỉnh

Các ràng buộc kết cấu của mái nhà và yêu cầu tải trọng đặc thù theo từng vị trí

Việc lắp đặt các tấm pin mặt trời trên mái nhà thương mại mang lại một số khó khăn kỹ thuật khá đặc thù mà không thể giải quyết được bằng các giải pháp có sẵn trên thị trường. Sự khác biệt giữa hệ thống thương mại và dân dụng là rất lớn khi xét về các yếu tố kết cấu. Lấy ví dụ các công trình kho bãi, những công trình cũ hơn có thể chỉ chịu được tải trọng tạm thời khoảng 25 pound trên mỗi foot vuông, trong khi các tòa nhà mới thường chịu được khoảng 50 hoặc thậm chí hơn. Đó là lý do vì sao hiện nay chúng ta thấy rất nhiều hệ thống giá đỡ tùy chỉnh—chúng dựa trên các tính toán tải trọng chi tiết để phân bổ trọng lượng một cách hợp lý khắp mái nhà mà không làm quá tải kết cấu vượt quá giới hạn chịu đựng của nó. An toàn đương nhiên là mối quan tâm lớn, nhưng việc thực hiện chính xác còn giúp tránh được các chi phí sửa chữa tốn kém về sau do lắp đặt sai cách.

Mái bằng phù hợp với các hệ thống dùng vật nặng cố định vì chúng không yêu cầu khoan lỗ xuyên qua bề mặt, nhưng các hệ thống này cần được gia tải phù hợp, thường khoảng từ 3 đến 5 pound mỗi foot vuông để không gây quá tải cho kết cấu công trình. Tuy nhiên, khi xử lý mái dốc, gió trở thành vấn đề lớn. Các giá đỡ sử dụng ở đây phải chịu được lực mạnh đáng kể, đôi khi trên 120 dặm một giờ tại những khu vực thường xuyên xảy ra bão. Vấn đề càng trở nên phức tạp hơn khi trên mái đã có các vật cản như thiết bị điều hòa không khí hoặc cửa trần lấy sáng. Lúc đó, thợ lắp đặt phải tìm ra các phương án sáng tạo để gắn thiết bị sao cho vẫn đảm bảo tiếp xúc tốt với ánh sáng mặt trời, đồng thời đảm bảo mọi thứ được gắn chắc chắn và không làm hư hại mái nhà bên dưới.

Tuân thủ quy định, tiêu chuẩn địa phương và các quy chuẩn kết nối với lưới điện

Khi lắp đặt các giá đỡ năng lượng mặt trời tùy chỉnh, không thể tránh khỏi việc phải tuân thủ tất cả các quy định địa phương và hướng dẫn của công ty điện lực. Lấy ví dụ ở California, trong đó Tiêu đề 24 đặt ra các khoảng cách an toàn về phòng cháy chữa cháy nghiêm ngặt giữa các tấm pin và mép mái nhà, dao động từ ba đến sáu feet. Ở Florida tình hình còn phức tạp hơn do các khu vực hay xảy ra bão. Các hệ thống gắn kết ở đây thực tế phải chịu được những bài kiểm tra gió mạnh theo tiêu chuẩn ASTM E330. Và cũng đừng quên các khu vực ven biển. Không khí mặn sẽ làm ăn mòn thiết bị theo thời gian, vì vậy các nhà sản xuất phải sử dụng các vật liệu đặc biệt chống ăn mòn, có khả năng chịu được bài kiểm tra phun muối theo tiêu chuẩn ASTM G154 nếu họ muốn các hệ thống lắp đặt tồn tại qua nhiều mùa mà không bị hỏng.

Các quy định liên quan đến việc kết nối với lưới điện công cộng khiến tình hình trở nên phức tạp hơn đối với các nhà phát triển. Khi các dự án vượt quá 1 megawatt, họ thường phải tuân thủ tiêu chuẩn IEEE 1547-2018 về độ ổn định lưới điện. Những yêu cầu này thực sự ảnh hưởng đến cách thiết kế hệ thống và các thành phần được lựa chọn. Về các lựa chọn thiết kế, cơ chế nghiêng điều chỉnh được trong khoảng từ 15 độ đến 30 độ cũng không chỉ là tính năng tiện lợi. Chúng thực sự quan trọng khi nói đến việc nhận được các khoản tín dụng công suất theo khu vực, đặc biệt là ở những khu vực thuộc thị trường PJM. Và hãy thẳng thắn mà nói, chẳng ai muốn dự án của mình bị đình trệ. Một nghiên cứu gần đây từ NREL năm 2023 đã chỉ ra mức độ nghiêm trọng của các vấn đề về tuân thủ. Khoảng một phần tư các hệ thống điện mặt trời thương mại đã gặp phải sự chậm trễ nghiêm trọng trong cấp phép năm ngoái, đôi khi phải chờ đợi hơn nửa năm chỉ vì thiết kế giá đỡ của họ không đáp ứng các tiêu chuẩn yêu cầu.

Các Khía Cạnh Kỹ Thuật Chính Của Hệ Thống Giá Đỡ Năng Lượng Mặt Trời Theo Thiết Kế

Tối ưu hóa độ nghiêng, hướng và chiều cao để tăng sản lượng năng lượng và thuận tiện tiếp cận bảo trì

Tối đa hóa đầu ra năng lượng phụ thuộc vào độ nghiêng, hướng và khoảng cách được thiết lập chính xác. Các dãy pin mặt trời hướng về phía nam với góc nghiêng tối ưu theo vĩ độ sẽ tạo ra nhiều hơn 15–25% năng lượng so với các hệ thống lắp đặt phẳng. Cơ chế điều chỉnh độ nghiêng có thể làm tăng thêm 5–10% sản lượng theo mùa.

Việc có được khoảng cách đúng giữa các hàng giúp tránh các tấm che bóng lẫn nhau trong khi vẫn cho phép không khí lưu thông xung quanh chúng để làm mát tự nhiên. Các kỹ thuật viên cũng cần đủ không gian để làm việc an toàn. Hầu hết các nhà lắp đặt đều nhắm tới khoảng cách ít nhất 18 inch so với mặt đất để có chỗ để lau chùi bên dưới và thực hiện các công việc bảo trì thường xuyên. Phần mềm tiên tiến hiện nay cho phép các kỹ sư lập bản đồ chính xác nơi bóng sẽ rơi trong suốt cả ngày dựa trên địa hình địa phương và các mô hình chuyển động của mặt trời. Và khi chúng ta tính đến điều kiện gió thực tế từ vị trí cụ thể đó, các cấu trúc được xây dựng cao hơn mặt đất có thể chịu được gió khá mạnh, đôi khi thậm chí lên tới 130 dặm một giờ, tất cả trong khi vẫn giữ hiệu quả của chúng nguyên vẹn. Loại lập kế hoạch chi tiết này tạo ra sự khác biệt lớn trong độ tin cậy hệ thống lâu dài.

Chọn vật liệu: Nhôm so với thép, chống ăn mòn và tuổi thọ trong môi trường thương mại

Việc lựa chọn vật liệu trực tiếp ảnh hưởng đến độ bền, chi phí và sự phù hợp. Nhôm cung cấp khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và nhẹ hơn 40% so với thép, làm cho nó lý tưởng để trang bị sau mái nhà cũ với khả năng tải hạn chế. Mặc dù đắt tiền hơn trước, nhôm không cần lớp phủ bảo vệ và thường tồn tại hơn 30 năm.

Thép kẽm cung cấp độ bền vượt trội với chi phí ban đầu thấp hơn, làm cho nó phù hợp với các hệ thống gắn trên mặt đất ở các khu vực có gió mạnh hoặc tuyết rơi nặng. Tuy nhiên, tuổi thọ của nó - thường là 25+ năm - phụ thuộc vào gia công nóng và lớp phủ C5 phù hợp trong môi trường hung hăng. Cả hai vật liệu đều đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn UL 2703 khi được thiết kế đúng cách.

Tích hợp thiết kế cụ thể cho vị trí để có hiệu suất hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời đáng tin cậy

Loại mái, tuổi và chiến lược neo (được đệm, thâm nhập hoặc lai)

Phương pháp neo phải phù hợp với loại mái, tuổi thọ và tình trạng kết cấu. Các giá đỡ xuyên qua mái mang lại độ ổn định cao nhưng có thể cần gia cố khi mái đã cũ hoặc đánh giá tính tương thích đối với các màng đơn lớp. Hệ thống dùng vật nặng cố định hoàn toàn không cần xuyên mái, dựa vào phân bố trọng lượng được tính toán kỹ lưỡng – lý tưởng cho các mái bằng mới, có kết cấu vững chắc.

Các hệ thống lai kết hợp số lượng giới hạn các điểm xuyên mái với vật nặng để cân bằng phân bố tải trọng trong các công trình cải tạo phức tạp, chẳng hạn như các nhà kho cũ. Những chiến lược được thiết kế riêng này đảm bảo an toàn kết cấu đồng thời tối đa hóa diện tích mái sử dụng được.

Thích ứng với các vật cản, bóng râm, địa hình và khả năng chịu tải của nền đất

Các hệ thống lắp đặt trên mặt đất đòi hỏi phân tích hiện trường chi tiết để khắc phục các yếu tố môi trường. Mô phỏng bóng râm giúp định vị tấm pin xung quanh các lỗ thông hơi, thiết bị hoặc công trình lân cận nhằm duy trì sản lượng điện ổn định. Trên địa hình gồ ghề, độ nghiêng và khoảng cách giữa các hàng được điều chỉnh theo địa hình để giảm thiểu chi phí san lấp.

Đối với các nền móng phụ thuộc vào đất, các thử nghiệm khả năng chịu tải sẽ xác định nhu cầu sử dụng cọc đóng hoặc neo xoắn—đặc biệt là trong các loại đất rời rạc hoặc đất nở. Các tuyến đường tiếp cận bảo trì được tích hợp vào bố trí tổng thể để đảm bảo khả năng phục vụ lâu dài mà không làm gián đoạn hoạt động.