Giá đỡ năng lượng mặt trời trên mặt đất: Hướng dẫn thực tế để chọn hệ thống phù hợp

Giá đỡ năng lượng mặt trời trên mặt đất là gì và tại sao nó khác với giá treo trên mái nhà

Giá đỡ năng lượng mặt trời trên mặt đất là khung cấu trúc giữ các tấm pin mặt trời tại chỗ khi chúng được lắp đặt trực tiếp trên đất trống thay vì gắn trên mái nhà. Không giống như các hệ thống trên mái nhà dựa vào cấu trúc hiện có của tòa nhà để hỗ trợ, giá đỡ gắn trên mặt đất phải tạo ra nền tảng ổn định của riêng nó, xử lý tải trọng gió và tuyết một cách độc lập và thường tính đến địa hình không bằng phẳng trên một khu vực lắp đặt rộng lớn. Điều này làm cho hệ thống giá đỡ trên mặt đất nhìn chung mạnh mẽ hơn và có thể điều chỉnh hơn so với phần cứng trên mái nhà, vì chúng thường được sử dụng cho các trang trại năng lượng mặt trời quy mô tiện ích, các dự án năng lượng mặt trời nông nghiệp và lắp đặt khu dân cư nơi không gian mái nhà bị hạn chế hoặc định hướng kém để tiếp xúc với ánh nắng mặt trời.

Bởi vì các hệ thống gắn trên mặt đất không bị hạn chế bởi độ cao của mái nhà hoặc giới hạn tải trọng kết cấu như các mảng mái nhà, nên chúng mang lại sự linh hoạt hơn về góc nghiêng và hướng của bảng điều khiển, từ đó có thể cải thiện đáng kể việc sản xuất năng lượng trong suốt vòng đời của hệ thống. Tính linh hoạt này là lý do chính khiến giá đỡ năng lượng mặt trời trên mặt đất trở thành lựa chọn tiêu chuẩn cho các dự án phát triển năng lượng mặt trời quy mô thương mại và tiện ích lớn.

Các loại hệ thống giá đỡ gắn trên mặt đất chính

Hệ thống giá đỡ mặt đất thường thuộc một số loại phổ biến, mỗi loại phù hợp với điều kiện địa điểm, ngân sách và mục tiêu hiệu suất khác nhau.

Giá đỡ nghiêng cố định

Đây là lựa chọn phổ biến và tiết kiệm chi phí nhất, trong đó các tấm pin được gắn ở một góc cố định được chọn dựa trên vĩ độ của địa điểm để tối ưu hóa khả năng tiếp xúc với ánh nắng mặt trời hàng năm. Hệ thống nghiêng cố định có ít bộ phận chuyển động hơn, nghĩa là yêu cầu bảo trì thấp hơn và quy trình lắp đặt đơn giản hơn so với hệ thống theo dõi.

Giá đỡ theo dõi trục đơn

Máy theo dõi trục đơn xoay các tấm dọc theo một trục suốt cả ngày để theo dõi chuyển động từ đông sang tây của mặt trời, thúc đẩy sản xuất năng lượng so với hệ thống cố định. Hiệu suất tăng thêm này đi kèm với chi phí trả trước cao hơn và nhiều bộ phận cơ khí cần bảo trì định kỳ hơn, nhưng lợi ích về năng lượng thường xứng đáng với việc đầu tư vào lắp đặt lớn hơn.

Giá đỡ theo dõi trục kép

Hệ thống trục kép theo dõi mặt trời từ đông sang tây và theo sự thay đổi độ cao theo mùa, thu được hiệu suất năng lượng cao nhất có thể từ số lượng tấm pin nhất định. Các hệ thống này là lựa chọn phức tạp và đắt tiền nhất, thường dành riêng cho các dự án trong đó tối đa hóa sản lượng trên mỗi bảng điều chỉnh chi phí cơ khí và bảo trì tăng thêm.

So sánh các tùy chọn nền tảng giá đỡ mặt đất

Phương pháp móng dùng để neo giá đỡ năng lượng mặt trời mặt đất phụ thuộc nhiều vào điều kiện đất đai, ngân sách và mức độ lâu dài của việc lắp đặt. Việc chọn sai loại nền móng có thể dẫn đến mất ổn định hoặc làm lại tốn kém về sau.

Các yếu tố địa điểm ảnh hưởng đến việc lựa chọn hệ thống giá đỡ

Trước khi quyết định sử dụng hệ thống giá đỡ trên mặt đất, một số yếu tố cụ thể tại địa điểm cần được đánh giá cẩn thận, vì lựa chọn sai có thể dẫn đến các vấn đề về cấu trúc hoặc giảm năng lượng đầu ra trong dây chuyền.

• Thành phần đất và khả năng chịu tải quyết định cọc đóng, cọc vít hay móng dằn là phù hợp nhất.
• Yêu cầu về tải trọng gió và tuyết tại địa phương, vì giá đỡ phải được thiết kế để chịu được các điều kiện thời tiết cụ thể của khu vực lắp đặt.
• Nhu cầu về địa hình và phân loại địa điểm, vì địa hình không bằng phẳng có thể yêu cầu chân giá đỡ có thể điều chỉnh được hoặc chuẩn bị mặt bằng bổ sung trước khi lắp đặt.
• Độ sâu mực nước và mô hình thoát nước, có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn nền móng và sự ổn định cấu trúc lâu dài ở vùng khí hậu ẩm ướt hơn.
• Quyền truy cập vào thiết bị bảo trì, đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống theo dõi yêu cầu bảo dưỡng định kỳ động cơ và các bộ phận chuyển động.

Việc đánh giá địa điểm thích hợp trước khi quyết định sử dụng hệ thống giá đỡ giúp tránh những bất ngờ tốn kém trong quá trình lắp đặt, chẳng hạn như phát hiện ra nền đá nơi đã quy hoạch cọc hoặc các vấn đề thoát nước không được tính đến trong thiết kế ban đầu.

Vật liệu được sử dụng trong xây dựng giá đỡ mặt đất

Các vật liệu được sử dụng làm giá đỡ năng lượng mặt trời trên mặt đất ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ và khả năng chống mài mòn của môi trường, đặc biệt là ở các vùng ven biển hoặc có độ ẩm cao, nơi vấn đề ăn mòn là mối lo ngại lớn hơn.

• Thép mạ kẽm là vật liệu làm kệ phổ biến nhất, mang lại độ bền tốt và khả năng chống ăn mòn với chi phí vừa phải.
• Giá đỡ nhôm nhẹ hơn và có khả năng chống ăn mòn tự nhiên, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho việc lắp đặt ven biển, nơi tiếp xúc với muối làm tăng tốc độ ăn mòn thép.
• Phần cứng bằng thép không gỉ thường được sử dụng cho ốc vít và đầu nối, vì những bộ phận nhỏ hơn này đặc biệt dễ bị rỉ sét nếu sử dụng vật liệu cấp thấp hơn.

Việc chọn trả trước những vật liệu cao cấp hơn thường tốn nhiều chi phí ban đầu hơn nhưng lại giảm chi phí bảo trì dài hạn, đặc biệt đối với những công trình lắp đặt dự kiến ​​vận hành từ 25 năm trở lên mà không cần sửa chữa lớn về kết cấu.

Thực hành bảo trì giúp hệ thống giá đỡ luôn đáng tin cậy

Giá đỡ năng lượng mặt trời trên mặt đất thường yêu cầu bảo trì ít hơn so với các tấm hoặc bộ phận điện mà nó hỗ trợ, nhưng một số kiểm tra định kỳ sẽ giúp tránh các vấn đề về cấu trúc phát triển không được chú ý theo thời gian. Kiểm tra các kết nối nền móng định kỳ để phát hiện các dấu hiệu lỏng lẻo, đặc biệt là sau các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt như bão lớn hoặc chu kỳ đóng băng-tan băng trên mặt đất có thể làm dịch chuyển đất xung quanh móng cọc. Kiểm tra sự ăn mòn trên các thành phần thép, đặc biệt là tại các điểm tiếp xúc trên mặt đất, nơi độ ẩm có xu hướng tích tụ và đẩy nhanh quá trình hình thành rỉ sét.

Đối với hệ thống theo dõi, động cơ và vòng bi cần được bôi trơn và kiểm tra định kỳ để đảm bảo quay trơn tru suốt cả ngày, vì bộ theo dõi bị kẹt hoặc trục trặc có thể làm giảm đáng kể việc sản xuất năng lượng cho đến khi nó được sửa chữa. Việc ghi nhật ký bảo trì cho các công trình lắp đặt lớn giúp xác định sớm các vấn đề tái diễn, cho dù đó là loại nền móng cụ thể đang gặp khó khăn trong điều kiện đất nhất định hay các phần giá đỡ cụ thể bị mài mòn nhiều hơn các phần khác trên toàn công trường.