وقتی صحبت از سیستم‌های خورشیدی می شود، اولین چیزهایی که به ذهن می‌رسند، پنل خورشیدی، اینورتر، باتری و شارژ کنترلر هستند. اما نصب این سیستم‌ها روی سقف یا وسایل متحرک چگونه است؟ در اصل سازه خورشیدی یکی از اساسی‌ترین قسمت‌های سیستم خورشیدی است که بر تولید انرژی، بازدهی و عمر پنل خورشیدی اثر می‌گذارد. بنابراین به علت هزینه بالای راه‌اندازی نباید از سازه کلی سیستم غافل ماند.

بطور کلی عملیات اجرایی زمین بسته به جنس خاک سایت نیروگاه می‌تواند متفاوت باشد که این مطلب الزام تهیه گزارش خاک را موجب می‌گردد. عملیات اجرایی زمین به دو قسمت تقسیم می‌شود: قسمت اول در رابطه با آماده‌سازی زمین به منظور استقرار سازه‌های خورشیدی بوده که شامل مراحلی از قبیل خاک‌برداری، تسطیح، سوراخ‌کاری، فنداسیون و … می‌باشد. قسمت دوم مربوط به ایجاد مسیرهای عبور کابل، اجرای فنداسیون و یا سازه جهت استقرار پست برق نیروگاه می‌باشد.

استراکچرهای پنل خورشیدی جهت نگهداری پنل در ارتفاع مناسب از سطح زمین و زاویه متناسب با مختصات جغرافیایی ضروری هستند. هر پنل خورشیدی باید متناسب با عرض جغرافیایی در زاویه خاصی قرار بگیرد تا بتواند با بیشترین بازده کار کند. هر چند که این زاویه در اوقات مختلف سال متفاوت است و با توجه به نوع سیستم باید درباره آن تصمیم‌گیری شود؛ برای مثال در صورتی که سامانه فتوولتائیک از نوع مستقل از شبکه باشد، باید بدترین روز سال از نظر زاویه ارتفاع خورشید، که در آن خورشید کوتاه‌ترین زاویه ارتفاع دارد در نظر گرفته شود تا در این روزها مصرف‌کننده با کمبود انرژی در دسترس مواجه نشود. بعضی از شرکت‌های سازنده برای حل این مشکل سازه‌های زاویه متغیر را طراحی کرده‌اند که با توجه به توانایی و خلاقیت، مهندسین طراح قابلیت تامین دو زاویه و یا بیشتر را دارند.

مشخصات فنی و عمومی

مشخصات فنی و عمومی جهت طراحی و ساخت سازه‌ی نگهدارنده‌ی ماژول‌های فتوولتائیک عبارتند از:

• طراحی و جانمایی عمومی سازه‌ها از نظر دسترسی و فضای مناسب بین آنها جهت تمیز کردن، عدم سایه‌اندازی بر یکدیگر، بهره‌برداری و بازدید در نظر گرفته می‌شود.
• استقرار و مهاربندی سازه‌ی پنل‌ها در محل نصب به گونه‌ای است که برای مدت زمان طول عمر نیروگاه، سازه‌ها تغییر مکان و جابجایی نداشته باشند.
• جنس سازه‌ها بگونه‌ای انتخاب می‌گردد که با توجه به شرایط جوی منطقه، مقاوم بوده و دچار خوردگی، زنگ زدگی، پیچش و خمش نشود.
• تمامی مقاطع فولادی، ناودانی و نبشی از آهن گالوانیزه گرم (Hot Dip Galvanized) با گرید ST37 یا ST52 می‌باشند.
• کلیه مقاطع فولادی پس از مرحله ساخت طبق استاندارد ASTM 123 ویا ISIRI 2478، پوشش گالوانیزه گرم (به ضخامت حداقل 80 میکرون) می‌شوند.
• تمامی اتصالات (پیچ و مهره‌ها) طبق استاندارد A153 و A325 گالوانیزه می‌باشند.
• تمامی اتصالات (پیچ و مهره‌ها) به همراه دو عدد واشر تخت و یک عدد واشر فنری گالوانیزه و یدکی کافی در محموله‌های مجزا بسته‌بندی می‌گردد.
• نحوه‌ی تثبیت و مهاربندی پنل‌ها در محل نصب به گونه‌ای می‌باشد که در مقابل وزش باد و عوامل جوی با توجه به شرایط منطقه مقاوم باشد.
• سازه‌ها تحمل وزن پنل‌ها را داشته و بار مکانیکی و برف را جذب و به خوبی به زمین منتقل می‌کنند.
• حداقل ارتفاع سازه و لبه‌ی پایینی پنل‌ها از زمین بگونه‌ای در طراحی لحاظ می‌شود که گل و لای ناشی از پاشش باران بر پنل‌ها ننشیند و امکان تمیزکاری و شستشوی سطح زمین وجود داشته باشد.
• مشخصات فنی و نقشه‌های سازه‌ی نگهدارنده ارائه می‌گردد.
• یک داده‌برگ برای سازه‌های نگهدارنده و استقرار آرایه‌ها تهیه می‌گردد.
• سازه‌ها دارای گارانتی 10 ساله می‌باشند.

انواع روش­های نصب سازه خورشیدی

ماژول‌های خورشیدی باید به صورت امن و محکم روی ساختاری پایدار و مطمئن نصب شوند تا آرایه از برف، باد، تگرگ، باران و حتی زمین‌لرزه‌های کوچک در امان بمانند. می‌توان آنها را روی سقف، زمین یا ستون نصب کرد.

در بازار ۵ نوع نصب سازه وجود دارد که چهار نوع اول ثابت و آخرین نوع با زاویه متغیر می‌باشد:

سازه خورشیدی متصل به سقف

در این روش، سیم‌کشی بین آرایه خورشیدی و باتری یا اینورتر به حداقل می­رسد اما باید در نظر گرفت به دلیل سیم‌کشی سقف سوراخ می شود. پس باید ساختار سقف بسیار مستحکم باشد تا ریزش نکند. همچنین باید زاویه و جهت سقف در حالت بهینه باشد تا انرژی خورشید هدر نرود. علاوه بر این باید اطمینان حاصل نمود که درختان یا ساختمان‌های اطراف روی سیستم سایه نیندازند و جلوی عبور هوا را نگیرند.

سازه خورشیدی متصل به زمین

این نوع سازه‌ها نیاز به حفاظت در برابر زمین ندارند ولی باید پایه‌های دقیقی داشته باشند. در این روش، امکان تخریب یا انباشت آلودگی­، برگ‌ها و برف در زیر آرایه خورشیدی وجود دارد. بنابراین، این روش مناسب زمین‌هایی امن، تمیز و با وضعیت آب‌و‌هوایی پایدار می‌باشد. این مدل معمولاً توسط فلز و بتن به زمین محکم می‌شود.

سازه خورشیدی متصل به بالای ستون

در این روش، پنل خورشیدی در قسمت بالایی ستون‌هایی که بسیار محکم به زمین متصل هستند، نصب می‌شوند. این روش در معرض تخریب یا انباشت برگ و آلودگی‌ها نیست ولی تمیز کردن سیستم مشکل خواهد بود.

سازه خورشیدی متصل به کناره ستون

سازه خورشیدی متصل به کناره ستون معمولاً شامل تعداد محدودی ماژول خورشیدی هستند. این سیستم عموماً برای سیستم‌های روشنایی استفاده می‌شود.

سازه خورشیدی متحرک

این نوع سازه‌ها برای تمام سیستم‌های تعقیب کننده خورشید مناسب هستند. مانند سیستم‌های پمپ آب خورشیدی که حداکثر پرتوهای خورشید را دریافت و به الکتریسیته تبدیل می‌کند. این سازه‌ها بیشتر در آب‌و‌هوای گرم استفاده می‌شوند. دارای دو نوع تک‌محور و دومحور می‌باشند. سازه‌های تک محور به منظور تعقیب خورشید از شرق به غرب طراحی شده‌اند و سازه‌های دو محور خورشید را روزانه و فصلی تعقیب می‌کنند و از سیستم‌های فتوولتائیک متمرکز شونده بهره می‌گیرند.

یک روش استقرار سازه خورشیدی متصل به زمین – فنداسیون بتونی نواری

یک روش استقرار سازه خورشیدی متصل به زمین – کوبشی

نمونه‌ای از سازه‌های خورشیدی ارائه‌شده توسط رادمان پاک انرژی: