انواع سازههای خورشیدی بر اساس محل نصب
انواع سازههای خورشیدی بر اساس محل نصب و کاربرد آنها در صنایع فولادی
توسعه انرژیهای تجدیدپذیر در دهههای اخیر به یکی از اولویتهای اصلی کشورهای پیشرفته و در حال توسعه تبدیل شده است. در این میان، انرژی خورشیدی به دلیل پایداری و در دسترس بودن، جایگاه ویژهای در بازار انرژی ایران و جهان پیدا کرده است. اما نصب پنلهای خورشیدی به تنهایی کافی نیست؛ آنچه ضامن طول عمر و بهرهوری این سیستمهاست، طراحی و انتخاب صحیح استراکچر یا همان سازه نگهدارنده است. انتخاب انواع سازههای خورشیدی بر اساس محل نصب، اولین و حیاتیترین گام در طراحی یک نیروگاه خورشیدی محسوب میشود. این سازهها باید بهگونهای طراحی شوند که در برابر بارهای محیطی نظیر باد، برف و لرزشهای احتمالی مقاومت کرده و در عین حال زاویه تابش بهینه را برای پنلها فراهم آورند.
در بازار فولاد ایران، تأمین متریال مناسب برای ساخت این سازهها به یک صنعت تخصصی تبدیل شده است. با توجه به اقلیمهای متفاوت در ایران، از مناطق کویری با بادهای شدید تا مناطق مرطوب شمالی، نوع متریال و پوششهای ضدخوردگی اهمیت دوچندانی مییابد. شرکتهای صنعتی ایرانی با بهرهگیری از تکنولوژیهای روز، توانستهاند مقاطع فولادی مورد نیاز برای این سازهها را تولید و بومیسازی کنند. در این مقاله به بررسی دقیق انواع سازههای خورشیدی بر اساس محل نصب و نقش مقاطع فولادی در ارتقای کیفیت این پروژهها خواهیم پرداخت.
۱. سازههای خورشیدی نصبشده بر روی زمین (Ground-Mounted Systems)
سازههای زمینی رایجترین نوع استراکچر در نیروگاههای خورشیدی با مقیاس بزرگ (Utility-scale) هستند. این سازهها معمولاً در زمینهای باز و بایر نصب میشوند و به دلیل فضای گستردهای که در اختیار دارند، امکان بهینهسازی حداکثری زاویه تابش را فراهم میکنند. سازههای زمینی خود به چند دسته اصلی تقسیم میشوند:
سازههای ثابت (Fixed-Tilt Structures)
این سازهها دارای زاویه ثابتی هستند که بر اساس عرض جغرافیایی محل نصب محاسبه میشود. سادگی در طراحی، هزینه پایین نگهداری و نصب سریع از ویژگیهای این مدل است. در تولید این استراکچرها، استفاده از پروفیل سازه خورشیدی با پوشش گالوانیزه گرم بسیار رایج است تا در برابر عوامل جوی زمین دوام کافی داشته باشند.
سازههای ردیاب (Solar Trackers)
سیستمهای ردیاب با تغییر جهت پنلها در طول روز، همواره آنها را رو به خورشید نگه میدارند. اگرچه این سیستمها بازدهی انرژی را تا ۲۵ الی ۴۰ درصد افزایش میدهند، اما هزینه اولیه و هزینههای تعمیر و نگهداری آنها بالاتر است. پیچیدگی مهندسی در این سازهها نیازمند استفاده از قطعات دقیق و مقاوم فولادی است.
۲. سازههای خورشیدی سقفی (Rooftop Systems)
با گسترش فرهنگ استفاده از انرژیهای پاک در محیطهای شهری و صنعتی، نصب پنل بر روی پشتبامها به یک انتخاب هوشمندانه تبدیل شده است. انواع سازههای خورشیدی بر اساس محل نصب در محیطهای سقفی به دو دسته کلی تقسیم میشوند:
نصب بر روی سقفهای تخت (Flat Roofs)
در آپارتمانها و بسیاری از سولههای صنعتی که سقف تخت دارند، از استراکچرهای شیبدار استفاده میشود. برای جلوگیری از سوراخ کردن سقف و آسیب به عایقبندی (ایزوگام)، معمولاً از سیستمهای وزنه تعادل (Ballasted) استفاده میشود که با وزن بلوکهای بتنی در جای خود فیکس میشوند.
نصب بر روی سقفهای شیروانی و ساندویچ پانل
در مناطق شمالی ایران و در بسیاری از شهرکهای صنعتی اصفهان، سقفهای شیبدار بسیار متداول هستند. در این موارد، پنلها با استفاده از ریلهای آلومینیومی یا فولادی مستقیماً بر روی شیب سقف نصب میشوند. برای ساخت پایه های مستحکم در این بخش، استفاده از مقاطعی نظیر نبشی فولادی جهت مهاربندی و ایجاد ثبات در سازه بسیار حیاتی است.
۳. سازههای خورشیدی کارپورت (Solar Carports)
پارکینگهای خورشیدی یا کارپورتها، ترکیبی از سازههای سایهبان و تولیدکننده انرژی هستند. این سازهها به جای استفاده از سقفهای سنتی، از پنلهای خورشیدی به عنوان پوشش سقف استفاده میکنند. این روش نه تنها از خودروها در برابر تابش مستقیم آفتاب و بارش محافظت میکند، بلکه برق مورد نیاز ساختمان یا ایستگاههای شارژ خودروهای برقی را نیز تأمین مینماید.
طراحی کارپورتها به دلیل دهانههای بلند و نیاز به فضای عبور خودرو، مستلزم محاسبات دقیق استاتیکی است. در صنایع فولادی، برای ساخت تیرها و ستونهای این سازهها از مقاطع مقاوم استفاده میشود. شرکت سریر صنعت امیر یکی از مجموعههای پیشرو در تأمین مقاطع فولادی خاص برای این نوع سازهها در بازار ایران است. بهرهگیری از مقاطع سبک اما مقاوم در این پروژهها باعث کاهش هزینههای نهایی و افزایش سرعت اجرا میگردد.
۴. سازههای خورشیدی شناور (Floating Solar)
نصب پنلهای خورشیدی بر روی سطح آب (دریاچهها، سدها و تالابها) یکی از فناوریهای نوین در حوزه تجدیدپذیر است. این روش مزایای متعددی دارد، از جمله کاهش تبخیر آب و خنک شدن طبیعی پنلها توسط آب که منجر به افزایش راندمان الکتریکی میشود. سازههای شناور باید از متریالهای پلیمری خاص یا فولادهای فوق گالوانیزه ساخته شوند تا در محیطهای آبی دچار پوسیدگی نشوند.
اگرچه اجرای این پروژهها در ایران هنوز در مراحل ابتدایی قرار دارد، اما پتانسیل بالای سدهای کشور، چشمانداز روشنی را برای این نوع از انواع سازههای خورشیدی بر اساس محل نصب ترسیم کرده است. تأمین اتصالات ضدزنگ و زنجیرهای مهاربندی از بخشهای مهم زنجیره تأمین در صنایع و بازار فولاد برای این حوزه محسوب میشود.
۵. نقش مقاطع فولادی در استحکام انواع سازههای خورشیدی
پایداری یک نیروگاه خورشیدی در طول دوره بهرهبرداری ۲۰ تا ۲۵ ساله، مستقیماً به کیفیت آهنآلات و مقاطع به کار رفته در استراکچر بستگی دارد. در طراحی مهندسی، از مقاطع مختلفی برای توزیع بار و تحمل فشارهای محیطی استفاده میشود. برای مثال، در بسیاری از طراحیهای مدرن، پروفیل زد به عنوان تیرهای فرعی یا پرلین جهت نگه داشتن پنلها به کار میرود. این مقطع به دلیل فرم خاص خود، مقاومت خمشی بسیار بالایی داشته و وزن مرده سازه را کاهش میدهد.
علاوه بر این، در بخشهایی که نیاز به دقت بالا در نصب و اتصال قطعات به صورت پیچ و مهرهای وجود دارد، از پروفیل سی استفاده میشود. این پروفیلها اجازه میدهند که نصابها بتوانند با انعطاف بیشتری پنلها را تراز کرده و فواصل را تنظیم کنند. دقت در تولید این مقاطع در صنایع فولادی ایران باعث شده است که خطای انسانی در زمان نصب به حداقل برسد.
همچنین برای ایجاد اتصالات مستحکم بین ستونها و بازوهای نگهدارنده، استفاده از قطعات واسط مانند تسمه فولادی برای ساخت براکتها و پلیتهای اتصال بسیار معمول است. کیفیت ورق سیاه به کار رفته در تولید این تسمهها نقش مستقیمی در جلوگیری از شکستگی اتصالات زیر بار برف سنگین دارد.
۶. استانداردهای تولید و نصب در بازار فولاد ایران
در بازار فولاد ایران، رعایت استانداردهای بینالمللی مانند ASTM و استانداردهای داخلی در تولید مقاطع استراکچر خورشیدی الزامی است. با توجه به تمرکز صنایع سنگین در اصفهان، این منطقه به قطب تولید سازههای خورشیدی تبدیل شده است. شرکتهای صنعتی ایرانی فعال در این حوزه موظف هستند محصولاتی را ارائه دهند که دارای پوشش گالوانیزه با ضخامت استاندارد (معمولاً بالای ۸۰ میکرون برای مناطق مرطوب) باشند.
مجموعه سریر صنعت امیر با درک اهمیت دقت در ابعاد و کیفیت متریال، توانسته است بخش بزرگی از نیاز پروژههای نیروگاهی کشور را پوشش دهد. استفاده از تکنولوژی رول فرمینگ دقیق در تولید پروفیلهای باز و بسته، باعث شده است که استراکچرهای تولیدی علاوه بر وزن بهینه، دارای طول عمر بالایی باشند که این موضوع در محاسبات بازگشت سرمایه (ROI) نیروگاههای خورشیدی بسیار اثرگذار است.
مزایای استفاده از استراکچرهای فولادی با کیفیت:
۱. مقاومت بالا در برابر تندبادهای فصلی در مناطق بیابانی.
۲. سهولت در دمونتاژ و جابجایی نیروگاه در صورت نیاز.
۳. قابلیت بازیافت متریال پس از پایان عمر مفید نیروگاه.
۴. سرعت اجرای بالا به دلیل پیشساخته بودن قطعات در کارخانه.
سوالات متداول
۱. بهترین محل برای نصب پنل خورشیدی کجاست؟
بهترین محل نصب بستگی به نوع کاربری شما دارد. برای مصارف خانگی، سقف ساختمان بهترین گزینه است، اما برای تولید در مقیاس صنعتی، سازههای زمینی در مناطق با تداخل سایه کم اولویت دارند. در هر حالت، انواع سازههای خورشیدی بر اساس محل نصب باید زاویه تابش جنوبی (در نیمکره شمالی) داشته باشند.
۲. چرا در ساخت سازههای خورشیدی بیشتر از فولاد گالوانیزه استفاده میشود؟
فولاد گالوانیزه ترکیبی از استحکام بالای آهن و مقاومت به خوردگی روی (Zinc) را ارائه میدهد. با توجه به اینکه نیروگاههای خورشیدی در معرض مستقیم باران و رطوبت هستند، استفاده از فولاد گالوانیزه از زنگزدگی جلوگیری کرده و هزینههای تعمیرات را در طول ۲۵ سال کاهش میدهد.
۳. آیا میتوان پنلهای خورشیدی را بر روی سقفهای قدیمی نصب کرد؟
بله، اما قبل از نصب باید استحکام سازه سقف توسط مهندس محاسب بررسی شود. در صورتی که سقف تحمل بار مرده اضافی را نداشته باشد، باید از سازههای سبکتر یا تقویتکنندههای فولادی در زیر سقف استفاده کرد.
۴. تفاوت سازه خورشیدی آلومینیومی و فولادی چیست؟
سازههای آلومینیومی سبکتر هستند و بیشتر برای نصب روی سقفهای شیروانی که تحمل وزن محدودی دارند استفاده میشوند. در مقابل، سازههای فولادی برای نیروگاههای زمینی و پروژههای بزرگ به دلیل قیمت مناسبتر و مقاومت مکانیکی بالاتر، گزینه اقتصادیتر و پایدارتری هستند.
نتیجهگیری و جمعبندی
شناخت انواع سازههای خورشیدی بر اساس محل نصب، کلید موفقیت در اجرای هر پروژه انرژی تجدیدپذیر است. چه در حال طراحی یک نیروگاه متمرکز در قلب کویر باشید و چه به دنبال نصب پنل بر روی سقف کارخانه خود در اصفهان، انتخاب متریال و استراکچر مناسب تضمینکننده امنیت سرمایهگذاری شماست. صنایع فولادی ایران امروزه پتانسیل بالایی در تولید مقاطع تخصصی خورشیدی دارند و میتوانند با محصولات خارجی رقابت کنند.
شرکت سریر صنعت امیر به عنوان یکی از نامهای معتبر در حوزه تأمین مقاطع فولادی صنعتی، آماده همکاری با پیمانکاران و مجریان نیروگاههای خورشیدی در سراسر کشور است. اگر به دنبال افزایش بهرهوری و دوام سازههای خود هستید، انتخاب محصولات استاندارد و باکیفیت از بازار فولاد ایران، اولین قدم برای دستیابی به انرژی پایدار و ارزان خواهد بود. با تکیه بر دانش فنی مهندسان داخلی، ما میتوانیم آیندهای روشنتر و سبزتر را برای صنعت کشور رقم بزنیم.
