Kết cấu lắp đặt pin mặt trời trên nền bê tông
kết cấu lắp đặt năng lượng mặt trời trên nền bê tông dằn,một giải pháp then chốt cho các dự án năng lượng mặt trời quy mô thương mại và tiện ích, nơi không thể lắp đặt trên mái nhà và không thể xuyên xuống đất. Hệ thống lắp đặt trên mặt đất bằng bê tông dằn là gì?
Hệ thống lắp đặt ballast bê tông là một hệ thống móng không xuyên thấu, được gia cố bằng trọng lượng nhẹ cho các tấm pin mặt trời. Thay vì được neo chặt vào đất bằng cọc đóng hoặc trụ bê tông, toàn bộ cấu trúc được giữ cố định bằng chính trọng lượng của các khối bê tông.
Các hệ thống này chủ yếu được sử dụng trong hai trường hợp:
Trên mái bằng hoặc mái dốc thấp: Đặc biệt là trên các tòa nhà thương mại lớn có mái màng (EPDM, TPO, PVC) không thể xuyên thủng. (Chúng tôi sẽ tập trung vào các ứng dụng trên mặt đất, nhưng nguyên lý thì giống hệt nhau.)
Trên mặt đất: Nơi mà điều kiện công trường khiến việc khoan hoặc đóng cọc truyền thống trở nên khó khăn, tốn kém hoặc bị cấm. Các thành phần cốt lõi của Hệ thống lắp đặt trên mặt đất có dằn 1. Khối bê tông dằn: Đây là "foundation." Chúng có thể là: • Khối đúc sẵn: Khối bê tông tiêu chuẩn (như khối bê tông xỉ lớn) được mua từ nhà cung cấp. • Máng đúc tùy chỉnh: Máng bê tông dài hình chữ U mà thanh ray giá đỡ nằm trong đó. Chúng phổ biến và phân bổ trọng lượng đều. • Khối đúc tại chỗ: Bê tông được đổ vào khuôn tại chỗ, có thể tiết kiệm chi phí hơn cho các dự án rất lớn.
Hệ thống dằn hoạt động như thế nào:Nguyên lý kỹ thuật Hệ thống chống lại việc bị gió nâng lên hoặc bị các lực khác di chuyển thông qua trọng lượng của khối dằn thay vì độ sâu của móng. • Lực nâng của gió: Lực chính cần khắc phục. Khi gió thổi bên dưới và bên trên các tấm nghiêng, nó tạo ra một lực nâng. Tổng trọng lượng của khối bê tông dằn phải lớn hơn đáng kể so với lực nâng được tính toán cho công trường. • Mô men lật: Gió cũng cố gắng đẩy mảng bê tông đổ. Trọng lượng của khối dằn, kết hợp với phần đế rộng của các khay dằn, tạo ra mô men ổn định chống lại lực lật này. • Hệ số an toàn: Các kỹ sư thiết kế các hệ thống này với hệ số an toàn lớn (ví dụ: 1,5 hoặc cao hơn).
Điều này có nghĩa là trọng lượng dằn được tính toán là lớn hơn 50% so với lực nâng tối đa dự kiến.
Ưu điểm chính của giá đỡ đất có chấn lưu
Không xuyên đất (Ưu điểm lớn nhất): • Lý tưởng cho đất bị ô nhiễm hoặc đã được xử lý: Có thể xây dựng trên các khu đất hoang có nắp đậy không thể bị phá vỡ. • Tránh các tiện ích ngầm: Không có nguy cơ va chạm với đường dây điện, khí đốt hoặc nước. • Bảo vệ bãi chôn lấp: Hoàn hảo cho các hệ thống năng lượng mặt trời trên nắp bãi chôn lấp đã đóng. • Đơn giản hóa thủ tục cấp phép: Thường có quy trình cấp phép đơn giản hơn so với hệ thống xuyên đất, vì ở một số khu vực pháp lý, nó không được coi là công trình cố định.
Khả năng đảo ngược và tác động tối thiểu đến địa điểm:• Hệ thống này không phải là vĩnh viễn. Khi hết vòng đời của mảng, các khối có thể được tháo dỡ và tái chế, và đất được trả lại trạng thái ban đầu với ít xáo trộn nhất.
Hiệu quả chi phí trên các địa điểm phù hợp: • Ở những địa điểm có đất có vấn đề (đá, mực nước ngầm cao) hoặc những hạn chế nêu trên, hệ thống dằn có thể rẻ hơn đáng kể so với việc xử lý đào phức tạp hoặc khoan chuyên dụng.
Nhược điểm chính và thách thức thiết kế
Khả năng chịu lực của đất là rất quan trọng: Đây là hạn chế kỹ thuật quan trọng nhất. Đất phải có khả năng chịu được trọng lượng khổng lồ của bê tông mà không bị lún không đều. Kỹ sư địa kỹ thuật phải kiểm tra đất để xác định khả năng chịu lực cho phép (ví dụ: 2.500 psf). Đất xấu (ví dụ: đất đắp rời, đất sét) có thể khiến hệ thống dằn không thể hoạt động hoặc quá tốn kém.
Chi phí vật liệu và vận chuyển cao:• Bê tông cực kỳ nặng. Việc vận chuyển hàng nghìn khối bê tông đến một địa điểm rất tốn kém và khó khăn về mặt hậu cần. • Hệ thống sử dụng nhiều nhôm/thép hơn cho giá đỡ để tạo ra một nền tảng rộng và ổn định.
Không phù hợp với địa hình dốc: Hệ thống dằn được thiết kế cho địa hình rất bằng phẳng (thường có độ dốc dưới 3-5 độ). Chúng không thực tế trên sườn đồi.
Chống gió: Ở những vùng có gió mạnh, thiết kế phải được tính toán cẩn thận để ngăn gió tràn vào bên dưới mảng pin và thổi bay nó lên. Điều này thường đòi hỏi góc nghiêng rất thấp hoặc bộ phận làm lệch hướng gió.
Tiềm năng phát triển của thảm thực vật:Nếu không có sự chuẩn bị mặt bằng phù hợp (vải địa kỹ thuật và sỏi), thảm thực vật có thể phát triển và nâng các khay dằn, làm giảm độ ổn định. Quy trình thiết kế và lắp đặt
Khảo sát địa kỹ thuật: Bước đầu tiên cần thực hiện để xác định sức chịu tải của đất.
Phân tích tải trọng gió và tuyết: Kỹ sư tính toán lực nâng gió và tải trọng tuyết cụ thể cho vị trí dự án bằng cách sử dụng các quy định địa phương (ví dụ: ASCE 7).
Tính toán dằn: Nhà sản xuất hoặc kỹ sư giá đỡ sẽ tính toán chính xác khối lượng dằn cần thiết cho mỗi module hoặc mỗi bàn để chịu được tải trọng, với hệ số an toàn. Điều này quyết định kích thước và số lượng khối.
Chuẩn bị mặt bằng:Mặt đất được san phẳng hoàn toàn. Vải địa kỹ thuật được trải xuống, thường được phủ một lớp sỏi để thoát nước và ngăn cỏ dại.
Bố trí và lắp ráp: Các chân giá đỡ và xà ngang được lắp ráp trên mặt đất.
Đặt khối đá dằn: Các khối bê tông được đặt cẩn thận vào khay hoặc giá đỡ đá dằn theo bản thiết kế.
Cài đặt mô-đun:Các tấm pin mặt trời được gắn vào kết cấu hiện đã được gia cố. Các thương hiệu và loại hệ thống hàng đầu • Terrasmart: Một công ty lớn trên thị trường Hoa Kỳ, nổi tiếng với các giải pháp ballast cho cả lắp đặt trên mặt đất và trên mái nhà, thường sử dụng hệ thống "split-raild" để lắp đặt dễ dàng hơn. • GameChange Solar: Cung cấp hệ thống "Genius Ballastd", sử dụng các khối ballast đúc sẵn và cấu trúc giá đỡ có thể cấu hình cao. • Schletter: Một nhà sản xuất Đức có mặt trên toàn cầu, cung cấp các hệ thống ballast mạnh mẽ cho nhiều địa hình khác nhau. • Unirac: Cung cấp các giải pháp ballast cho mái bằng thương mại, với nguyên lý tương tự nhưgắn trên mặt đất.
Phần kết luận: Khi nào nên chọn hệ thống lắp đặt nền đất có tải trọng lớn? Chọn hệ thống có tải trọng lớn khi: • Địa điểm có khả năng chịu lực cao. • Cấm xuyên thủng (bãi chôn lấp, bãi đất hoang, địa điểm có nắp đậy). • Mặt đất rất bằng phẳng. • Điều kiện bề mặt khó khăn (đá, mực nước ngầm cao) khiến việc khoan trở nên tốn kém hơn. Tránh sử dụng hệ thống có tải trọng lớn khi: • Đất yếu hoặc có khả năng chịu lực thấp. • Địa điểm dốc. • Địa điểm ở vùng xa xôi và chi phí vận chuyển khối lượng lớn bê tông là quá cao.
Tóm lại,giá đỡ đất dằn bê tônglà giải pháp kỹ thuật vô cùng chuyên biệt và vô giá, cho phép phát triển năng lượng mặt trời trên quy mô lớn tại những địa điểm mà các phương pháp truyền thống không hiệu quả, biến những vùng đất không thể sử dụng thành nguồn năng lượng sạch.