Mонтажни системи за фотоволтаични инсталации

• Соларните модули трябва да бъдат подсигурени от стабилна и издръжлива структура, предпазваща масива от влиянието на вятър, градушки, сняг и дори земетресения
  
  
• Съществуват редица варианти на конструкции за наклонени покриви, но най-разпространени са релсовите, безрелсовите и тези със споделена релса
  
  
• Предизвикателството при системите за наземен монтаж е закрепянето към земната повърхност поради наличието на огромно разнообразие от фундаменти

Монтажните системи са от ключово значение за правилното проектиране и нормалното функциониране на фотоволтаичните системи. Те осигуряват необходимата структурна опора за поддържане на соларните панели под оптимален ъгъл, но могат да окажат въздействие и върху общата температура на системата.

Механизмът на охлаждане ще е различен в зависимост от избора на конструкция. Монтираните на земната повърхност соларни панели например се охлаждат по-лесно от покривните инсталации, тъй като при тях е налице по-добър въздушен поток двустранно, което влияе на температурния контрол на соларните панели и тяхната ефективност.

Конструкциите могат да бъдат предназначени за монтаж на покриви, наземен монтаж, монтаж на паркинги и за инсталации, следящи движението на слънцето. През последните няколко години се наблюдава съществено развитие при монтажните системи за фотоволтаични инсталации по отношение на тегло, материали, адаптируемост и лекота на монтаж. Многобройните технологични иновации в областта доведоха и до намалени разходи, по-бърза и лесна инсталация и по-висока издръжливост на конструкциите.

Избор

Всяка фотоволтаична инсталация е с проектен експлоатационен срок между 20 и 25 години, поради което използваните за изграждането й материали имат огромно значение. Необходимата якост на конструкционните материали се определя в зависимост предимно от географското местоположение и условията на околната среда. Затова в индустрията се наблюдава ръст на потребностите от силно издръжливи, устойчиви на корозия материали. Това, от своя страна, води до появата на нови разновидности стомана, които стават все по-популярни с конкурентните си цени и по-високата си якост. При избора на материал следва да се отчете гаранцията, предоставяна от производителя, за постигане на максимална възвръщаемост на инвестицията.

Както беше споменато, правилният избор на конструкция за дадена фотоволтаична инсталация е определящ за общата й производителност, ефективност и експлоатационен живот. Тъй като инвестицията не е малка, изборът на монтажна система не бива да се омаловажава. Соларните модули трябва да бъдат подсигурени от стабилна и издръжлива структура, предпазваща масива от влиянието на вятър, градушки, сняг и дори земетресения. Фотоволтаичните модули се монтират или директно на земната повърхност, или върху покриви, или върху стълбове. Най-общо монтажните системи могат да се класифицират в четири основни групи, като 4 от тях са предназначени за фиксиран ъгъл на наклон на панелите, а един – за променлив.

Конструкции за покриви

Когато става дума за инсталации за жилищни сгради, соларните панели често се монтират на наклонени покриви. Съществуват редица варианти на конструкции за този вид покриви, но най-разпространени са релсовите, безрелсовите и тези със споделена релса. За реализирането на всеки от тези видове монтаж е необходимо пробиване на покрива или поставяне на анкери, които могат да са прикрепени към покривните греди или директно към облицовката.

Стандартната монтажна система за жилищни сгради с наклонен покрив включва релси, прикрепени към покрива, които осигуряват опора за редовете от соларни панели. Всеки панел, обикновено позициониран вертикално (в портретна ориентация) се прикрепя към две релси чрез скоби. Релсите се подсигуряват към покрива посредством болтове или винтове, които се уплътняват добре, за да се предотвратят течове.

При безрелсовите системи соларните панели се прикрепят директно към покрива чрез болтове или винтове, тоест рамката на модулите може да се счита за релса. За този тип конструкция е необходимо пробиването на същия брой отвори като при релсовите монтажни системи, но липсата на релси редуцира разходите за производство и доставка, а по-малкият брой компоненти ускорява инсталацията. Допълнително предимство е, че монтажът на панелите не е ограничен от неподвижни релси и те могат да бъдат позиционирани във всякаква ориентация.

При системите със споделена релса два реда панели са прикрепени към междинна релса. Тук броят на пробитите в покрива отвори е по-малък, тъй като фактически се елиминира цялата дължина на една релса. Панелите могат да бъдат поставени с всякаква ориентация, а инсталацията е бърза.

Вече се предлагат и системи, които се спускат от върха на покрива по наклона му, като теглото на инсталацията е разпределено равномерно от двете му страни. При този вид конструкция инсталацията е почти плътно прилепнала към покрива. В повечето случаи се налага и използването на баласт, като тези допълнителни тежести обикновено се поставят над носещи стени. Тъй като за монтажа не се изисква пробиване на отвори, инсталацията може да се реализира невероятно бързо.

Инсталациите за търговски и индустриални сгради най-често се изграждат върху плоски покриви. Тези покриви може също да имат лек наклон, но далеч от наклона на покривите на жилищните сгради. Монтажните системи за плоски покриви обикновено са от баластен тип, с малко пробивания.

Тъй като се поставят върху обширна, равна повърхност, монтажните системи за плоски покриви се инсталират бързо, като често се доставят и предварително сглобени. Панелите се накланят под най-добрия ъгъл, позволяващ максимално улавяне на слънчевата светлина, обикновено между 5 и 15°. Необходимото количество баласт зависи от товароносимостта на покрива. При липса на възможност за поемане на високо допълнително тегло може да се наложи пробиването на няколко отвора. Панелите се прикрепят към монтажните системи чрез скоби или друг вид фиксатори.

Върху големи плоски покриви панелите се позиционират най-добре с ориентация на юг, но, ако това не е възможно, инсталацията може да е ефективна и при изложение изток – запад. Много от производителите на покривни конструкции предлагат системи за ориентация изток – запад, тоест с двоен наклон. Системите изток – запад се монтират по същия начин като тези за южно изложение с разликата, че са завъртяни на 90° и горните краища на панелите се допират, придавайки на инсталацията двоен наклон. Тъй като разстоянието между редовете е по-малко, на покрива могат да се поберат повече модули.

Конструкциите за покривни фотоволтаични инсталации се изпълняват от разнообразни материали. Въпреки че алуминият и неръждаемата стомана все още са най-разпространени, все по-популярни на пазара стават пластмасовите и базираните на полимери системи, чието ниско тегло и лесно формоване ускоряват и опростяват процеса на инсталация.

Системи за наземен монтаж

Системите за наземен монтаж функционират на базата на един и същ принцип – конструкциите се закрепят към земната повърхност, а върху тях се монтира голям брой панели. Обикновено всеки един панел се придържа от две релси, независимо дали ориентацията му е портретна или пейзажна. Предизвикателството при тези системи е закрепянето към земната повърхност поради наличието на огромно разнообразие от фундаменти.

В чисти почви без скали в земята се забиват стоманени греди, на които се закрепва монтажната система. Ако условията не позволяват безпроблемното набиване на греди, може да се използват анкерни системи – пилоти, винтове. Поставянето им може да отнеме повече време, тъй като те трябва да пробият скали и други едрогабаритни отломки.

Наземните монтажни системи невинаги трябва да проникват в земната повърхност. Запечатаните депа за отпадъци и други изоставени промишлени терени са идеални за монтиране на соларни масиви, тъй като са неизползваеми площи, но специфичните им условия не бива да бъдат нарушавани. Соларните модули могат да бъдат монтирани баластно, точно както на плоските покриви. Бетонни блокове фиксират системата, а ако условията позволяват навлизането на бетоновоз в терена, блоковете могат да бъдат изляти и на място, което за някои инсталатори е по-лесният и евтин вариант.

Соларните навеси за паркинги могат да се разглеждат като много високи системи за наземен монтаж. В световен мащаб те са много популярно решение за търговски сгради, бизнес паркове, училища и др. При тях фундамент от подсилен бетон поддържа големи стоманени греди, които служат за опора на монтираните отгоре панели. Навесите могат да бъдат проектирани така, че да покриват един или повече реда от паркоместа. Много от тези съоръжения са оборудвани със зарядни станции за автомобили, които са допълнителна полза за паркираните отдолу превозни средства.

Стълбовите конструкции са два вида – при първия соларният панел се монтира отгоре на стълба, а при втория – отстрани. Предимството на първия вид е, че рискът от вандализъм както и експозицията на прах, листа и сняг са по-ниски. Стълбовете със страничен монтаж обикновено се използват за няколко модула. Те са особено популярни за осветителни системи в отдалечени райони.

Следящи системи

Следящите слънцето соларни системи са предпочитани, когато се търси по-висок енергиен добив. Моторизираните монтажни конструкции следят движението на слънцето през деня, гарантирайки, че панелите са ориентирани към него във всеки един момент. Панелите са прикрепени към подобни на традиционните рамки, но има различни видове следящи системи.

Двете основни разновидности на следящите системи са едноосни и двуосни. При едноосните системи панелите се монтират в дълги редици, следящи слънцето от изток на запад. При двуосните системи панелите са разделени на групи и следят слънцето по кръгова траектория за постигане на оптимален добив на енергия.

В зависимост от двигателя следящите системи са два вида. Централизираните следящи системи задвижват множество редици от панели с един-единствен мотор. При разпределените системи се използва един двигател на ред или на група панели.

Плаващи системи

Броят на плаващите фотоволтаични инсталации се увеличава постоянно, особено на територията на Азия и някои региони на Европа. Много язовири и пречиствателни съоръжения са подходящи за монтаж на соларни системи на водната повърхност. Въпреки че не са закрепени към земята, плаващите конструкции доста наподобяват тези за наземен монтаж.

Плаващите монтажни системи са изработени от пластмасови компоненти, които се съединяват като подложка. Всеки плаващ елемент е с наклон, така че панелите да се позиционират под ъгъл, аналогичен на този, характерен за инсталациите на плоски покриви. Плаващите монтажни системи често могат да бъдат асемблирани на сушата, след което да бъдат избутани във водата с добавянето на още панели. Системата се подсигурява или към крайбрежни структури, или се закотвя.