استراکچر یا سازه نگهدارنده پنل خورشیدی، یکی از اجزای حیاتی هر نیروگاه خورشیدی است. این سازه وظیفه دارد پنل‌ها را در زاویه و جهت مناسب نگه دارد تا بیشترین میزان تابش خورشید را دریافت کنند. طراحی اصولی استراکچر علاوه بر افزایش راندمان تولید انرژی، از خسارت‌های احتمالی ناشی از باد، زلزله و خوردگی جلوگیری می‌کند.
۱. انتخاب نوع استراکچر (Structure Type)
استراکچرها معمولاً در سه نوع اصلی طراحی می‌شوند:
- ثابت (Fixed Mount): ساده‌ترین و اقتصادی‌ترین نوع؛ زاویه پنل‌ها ثابت است.
- قابل تنظیم دستی (Manual Adjustable): امکان تغییر زاویه پنل‌ها در فصول مختلف وجود دارد.
- ردیاب خورشیدی (Solar Tracker): پنل‌ها به‌صورت خودکار جهت خورشید را دنبال می‌کنند و تا ۲۵–۳۰٪ راندمان را افزایش می‌دهند.
انتخاب نوع استراکچر به موقعیت جغرافیایی، بودجه و هدف پروژه بستگی دارد.
۲. تعیین زاویه و جهت نصب
زاویه نصب پنل‌ها باید با عرض جغرافیایی منطقه هماهنگ باشد.
- در ایران معمولاً زاویه‌ای بین ۲۵ تا ۳۵ درجه برای بیشترین راندمان سالانه مناسب است.
- جهت پنل‌ها باید به سمت جنوب جغرافیایی (True South) باشد.
- در پروژه‌های بزرگ، استفاده از نرم‌افزارهایی مثل PVsyst یا Helioscope برای بهینه‌سازی زاویه پیشنهاد می‌شود.
۳. مقاومت در برابر باد و بارهای مکانیکی
باد یکی از عوامل اصلی تخریب سازه‌های خورشیدی است.
- استراکچر باید براساس استانداردهای طراحی سازه‌ای (مانند ASCE 7 یا Eurocode) طراحی شود.
- در مناطق بادخیز یا کوهستانی، استفاده از پروفیل‌های ضخیم‌تر، مهاربند بیشتر و فونداسیون سنگین‌تر ضروری است.
- اتصالات باید ضد لرزش و ضد خوردگی باشند.
۴. نوع فونداسیون (Foundation Type)
نوع زمین، نقش زیادی در انتخاب فونداسیون دارد:
- زمین خاکی یا کشاورزی: فونداسیون کوبشی (Pile Driven)
- زمین سنگی یا بتنی: فونداسیون بتنی یا اسکروپایل (Screw Pile)
- سقف ساختمان‌ها: استفاده از براکت‌های مخصوص و نصب غیرسوراخ‌دار (Ballast Mount)
هدف این است که سازه، در برابر نیروهای کششی و فشاری مقاوم باشد و نشست نکند.
۵. جنس و پوشش سازه
استراکچر معمولاً از دو جنس ساخته می‌شود:
- فولاد گالوانیزه گرم: مقاوم، اقتصادی و مناسب نیروگاه‌های زمینی.
- آلومینیوم آلیاژی: سبک‌تر و ضد زنگ، مخصوص نصب روی پشت‌بام‌ها.
پوشش گالوانیزه باید حداقل ۸۰ تا ۱۰۰ میکرون ضخامت داشته باشد تا در برابر خوردگی محافظت کند.
۶. طراحی اتصالات و پیچ‌ها
- از پیچ و مهره‌های استنلس استیل (Grade 304 یا 316) استفاده شود.
- محل اتصال پنل به سازه باید ضربه‌گیر یا لاستیک ضد لرزش (EPDM) داشته باشد.
- از جوشکاری در محل نصب تا حد ممکن اجتناب شود تا خوردگی ایجاد نشود.
۷. فاصله بین ردیف‌ها (Row Spacing)
فاصله بین ردیف‌های پنل باید به‌گونه‌ای باشد که در زمستان، سایه پنل جلویی روی ردیف بعدی نیفتد.
این فاصله با توجه به ارتفاع پنل و زاویه نصب محاسبه می‌شود:
D = H / \tan(θ)
که در آن:
- D = فاصله بین ردیف‌ها
- H = ارتفاع پنل از زمین
- θ = زاویه خورشید در پایین‌ترین نقطه زمستان
۸. مسیر کابل‌کشی و مدیریت سیم‌ها
در طراحی استراکچر باید مسیر عبور کابل‌ها مشخص باشد:
- از کانال‌های فلزی ضد UV یا داکت پلاستیکی مقاوم در برابر حرارت استفاده شود.
- کابل‌ها نباید آویزان باشند یا در تماس مستقیم با لبه‌های فلزی قرار گیرند.
۹. مقاومت در برابر شرایط محیطی
در مناطقی با شرایط خاص (مثل رطوبت بالا، گرد و خاک، یا برف سنگین)، طراحی باید ویژه‌تر باشد:
- در مناطق ساحلی: استفاده از آلومینیوم یا فولاد با پوشش ضخیم‌تر.
- در مناطق برفی: زاویه نصب بیشتر از ۴۰ درجه برای تخلیه برف.
- در مناطق کویری: استراکچر کوتاه‌تر و بادگیر کمتر.
۱۰. استفاده از نرم‌افزارهای طراحی
برای دقت بالا و صرفه‌جویی در زمان، از نرم‌افزارهای زیر استفاده می‌شود:
- SolidWorks / AutoCAD برای طراحی سازه
- STAAD Pro / SAP2000 برای تحلیل نیروها
- PVsyst / Helioscope برای آنالیز تابش و چیدمان بهینه
تیم پرتو پنل با تجربه گسترده در زمینه طراحی، نصب و مانیتورینگ نیروگاه‌های خورشیدی، آماده ارائه بهترین راهکار در سراسر کشور است.
نتیجه‌گیری
طراحی اصولی استراکچر پنل خورشیدی نه‌تنها بر عملکرد سیستم اثر مستقیم دارد، بلکه باعث افزایش عمر مفید پنل‌ها و کاهش هزینه‌های نگهداری می‌شود. انتخاب متریال مناسب، رعایت زاویه دقیق، مقاومت سازه در برابر باد و شرایط اقلیمی، و استفاده از نرم‌افزارهای دقیق مهندسی، از اصلی‌ترین فاکتورهای موفقیت در هر پروژه خورشیدی است.
عالی..در صورت سوال بیشتر با ما در تماس باشید.